HiJ_06_2021 by jozef24

химия и жизнь

/ 2021

«Ясно, что Вселенная конечная, раз она легко влезает в голову…»

Химия и жизнь

Ежемесячный научно-популярный журнал

/ 2021

Л.А. Блюменфельд, химик, биофизик и поэт

Зарегистрирован в Комитете РФ по печати 19 ноября 2003 года, рег. ЭЛ № 77-8479

ISSN 1727-5903 НОМЕР ПОДГОТОВИЛИ: Главный редактор Л.Н. Стрельникова Художники А. Астрин, С. Дергачев, А. Кук, Н. Колпакова П. Перевезенцев, Е. Станикова, С. Тюнин Редакторы и обозреватели Л.А. Ашкинази, В.В. Благутина, Ю.И. Зварич, Е.В. Клещенко, С.М. Комаров, В.В. Лебедев, Н.Л. Резник, О.В. Рындина Ответственный за соцсети Д.А. Васильев

Содержание Проблемы и методы науки БОРЬБА ЗА ЗДОРОВЫХ ПЧЕЛ. С. Комаров ..........................................2

Живые лаборатории СИНЕВА. Н.Л. Резник ......................................................................... 10

Размышления ЛЕВОЕ И ПРАВОЕ: ГЛАВНАЯ ЗАГАДКА ЖИЗНИ. А.В. Кулик ................ 20

Подписано в печать 11.06.2021 Типография «Офсет Принт М.» 123001, Москва, 1-й Красногвардейский пр-д, д. 1

Расследование

Адрес для переписки 119071, Москва, а/я 57 Телефон для справок:

Портреты

8 (495) 722-09-46 e-mail: redaktor@hij.ru http://www.hij.ru Соцсети: https://www.facebook.com/khimiyaizhizn https://vk.com/khimiya_i_zhizn https://ok.ru/group/53459104891087 https://twitter.com/hij_redaktor https://www.instagram.com/khimiya_i_zhizn/ При перепечатке материалов ссылка на «Химию и жизнь» обязательна На журнал можно подписаться в агентствах «Роспечать» — каталог «Роспечать», индексы 72231 и 72232 Наши подписные агентства «Арзи», индекс 88763 в Объединенном каталог «Пресса России» (тел. «Арзи» (495) 443-61-60) «Почта России», индексы в каталоге П2021 и П2017 НПО «Информ-система», (495) 121-01-16, (499) 789-45-55 «Урал-Пресс», (495) 789-86-36

ВСЕЛЕНСКАЯ ЛЕВИЗНА. С.М. Комаров .............................................23 ЛЕВ БЛЮМЕНФЕЛЬД: ХИМИК, БИОФИЗИК, ПОЭТ. С.В. Багоцкий.....26

Спросите учителя ЗАЧЕМ ЯЗЫК НАУКЕ? А МАТЕМАТИКА  ПРЕПОДАВАНИЮ? Л.А. Ашкинази ....................................................................................32

Дискуссии НАУКА VS ЛЖЕНАУКА. Л. Жеуч ...........................................................40

Панацейка ТРИ КАТУАБЫ. Н. Ручкина ..................................................................46

История завтра

ХИМИЧЕСКАЯ ФАНТАСТИКА, ФАНТАСТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ. А. Речкин ............................................................................................52

«Руспресса», тел. +7 (495) 369-11-22

Фантастика

«Прессинформ», +7(812) 786-58-29, +7(812) 337-16-26 г. С-Петербург

БЛИНЖУЙСКИЙ МОЛЛЮСК. А. Кузнецов ...........................................58

Нанофантастика

Генеральный спонсор журнала Компания «БИОАМИД»

ТВОЕ МЕСТО В МОРЕ. А. Загородний................................................. 64 Результаты: биохимия

Результаты: нейрофизиология

Реклама НА ПЕРВОЙ СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ рисунок Александра Кука НА ВТОРОЙ СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ работа Роберта Гонсалвеса «Szenenwechsel». Многое в нашем мире определяет направление вращения. Возможно, даже возникновение жизни. Об этом читайте в статье «Вселенская левизна»

39,57

Результаты: астрофизика

Результаты: геофизика

Книги

Короткие заметки

Пишут, что…

Фото: Meer Marica/Arterra/Alamy/TASS

Проблемы и методы науки

Кандидат физико-математических наук

С.М. Комаров

Пчелиная напасть

Медоносные пчелы гибнут. Гибнут повсеместно и от разных причин. Порой пчелиный мор охватывает огромные территории. Так, этой зимой он прошелся по югу России от Донбасса до Урала и выкосил 60–80% пчелиных семей, причем не только у любителей, но и у профессионалов с пасеками в сотни ульев. Ученые и практики пчеловодства ищут причины и способы борьбы с мором, но успехи пока что не впечатляют.

Пасечная экономика Со стороны может показаться, что пчеловодство — это довольно экзотический способ единения с природой, когда странные люди в белых костюмах и масках, окутанные клубами дыма, неторопливо копаются в ящиках, где живут домашние насекомые. И делают это себе в удовольствие. Такая картина далека от истины.

Современное пчеловодство — глубоко диверсифицированная отрасль народного хозяйства с миллиардными оборотами, при этом производство меда — важный, но отнюдь не единственный источник дохода многих пчеловодов. Чтобы попытаться разобраться с мором пчел, сначала посмотрим, как живет эта отрасль. Согласно сельскохозяйственной переписи 2016 года, в стране чуть больше 3 млн пчелосемей. Башкирия — лидер с большим отрывом, за ней следуют Алтай и Дагестан. При всей условности этого числа (почему условность — станет ясно ниже) можно оценить оборот меда. По советским нормативам, в зависимости от зоны полагалось получать с одной семьи от 12 до 32 килограммов меда. Сейчас на форумах многие хвастаются, что для них и 50, и 100 килограммов с семьи — не предел. Даже если эти слова не принимать во внимание и оценить средний урожай в 20 кг, выходит 60 млн килограммов, или 46 млн литров меда в год. Цена на него колеблется от 70 до 1200 рублей за литр в зависимости от источника меда и региона. Взяв среднее значение в 600 рублей, получаем годовой оборот в 27 млрд рублей. Это явно оценка снизу, реальный оборот, скорее всего, раза в полтора-два больше. Не все эти деньги достаются пчеловодам. Много уходит перекупщикам, а еще значительная часть меда в деньги не превращается: бесплатно расходится по друзьям и на личное потребление. Но все равно, такой оборот дает возможность для появления специализированных видов пчеловодного бизнеса.

Зима пчеловода Проследим за годом пчеловода, точнее, его частью. Этот год начинается осенью. Гнездо собрано, наполнено медом или сиропом, в наступившие холода пчелы перестали летать и собрались внизу сотов. Вплоть до весны они со скоростью 1 мм в день станут ползти вверх, разогревая своими телами мед и потребляя его, что нужно для поддержания постоянной температуры в гнезде. Казалось бы, пчеловод может отдыхать. Но нет, время от времени он наведывается на пасеку, слушает пчел и вот в конце декабря — начале января начинает подсчитывать потери: в каких-то ульях пчелы молчат, а из летка идет неприятный запах. Пчелы погибли, хотя еды осталось достаточно. Сразу скажем, что это поработал вирус, речь о котором в конце статьи. Следующая неприятность его ждет в феврале: пчелы дошли до верха сотов и их ожидает голод. Как так вышло? В январе они внезапно решили, что весна близко, накормили матку маточным молочком, и та стала откладывать яйца. Выходящий из них расплод надо кормить. А это повышенный расход меда. Теперь до весны такие пчелы будут жить на искусственном питании либо погибнут. В общем, к появлению первой пыльцы, начало апреля в средней полосе России, пчеловод теряет пятую часть семей, а то и треть. В экстремальном же случае, как зимой 2020–2021 годов — и всю пасеку в сотню-другую семей. Это финансовая катастрофа, ведь пчелиная семья, способная принести товарный мед, весной будет стоить 6—10 тысяч рублей.

Пчелы едут с юга! Но вот наступил апрель: время реанимировать пасеку. Здесь мы встречаемся с очень важным человеком — пакетчиком. Его пчелы не дают товарный мед: он почти весь уходит на выращивание новых пчел. Из них формируют маленькие семьи, пакеты, упаковывают их в фанерные ящики, грузят в фуры и везут по всей стране. При этом пчеловод хочет получить пакет как можно раньше, чтобы к началу цветения пчелы размножились изобильно. Но чтобы сделать пакет в апреле, пчелы должны начать летать в феврале — нести свежий нектар и пыльцу для кормления личинок; в средней полосе, а порой и в том же Краснодарском крае в это время лежит снег. Поэтому ранние пакеты везут к нам из Ферганской долины, где пчелы отъедаются на цветущем миндале. То есть из Узбекистана и Киргизии. По оценкам пчеловодов, каждый год к нам приезжает по 300 тысяч узбекских пакетов, каждый стоимостью под три тысячи рублей, то есть на миллиард рублей, а то и больше. В принципе, идею выращивать пакеты на юге и везти их на север придумали французы — они это делали в колониальном Алжире и Тунисе. Узбекские пакеты снискали дурную славу. Считается, что некоторые ушлые пакетчики сами пчел не разводят. Они ездят по кишлакам, собирают там пчел, забивают ящиками фуры и везут, нисколько не проверяя здоровье своего товара. Так узбекские пчелы становятся разносчиками болезней. Впрочем, есть и другое мнение: у правильного узбекского пакетчика, у которого пасеки под тысячу семей, болезней нет — если он не станет следить за здоровьем пчел, его многомиллионный бизнес рухнет от пасечной эпидемии: лекарства стоят много дешевле. Хоть такие пакеты и критикуют, но спрос на них превышает предложение, порой многократно. Так, весной 2021 года в Ферганской долине случились заморозки, пчелы плодились неохотно, да еще таможенники тормозили фуры на границе. В общем, на юге страны пчеловоды брали фуры штурмом и покупали котов в мешках: приехав на пасеку, обнаруживали, что пчел в пакете маловато, о чем потом жаловались на форумах. Их торопливость оправданна: нужно успеть нарастить пчел к цветению акации, главному южному медоносу, а она цветет в середине мая. С немалой долей вероятности эти неадаптированные южные пчелы зимой на севере погибнут. Но весной приедут новые, и цикл замкнется. К началу мая в средней полосе появляются краснодарские пакеты, а там и местные, северные, пакеты для тех, кто особо не торопится или кому не досталось узбекских, эти пакеты стоят 4—5 тысяч руб. Был поток украинских пакетов из Закарпатья, но сейчас он превратился в пересыхающий ручеек. Еще один вид весеннего бизнеса — продажа зимовалых семей: такая семья, в отличие от пакета, в этом же году соберет товарный мед, но и стоит она 6—10 тысяч руб.

Весенние хлопоты Зачем пчеловоды продают зимовалые семьи? Казалось бы, прямой убыток: за зиму пчелы съели килограммов «Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

Фото: Zuma\TASS

Местные пчелы бывают строгими, на людей порой реагируют нервно, поэтому приходится облачаться в скафандры. Современные модные пчелы, вроде бакфаста, миролюбивы, с ними можно работать в майке и шортах, но за комфорт приходится платить: каждый год покупать фирменных маток и загрязнять местный генофонд

двадцать меда, то есть на 12 тысяч рублей, и вот их продают; нового меда они не принесут. На самом деле, принесут, хоть и опосредованно. Дело в том, что в мае — июне пчелы роятся. Для них это естественно, а для пчеловода — прямой убыток: число пчел в семье уменьшается и нектар носить некому. Чтобы предотвратить роение, в мае семьи делят, в простейшем случае, пополам. И к этому времени пчеловоду как раз нужен свободный улей: заселить в него отделенный от семьи отводок. Вот под него и пойдет улей, освобожденный от лишней семьи. Минуточку, скажет читатель, как же так? В пчелиной семье должна быть матка, которая несет яйца; ее же нет в отводке! Это не страшно: матками не рождаются — матками становятся. Осиротев, пчелы находят личинку самого раннего возраста и строят над ней огромный восковой кокон — маточник. Его заливают маточным молочком, и всю свою личиночную жизнь будущая матка ест только его. Рабочая пчела, как и трутень, получает молочко лишь первые три дня жизни. Тринадцать дней матка зреет в маточнике, потом выходит из него, неделю взрослеет, совершает брачный полет и, если благополучно вернется в дом, начинает откладывать яйца. В общем, при таком развитии событий отводок на три недели выключен из

сбора нектара. Кроме того, каждый день матка откладывает 2000 яиц. Получается, что за трехнедельный перерыв, пока матка растет и взрослеет, пчеловод не досчитается 40 тысяч пчел. Эти майские пчелы очень важны — именно они спустя сорок дней, то есть в конце июня, полетят за нектаром главного взятка. Как быть? Не беда! Есть специальные люди — матководы. Они не торгуют медом, они выращивают маток. Пчел легко обмануть. При роении они строят восковые мисочки и заставляют матку отложить туда яйцо. Из маточника, выстроенного над мисочкой, выйдет полноценная роевая матка, гораздо более качественная, чем упомянутая выше свищевая, вылупившаяся из яйца, отложенного в пчелиную ячейку. Матковод сам отливает мисочки из воска либо берет пластмассовые, помещает туда крошечную личинку и ставит кассету с мисочками в улей. Пчеловод и сам может быть матководом, выводить маток от своих лучших пчел, а может купить маток ко времени создания отводков — в этот время они стоят чуть более тысячи рублей, а летом — в два раза дешевле. Такую матку подсаживают в отводок сразу после его создания, и тогда не будет досадного перерыва: отводок сразу начнет развиваться. Вот так и выходит, что октябрьские 3 млн российских семей пчел к марту могут превращаться в 2–2,5 млн, а в июне вырастать до 4–5 млн штук.

Матки с запада В средней полосе трудно вывести хороших маток к нужному сроку, поэтому основные матководческие хозяйства находятся на юге, в Краснодарском и Ставропольском краях: ежегодно тысячи маток в специальных клеточках

совершают тысячекилометровые переезды на север и восток страны. И привозят туда свой уровень иммунитета, свой образ жизни, определенный южным климатом. Например — упомянутое желание иногда встретить весну расплодом в январе, а не в апреле, как это принято в Подмосковье. Другое неприятное свойство южных пчел — склонность к воровству. До поры до времени это было просто досадной привычкой, но с развитием болезней эта привычка оказывается фатальной — воровки переносят заразу между ульями даже не пасеки, а всего микрорайона: пчела ищет источник нектара в радиусе трех километров от своего домика. Проблема южных пчел усугубляется еще таким обстоятельством. Советские племенные хозяйства, которые распространяли серую кавказскую и более адаптированную карпатскую пчелу, пришли в упадок, да и эти пчелы перестали пользоваться популярностью. Почему? Потому, что австрийские и немецкие селекционеры вывели прекрасную пчелу карнику — ее родина юго-восточные отроги Альп, где сейчас лежит Словения. Эта пчела очень миролюбива, что чрезвычайно важно при содержании пчел в густонаселенной местности, и носит много меда, невзирая на погоду. Другая современная и самая модная пчела — бакфаст, выведенная в одноименном английском аббатстве братом Адамом в начале XX века. Это даже не порода, а скорее, идеология получения сложных межпородных гибридов из пчел со всего света; она дает мирную, не склонную к роению и медистую пчелу, но только в первом-втором поколении; самому выводить от нее маток не рекомендуется. В результате возникает такая цепочка. Немецкие, австрийские, голландские матководы выводят племенных маток на островах или в горах, где нет других пчел, тем самым обеспечивая чистоту породы. Кроме того, маток жестко бракуют. В результате племенная матка стоит 100 и более евро. Такую матку покупают отечественные матководы и выводят от нее множество пользовательских маток, которые распространяются по всей стране. Так возникают три потока генетического материала: от местных пчел, узбекских пакетов и западных маток. Если пчеловод маток не покупает, а выводит сам, он, благодаря соседским трутням, получает достаточно взрывоопасный коктейль генов, называемый попросту «дворняжка». Как она себя поведет зимой, какой будет иммунитет, какое поведение закодировано в ее генах, можно будет узнать только весной. Неприспособленные вымрут, но приспособленные на будущий год спарятся с вновь приехавшими узбекскими и западными трутнями, давая новую комбинацию устойчивости/неустойчивости к местным условиям.

Вход в чумной барак Впрочем, это будет потом. А сейчас пчеловод сделал отводки, развил семьи, и тут началось цветение медоносов. Большинство пчеловодов-профессионалов грузят пчелиные домики в фургон и отправляются кочевать в поисках нектара. Сначала на юг, где цветут акация и гледичия,

затем на север — на липу. Есть выезды на луга, на рапс, донник, подсолнечник, кориандр — в двух последних случаях пчеловоду еще и доплачивают за опыление. На этом этапе возникают новые опасности для пчел. Главная из них состоит в чрезмерной скученности — порой на одном поле скапливаются тысячи пчелиных семей. Пчелы посещают соседние ульи и приносят с собой весь букет имеющихся у соседей болезней; некоторые пчеловоды даже сравнивают пребывание на кочевье с посещением чумного барака. Неудивительно, что порой после акации пчел выбрасывают, забирая у них весь мед — все равно не жильцы. А самое страшное, что пчелы могут принести от соседей, — это клещ Varroa destructor, эпидемия которого уничтожает медоносных пчел на наших глазах. Пчелы на пасеках болели всегда. Их лечили, и до массовой гибели пасек дело не доходило. Однако в середине ХХ века с востока пришла беда. Там живет восковая пчела, родственница пчелы медоносной. У нее есть сожитель — клещ Varroa jacobsoni, он паразитирует на трутнях. Самка клеща залезает в трутневый расплод накануне его запечатывания, питается там соками личинки, откладывает яйца, из них выходят молодые клещи, спариваются и с выходом трутня оказываются в пчелином гнезде. Здесь самцы клещей погибают, а самки взрослеют, питаются соками уже укушенных в состоянии личинки пчел и вскоре ныряют в соты к новым личинкам. Трутни пчелам особо не нужны, поэтому клещ не представляет угрозы для восковой пчелы. Но однажды клещ попал в гнездо медоносной пчелы. И там он стал жить в пчелиной ячейке, превратившись в новый вид, Varroa destructor. Укушенная клещом пчела теряет жизненные силы и рано погибает. Поэтому за год-два даже несколько клещей, поселившись в пчелиной семье, полностью ее съедают, точнее, приводят к гибели. Беда усугубляется тем, что трутни — общие для всех семей в радиусе их лета, а это 10 км: пчелы никогда не выгонят соседского трутня, прилетевшего к ним в домик. А если на нем сидел клещ, он принесет беду и в этот улей. Распространяются клещи и с пчелами-воровками. На тысячи километров они путешествуют с пчелами пакетов. В общем, начавшись на Дальнем Востоке в 50-х, эпидемия стремительно распространялась, и к середине 80-х клещ был везде, где есть медоносная пчела. Вот очень красочный пример жуткого действия клеща. Свой опыт Дэвид Пэк и Томас Сили из Корнеллского университета («PLоS ONE», 21 июня 2019 года) начали 16 августа 2017 года. Они хотели понять, как распространяется паразит по пасеке, и выбрали время не случайно: конец сезона, когда клещ, если с ним не бороться, уже заполонил весь улей. Для опыта на пасеку под Итакой привезли три сильно зараженных семьи желтых пчел и шесть чистых семей черных пчел, поставили их на расстоянии 1 м, 50 м, 300 м от зараженных. Породы разноцветных пчел были специально подобраны так, чтобы легче следить за миграциями насекомых. Оказалось, что в ближние черные ульи залетало 16% желтых трутней, в дальние — 2,5%. Это наглядно показывает, что трутни пасеки — общие. До 3 сентября желтые пчелы в черные ульи почти не залетали. Однако желтые «Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

Фото: Zoonar GmbH / Alamy / TASS

В пору медосбора пчеловоды ставят ульи в фургоны и отправляются на кочевье. Оттуда они могут привезти на свою пасеку смертельную для пчел болезнь

колонии гибли на глазах: число пчел в них быстро уменьшалось, и уже 24 сентября желтых пчел осталось столь мало, что черные стали их грабить. Тогда же желтые стали перелетать в черные ульи, убегая из погибающих семей. И вместе с беженцами, а также с мародерами в черные ульи прокралась смерть. Действительно, с конца сентября по начало октября, то есть в разгар мародерства, пошел взрывной рост числа клещей в черных ульях. Итог был печален. 10, 19 октября и 2 ноября желтые колонии погибли. Это было ожидаемо, все-таки клещ их мучил долго. Но прошло всего два месяца, и 20 декабря погибла первая черная колония, стоявшая на расстоянии 1 м от места заражения. К 20 февраля погибла вторая ближняя колония и обе колонии на расстоянии 300 м. Корма было достаточно: пчелы погибли не от голода. Кстати, некоторые пчеловоды замечают, что порой улей, брошенный своими пчелами (а согласно общему мнению, чаще всего пчелы убегают, именно спасаясь от клеша, бросая расплод, где он сосредоточен), долго стоит не разграбленный: бытует гипотеза, что некоторые пчелы чувствуют опасность и не летят в «чумной барак».

Рыжий ковер В общем, именно так, катастрофически быстро, без видимых причин, в 70-х годах за сезон вымирали целые пасеки. И никто не мог понять — в чем дело? Потом клеща выявили, и началась борьба не на жизнь, а на смерть, причем поле боя пока остается за клещом. Поначалу его стали пугать разными ароматами — эфирные масла капали на рамки улья, подкладывали пахучие растения вроде полыни, давали отвары в подкормку. Клещ терял сознание, падал на дно улья, но вскоре вновь оказывался на пчеле: эта маленькая тварь диаметром меньше миллиметра прыгает на высоту 15 сантиметров! Стали застилать дно сеткой, через которую пчелы пройти не могут, а клещ проваливается. Это решение оказалось плохим — под сеткой стала разводиться восковая моль. Работают масла и травы не очень эффективно, но зато

их можно использовать во время сбора меда ввиду безвредности для человека. Более эффективны оказались кислоты. Пчел поливали крепким раствором щавелевой кислоты, окуривали кислыми парами, клали в улей тампоны, смоченные муравьиной кислотой — она хорошо испаряется. Клещ падал тысячами, устилал дно рыжим ковром, и порой с пасеки его выносили трехлитровыми банками, во всяком случае, так рассказывают старожилы, заставшие этот, первый, этап борьбы с клещом. Увы, оказалось, что кислоты вызывают грибковые болезни расплода, поэтому обработку ими отнесли на осень и раннюю весну, когда расплода нет. Пытались травить клеща, заполняя улей природным газом, но испугались взрывоопасности. Придумали и радикальное безвредное средство: стрясти пчел с сотов в термокамеру и прожарить при температуре 43оС: клещ погибнет, а пчелы выдерживают нагрев и до 50оС, этот способ плох из-за большого объема работ. Сейчас появились устройства, в которые можно поместить не только пчел, но и соты, то есть нагревом убить клеща, спрятавшихся в ячейках с личинками. Однако это все кустарщина, а основным промышленным направлением борьбы стали акарициды. Ими пчел поливают, окуривают или ставят в улей полоски, из которых яд медленно испаряется. Яд бьет клеща на взрослых пчелах, поэтому обработку повторяют многократно, по мере выхода свежих партий расплода. Либо когда расплода нет. Однако клещ оказался непрост. Во-первых, по мере борьбы с ним росла его агрессия. Теперь нет разговора о выносе клеща с пасеки банками: тысяча клещей, упавшая при осенней обработке, уже приговор: семья зимой погибнет. Еще недавно считали: если весной в семье имеется один клещ на сто пчел, это нормально. Теперь есть мнение, что и один на триста — многовато. Уже недостаточно обработать пчел осенью, нужно делать это и весной, а некоторые умельцы травят его даже летом. Во-вторых, он стал сокращать время пребывания вне расплода; сообразил, что тогда он наиболее уязвим. А в-третьих, начал привыкать к действию акарицидов. И самое главное, максимум его развития сместился на август. Это плохо потому, что при медосборе акарициды нельзя использовать, но именно тогда формируется зимнее поколение пчел. Искусанные клещом, они погибают в начале зимовки. Так что химическая борьба с клещом явно идет к своему логическому концу.

Где ген устойчивости? А можно ли вывести пчел, устойчивых к клещу? При разработке такой идеи пытались использовать два подхода. Первый основан на том, что на любой пасеке уровень заражения клещами у разных семей неодинаков, это выясняют, пересчитывая клещей, упавших при осенней

обработке. Действительно, у некоторых пчел было обнаружено так называемое гигиеническое поведение: они либо выбрасывают зараженные личинки, либо счищают с себя клеща, либо обирают с подруг, откусывая ему лапки. Как-то американские студенты все лето считали клещей с откусанными лапками на дне экспериментальных ульев. Казалось бы, дело простое: выявить семьи с наибольшим числом чистоплотных пчел и делать от них отводки. Эта деятельность к успеху не привела: таких пчел было слишком мало. Тогда их решили размножить. Откладывать яйца может любая пчела; для этого достаточно ее надолго изолировать от матки и от расплода: у пчелы отрастут половые органы, и она станет маткой-трутовкой. Но ее яйца не оплодотворены, из них выводятся трутни. Были отобраны пчелы, умеющие бороться с клещом, их обратили в трутовок, а затем спермой полученных от них трутней оплодотворили настоящих маток. Предполагалось: если способность к гигиене — результат игры генов (а от чего она еще могла возникнуть у, в общем-то, безмозглого существа?), то потомство таких трутней сможет клеща побороть. Не вышло. Более того, последующие исследования генетики показали, что пчелы, более устойчивые к клещу, отличаются не набором генов, а их экспрессией. Например, у них выше экспрессия тех генов, что отвечают за развитие нервной системы и обоняния. Иными словами, такие пчелы умнее и лучше чувствуют запахи. Это важная информация, но как ее использовать на практике в рамках имеющихся представлений о генетике и наследовании признаков, не очень понятно. Разве что генетики создадут дешевый диагностикум экспрессии генов, и селекционеры станут им пользоваться при выбраковке маток. В общем, на объявления о продажах устойчивых к клещу пчел практики смотрят со здоровым скепсисом и отмечают: устойчивость эта условная и все равно клеща придется травить, хоть его и меньше.

Премия Дарвина для пчел Другой подход состоит в использовании естественного отбора. Суть такова. Берем большое число пчелиных семей, помещаем их на изолированную местность и там предоставляем жить, как они хотят. Первыми такой опыт поставили шведы, поселив немецкую карнику на острове Готланд. За два года большинство семей погибло, как и следовало ожидать, а оставшиеся сформировали популяцию, устойчивую к клещу. И что? Проблема решена? Размножаем готландскую популяцию и клеща побороли? Ничуть не бывало. Основным методом борьбы готландских пчел с клещом стало частое роение: с роем улетает лишь малая толика клещей, а большая часть остается в брошенном расплоде. В результате готландские семьи маленькие и товарный мед носить неспособны. Повышенную устойчивость должны демонстрировать пчелы, давно обитающие в родном регионе клеща. Это дальневосточные пчелы, завезенные туда крестьянами во время столыпинского освоения Сибири начала XX века. За век на Дальнем Востоке сложилась устойчивая популяция,

в основе которой лежали среднерусские, итальянские и украинские степные пчелы. И она более-менее мирно сосуществует с клещом. Есть подозрения, что именно с дальневосточными пакетами клещ начал свое триумфальное шествие по миру. Таких пчел завезли в начале 2000-х в США и ФРГ в надеже получить устойчивых пчел. Увы, надежды не оправдались. Кроме того, ройливость, агрессивность и не самые высокие результаты по сбору меда не позволили дальневосточной или, как ее назвали за границей, русской пчеле составить конкуренцию немецкой карнике. Очень интересный опыт проводит пчеловод Джон Кеффус из Тулузы. Его цель — создать не только устойчивую к клещу породу пчел, но и способную носить мед в промышленных масштабах. Опыт начался в 1999 году, когда на нескольких пасеках было размещено 268 ульев с пчелами четырех разных пород. Тогда же их перестали обрабатывать от клеща. В первый же год в 75% семей было очень много клещей, более 5 штук на 100 пчел. Такие семьи должны погибнуть, и это действительно произошло — две трети исчезло в первые два года опыта. Погибающие семьи оперативно удаляли с пасеки, чтобы избежать перезаражения, и заменяли их отводками выживших, которым давали маток от семей-лидеров по сбору меда. И уже к 2001 году у более 66% семей было меньше 5 клещей на 100 пчел, а к 2009 году устойчивость к клещу показывали уже 92% семей. Пасеки расширили до 500 ульев. Опыт продолжается до сих пор, самая свежая статья Джона Кеффуса с коллегами из университетов Претории, Оулу и Копенгагена вышла в 2020 году. Сам же Кеффус торгует матками и спермой трутней, но делает это как-то застенчиво: своего сайта не имеет, найти его координаты весьма непросто. Практики пчеловодства справедливо указывают, что при таких блестящих результатах — пчелы живут более двадцати лет без обработок от клеща — он должен был бы озолотиться и стать главным поставщиком пчел в мире. Раз этого нет, значит, что-то тут не так. Либо его пчелы собирают немного меда, либо матки весьма условно передают устойчивость своему потомству. Сведений о медосборе пасек Кеффуса нет.

Генетическое лекарство? Создав устойчивую к клещу популяцию, Кеффус попытался выяснить генетическую причину устойчивости и о проведенном расследовании доложил в 2019 году («Molecular Ecology», 2019,1–9). Согласно полученным результатам, у тулузских пчел, как и у готландских, важный вклад в устойчивость дает не гигиена, а нарушение способности клещей к размножению: попав в ячейку с личинкой, они зачастую не могут отложить яйца, либо из них рождаются лишь самцы. Расследование показало, что причиной могут быть изменения в экспрессии генов, регулирующих выработку важного гормона, эктизона; он нужен для метаморфоза членистоногих. Клещ лишен этих генов и вынужден довольствоваться гормоном своей жертвы. Жертва же, оказывается, как-то чувствует присутствие клеща и реагирует сообразно — меняет синтез эктизона. А выигрыш «Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

защиту от себя. А сами отравленные клещи благодаря заглушенным генам размножались плохо. В общем, по итогам двухмесячного наблюдения оказалось, что клещей в экспериментальных ульях на 60% меньше, чем в контроле. К сожалению, за прошедшие 9 лет сведений о появлении на рынке РНК-лекарстве для пчел не появилось.

в том, что клещу гормон нужен в строго определенное время, после того как он начал питаться соками личинки. Чуть время сдвинется — и яйца отложить не удастся. Даже снижение скорости размножения клеща вполовину оказывается достаточным, чтобы спасти семью от гибели. Казалось бы, у биохимиков есть прекрасный повод для изготовления пчелиного суперлекарства. Увы, никаких сведений о таковом нет. Нет их и о другом возможном препарате. В 2012 году группа из Иерусалимского еврейского университета под руководством Яеля Гарбиана опубликовала блестящую статью об использовании РНК-интерференции для борьбы с клещом. Напомним, что при этом явлении короткие цепочки РНК блокируют синтез каких-то белков. Такой механизм играет важную роль в защите организмов от вирусов, на его основе планируют создавать лекарства. Авторы этого открытия Эндрю Файер и Крейг Мелло получили Нобелевскую премию 2006 года. Так вот, израильские биохимики сначала накормили пчел безвредным комплексом из РНК и флюоресцентного белка. Этот комплекс, вопреки ожиданиям, не распался в их пищеварительном тракте, а оказался в лимфе и с ней попал в клеща, на съедение которому отдали пчел. После чего этих клещей выпустили на других пчел — и те вскоре засветились! Так удалось дважды осуществить горизонтальный перенос РНК. Убедившись, что схема работает, исследователи синтезировали РНК, которая должна была заглушить какие-то гены клеща. Препарат смешали с сиропом и накормили им пчел. А через неделю в ульи запустили клещей. Те кусали пчел, получали ядовитую РНК, заползали в расплод, кусали его и … передавали новому поколению пчел

Коварный напарник

Фото: flickr.com| Agroscope, Vincent Dietemann

В заключительной стадии эпидемии на одной пчеле могут паразитировать несколько клещей. Удивительно, что она их не замечает и даже не пробует с себя скинуть

Тем временем биологи стали задаваться вопросом: а с чего это клещ стал столь агрессивным? Нет ли тут подвоха? И решили, что есть. Ведь на Земле сохранилось немало мест, где пчелы живут с клещом и не тужат. Это прежде всего Африка, некоторые районы Латинской Америки, Новая Гвинея. Последняя особенно показательна. Когда туда завезли клеща в 80-х годах, много пасек вымерло. Но оставшиеся вполне приспособились и существуют без обработок. В поисках причины исследователи проанализировали титры известных пчелиных вирусов и нашли, что у папуасских пчел нет вируса деформации крыла, ВДК. А клещ как раз разносит этот вирус, из-за которого крылья пчелы развиваются неправильно, и она не может летать, да и живет недолго. Нет вируса — клещ никого не разносит, и здоровье пчел от вируса не страдает. Дальше — больше. У берегов Бразилии есть остров Фернандо-де-Норонья. На нем с 1984 года находится небольшая, в 20 ульев, пасека, где живет старейшая устойчивая к клещу популяция пчел. Никто туда новых пчел или маток не завозит, так что там как будто законсервировалось утраченное в других местах состояние начала эпидемии. Да-да, того самого, когда клеща банками выносили с пасеки. Так вот, у этих островных пчел ВДК нашли, но в ничтожном количестве. А число клещей в семьях достигает 4 с лишним тысяч. По нынешним меркам, в два-три раза больше, чем надо для смертного приговора. Но пчелы живут, не вымирают. Выходит, что этот вирус относительно безвредный, он плохо размножается даже с помощью клеща и пчел не мучает. Значит, причина катастрофы не столько клещ, сколько появление заразных форм ВДК, способных выкашивать здоровые семьи в считаные месяцы, как это видно из приведенного выше опыта Пэка и Сили с желтыми и черным пчелами. А как появится на острове заразная форма вируса, так и конец пчелиному счастью придет. И действительно, когда маток, выведенных на Фернандоде-Норонья, привезли в ФРГ, созданные ими семьи в первый же сезон погибли. Чтобы убедиться в справедливости идеи, обратились к готландским пчелам. Их заразили ВДК без участия клеща и получили очень показательный результат. Уровень заражения что у них, что у обычной карники, взятой для контроля, был одинаков, то есть они не лучше сопротивлялись вирусу. Но готландские пчелы без видимых признаков выдерживали гораздо более высокий уровень заражения. Оказывается, даже заразный вирус для них не фатален: к нему пчелы могут приспособиться, если им не мешать. Из совокупности этих данных вырисовывается такая модель идущей катастрофы. ВДК всегда был и есть в популяции пчел. Однако он обычно не представляет

Фото: flickr.com| Gilles San Martin

Клещ пристроился между глаз личинки. Этот крохотный паразит наступает на мировое пчеловодство широким фронтом, а человек пока находится в глухой обороне

особой опасности. Время от времени появляются его особо заразные штаммы. В отсутствие клеща такой вирус быстро убивает семью, но только ее, поскольку выйти из улья он не может: пораженные пчелы летать не умеют. Но вот появился клещ. Укусив зараженную вирусом личинку, он становится носителем ВДК. С трутнем или с пчелой-воровкой такой клещ оказывается в соседнем улье. И там начинается эпидемия: ВДК клещиными стараниями быстро распространяется между личинок и взрослых пчел. Если плотность семей большая, как это бывает при кочевьях, эпидемия распространяется локально со скоростью лёта пчел и трутней, а на большие расстояния — со скоростью движения фуры с ульями. Вирус может преодолеть тысячи километров, прибыв из южных краев с пакетами; есть подозрения, что и матки могут разносить вирус. Не исключено, что на юге он безвреден, а на севере — смертелен: на переход вируса из латентной стадии в открытую сказываются условия окружающей среды. Он может эволюционировать, становясь все более заразным. При перекрестном обмене между вирусами разных популяций возможности для его эволюции резко увеличиваются: РНК-вирусы охотно обмениваются своими фрагментами. Большая скученность пасек создает идеальные условия для многократного

обмена вирусами между семьями. В результате роста заразности его критический уровень, необходимый для гибели семьи, снижается и для катастрофы требуется все меньше клещей. Свою роль играет и очевидное снижение иммунитета пчел, который не может не ослабевать при бесконтрольном скрещивании. Особую негативную роль должен играть постоянный завоз свежих маток для создания отводков: благодаря их притоку нет никакой надежды на формирование хоть какой-то устойчивости местных сообществ пчел. Поэтому у пчеловода остается лишь одна опция: травить клеща что есть сил, пока он не приспособится к ядам. А почему не лечить вирус? Потому, что нечем: нет ни одного противовирусного препарат для пчел, у которого современными прямыми методами, скажем, измерением титра вируса, доказана активность против ВДК. Для единственного отечественного препарата она доказана косвенно, по динамике развития обработанных семей. Такая печальная ситуация, конечно, не повод для уныния. Наоборот, это повод для исследователей заняться интереснейшими работами по превращению своих глубоких знаний генетики и биохимии в небывало эффективные препараты и диагностикумы, а фармацевты имеют возможность проявить свои способности к ведению эффективного бизнеса. При наличии клиента с оборотом под 30 млрд рублей есть о чем подумать.

«Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

Живые лаборатории

Кандидат биологических наук

Н.Л. Резник

Синева Синий цвет красив и функционален. Он помогает отпугнуть хищника, привлечь к себе внимание или, напротив, затаиться. К сожалению, в синий сложно покраситься, но животные и растения нашли способы, как это сделать.

Синие зеркала Окраска бывает двух типов: пигментная и структурная. Пигменты — вещества, которые избирательно поглощают световые волны определенной длины. В организме животных пигменты синтезируют особые клетки хрома-

тофоры. Их разделяют по цветам: желтые — ксантофоры, красные — эритрофоры, черные или коричневые — меланофоры, синие — цианофоры. У стеклянной креветки Palaemonetes vulgaris одна и та же клетка синтезирует красные, желтые и синие пигменты одновременно, но такие полихроматические хроматофоры встречаются очень редко. Сама креветка, кстати, не поражает яркой окраской. Синие пигменты синтезируют преимущественно растения. У животных они крайне редки, их синева структурная, то есть определяется структурой отражающей поверхности, элементы которой упорядочены и соизмеримы с длиной световой волны (см. «Химию и жизнь», 2010, 11). Такая поверхность отражает волны определенной длины, и мы видим цвет. Чешуйки бабочек и перья птиц представляют собой природные многослойные отражатели. У знаменитых своей синевой бабочек рода Morpho очень сложная структура хитиновых чешуек, покрывающих крыло. План строения птичьего пера напоминает дерево. От центрального стержня отходят «веточки» — бородки первого порядка, от которых, в свою очередь, ответвляются бородки второго порядка. Сердцевины бородок представляют собой чередующиеся слои

Поперечный срез чешуйки крыла бабочки Morpho rhetenor

Молодой синехвостый сцинк Plestiodon elegans

Фото Thomas Brown

Синева рыбы-хирурга структурная. Темные полосы на ее теле показывают расположение меланина

белка кератина и воздуха с вкраплением меланиновых гранул. Цвет перьев зависит от толщины этих слоев, расстояния между ними, количества и расположения меланина. Поэтому синева грудки колибри и павлиньего хвоста разная. Моллюски, а также рыбы, амфибии и рептилии используют другие светоотражающие структуры, иридофоры. Эти клетки, в отличие от перьев и чешуек, находятся не на поверхности кожи, а под эпидермисом, в верхнем слое дермы. Иридофоры относятся к хроматофорам, но синтезируют они не пигменты, а азотистое основание гуанин. Кристаллы гуанина образуют в иридофорах пластинки, размеры, форма и расстояние между которыми определяют цвет отраженных световых волн. По мере укрупнения пластинок цвет изменяется с темно-синего на голубой, затем на зеленый, желтый и оранжевый. Именно благодаря иридофорам сияют флуоресцентным синим многие коралловые рыбы. У рыб рода Chrysiptera они расположены в один слой, у рыбы-хирурга Paracanthurus hepatus — в два, отчего падающие на них лучи частично рассеиваются, поэтому окраска рыбки не такая чистая кобальтово-синяя, как у хризоптеры.

Гуанин

Черный меланин

«Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

Синий цвет получается более насыщенным и чистым, когда отражающий слой лежит на темном фоне. Как правило, в роли подложки выступает меланин, который поглощает почти весь видимый свет, кроме коротких волн (синих и фиолетовых). У рыбы-хирурга места залегания меланина выделяются как темно-синие полосы на небесно-голубом поле. Амфибии и рептилии тоже радуют глаз всеми оттенками голубого и синего. Синяя окраска хорошо заметна на фоне зелени, с ее помощью можно как привлечь внимание, так и отвлечь. У многих видов ящериц в молодости синие хвосты. Хищник видит этот хвост и норовит схватить именно его, а хвост у ящериц — возобновляемый ресурс, при малейшей опасности отламывается, а потом отрастает. На синтез меланина, в том числе подстилающего иридофоры, влияют разные факторы, в частности уровень тестостерона, поэтому синева может зависеть от пола. Так, самцы безухой ящерицы Cophasaurus texanus очаровывают самок синим животом. У самок живот неяркий, но, если сделать им инъекцию тестостерона, живот поголубеет и у них. Лягушка-древолаз Dendrobates tinctorius «azureus», названная так за чудесный лазурный цвет (azure), синтезирует алкалоиды, которые могут парализовать и даже убить хищника, о чем амфибии честно предупреждают ярко-синей расцветкой (фотография лягушки открывает статью). Правда, яд у древолазов заемный. Компоненты для его синтеза синяя лягушка извлекает

Ксантофоры Иридофоры

Меланин и коллаген

Меланофоры

Кожа птиц и млекопитающих тоже бывает синей, хотя иридофоров у них нет. Американский орнитолог Ричард Прам, в настоящее время профессор Йельского университета, и работающий в Канзасском университете аргентинский математик Родольфо Торрес исследовали более трех десятков видов птиц и несколько видов млекопитающих и выяснили, что у высших позвоночных функцию иридофоров выполняют упорядоченные наноструктуры коллагеновых волокон.

Зеленая кожа амфибий и рептилий содержит три слоя хроматофоров:1 — длинные волны (красно-оранжевые); 2 — средние волны (желто-зеленые); 3 — короткие волны (сине-фиолетовые); 4 — итоговый зеленый цвет

из собственной добычи: муравьев, жуков, пауков и других тропических насекомых. В террариуме, где ее кормят плодовыми мухами и сверчками, токсичные алкалоиды синтезировать не из чего, и лягушка неопасна, хотя и остается синей. Как ни прекрасны голубые амфибии и рептилии, их все-таки немного. Чаще всего они зеленые. Зеленый пигмент животные не синтезируют, нужный цвет получается смешением синего и желтого. Зеленая кожа представляет собой трехслойный сандвич. Сверху, сразу под эпидермисом, лежат ксантофоры, под ними иридофоры, а еще ниже слой меланофоров. Солнечный свет, падая на кожу, проходит через слой ксантофоров, поглощающих самые короткие волны, синие и фиолетовые. Волны средней длины, желто-зеленые, доходят до иридофоров, которые отражают синеву. Красно-оранжевый свет минует оба эти слоя, и его поглощает меланин. Синие волны, отраженные иридофорами, вновь проходят через желтый фильтр, который отсекает темно-синие волны, а голубые пропускает. Эта голубизна смешивается с желтизной пигмента, и животное выглядит зеленым. Лягушки, лишенные желтых пигментов, голубого или синего цвета. Иногда это приводит к курьезам. Давным-давно пойманную в австралийском лесу квакшу отправили в музей для описания и классификации. Амфибия была голубоватая и получила имя Hyla coerulea. Сейчас она называется Litoria coerulea, а по-русски — австралийская голубая квакша. Coerulea по латыни значит «голубая», однако на самом деле эта квакша зеленая, просто спирт в музейном образце растворил желтый пигмент и амфибия поголубела. У исходно зеленой толстой квакши Agalychnis dacnicolor часто встречаются мутанты, которые не образуют желтых пигментов или синтезируют их слишком мало; такие мутанты голубого цвета. Итальянские руинные ящерицы Podarcis sicula зеленоватые, но некоторые популяции, живущие на скале Фаральони на Капри и на острове Ликоза, все поголовно и круглый год ярко-синие. И почему так, пока неясно. У птиц зеленая окраска также может зависеть от взаимодействия синей отражающей поверхности и желтого пигмента, однако у многих видов зеленые и желтые цвета структурные.

У молодых голубоногих олушей лапы серые, а синеют по мере взросления. Выбирая партнера, самки обращают внимание на окраску его лап — чем она темнее, тем лучше Обычно у самцов американской савки клюв черный (сверху), а в брачный период становится голубым

Фото Josh More/flickr.com

Голубая морда мандрила — его визитная карточка

«Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

Синие пятна глазчатого электрического ската окрашены меланином Высунутый язык сцинка — демонстрация угрозы

В случае иридофоров свет отражается от пластинок внутри клетки, коллагеновые волокна — внеклеточные образования. Они рассеивают синий свет, а лежащие под ними гранулы меланина поглощают лишнее и регулируют степень синевы. По мнению исследователей, такой механизм окраски в ходе эволюции птиц неоднократно и независимо возникал у разных видов. Именно так окрашены шея казуара, клюв и лапы голубоногих олушей Sula nebouxii, клюв самца американской савки Oxyura jamaicensis. У млекопитающих структурная синева возникала как минимум дважды. Коллагеновые структуры с меланином окрашивают круп самца мандрила Mandrillus sphinx и мошонку верветки Cercopithecus aethiops pygerythrus. Однако в синей коже мошонки опоссума Caluromys scrotum меланина очень мало, а на лице мандрила его нет совсем. Очевидно, мандрилу для посинения достаточно упорядоченной коллагеновой наноструктуры (см. «Химию и жизнь», 2013, 5).

Плоды калины лавролистной и поверхность ягоды под микроскопом в отраженном свете. Интенсивность цвета зависит от кривизны каждой клетки

Антоцианы - общая формула

Биливердин IXα

Лютеин

До сих пор, говоря о рассеянии света, мы имели в виду когерентное рассеяние, то есть отражение волн определенной длины от структурированной поверхности. Но есть и некогерентное рассеяние, при котором поверхность регулярной наноструктуры не имеет — ее частицы отделены друг от друга расстоянием, большим, чем длина волны. В таком случае неокрашенный светорассеивающий объект практически не изменяет проходящий через него свет. Почти полвека назад американский зоолог Джозеф Багнара исследовал окраску глазчатого электрического ската Torpedo torpedo. Его коричневая спина покрыта круглыми ярко-синими пятнами около сантиметра в диаметре. Электронная микроскопия показала, что эти пятна двухслойные. Эпидермис в зоне пятна представляет собой чистую непигментированную область, ограниченную двумя кольцами: внутренним темным и внешним бледным. Темное кольцо окрашено меланином. В нижнем слое, в дерме, под центральным пятном и под темным кольцом лежат меланофоры. Под светлым кольцом их нет. Иридофоров в зоне пятна тоже нет. Откуда же взялась синяя окраска? Меланин — черный пигмент, он поглощает почти все световые волны, от зеленого до красного, но некоторую часть коротких синих волн все-таки рассеивает. Багнара предположил, что синий цвет возникает из-за некогерентного рассеяния света, отраженного от меланина. Чтобы проверить свою гипотезу, ученый соорудил модель, в которой роль эпидермиса выполнял небольшой лист прессованной древесины примерно такого же цвета, как кожа ската. В нем просверлили отверстия диаметром около 1 см, имитирующие чистую область над пятнами. Края отверстий обвели черными чернилами. Лист положили в белый лоток, и под каждым отверстием на дне лотка поставили точки несмываемым черным маркером. Они имитировали меланофоры дермы. В коже ската над меланофорами лежат коллагеновые волокна, рассеивающие свет. В модели коллаген заменило обезжиренное молоко, которое рассеивает свет примерно так же, как коллаген. Отверстия, расположенные над черными отметками и залитые молоком, действительно казались синими. Гипотеза Джозефа Багнара подтвердилась. Некогерентное рассеяние синих волн окрашивает и язык синеязыкого сцинка Tiliqua scincoides. Специалисты Мессинского университета обнаружили в толще языка этой ящерицы скопления меланина, а коллагеновых наноструктур не увидели. Да что там сцинк и скат! Синие пятна (невусы) на теле человека тоже образованы скоплениями дермального меланина под массивом коллагена. Чем глубже залегают меланоциты, тем синее невус, хотя восприятие его голубизны может зависеть от цвета окружающей кожи. Меланоциты, расположенные в эпидермисе, образуют коричневые пятна.

Калина вызрела В отличие от животных, растения отлично синтезируют синие пигменты, самые распространенные из которых — водорастворимые флавоноиды антоцианы. В зависимости от типа и химического окружения они могут быть черными, красными, фиолетовыми и синими. Именно синие антоцианы окрашивают фиалки и незабудки, чернику и сливы. На антоциановую окраску влияют кислотность среды, температура, освещенность и доступность питательных веществ. Тем не менее окончательный цвет связан со степенью пигментации, то есть насыщенная синева плода — показатель его питательности. Увы, пигменты не могут придать поверхности зеркальный блеск и яркую, незамутненную синеву — все синие плоды имеют лиловый оттенок. Чтобы просиять на фоне зелени, растения прибегают к структурной окраске, которую исследуют ботаники и физики Кембриджского университета Беверли Гловер, Сильвия Виньолини, Ульрих Штайнер и их коллеги. Начали они с мраморной ягоды Pollia condensata. У этого африканского лесного травянистого многолетника очень яркие и блестящие синие ягоды. Клеточные стенки оболочки плода содержат целлюлозу, которая уложена в спиралевидные микрофибриллы. Эти многослойные спирали и окрашивают ягоды отраженным синим светом, причем поляризованым. Стопки микрофибрилл имеют разную толщину, поэтому плоды окрашены неравномерно. Окраска синих с металлическим отливом плодов мексиканского дерева Margaritaria nobilis — тоже результат когерентного рассеяния света от целлюлозных структур. Плоды созревают в зеленой оболочке, а поспев, падают на землю. Тогда оболочка раскрывается, и яркие плоды сверкают на зеленом фоне, привлекая птиц. Но больше всего исследователей удивила лавролистная калина Viburnum tinus, вечнозеленый кустарник Средиземноморья. Калина — род широко распространенный, цвет ее плодов варьирует от красного до черного, и считалось, что он зависит от антоцианов. Но у лавролистной калины синяя окраска возникает из-за послойного расположения полисахаридов и липидных глобул в клеточных стенках, создающих многослойный отражатель. Падающий синий свет он рассеивает, а оставшиеся волны поглощает нижележащий слой антоциана, усиливая яркость отраженного света. Это первое сообщение о том, что липиды могут участвовать в создании структурной окраски. Чем больше липидных слоев в кожице плода, тем ярче синева. Таким образом, яркость окраски может быть показателем питательной ценности ягод. Синяя окраска делает плоды более заметными. Это выгодно, поскольку поедание плодов способствует распространению семян. Но бывает и так, что синий цвет возникает не для чего-то, а как побочное явление. «Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

У рыбы-мандаринки Synchiropus splendidus настоящие синие пигменты

У бегонии Begonia pavonina, которая растет под пологом тропического леса, в густой тени, листья яркосиние. Но причиной тому не пигменты, а хлоропласты, которые приспособились к острой нехватке света. Свет нужен для того, чтобы расщепить молекулу воды с образованием протонов, электронов и атома кислорода. Эти реакции проходят в мембранных структурах хлоропластов — тилакоидах. Тилакоиды уложены в стопки (граны). Адаптируясь к нехватке света, хлоропласты синей бегонии упорядочили внутреннюю структуру. Их граны имеют одинаковую толщину и отстоят друг от друга на одинаковое расстояние. Обычно хлоропласты поглощают преимущественно красные волны, но в густой тени доступны в основном зеленые, красные туда не доходят. Регулярная структура теневых хлоропластов позволяет им эффективнее улавливать зеленый свет и даже увеличить выход энергии на 5—10%. Но благодаря этой же структуре хлоропласт превращается в иридопласт: он отражает синие волны и придает листу ярко-голубую окраску. Изменения эти не наследственные. Если выращивать голубую бегонию на ярком свету, ее хлоропласты будут иметь традиционное строение, а листья — привычный зеленый цвет.

Синяя краска А синие пигменты у животных все-таки встречаются, хотя и крайне редко. Толстая квакша, например, синей краской красит икринки. Эта мексиканская лягушка

откладывает икру в листве над лужами. Чтобы не привлекать внимание хищников, икринки должны быть зелеными. Для этого толстая квакша синтезирует синий пигмент биливердин IXα (производное гемоглобина) и смешивает его с желтым каротиноидом лютеином. Во время образования икринок пигменты поступают из печени в яичники и откладываются в желтке. Животные не могут сами синтезировать каротиноиды, они получают их с пищей. Много лет назад Джозеф Багнара посадил самок толстой квакши на диету с низким содержанием каротинов. Недополучив лютеина, они откладывали синюю икру. Мутанты, испытывающие дефицит гемоглобина, почти не синтезируют биливердин IXα, и у них икра желтая. А если таким мутантам не давать каротинов, икра будет белой. Настоящий синий пигмент есть у двух видов коралловых рыб-мандаринок Synchiropus splendidus и S. picturatus. Более двадцати лет назад японские исследователи Рёдзо Фудзи и Макото Года обнаружили в коже этих рыб синие пигментные клетки, которые назвали цианофорами. Позже, уже после смерти профессора Фудзи, Макото Года с коллегами нашел у мандаринок и двухцветные хроматофоры, синтезирующие голубой и красный пигменты. К сожалению, ученые не исследовали эти пигменты, только сами клетки описали, и у других видов рыб цианофоры до сих пор не обнаружили. Но где-то, у кого-то они наверняка должны быть. Пигменты, внутриклеточные и наружные отражатели и обычное рассеяние света — вот средства, позволяющие получить синий цвет. И этого набора вполне достаточно, чтобы раскрасить во все оттенки синего и растения, и самых разных животных. Природа экономна в своем многообразии.

Органеллы без мембран

ж я н низм ми и я и ими я и , н н м нн и я ни и ими и и ин з н м и и из ии ии и ж н и миним ьн м и м н , жим и низ н

н им , ни и из ни н ии из ни и и и ми н ия , и ни и ин з я и н ии, я и и н ж н и и н м мн , я жим и жим н м ж им и и н м м н мя и и, м мн н м м м н н жи н н я и и и -

н жи и, ь зм м нн н и н з и м я н ми н н ми , ми и яи з и яз з «жи ь жи ь» я ни из и и из и я н им з ни ь

м зм м нн ни ь я н н жн и ии м я н ь

н м , м нн ж ни и и

«Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

работ в той области, до сих пор неизвестно, как происходит самосборка растворенн х белков и РНК в упор доченн е структур и какие фактор на то вли т. Команда учен х из Университета Буффало (Н -Йорк) и Университета Айов (указат страну как в других заметках?) решила смоделироват процесс сборки безмембранн х органелл in vitro. В качестве строител ного материала они испол зовали РНК, прионоподобн й полипептид (PLP) и богат й аргинином полипептид (RRP). Три компонента смешивали в разном соотношении в буферном растворе и набл дали за образованием конденсатов с помощ конфокал ного микроскопа. Учен е в снили, что состав и структура конденсата завис т от конкурентн х взаимодействий белок—белок и белок—РНК. В кспериментал ной системе PLP и РНК конкурировали за св з вание с RRP. Поскол ку RRP охотнее взаимодейству т с РНК, чем с PLP, то под действием РНК происходило расслоение систем с двум белками на две несмешива щиес фаз , состо щие из PLP и RRP—РНК. Причем ти фаз могли сосуществоват более 24 часов. Пространственна организаци таких конденсатов (будут ли они раздел н ми, слитн ми или встроенн ми друг в друга) зависела от концентрации РНК. Если РНК мен ше, чем пептида RRP, то конденсат РНК—RRP (см. в ше) полност поглоща тс капл ми другого пептида — PLP. Если же РНК бол ше, то тот конденсат лиш частично поглощаетс капл ми PLP, формиру границу раздела между двум типами конденсатов. На формирование конденсатов также вли т структура и нуклеотидн й состав РНК и аминокислотн й состав белков. От форм и состава конденсатов зависит их способност поглощат определенн е вещества и поддерживат специфическу микросреду. Пока непон тно, происходит ли по такому механизму конденсаци белков и РНК внутри клетки.

Эксперимент американских учен х показали, что даже в простой системе из трех компонентов возника т различн е по структуре и свойствам конденсат , котор м, если подумат , можно найти вес ма интересн е приложени в медицине. (Nature Communications, 2021, 12)

Кто разбудит стволовые клетки мышц?

равм , тренировки, заболевани м шц могут привести к умен шени м шечной масс . Атрофи м шц происходит и в резул тате старени . Конечно, м шц могут восстанавливат с , тол ко не всегда то происходит б стро и полноценно, особенно в пожилом возрасте, когда количество стволов х клеток умен шаетс и их сложно в вести из состо ни поко . Сегодн ускорит регенераци м шц можно трансплантацией в поврежденну ткан стволов х клеток, в ращенн х в лаборатории. Несмотр на ффективност той терапии, она не всегда применима. Лечение стволов ми клетками дорого стоит и к тому же небезопасно. Вед лабораторн е стволов е клетки могут развит с в раков е. По тому лучше заставит собственн е стволов е клетки, име щиес в м шечной ткани, делит с и превращат с в м шечн е. Учен е из Университета Монаша (Мел бурн, Австрали ) обнаружили белок NAMPT (Nicotinamide Phosphoribosyltransferase), котор й в водит стволов е клетки в м шцах из состо ни поко . Исследовани проводили на личинках р бок данио, котор е удобн дл ксперимента. Они прозрачн , по тому можно набл дат за восстановлением м шц непосредственно в личинках с помощ микроскопии. К месту повреждени (травм или инфекции) всегда устремл тс клетки иммунной систем — макро-

фаги, котор е удал т мусор и ускор т заживление. Учен е увидели, что стволов е клетки начина т делит с после того, как с ними долго (в течение нескол ких часов) и плотно контактировали макрофаги. Изучив попул ци скаплива щихс в месте повреждени макрофагов, учен е в снили, что их восем типов. Причем тол ко один из них «контактн й». Именно он в дел ет белок NAMPT, котор й активирует м шечн е стволов е клетки. Этот белок также известен как висфатин, или PBEF у л дей. NAMPT действует на определенн й хемокинов й рецептор на поверхности м шечн х стволов х клеток, побужда их к делени . Способност NAMPT восстанавливат поврежденн е м шц исследователи доказали в красивом ксперименте. К р бкам, с удаленн ми макрофагами, добавили NAMPT — пр мо в воду. Этого оказалос достаточно, чтоб запустит регенераци м шц. Затем белок исп тали на м шах с т желей м шечной травмой. На место ран наносили фибринов й гидрогел с NAMPT. В отличие от контрол ной групп животн х, котор х обрабат вали гидрогелем, содержащим тол ко фибрин, у м шей оп тной групп полност восстанавливалас архитектура м шц. Положител н й ффект набл далс даже после однократного применени гидрогелевого пласт р . Кажетс , в травматологии скоро наступ т нов е светл е времена. (Nature, 2021, 591)

У пингвинов особый гемоглобин

ингвин — птиц , котор е уме т плават и не уме т летат . Способност к полету они утратили в ходе вол ции, получив взамен способност к н р ни . Тело, ноги, кр л тих птиц хорошо

и н м иж ни и ин ин ж ян ин 00 м и я 0 мин я им н им ь з и м ин и яз и н и и ин ин м ин н н , н им и м , м и н з и и из и н н , , з ин и м ж м им ьн н и ь ь и м н , м ин н и ь ь и ням м ин ин н ,и м ин н н н ни ьн н ь н и н з и ни ня , нн и и и н , ниж , м и и нн ня м ин изм ня , и ниж яи н ь м н з и ь м, ж я и я ин ин н н м ин н из ни и и ин ьн н и и и ьн и и ии м ин ин ин м ин ин ин и , я ин ин и и иж и , н н я и нни ни и ь м нн ин м ж ими мя ми н и н и зни м ин ин ин н и и зин и н ьн ь н , и и м ин м ни м и и и н ии и н и, ин зи и и з м изм ии, ни яз и з и н ия н ни м ин м, нн м из и ин ин з ь, м ин яз

н , м и, м

ин ин ин и н з и ни м н ни и мин и н м ин и н и з и и мин и м ь н нн м н з и им ии им мин и м н н м ин ия м и , я н м нн и и и и и и , я жим н м ин м нн ин ин ь м зн м, , м ин ин и и м , и м ин изм ня я , из ь и и ь и из н з мя ж ния я ии ин ин м и и и ь мя (Proceedings of н the National Academy of Sciences, 2021, 118)

Судьба В-клеток

ня, н мии, н и ин из и им

и н зн , н н и и я и и я ии 1и 2 я ия 2 и из жи и им и , и и нн м янии н и и 1, н и и я н я ии , жи и я м и ж нн имм ни я я я ни м и н ьн м и из н м з ни жизни 1 жи я ь з и изи нн нни из н ни 1 и из я н и и и и н и, зн и и ьн и и и и м и н з « я м и и ьн

ни ни

ни ж н нн н и , я м и и из и, н им « » ин, я я з ни м и 1 и 2, и и низм , им ин , зн ми и ими и м и и ии м , и ни н и и и н з м и н и и м и и ии, я н ми з изм н ния н и н ьн и им , м и и ни я н и н я и н ь н из н и н н и ин и и ни и и и м и ини и и ии нни н зн ия з и ия и и из ни и н м з м з ь, ь и, и я н 1 и и 2, з и и м и и ния, я м м м и н з изи иин ни м и ьн и зин м ин и 1 ж н янн ь, жи ь и и и я и и ь м ии ния им н н м з и, и из 1 и ь , н иь я и и н им и , н ин н ьн из и ь я м и н и н я ни и, и ин ни ими н з н ни м и и ния н и з и ия (Nature Communications, 2021, 12)

и н и и и и н О.В. Космачевская

«Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

Рене Магритт «Репродуцирование запрещено», 1937 год

Размышления

Кандидат биологических наук

А.В. Кулик

Левое и правое: главная загадка жизни Живое вещество оптически асимметрично: при его построении использована лишь одна группа хиральных изомеров органических молекул, а другая проигнорирована. Важен ли этот феномен для понимания происхождения и сущности жизни? 20

Что такое жизнь? Как ни удивительно, наука, несмотря на тысячелетия поисков, до сих пор не знает, где провести разделительную черту; никак не удается указать, с какого момента позволительно резко, твердо и безоговорочно сказать: это «жизнь», «живое». Возьмем экстремальный случай.

Казалось бы, кристалл — олицетворение косности, инертности и неподвижности, какая может быть у кристалла жизнь? Однако он растет за счет элементов среды, способен залечивать повреждения. Это не простое увеличение числа связанных атомов, а процесс, с необходимостью включающий в себя постоянное воспроизведение заданной структуры, по существу — процесс самоорганизации. Информация о будущем кристалла закодирована в структуре его исходных компонентов. С виду холодные и бесчувственные, кристаллы рождаются, осваивают пространство. Им свойственно размножение путем деления, питание, в том числе хищничество и каннибализм (физико-химики это называют коалесценцией), а также обмен веществ, чувствительность и раздражительность, столь характерные для живых организмов. Порой, они даже способны двигаться! Получается, что отличить живой объект от неживого каждому удается вследствие своего практического опыта, представлений о жизни, а не на основании строгого определения: всегда удается найти опровергающий его пример.

Особая мета жизни Тут время вспомнить, что важнейшие строительные элементы белково-нуклеиновой системы — аминокислоты и сахара — нормально, вне жизни, существуют в виде двух пространственных антиподов-изомеров L и D (от лат. laevus — левый и dexter — правый). Подобно правой и левой перчаткам они зеркально отображают друг друга и, следовательно, ни при каком перемещении в пространстве не могут совпасть. Каждый в отдельности взятый изомер обладает так называемой оптической активностью. Его раствор отклоняет плоскость проходящего поляризованного света на определенный угол: в одном случае вправо (правовращающий изомер), в другом — влево (левовращающий изомер). Изомеры в чистом виде, и «левые», и «правые», термодинамически гораздо менее устойчивы, чем их равновеликая (эквимолярная) смесь. По этой причине каждый из них имеет склонность к самопроизвольному превращению наполовину в свою стереохимическую противоположность. То есть, составленная любым из них молекулярная совокупность с течением времени самопроизвольно переходит в энергетически более выгодную форму — равновесный рацемат, где обоих изомеров поровну. Понятное дело, рацемат не обладает оптической активностью, поскольку в нем возможности отклонения плоскости поляризации влево и вправо взаимно компенсированы. В процессе искусственного химического синтеза (как аминокислот, так и сахаров) всегда получается рацемат. Разделить рацемат на отдельные фракции или же заведомо получить таковые в чистом виде довольно трудно. Эти экспериментально выверенные факты определенно указывают на то, что на ранней Земле (в предбиологический период) безраздельно господствовали органические рацематы и, стало быть, жизнь исторически возникала на симметричном рацемическом фоне.

Асимметрия жизнь Но однажды симметрия была каким-то чудесным образом нарушена, причем раз и навсегда. Биосфера решительно отвергла рацематы. Жизнь пошла наперекор сложившемуся в неживой природе статусу-кво и действующему в ней порядку. Жизнь не потерпела равноправия левых и правых стереоизомеров; она стала распознавать, принимать и воспроизводить в своем непрерывном метаболизме только D-сахара и только L-аминокислоты (как это мы хорошо знаем теперь). Единственной входящей в состав белков аминокислотой, не обладающей оптической активностью вообще, оказался глицин, поскольку в его молекуле нет асимметрического атома углерода. Оптическая асимметрия живого вещества удивительна. В самом деле, правые и левые антиподы, образующие рацемат, носят одно и то же химическое название, они построены из одних и тех же атомов, с одной и той же последовательностью. Имеют одинаковые химические свойства, одинаковые физические константы (температура плавления и кипения, плотность, растворимость, показатель преломления). На основании этого сложилось представление о произвольном и совершенно случайном предпочтении D-изомеров сахаров и L-аминокислот, которое возникло на самых ранних этапах предбиологической эволюции. «Пока нет убедительных доказательств того, что молекулы, подобные белкам, не могли бы быть построены из равного числа правых и левых молекул аминокислот», — писал дважды лауреат Нобелевской премии Лайнус Полинг. И далее он же: «На Земле могли бы жить организмы, построенные из D-аминокислот, так же, как и организмы, построенные из L-аминокислот». Действительно, ни один из фундаментальных законов физики не запрещает симметрию оптических изомеров, но нет жизни без оптической асимметрии; особая мета стоит на всем живом. Избирательное отношение к оптическим антиподам проводит резкую грань между живой и неживой природой. И на то должна быть веская, продиктованная крайней биологической необходимостью причина. Иначе говоря, наряду с вопросом «как это могло случиться?» (на котором традиционно, со времен Луи Пастера и до сих пор, сосредоточено внимание научной мысли), нужно поставить вопрос «зачем?».

Литературное произведение природы Возьму на себя смелость заявить, что жизнь есть литературное произведение природы (от лат. littera — буква), созданное ею по определенным «грамматическим правилам» и выпущенное в свет задолго до того, как у людей появилась письменность, а тем более была сдана в типографический набор первая рукопись. Именно так, аналогично строке письменного текста, набранного отдельными литерами, описан на молекулярном уровне, то есть уровне ДНК, РНК и белков, всякий живой организм, причем описан полно и точно, во всех мельчайших под«Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

робностях, включая его потенциальные возможности, специфические особенности и наклонности. Однако текст — это не просто куча букв, а их структурированный по определенным правилам массив, который легко и удобно читать. Кто сможет без напряжения и раздражения читать большое литературное произведение, напечатанное пусть даже хорошо известными, но перевернутыми вверх ногами буквами пополам с нормально ориентированными? Это же касается ДНК, РНК и белков. Если текст набран вперемешку левыми и правыми буквами, то считывающие молекулярные механизмы, узнающие литеры по их форме и ориентации в пространстве будут вынуждены то и дело выяснять, «левая — правая где сторона?». Неизбежно структурное усложнение этих механизмов либо двукратное их увеличение: отдельно для левых и правых антиподов. А это уже явное расточительство. Кроме того, не следует забывать, что сам по себе рацемат есть особое химическое соединение, которое сильно отличается по своим свойствам от каждого из входящих в его состав компонентов.

Распад рацемата Рацематы — это тупик для биохимической эволюции в сторону жизни. Грядущей жизни в самом ее начале во Вселенной реально угрожала рацемическая симметрия. Отсюда со всей определенностью следует, что оптическая асимметрия имеет фундаментальный биологический смысл. И разрушение оптической симметрии на молекулярном уровне вовсе не случайно. Оно было продиктовано центральной идеей — той линейной доминантой, которая лежит в основе конструирования живой материи (см. «Химию и жизнь», 2021, 1). Нарушение оптической симметрии стало необходимой предпосылкой для возникновения жизни на фоне безжизненной природы. Жизнь в полной мере есть порождение асимметрии, её счастливое производное. Но как же, в силу каких обстоятельств могло произойти такое маловероятное событие в мире, где, казалось бы, все препятствует и противодействует этому?

Революционный сценарий Есть много гипотез появления асимметрии аминокислот и сахаров в добиологический период. В числе факторов, разрушивших рацемат, предлагали практически все, что может прийти в голову исследователям: магнитные и гравитационное поля; слабое взаимодействие с его нарушением чётности; поляризованный звёздный свет, влияние минеральных субстратов и многое другое. Очень интересна идея, следующая из теории катастроф, как ответвление теории динамических систем и концепции самоорганизации; ее предложили доктор физико-математических наук Л.Л. Морозов и академик АН СССР В.И. Гольданский. Согласно нее, в рацемате произошел самопроизвольный фазовый переход к асимметрии, причем скачкообразно, через необратимую бифуркацию. Подобно тому, как возникновение Вселенной связано современной космологией с Большим

взрывом, при котором впервые возникла асимметрия (когда материи оказалось больше, чем антиматерии), так и возникновение жизни во Вселенной можно связать со своеобразным «Большим биологическим взрывом» — потерей эквивалентности стереоизомеров. Возникновение жизни в безжизненной природе из первоначально рацемической смеси оптических антиподов происходило, по мнению названных авторов, именно как своеобразная катастрофа. Можно понять революционный сценарий, если иметь в виду только один объект: либо аминокислоты, либо сахара. Однако у жизни их сразу два, в общей связке тот и другой. Причем один пошел влево, а другой вправо! Как мог и мог ли случиться одномоментный и разнонаправленный фазовый переход сразу на два объекта?

Эволюционный сценарий Мне представляется, что оптическая асимметрия могла возникнуть вполне эволюционным путем. Причем в классическом понимании смысла этого термина, то есть через случайную изменчивость и естественный отбор наиболее жизнеспособных и наиболее приспособленных вариантов. Отбор как постоянный и монотонный рост функциональной значимости информации, что означает развитие, усложнение семантики биологических текстов, написанных аминокислотами и нуклеотидами Отмеченное выше стремление рацематов к равновесию и стабильности отнюдь нельзя расценивать как нечто абсолютное и неизменное. Рацемическая система открыта для потоков энергии и вещества из окружающей среды, подвержена другим внешним воздействиям. Поэтому равновесие в ней динамическое: в ней возникают и развиваются флуктуации и поначалу однородная система может перейти на какое-то время в достаточно стабильное состояние с частично или даже полностью нарушенной зеркальной симметрией. Как бы то ни было, нарушение оптической симметрии вполне могло происходить в мягком и спокойном режиме, без молниеносных катастроф. И необязательно сразу в глобальных масштабах. Полимерным органическим молекулам, формировавшимся где-то в спонтанно возникавшей оптически активной среде или в стабильных минеральных системах, ничего не оставалось, как включать в свой состав только правовращающие или только левовращающие мономеры. Они просто вынуждены были это делать в отсутствие альтернативного изомера в локальных условиях! А дальше одна из случайных комбинаций оптических вариантов оказалась подходящей для последующей органической эволюции: начался их естественный отбор, который при всей своей стихийности шел уже направленно. Предпочтение только одного изомера из двух послужило главной предпосылкой последующего воспроизведения и накопления куда более сложных органических молекул в определенной среде, а также дальнейшего структурного и функционального усложнения. Такие молекулы приобретали преимущества и в скорости реакций и в потенциальной возможности к реплицированию. А

рацематы полностью проигрывали им в этом отношении. Процесс их направленного отбора мог протекать, в принципе, еще до зарождения жизни, то есть в предбиологический период, где-то в пограничной зоне гидросфера-литосфера. Получается, что Лайнус Полинг был не прав. Жизнь не смогла возникнуть из разных комбинаций оптических изомеров. Начиналось все, несомненно, с различных вариантов, но вследствие дальнейшей конкуренции между ними остается лишь один — наиболее жизнеспособный, эффективный и перспективный для решения «практических задач» молекулярной эволюции. Этот вариант-победитель нам теперь хорошо известен: левые аминокислоты и правые сахара. А почему именно так, мы пока не знаем. Думается, что и этот выбор был сделан неспроста и квантово-химический подход рано или поздно даст ответ на этот вопрос. Впрочем, есть, и другие, не менее интригующие загадки. В живой природе все-таки находят D-аминокислоты

в свободном состоянии или в составе коротких пептидов. Например, в клеточных стенках бактерий сибирской язвы есть D-глутамин, а в составе пептидов кожи одного из видов южноамериканских лягушек D-аланин. И среди сахаров, оказывается, есть исключения: L-арабиноза бактерий, L-рамноза и L-сорбоза растений. Эти чрезвычайно интересные факты почему-то остаются без внимания общебиологических исследований, тогда как их объяснение могло бы пролить дополнительный свет на саму проблему жизни. Современной науке доподлинно не известно, где и как в далеком прошлом произошло разрушение оптической симметрии. Но нет сомнения в том, что разделение на левое и правое свершилось и стало не только благоприятным, но и обязательным условием для пуска эволюции в сторону жизни. Поэтому жизнь — это там, где присутствуют лишь одни оптические изомеры и нет других.

Расследование Кандидат физико-математических наук

С.М. Комаров

Вселенская левизна Пожалуй, один из главных вопросов, связанный с многовековым спором о происхождении оптической асимметрии живого вещества, звучит так: этот феномен земного происхождения или носит вселенский характер? Ответ на него принципиален. Если первое, значит, жизнь на Земле может быть уникальным явлением и никаких братьев не то, что по разуму, но даже по ДНК у нас скорее всего нет. Если же левизна аминокислот и правизна сахаров имеет вселенское происхождение, значит, в любом ее уголке на определенной стадии развития планетарных систем возникают условия для появления именно нашей, углевод-азотной

жизни. Тогда и собратья по ДНК имеются. Ответ на такой вопрос связан с астрономическими штудиями. Оказывается, они предоставляют немало материала для размышлений.

Углеродный туман Начнем с базового условия: для углеродной жизни нужен углерод. Источник его один — горение гелия в звездах-гигантах. А вот путей распространения углерода по галактикам два. Первый — взрыв сверхновой; содержащийся в ней углерод разлетается по объему туманности, созданной такой звездой. Второй — испарение звезды, производящей углерод. Неподалеку от Солнечной системы, на расстоянии 650 световых лет расположена такая звезда — CW Льва, или IRC +10216,

и о процессе рождения углеродного вещества легко судить по спектральным характеристикам окружающего звезду облака пыли. Этот красный гигант миллиард лет назад исчерпал свой водород, и в нем началось горение гелия с образованием углерода. При этом в окружающее пространство он выбрасывает вещество с такой интенсивностью, что должен бы давно испариться: четыре массы Солнца за 100 миллионов лет. Такая огромная интенсивность испарения связана с тем, что звезда очень скоро взорвется: жить ей осталось не более 50 тысяч лет. Однако уже сейчас испарение вещества создало столь плотную атмосферу, что красный гигант находится за густой завесой пыли. Поэтому в видимой части спектра этот красный гигант кажется неприметной точкой, проявляя всю мощь своего свечения в инфракрасной области. «Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

Фото: ESO/B. Bailleul

Облака межзвездного газа наполнены углеродной пылью, на частицах которой может протекать синтез органики, причем с избытком L-аминокислот и D-сахаров, лежащих в основе земной жизни. Это облако в созвездии Большого пса, названное за свою форму Шлемом Тора, раздувает ветер, дующий от расположенной в центре яркой звезды

Пыль получается за счет конденсации вылетевшего из звезды вещества. В частности, есть мнение, что углерод собирается в графитовые пылинки. И на них-то и происходит синтез органики, в том числе аминокислот. Сырьем для него может

служить углерод самой частицы, если на нее осели кислород, водород, азот. А могут быть и более сложные образования, ведь атмосфера звезды наполнена молекулами разных веществ. Есть в ней угарный газ, ацетилен, метан, аммиак, разные цианосоединения и даже короткие цепочки из атомов углерода — готовые каркасы для получения углеводородов. Получается, что у ближайшего к нам красного гиганта есть условия для синтеза первых кирпичиков жизни и вряд ли этих условий нет у мириад таких звезд, разбросанных по Вселенной. Аналогично может формироваться углеродное вещество и в облаках, оставшихся после взрыва сверхновой, хотя в атмосфере еще

не взорвавшейся звезды процесс идет лучше — все-таки плотность вещества там гораздо выше. И вся эта пыль разносится по пространству звездными и галактическими ветрами. Получается, что органические молекулы возникают непрерывно с древнейших времен: с появления во Вселенной углеродных звезд. А вот сумели ли из них действительно синтезироваться аминокислоты и можно ли узнать, как у них с хиральностью? Увы, на это нет ответа. Единственная аминокислота, замеченная в космическом пространстве, это глицин. И, как назло, у нее нет оптической изомерии. А концентрация остальных, видимо, слишком мала, чтобы их можно было заметить с Земли.

Солнечная аминокислота Раз не удается получить галактические данные, сузим круг поиска. Углерода в Солнечной системе много, его даже специально искать не надо. А можно ли найти аминокислоты и проверить их хиральность? Оказывается, да, и эту работу ведут геохимики. Чтобы изучить внеземную органику вовсе не обязательно лететь в космос, хотя покопаться, скажем, в хвосте кометы тоже интересно, и это делали. Внеземное вещество валяется буквально под ногами: это метеориты. Даже имея разное происхождение, они несут в себе немало сведений о химическом составе вещества протопланетного облака, породившего Солнечную систему, и его превращениях вне зависимости от наличия жизни. Основным источником информации о наличии аминокислот в этих небесных телах долгое время был Мурчисонский метеорит весом 108 кг, который упал в 1969 году в Австралии. Изучая его фрагменты, исследователи спустя год впервые нашли внеземные аминокислоты. Правда, поначалу, различий в содержании изомеров не заметили. Более того, это равенство как раз и посчитали доказательством внеземного происхождения аминокислот. Шло время, совершенствовались методы исследования, и вот в 1990-м году, опять-таки в образце этого метеорита обнаружили, что L-изомера аланина, одной из важнейших для земной жизни аминокислот, на треть больше, чем D-изомера. Это открытие вызвало некоторый конфуз. Ведь теперь для доказательства, что это внеземные аминокислоты, ссылка на равенство содержания изомеров не годилась. Тогда привлекли изотопный анализ. Оказалось, что в метеоритных аминокислотах заметно больше тяжелых изотопов всех четырех элементов жизни — водорода, углерод, азота и кислорода, — чем в аминокислотах земного происхождения. Кроме того, изотопные составы обоих изомеров метеоритных аминокислот совпадали, а ведь D-аминокислотами никак

нельзя было загрязнить метеорит ввиду их отсутствия в нашей природе. Со временем были найдены схожие хиральные аномалии для других аминокислот, в том числе тех, что входят в состав белков, — серина, треонина, пролина, изовалина, глутаминовой и аспарагиновой кислот. Нашли избыток L-аминокислот и в новых метеоритах. А с началом раскопок в Антарктиде в распоряжении исследователей уже имеются тысячи метеоритов разного размера и происхождения. Поэтому статистика наблюдений росла, и со временем вырисовалась такая картина. Аминокислоты, соответствующие тем, что присущи жизни, имеются отнюдь не у всех метеоритов. Они присутствуют главным образом в небольшой, три класса, группе углистых хондритов: входящие в нее метеориты не испытывали сильного нагрева, но подвергались умеренному воздействию воды, о чем судят по содержанию гидратированных минералов. В хондритах других классов либо аминокислот очень мало, либо их строение совсем не годится для изготовления белков земной жизни. С сахарами история схожая, однако пока что не удалось найти разницы в содержании изомеров двух главных сахаров жизни — рибозы и дезоксирибозы (они составляют основу соответственно РНК и ДНК). Надежно установлено лишь, что глюконовая кислота, продукт окисления глюкозы, представлена в метеоритах исключительно D-изомерами. Так выходит, что в Солнечной системе, а, скорее всего, и во всей Вселенной, ведь законы физической химии универсальны, имеется заметная оптическая асимметрия у аминокислот и сахаров, возникших непосредственно в космическом пространстве, вне каких-то крупных космических тел. И причина этой асимметрии — действие законов химии и физики. Каких — пока что неизвестно.

К вопросу о жизни во Вселенной Вселенская оптическая асимметрия первичных кирпичиков жизни, следующая из изучения метеоритов, имеет

два важных значения — теоретическое и практическое. В теории, ее обнаружение улучшает понимание хиральной загадки жизни. Предположим, что метеоритные аминокислоты вносили заметный вклад в аминокислотный состав той лужи, где возникла жизнь. Это не фантазии. Сейчас в год на Землю падает 400 тыс тонн внеземного вещества, а в древности, несомненно, поток был в сотни и тысячи раз больше. В этом случае, в упомянутой луже исходно было преимущество одних изомеров над другими. Поэтому не было никакой случайности в выборе L-кислот и D-сахаров: у эволюции отсутствовала свобода выбора, ей пришлось иметь дело с готовым хирально неоднородным материалом. А практическое значение метеоритные аминокислоты имеют для поисков жизни. И, более того, полученные при изучении метеоритов результаты специалисты НАСА серьезно намерены использовать в своей работе. Согласно их мысли, наличие в образце внеземной породы оптической асимметрии аминокислот (их проще анализировать, чем сахара, поэтому речь главным образом о них) можно считать следом жизни — необходимым, но не достаточным, ведь такая асимметрия бывает и не связанной с жизнью. Поэтому нужно наложить еще два условия. Во-первых — изотопный состав: если найденные аминокислоты будут состоять из более легких изотопов, чем остальная органика метеорита, это окажется сильным аргументом в поддержку внеземной жизни. А вовторых, таких аминокислот должно быть немного. Например, земной жизни хватает двадцати штук. Сейчас в метеоритах находят гораздо большее число аминокислот, и основная часть из них не входит в состав известных нам белков. Вот на поиски таких следов и будут нацелены перспективные межпланетные экспедиции, которые станут изучать грунт астероидов, планет, вещество комет. Как на месте, так и после доставки образцов на Землю. Наверное, их результаты позволят нам продвинуться в понимании феномена жизни и ее оптической асимметрии. «Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

Портреты

Кандидат биологических наук

С.В. Багоцкий

Лев Блюменфельд: химик, биофизик, поэт Двадцать третьего ноября 2021 года исполняется 100 лет со дня рождения выдающегося отечественного физикохимика и биофизика Льва Александровича Блюменфельда (1921–2002). Он был в числе первых, кто применил к биомолекулам строгие методы химии и физики и стоял у истоков советской биофизики. А еще — писал замечательные стихи. 26

Из химии в биологию Лев Александрович Блюменфельд родился в Москве. Братьями его отца были художник Генрих Матвеевич Блюменфельд (1893–1920) и эмигрировавший после революции писатель Вениамин Матвеевич Блюменфельд, он же Вениамин Корчемный (1884–1939). Отец, Александр Матвеевич Блюменфельд (1889–1942), в молодости участвовавший в революционном движении, в 30-х годах работал бухгалтером на «Мосфильме». В 1937 году он был арестован и умер в лагере.

В школьные годы Лева Блюменфельд продемонстрировал разносторонние дарования. Так, он заново написал утерянную десятую главу «Евгения Онегина». Стихи Лев Александрович будет писать всю жизнь, а на склоне лет начнет писать и прозу. В 1939 году Л.А. Блюменфельд поступил на химический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова. В начале Великой Отечественной войны ушел на фронт. Был солдатом, связистом, пулеметчиком, лейтенантомартиллеристом, разведчиком. Воевал под Москвой зимой 1941–1942 года, под Харьковом, Полтавой и Одессой, участвовал в Ясско-Кишиневской операции, в тяжелейших боях у озера Балатон. За боевые заслуги награжден тремя орденами и восемью медалями. Два раза был тяжело ранен. Когда после первого ранения, в 1944 году Блюменфельд оказался в госпитале в румынском городе Тульче, он занялся квантово-механическими расчетами двухатомных молекул галогенового ряда — HF, HСl, HBr, HI. Научную работу продолжал и в перерывах между боями, и когда весной 1945 года получил второе ранение и провел в госпиталях семь месяцев. Лишь в ноябре 1945 года он вернулся в Москву, после демобилизации сдал экзамены на химфаке МГУ и получил диплом. В качестве дипломной работы Лев Блюменфельд представил расчеты органических молекул, которыми занимался во время войны. А уже спустя три года защитил кандидатскую диссертацию «Электронные уровни и спектры поглощения углеводородов с сопряженными двойными связями». Много позже, в 1980-е годы, любители авторской песни по всей стране распевали балладу Редьярда Киплинга о рабе, который стал царем: «Он в созиданьи бестолков, а в разрушеньи скор; он глух к рассудку — криком он выигрывает спор…». Автором музыки и исполнителем был Сергей Никитин, автором перевода — Лев Блюменфельд. В этих стихах для него было много личного. Если бы в начале своей научной карьеры он не столкнулся с глухой к рассудку силой, возможно, сегодня мы знали бы Л.А. Блюменфельда как химика, а не как биофизика. Окончив МГУ, Блюменфельд поступил в аспирантуру Физико-химического института им. Л.А. Карпова, где работал под руководством Якова Кивовича Сыркина. Однако затем, в 1949 году, он выступил в защиту теории резонанса в химии, объявленной в то время «идеалистической» и враждебной (см «Химию и жизнь», 2013, 12). «…Речь шла о “резонансе” виртуальных структур. Виртуальных — значит, их вроде бы и нет. Значит, вы говорите о резонансе несуществующих структур — это явный идеализм! (…) В Карповский институт для искоренения идеализма пришел представитель райкома партии. После его пламенной речи Л. А. попросил слова. Он нарисовал на доске одну из двух возможных формул бензола и спросил: “Есть ли в ней идеализм?” Нет, в ней нет, сказал представитель. Тогда Л. А. нарисовал вторую структуру. В ней тоже не оказалось

идеализма. Тогда Л. А. нарисовал знак “+” между двумя структурами — в этом, в суперпозиции структур, и состоит идея резонанса. Таким образом, заключил Л. А., идеализм заключен в этом знаке...» (С.Э. Шноль. Герои, злодеи, конформисты отечественной науки). Из-за этого выступления Блюменфельд был вынужден уволиться и устроился на работу в Центральный институт усовершенствования врачей (ЦИУ). Там он впервые столкнулся с биологическими проблемами, когда занялся изучением связывания кислорода гемоглобином. В конце 1952 года, во время «дела врачей», Л.А. Блюменфельда уволили из ЦИУ, но после прекращения дела восстановили в должности. В 1954 году Лев Александрович защитил докторскую диссертацию, посвященную присоединению кислорода к гемоглобину. В частности, он привел свидетельства в пользу того, что гемоглобин меняет свою пространственную структуру, когда к нему присоединяется кислород. В дальнейшем это было подтверждено рентгеноструктурными исследованиями нобелевского лауреата Макса Перутца. После защиты Л.А. Блюменфельд занялся ЭПРспектроскопией. Вместе с Александром Эммануиловичем Калмансоном (1926–1990) он построил первый в СССР ЭПР-спектрометр. Электронный парамагнитный резонанс открыл в 1944 году советский физик Е.К. Завойский. Его суть заключается в том, что парамагнитный образец, помещенный в постоянное магнитное поле, поглощает энергию подаваемого на него переменного электромагнитного поля определенной частоты. Метод ЭПР позволяет обнаружить в образце свободные радикалы и частицы, обладающие магнитными свойствами, а также получить некоторые данные об их окружении. С 1957 года Блюменфельд работал в Институте химической физики АН СССР. В начале 1960-х он начал интересоваться магнитными свойствами носителя наследственной информации — ДНК. Он показал, что ДНК, выделенная из дрожжей, давала сильный сигнал ЭПР, то есть обладала магнитными свойствами. Это был очень неожиданный вывод, который, как часто бывает в науке, вызвал сначала ажиотаж, а потом скепсис. Многие считали, что сигнал дает не ДНК, а примеси железа. Наконец, физик Ю.С. Лазуркин (1916–2009) показал, что тщательная очистка препарата ДНК от железа приводит к исчезновению сигнала ЭПР. После этого интерес к магнитным свойствам ДНК пропал. По свидетельству коллег, Лев Александрович тяжело переживал это «закрытие». Уже после его смерти объяснение эффекта предложил Г.Б. Хомутов, сотрудник кафедры биофизики физфака МГУ. Статья об этом опубликована в № 1 журнала «Биофизика» 2004 года. В циклах деления клеток изменяется упаковка ДНК — от плотной компактной до развернутой. Плотно упакованная ДНК образует комплексы с положительно заряженными молекулами — полиаминами или гистонами (сама «Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

ДНК имеет отрицательный заряд). По предположению Хомутова, катионы железа вытесняют эти молекулы из комплекса с ДНК, когда она разворачивается. После этого катионы восстанавливаются и образуют слабозаряженные наночастицы — возможность таких реакций при физиологических условиях автор статьи показал экспериментально. Таким образом, «широкие линии» сигнала ЭПР, открытые Л.А. Блюменфельдом с сотрудниками, могли быть обусловлены магнитными наночастицами оксидов железа.

Кафедра История жизни Льва Александровича тесно связана с кафедрой биофизики физфака МГУ. В середине 1950-х годов на физическом факультете МГУ появилась группа студентов, интересующихся биологией. Ученых, занимавшихся вопросами на стыке биологии и физики, они звали к себе читать лекции. Одним из них был Лев Александрович Блюменфельд. В конце концов студенты поставили перед руководством факультета и университета вопрос о создании на физфаке кафедры биофизики. Эту идею поддержал ректор МГУ И.Г. Петровский (1901–1972). Рассказывают, что он спросил пришедших к нему на прием студентов, кого они хотели бы видеть на посту заведующего кафедрой. Студенты назвали Блюменфельда. Кафедра биофизики на физфаке появилась в 1959 году. Блюменфельд занял пост завкафедрой, при этом он продолжал работать в Институте химической физики. Большинство сотрудников кафедры также были совместителями и работали в академических институтах. Кафедры биофизики на биологических факультетах существовали и раньше (на биофаке МГУ такая кафедра была создана в 1954 году). Но до того никто не готовил биофизиков на физических факультетах — людей с физическим образованием, готовых решать проблемы биологии. Первые выпускники кафедры почти в полном составе уехали работать в Институт биологической физики (ИБФ) АН СССР в подмосковном академгородке Пущино-на-Оке. (В 1990 году Институт биологической физики был разделен на Институт общей биофизики и Институт биофизики клетки АН СССР. Институт общей биофизики вскоре переименовали в Институт теоретической и экспериментальной биофизики — ИТЭБ АН СССР.) Эти выпускники стали сотрудниками лаборатории физической биохимии, которую возглавил заместитель Блюменфельда по кафедре Симон Элиевич Шноль (р. 1930). Тематика лаборатории была очень широкой. Исследования флуктуаций самых разных процессов (С.Э. Шноль, В.А. Коломбет), автоколебательных химических реакций (А.М. Жаботинский), свойств активных сред (А.Н. Заикин), механизмов мышечного сокращения (В.И. Дещеревский, А.Е. Букатина), исследования в области физики белка (В.Н. Морозов) и мембран

(Д.П. Харакоз), ультразвуковые методы исследования биосистем (А.П. Сарвазян), исследование механизмов свертывания крови (Ф.И. Атаулаханов). Выпускники кафедры биофизики физфака внесли вклад и в такие, казалось бы, далекие от биофизики области, как теория биологической эволюции и экология. Здесь следует упомянуть работы по математическому моделированию, выполненные А.Д. Базыкиным и В.А. Вавилиным. А Юрий Викторович Чайковский прославился как историк и философ науки. В 1969 году Лев Александрович перенес тяжелый инфаркт, но после длительного лечения вернулся к работе. Центр его научных интересов сместился в область механизмов ферментативного катализа. Он активно поддержал концепцию «белок-машина», сформулированную в середине 1960-х годов Ю.И. Хургиным, Д.С. Чернавским и С.Э. Шнолем, и начал ее разрабатывать.

Машина фермента Сущность концепции «белок-машина» заключается в том, что белковая молекула имеет несколько устойчивых пространственных конформаций, поддерживаемых множеством слабых (водородных и гидрофобных) связей. И довольно часто переходит из одной устойчивой конформации в другую. Такой переход можно сравнить с движениями частей машины друг относительно друга. А биологическая (прежде всего ферментативная) активность — это побочный результат перехода между разными устойчивыми конформациями. При этом энергия активации ферментативной реакции не концентрируется на преобразуемой связи, а распределяется по всей белковой молекуле. Таким образом, катализатор — не активный центр фермента, а его молекула в целом. Предпосылкой для формирования концепции «белок-машина» стали работы С.Э. Шноля, который в начале 1960-х годов обнаружил колебания ферментативной активности мышечных белков и объяснил их синхронным переходом белковых молекул из одной конформации в другую. К середине 1960-х годов накопилось немало данных, свидетельствующих о том, что белковая молекула может находиться в разных конформациях. Среди таких данных — измерение энергии активации ферментативной реакции в разных температурных диапазонах. Чтобы измерить энергию активации, исследователи строят график зависимости скорости реакции от единицы, деленной на температуру в кельвинах. Для обычных реакций этот график линеен в широком диапазоне температур. По углу наклона прямой измеряется энергия активации. Но для многих ферментативных реакций существует несколько областей температур с разными углами наклона на графике. Создается впечатление, что при разных температурах происходят совершенно разные реакции.

Субстрат реакции, то есть вещество, которое превращает фермент, не меняется в широком диапазоне температур. Но гигантская молекула фермента при повышении или понижении температуры может изменить свою пространственную структуру. И тогда ферментативная реакция пойдет по совершенно другой траектории с другим углом наклона. Этот вывод и сделал Л.А. Блюменфельд. Концепция «белок-машина» ставит интересные физические, химические и эволюционные вопросы. Прежде всего, нужно объяснить высокую частоту перехода между устойчивыми конформациями. С точки зрения физической химии высокая частота таких переходов свидетельствует о достаточно низком активационном барьере. Однако низкий активационный барьер есть признак совершенства белков, сформированных миллионами лет эволюции. Логично предположить, что на ранних этапах эволюции менее совершенные белковые молекулы могли работать лишь при получении извне энергии, которая позволяла им преодолевать активационный барьер между конформациями. В какой же форме белковая молекула могла получать энергию? Наиболее вероятный вариант — ультрафиолетовое излучение. В состав белков входят ароматические аминокислоты тирозин и фенилаланин, поглощающие ультрафиолет. В начале 1970-х годов белорусские исследователи (С.В. Конев с соавторами) показали, что облучение фермента ультрафилетовыми лучами может повышать его активность. Этот эффект имеет несколько объяснений, одно из них — использование энергии поглощенных квантов для преодоления активационного барьера конформационного перехода. В 1970-х годах сотрудники академика АН СССР А.С. Спирина в пущинском Институте белка показали, что рибосома может обеспечивать синтез белков без расхода энергетических молекул. Трудно поверить, но это факт: машина белкового синтеза, оказавшись в среде, где нет богатых энергией молекул АТФ и ГТФ, будет строить белок, хотя и медленно. (Подробнее о том, как это возможно, какую роль тут играют конформации белков, из которых состоит сама рибосома, и броуновское движение, см. «Химию и жизнь, 2010, 2.) Л.А. Блюменфельд представлял себе функционирование белка-машины при ферментативном катализе несколько по-иному. Изначальная версия концепции предполагала, что устойчивость разных конформаций может и не зависеть от того, присоединился ли субстрат к ферменту или нет. Белковая молекула сама по себе переходит из одной конформации в другую. А Лев Александрович считал принципиально важным то обстоятельство, что присоединение субстрата и отсоединение продукта влияет на устойчивость разных конформаций. В отсутствие субстрата фермент находится в наиболее устойчивой конформации 1. Но когда фермент присоединяет субстрат, она становится неустойчивой. В результате вся огромная молекула белка медленно переходит в новую, более устойчивую конформацию 2,

характеризующуюся более низкой свободной энергией. Побочным результатом этого перехода становится превращение субстрата реакции в продукт. После этого продукт отщепляется, конформация 2 становится неустойчивой и белковая молекула медленно возвращается в конформацию 1. Таким образом, согласно модели, предложенной Л.А. Блюменфельдом в начале 1970-х годов, акт ферментативного катализа включает в себя быстрые стадии (присоединение субстрата и отсоединение продукта) и медленные (изменения конформации белковой молекулы). Эта модель получила название релаксационной концепции ферментативного катализа. По поводу концепции Блюменфельда высказывались критические замечания. Например, как хорошо известно, катализаторы в равной степени ускоряют и прямую, и обратную реакции. Сдвинуть химическое равновесие катализатор не может (если, разумеется, он не подает в систему свободную энергию). А в модели Блюменфельда фермент ускоряет реакцию только в одном направлении. На эти возражения Лев Александрович ответил в своей книге «Проблемы биологической физики» (1977). Суть заключается в том, что прямая и обратная реакции идут по разным путям и фермент хорошо работает лишь вдали от термодинамического равновесия между субстратом и продуктом реакции. Действительно, переход фермента из равновесного состояния в неравновесное происходит в итоге за счет свободной энергии, выделяющейся при связывании субстрата и отщеплении продукта. А вблизи от равновесия перепад свободной энергии очень мал.

О случайности и детерминизме Интересное, хотя и спорное определение биофизики дал Лев Александрович в той же книге «Проблемы биологической физики»: «Сегодня биофизика есть часть биологии, имеющая дело с физическими принципами построения и функционирования некоторых сравнительно простых биологических систем, но рассматривающая их как нечто данное и не занимающаяся непосредственно вопросом их возникновения и эволюции». Это определение, однако, не запрещало физфаковским биофизикам на рубеже 1970—1980-х годов участвовать в бурных дискуссиях об эволюции и управляющих ею закономерностях. Предопределена ли эволюция? Можно ли ожидать, что на других планетах мы встретим живых существ, похожих на обитателей Земли? Могла ли эволюция на Земле пойти иным путем? Мнения сотрудников кафедры разделились. Профессор С.Э. Шноль опубликовал в 1979 году книгу «Физико-химические факторы биологической эволюции», в которой отстаивал мнение о предопределенности эволюции. Против этой точки зрения выступил Блюменфельд, полагающий биологическую эволюцию многовариантной и непредсказуемой. «Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

На самом деле дискуссии о случайности и детерминизме биологической эволюции продолжаются и в XXI веке. Вероятно, в чем-то правы обе стороны. Не вполне случайно возникают мутации в генах, о неслучайности говорит независимое формирование схожих признаков у разных групп животных в сходных условиях. Однако предсказание конкретных эволюционных событий будущего — даже когда речь идет о простейшем объекте, например респираторном вирусе, — настолько сложно, что нельзя не признать правоты Блюменфельда. В 1989 году Л.А. Блюменфельд передал руководство кафедрой своему ученику Всеволоду Александровичу Твердислову (р. 1941), но остался профессором. Он оставался профессором кафедры биофизики физического факультета МГУ до конца своей жизни. В годы перестройки Лев Александрович Блюменфельд под псевдонимом Лев Александров опубликовал свой роман «Две жизни». Два главных героя, друзья детства — биолог Борис Великанов и высокопостав-

ленный идеологический функционер Сергей Лютиков. В книге, по словам самого автора, «все выдумано и все правда. Две разные жизни, два разных человека. И оба они — это я». Роман издал на свои средства Сергей Никитин — не только автор-исполнитель, но и кандидат физико-математических наук и сотрудник ИБФ АН СССР. Лев Александрович Блюменфельд умер в больнице 3 сентября 2002 года. За несколько минут до смерти он подписал корректуру своей последней книги «Решаемые и нерешаемые проблемы биологической физики». Каждый год в ноябре на кафедре биофизики физического факультета МГУ проводятся небольшие однодневные конференции памяти Льва Александровича Блюменфельда. Участники делают доклады о самых разных проблемах биологической физики, важных и не очень, трудных и решаемых, иногда спорных, но неизменно увлекательных. Потому что физическая основа жизни всегда увлекательна.

«Ясно, что Вселенная конечная, раз она легко влезает в голову…» *** Не говори: настанет день, И настоящее начнется, И солнцем счастье улыбнется Сквозь жизни серенькую тень. Ты лишь сегодняшнего автор, Забудь про годы впереди И не надейся, и не жди Ненаступающего завтра. Ты станешь ждать, а все пройдет Тоскливой вереницей буден. Тот, кто сегодня не живет, Тот завтра тоже жить не будет. Иди ж дорогою своей, Пока выдерживают ноги. Ведь жизнь слагается из дней, И даже не из очень многих. 1940

9 мая 1945 года Бессонница и жесткая кровать, А до рассвета долго, третий час. Вдруг радио и «Говорит Москва», И утром сестры поздравляли нас. Война окончилась, а я живой. И буду жить, и возвращусь в Москву, И все, что в снах вставало предо мной, Я наконец увижу наяву. Мне долго смерть туманила глаза, И я забыл, как хороша земля. Мне лишь сегодня ветер рассказал, Что май пришел, что зелень на полях. Теперь я вижу, как прекрасен мир, Вещей чудесных в нем не сосчитать, И все зовет: возьми меня, возьми! И надо лишь осмелиться и взять. И верится, что будет так всегда, И больше не уйдет с земли весна. Ведь если мерить жизнь не на года, А на часы, то как долга она!

Субъективный идеализм Мучаясь проклятыми вопросами, Для себя решенными заранее, Понапрасну скучные философы Спорят о границах мироздания. Истина, формально безупречная, Силлогизм, плоды рассудка голого — Ясно, что Вселенная конечная, Раз она легко влезает в голову. Были звезды, а к утру померкли, Спрашиваешь — некому ответить. Как давно сказал епископ Беркли, Каждый человек один на свете. Каждый строит заново Вселенную, И она единственно реальная. Есть Вселенные довольно ценные, Большинство Вселенных — тривиальные.

Раб, который стал царем и и

ья

ин ,

м н

От трех трясется земля, четырех она не может носить: раба, когда он делается царем; глупого, когда он досыта ест хлеб; позорную женщину, когда она выходит замуж, и служанку, когда она занимает место госпожи своей. ни

м н

и и 21 2

Три вещи в дрожь приводят нас, Четвертой — не снести. В великой Kниге сам Агур Их список поместил. Все четверо — проклятье нам, Но все же в списке том Агур поставил раньше всех Раба, что стал царем. Коль шлюха выйдет замуж, то Родит, и грех забыт. Дурак нажрется и заснет, Пока он спит — молчит. Служанка стала госпожой, Так не ходи к ней в дом! Но нет спасенья от раба, Который стал царем! Он в созиданьи бестолков, А в разрушеньи скор, Он глух к рассудку — криком он Выигрывает спор. Для власти власть ему нужна, И, силой дух поправ, Он славит мудрецом того, Кто лжет ему: «Ты прав!» Он был рабом, и он привык, Что, коль беда пришла, Всегда хозяин отвечал За все его дела. Когда ж он глупостью теперь В прах превратил страну, Он снова ищет, на кого Свалить свою вину.

Сколько их, и грязных и заброшенных, Для других Вселенных — просто бедствие, Делайте Вселенные хорошими, Ведь они слегка взаимодействуют.

Он обещает так легко, Но все забыть готов. Он всех боится — и друзей, И близких, и врагов. Когда не надо — он упрям, Когда не надо — слаб, О раб, который стал царем, Все раб, все тот же раб.

1968

1985 «Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

Фото: Christopher Stewart/Alamy/TASS

Спросите учителя

Л. А. Ашкинази

Зачем язык науке? А математика — преподаванию? Языки позволяют сообщать информацию о том, чего в данный момент в данном месте нет («в том ущелье есть хорошие орехи», «он мой друг, но он тоже ее любит», «черная дыра»). А также строить обозначения для того, что есть в разных промежуточных смыслах («куздра», «сингулярность», «тараканы в голове у автора»). Возможность называть то, что есть в промежуточном смысле, принципиально важна для существования науки. И языки имеют иерархическую структуру. Как бы нам это отразить в преподавании? 32

Об ектив как б наезжал на деформированн й с провалив ейс серединой ритро ит... По вилис мутн е, словно просве ива ие сквоз перелива у с воду контур белка... припл снута тен одной молекул заполнила вес окул р... Я должен б л увидет дрожа ие п тн ки атомов... но их не б ло. Станислав Лем. Сол рис

Язык и иерархия Когда-то в нашем журнале (2003, 12) был опубликован короткий текст «Зачем нам мозги», позже перепечатанный несколькими изданиями и имеющийся в Интернете. Идея заметки была проста. По мере эволюции от лягушки до современного человека объем мозга рос, то есть количество нейронов увеличивалось. Мозг в первую очередь начал хранить программы действий, потом, когда количество нейронов перевалило за миллиард, нашлось место для «фотоальбома», то есть картинок окружающей местности. Это позволило вести активный образ жизни и осваивать окружающее пространство. Расширение опыта подхлестнуло потребность в новых орудиях труда и навыках. А когда количество нейронов возросло еще втрое, появилось место и для культуры — развивать которую позволили недавно (в масштабе эволюции) созданные орудия труда и новые навыки. Слово «культура», которое было употреблено в той давней публикации, слишком общее. Нынешняя гипотеза: культурой оказались иерархические, специализированные и развивающиеся языки, методы их порождения и использования. Отличие человека от животных — создание таких языков. Языки иерархичны, пример локального участка высотой в три уровня: первый — сила, длина, диаметр; второй — модуль Юнга, коэффициент Пуассона, прочность; третий — твердость, микротвердость, ауксетики, трещиностойкость. Из этого примера уже видно, что специализированный язык сам хранит научную информацию, но главное — он позволяет работать с большими объектами. Большими в разных смыслах — по сложности структуры, по функциям, по пространству, по времени. Рассмотрим близкий мне пример. Радиоцентр состоит из нескольких зданий и сооружений: приемников, передатчиков, антенн, систем электропитания, студий, жилых помещений. Радиоприемник состоит из блоков: усилителей, фильтров, генераторов, смесителей, детекторов, блоков питания. Усилитель состоит из деталей: сопротивлений, транзисторов, ламп, диодов, конденсаторов,

индуктивностей, трансформаторов, переключателей. Сопротивление состоит из материалов: керамики, нескольких металлов, нескольких красок. Металл — наконец-то! — из кристаллов (а может, и нет), но уж точно из атомов. А теперь крепко возьмите себя в руки и попробуйте вообразить себя инженером, который пытается создать приемник из атомов — не зная промежуточных языков. Я еще вас пожалел, не предложил сделать из атомов радиоцентр. Кстати, мы с вами устроены тоже иерархично — клетки, ткани, органы. Так что когда для увеличения скорости путешествий человека будут передавать электромагнитной волной, то передавать будут для уменьшения трафика только коннектом (всю совокупность связей между нейронами нервной системы), внешние данные (рост, вес, объем) — упрощенно, а ливер по прибытии будут ставить стандартный. Информированное согласие я готов подписать. О чем, кроме радиоцентров, позволяет говорить иерархическое построение языков? Достаточно открыть школьный учебник физики или астрономии, чтобы понять — обо всем. Если просто их листать, то видно, как меняется словарь. Учебник физики в конце переходит к заклинаниям, ибо физику элементарных частиц и почти всю космологию всерьез можно построить, только используя такой язык математики, которого школьники не знают. Они интуитивно чувствуют «заклинательный» характер этих разделов учебника и поэтому задают вопросы про устройство протона и черной дыры. Однако не спрашивают про кривую вращения галактик — не потому ли, что про нее и про следствия из нее можно рассказать на языке школьной физики?

Масштабы и последствия Изучение физики позволяет задавать осмысленные и для спрашивающего, и для отвечающего вопросы о Вселенной. И тут нас ждет разрыв шаблона. Имея продолжительность жизни, грубо говоря, 102 лет, а через археологию и серьезную футурологию доступ, ориентировочно к 3•104 (первая живопись) — 2•106 «Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

(каменные орудия) лет назад и 3•102 лет вперед (хоть как-то обоснованные прогнозы), этот мотылек осмеливается что-то изрекать про 1010 лет в обе стороны. Имея личный размер порядка 10–3 км, реальное перемещение не более 2•104 км и доступ — если вспомнить о «Пионерах» и «Вояджерах», к 2•1010 км, рассуждает о 2•1023 км (Вселенная). У человека хватает смелости на тринадцать порядков! Вот пример такого различия на шкале размеров — одинокий атом из середины таблицы Менделеева и здание Бурдж Халифа. При этом психологически и эмоционально человек остается на вполне животном уровне. Глядя на некоторые фотографии обезьян — друг с другом, а еще лучше — со своими детишками или домашними питомцами (да, это у них бывает), хочется спросить, чем мы отличаемся? В психологическом и эмоциональном плане? Чем отличается стареющий альфа-самец с гранатой от некоторых сегодняшних политиков? Соратники уже переглядываются, ягуары дефилируют под деревом… Один из первых читателей этого текста (мой друг и критик Наташа Кленицкая) заметила, что обезьяны отличаются от нас отсутствием осознания своей смертности — при том, что смерть других они осознают. Мне пришлось пошутить — а что из этого осознают политики? Развитие языков имеет и негативные последствия, вот три. Первое — барханы книг, заполненных словами, за которыми нет содержания. Среди их авторов есть и жулики, есть и честные люди, которые хотели что-то понять об этом мире, но не повезло с ДНК и образованием — и занялись играми. Второй негатив — расширительное применение, использование слов вне их области определения, например, описание обществ психологическими терминами. Третий — существенная часть научно-популярной литературы, гипнотизирующей дилетанта-читателя умными словами и оставляющая ему послевкусие причастности — но ничего более. Для изучения физики, работы в ней и во всех естественных науках полезны три свойства. Одно — это способность быстро осваивать существующие, а в идеале — и строить новые словари. Словари одного ранга с уже известными — английский к русскому, физику металлов к физике диэлектриков; и словари более высокого ранга — фразы из слов, как усилители и генераторы из транзисторов и сопротивлений. Другое полезное свойство — любопытство, желание заглянуть природе под юбку, как сформулировал француз и биолог Жан Ростан. Третье полезное свойство — испытать изумление от увиденного в микроскоп (как Крис Кельвин у Лема) и телескоп (с детьми это происходит, когда они дорываются до прибора). Читатели нашего журнала или учатся, или учат, или с интересом смотрят, как учатся и учат рядом с ними. Поэтому немедленно возникает вопрос — а можно ли этому научить, или пробудить, и не дать заснуть? Ответ на этот вопрос известен, и этот ответ — да.

Математика обучает словарю Способность осваивать словари и пользоваться ими тренирует математика, и именно в этом состоит ее главная — если предполагается дальнейшая работа в серьезной науке — роль. Причем с веками эта ее роль растет, и не только потому, что науки математизируются. Все они строят свои словари, и для их освоения требуется освоить пройденный ими «словарный путь». Чтобы в образовании математика смогла сыграть роль «тренера словарей», она должна изучаться не как инструмент вычислений, а именно как наука математика — то есть теоремы надо доказывать и учиться доказывать. Есть и еще один редкий метод, с которым я когда-то неупруго столкнулся; о нем ниже. Что же касается любопытства и изумления по отношению к природе, то его можно пробудить, условно говоря, микроскопом (см. эпиграф) или телескопом. Полезна демонстрация многочисленных примеров иерархических структур — они есть во всех естественных науках… например, так: Большое Магелланово Облако, Местная группа, скопление, нить, войд, Великая стена Геркулес — Северная Корона. Личный пример бывает убедителен, и тут мне повезло. Именно в смысле обучения построению словарей и демонстрации их иерархичности, я получил в разное время и от трех разных людей три существенных урока. Хотя осознал это значительно позже — и то с помощью окружающих. Так что перейдем к частным случаям в надежде, что вам — особенно, если вы родитель или педагог, — это пригодится. «При изучении наук примеры полезнее правил», — сказал Ньютон; с этим можно поспорить, но не будем. Итак, три человека обеспечили мне, несмотря на мои вполне умеренные интеллектуальные способности, возможность продуктивно работать в двух науках, обе эти науки успешно преподавать студентам и школьникам, радостно редактировать, писать книжки и статьи. Первый их этих троих — Рафаил Самойлович Гутер, математик, мой преподаватель математики в самых старших классах, один из авторов оригинальной системы преподавания, автор многих популярных книг. Он работал в Институте теоретической и экспериментальной физики, ИТЭФе (который скоро, похоже, станет «историей»). У нас в журнале была статья «Школа как феномен культуры» об истории физматшкол Москвы (1997, 1), позже перепечатанная несколькими изданиями, в Интернете она есть. В статье говорилось: «Оригинальная система существовала в 7-й школе. Ученики под руководством наставника и путем решения задач сами строили курс высшей математики. Объем пройденного материала был при этом, конечно, меньше, чем во 2-й школе. Такая система развивала несколько иные способности — конструкторские. В 1963–1966 годах самой сильной по математической подготовке школой Москвы считалась именно 7-я. Наибольшее число грамот на олимпиадах МГУ получали ученики

18-го интерната при МГУ и этой школы. После ухода Гутера и Кронрода 7-я школа уступила свое место в табели 2-й». В других публикациях, где упоминается эта система, обращается внимание на индивидуальность подхода и большое количество задач, но не упоминается нацеленность на конструирование определений, на это «сами строили курс». Например, разбирая много примеров разных функций, ученик замечал, что они чем-то объединены, как-то группируются в классы. И тем самым приходил к понятиям об их свойствах. Возможно, кстати, что именно этим путем шли первооткрыватели. Вот тот самый редкий метод, который был обещан выше; конечно, он требует существенного увеличения нагрузки и на учащегося, и на педагога. Второй человек из этих троих — Леонид Петрович Грищук, физик, один из космологов «первого ряда», специалист по ОТО и гравитационным волнам (МГУ, ГАИШ, Кардиффский университет в Британии). Его биографию выдаст вам Интернет, но как мне представить его вам? Профессиональные результаты, полученные им, доступны мне не в такой мере, чтобы я осмелился хотеть этого от вас. Мне довелось общаться с ним именно на физические темы, увы, недолго — суммарно несколько десятков часов, не более. Но демонстрация «многоступенчатости Вселенной» вполне могла иметь место. Учитывая, что именно о физике я до знакомства с ним не помышлял, его влияние очевидно. У меня до этого в списке увлечений были лишь химия (два раза вторая премия на городской олимпиаде, испорченный потолок в лаборантской и еще ряд приключений), математика и радиотехника (для тех, кто в теме, — Hi-Fi), но не физика, тем более — не эта. Забавно и поучительно, что я задумался о его незаметном влиянии на меня спустя много лет и чисто случайно. Произошло это так: я общался с одним физиком из ОИЯИ (Дубна), тоже, кстати, преподавателем и тоже, кстати, редактором (как выразился Воланд, подобное лечится подобным). И в разговоре упомянул, что имел некоторое общение с Л.П. Грищуком. Мой собеседник медленно поднял на меня глаза (в этот момент он сидел, а я стоял), сделал длинную паузу и удивленно произнес: «А у вас школа…». Впрочем, в силу, как модно говорить, образовательной траектории, реализоваться этот импульс в полной мере не мог. Итак, влияние не бросается в глаза, но других людей, которые могли меня подтолкнуть в сторону физики, в моей жизни не было. Третий человек в этом коротком списке — Александр Евсеевич Ашкинази, как говорили с гордостью в его эпоху — «дипломированный инженер», формально — электрик, а в силу биографии, скорее, инженер широкого профиля. В Интернете есть его книга, то есть книга о его времени; его немногочисленные статьи в профессиональных журналах вряд ли вам интересны. По крайней мере один раз его влияние оказалось со-

вершенно конкретным — переключение с химии на радиотехнику, а без этого и физика могла «не пойти». Спустя много лет в моем архиве оказалась его толстая записная книжка, заполненная разнообразными сведениями, необходимыми инженеру, — там были и математика, и физика, и конструирование с технологией, и даже почему-то корректорские знаки — то, что в конкретные моменты ему требовалось; и все это хорошим чертежным (кто в теме) почерком. Но меня удивила самая первая страница.

Верхняя строка была явно написана при вводе в эксплуатацию. И выглядела она как жизненная декларация, как заявление о чем-то важном. А то, что ниже, — было вписано, судя по его биографии, заметно позже. Однако почему на первую страницу? — в книжке было еще несколько пустых страниц. Видимо, автор записи в какой-то момент счел для себя столь же важным ГОСТ на «паровые турбины стационарные с противодавлением» и «паровые турбины стационарные конденсационные для привода электрических генераторов», как и вопрос вечности Вселенной. Это к вопросу о многоступенчатости. И в заключение две цитаты, причем не для поддержки, как обычно, автора, а как инициатор процесса мышления. Вот первая: «Наука должна владеть множеством языков, поскольку язык определяет образ мысли, и единственный «универсальный» язык науки ограничил бы наш взгляд на мир». Источник — Питер Уоттс, «Ложная слепота». И вот вторая: «Хороший учитель защищает учеников от собственного влияния». Источник — Брюс Ли, не только профессионал, но и профессионал в преподавании. Не имеет ли нам смысл пытаться — с учетом двух этих высказываний — доносить до наших учеников несложную мысль об иерархичности мира и языков, о важности умения осваивать языки и даже строить их?

«Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

Фото: Dr. Balaji Anvekar FRCR / neuroradiologycases.com

РЕЗУЛЬТАТЫ: НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ

Внутренний диалог мозга

ажд й знает: ре ение, которое надо прин т , астен ко сопровождаетс внутренними колебани ми. Что при том происходит в мозгу, до сих пор окон ател но не сно. По тому группа у ен х Ст нфордского университета под руководством профессора факул тета нейрофизиологии Вил ма Н сома поставила сери кспериментов дл изу ени лектри еского состо ни нейронов макак до и в момент прин ти ими лементарн х ре ений.

Дл с ит вани активности нервн х клеток в мозг обез н вживл ли плоские имплант , покр ва ие аст моторной кор сантиметрового размера. Животн е полу али задание определит , сдвигаетс ли бегу а на дисплее сери то ек немного влево или вправо. Каждое видео б ло уникал н м и длилос менее двух секунд. Макаки сооб али о своем ре ении тол ко по запросу кспериментатора и делали то нажатием на одну из двух кнопок на дисплее. На прин тие ре ени им об но требовалос нескол ко секунд. Правил н й и своевременн й ответ вознаграждали фруктами. В момент ксперимента имплант кажду соту дол секунд

отслеживали лектри еские характеристики сотни — двух нейронов, а комп тер в дел л полезн й сигнал, предсказ ва ий буду ее ре ение. Его положител н е знаени отве али движени то ек вправо, отри ател н е — влево. Увели ение сил сигнала всегда свидетел ствует о бол ей уверенности. В в делении сигнала помог оп т работ с парализованн ми бол н ми, котор м имплант позвол ли об ат с с окружа ими, например двигат курсор комп тера и пе атат текстов е сооб ени . Нейрофизиологам удалос нау ит с предсказ ват ре ение по динамике переменного сигнала. Они за вл т, то с веро тност

0 0 м ь н н м ж ни м и н и и и н , и нии ни иня и и н я н ь , им н м и ия ь н з ь , и н и и н ь и изм н ния иж ни н н и и ь ь м и ьн ния ни м ин з м н н и ьн , им ь мн ь, ни ь ь м и , з и я ь з н ь и н н из ни , жи иним ния н н мми ния «з » и « и » и , м и ия и н з ь н з и им м м н и н ния и и ь нн ь нии и и н мя и ,ж ни м и ь н з ь н н ни и ния м з ьн м м ни и я я и из нии ним ния, мя и и м и ми ж им н ми ия и м , им и и н ии м з н жн яи ния (Nature, 2021, 591, 604–609)

Погружение в сериал

н и н м, и ми н з я я , н м н жи ь и ни м н « м » н «я м зн », ь и н им нн м н з ни м з н я н н н и и и м и изм и ня ми мн и з и и н з я яи м нн нн и ни и н н и ин ним ни , им з м и ни я

и м мм з м ии и н н из и ии я з и зн м ни н ь ми , м жн з ь ь , и « н » и и я м и и ми нн м ния и ми и м нн н ин н н н н м зн зн , и ьн и н ж из ни им н нни м н и и н ь и н ж и и з н н з им м ин инн ни и, з и мн ния ми , я и и зья и я и я и мя н н и и и н ь м з н н м ь м ни з н н н м ии н з я и ь з н з ж ния, ь и и ж н ь н ни и и ним ь м , н и н зж я ь ни, м и н м зья н м м м и н ь и м н и, н м я и н н нн н ж мн м и и из и ь мж , м и м м м ьж н жизнь им н ж , м н ж я я ним н и , я н и ьн м н ьн ияни м и и и ни и ь ин м м, з ян ь н ми ими з ми и изм ни ь я м м м я, з ь н з и ния м и и я, м из м ии и н мни ь зн м ни м н м м « », н я иня , н и, н з и и и ьн жизнь (Social Cognitive and Affective Neuroscience, 18 февраля 2021 года) и

ими и н и

ми

ми и

Мыши в коме

ня и нн я м ним из жн м ния жизни и ния ж н ми н я ми и н и н , м янии м я н з , и ьн н ж ния зн ьн м янии и и ьн м ж и ьн ь ни и н , н нн ь , я мя и и мн н ни и и н ия мн и м я , и им , изн , н и ми н , и из м , и зии м и ьн , ин м н ь я з ня иям н м я н и н ь н и н и иьн н зии, н и н из и ияни н изм н ни н нн яз м з я н жи ь ьн ин , ь ния н н , н зм жн ьн ин зи н ми м ми н и я и ь н из и ни язн ин н м ин м з и и ьн м ни из я и н м и ии нь м и ни и я ни и ьз и и ьн з нн н н м ь нн ми ии м жн ми нн м з ни м н ь ин и и язи мя им н и н м нн ни ь изм н ни ни и н н и н жи н и ин м , и м мь з ь , м нни им н н жи и и м н н , нн з ни з ь, м м ня и ин им нн и и н «Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

зование нов х синапсов, в то врем как после длител ной анестезии они, наоборот, рассас валис . До сих пор с италос , то св зи между нейронами во взрослом мозгу оста тс стабил н ми. Тепер сно, то даже во врем короткой анестезии исло и структура синапсов мен тс посто нно и ем дол е кома, тем сил нее. Один из авторов работ , оп тн й анестезиолог и постдок университета Миха л Венел , за вил: то сигнал тревоги дл всего вра ебного сооб ества; требовани к безопасности анестезии нужно пересмотрет . Вра ам следует уто н т план ле ени , а также развит вспомогател ну терапи , сохран у мозг. (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021, 118, 7)

Что такое гипноз?

он т про есс , происход ие в мозгу при гипнозе, непросто. Исследователи давно ведут жаркие спор о том, наскол ко гипноти еские состо ни измен т активност нейронов. Естественно, отправной то кой дл сравнени служит состо ние нормал ного бодрствовани , при котором разли н е области кор головного мозга вовле ен в един й согласованн й про есс обработки информа ии. Сравнител ному анализу гипноти еского состо ни посв ена нова работа физиологов Университета Турку, которой руководил стар ий исследовател факул тета психологии и патологии ре и Ярно Туоминен. В работе по изу ени гипноза вперв е применен метод транскраниал ной магнитной стимул ии, когда отслежива т локализа и в мозгу слаб х лектри еских токов, в званн х вне ним магнитн м полем. Это позвол ет етко отделит сознател ное состо ние исп туемого от не контролируемого им бессознател ного. Такой метод ранее испол зовали дл изу ени

системн х изменений во сне, при анестезии и коме. Об ектом исследовани у ен е в брали муж ину, ими услугами давно пол зу тс : он легко входит в бессознател ное гипноти еское состо ние, в котором исп т вает необ н е о у ени и галл ина ии. В гипноз его вводили многократн м повторением одного слова. В ходе кперимента подоп тн й спокойно сидел с закр т ми глазами — как при нормал ном бодрствовании, так и при гипнозе. Исследователи установили, то во врем гипноза отдел н е области мозга исп туемого действу т более независимо друг от друга, ем в состо нии бодрствовани . Говор то нее, по-нау ному, гипноти еска индук и в з вает сдвиг об ей нейронной св зности к состо ни , когда при ее сохранении не возникает сил на когерентна активност лобно-теменной кор . Это озна ает, то гипноз полност измен ет режим обработки информа ии мозгом. Ярно Туоминен отме ает: хот исследовани не могут с итат с полност достоверн ми, пока не будут проверен с у астием нескол ких исп туем х, полу ен нов й и прин ипиал н й резул тат. Удалос в снит , какой тип изменений мозга св зан с гипнозом, а также определит направлени дал ней их работ. (Neuroscience of Consciousness, 2021, 7, 1)

Лечение сном

равм головного мозга, слуа иес во врем военн х действий, асто привод т к долговременн м нару ени м здоров и требу т комплексного ле ени . К примеру, последстви контузии иногда не отпуска т еловека многие год , а то и вс жизн . Да и в об денной жизни ерепномозгов е травм не редкост . Метод их ле ени , как и диагностики состо ни головного мозга, давно разрабат ва т во многих странах. Один из иннова ионн х диагности еских методов, созданн й в Оре-

гонском университете здравоохранени , состоит в том, тоб в вл т изменени так наз ваем х периваскул рн х пространств, окружа их кровеносн е сосуд мозга. Они принадлежат к его глимфати еской системе, отве а ей за в ведение отходов жизнеде тел ности мозга. Увели ение пространств вокруг сосудов характерно, например, дл старе их па иентов и св зано с развитием демен ии. Недавно профессор Хуан Пиантино изу ил вли ние сна на восстановление после ерепно-мозгов х травм. Руководим й им коллектив провел диагностику состо ни 56 ветеранов войн в Ираке и Афганистане, травмированн х взр вами и набл дав имис в клинике длител ное врем . Оказалос , то периваскул рн е пространства б ли увели ен у тех, кто медленно в здоравливает и имеет проблем со сном. Это ознаает, то у них снижена ффективност но ного в ведени лаков х белков из мозга. Дополнител ное накопление метаболитов при засоренной системе в ведени вно не способствует в здоровлени . Профессор с итает, то резул тат его работ о ен важен и дл гражданской меди ин : «Всем, особенно пожил м, следует помнит : если в плохо спите, ва мозг не может о и ат с ффективно». Пиантино уверен, то асто улу ит сон нетрудно, дл того потребуетс ли в работат р д полезн х прив ек, например умен ит врем , проведенное у крана. Сей ас исследователи поставили зада у: применит метод диагностики периваскул рн х пространств дл прогноза ле ени па иентов с пов енн м риском демен ии. (Journal of Neurotrauma, 20 апреля 2021 года)

В пуск подготовил А. Гурьянов

Легко ли плыть в сиропе? Откуда берутся странные научные открытия Генрих ЭРЛИХ, Сергей КОМАРОВ Альпина нон-фикшн, 2021

Очередная прекрасная книга наших авторов

ИЗ КНИГИ ВЫ УЗНАЕТЕ: — ЗАЧЕМ

годами смотреть на каплю битума, считать сперматозоиды в кока-коле, коллективно думать о мире или выбирать начальника жребием?

— ПОЧЕМУ

настоящий ученый не побоится влезть в шкуру козла, заселить клещей в свое ухо, полвека хрустеть пальцами одной руки или жалить себя пчелами в самые разные места?

— КАК работают приманиватель молодежи, отпугиватель голубей, переводчик со звериного, поцелуи, мнимые числа и, вообще, легко ли плыть в сиропе… «Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

Дискуссии

Лев Жеуч

Наука vs лженаука С началом нашего тысячелетия вынесенная в заголовок дихотомия наполнилась особым смыслом. В наше время истина перестала существовать. А то, что раньше ученые называли заблуждением, теперь именуют лженаукой. Заблуждающемуся можно было что-то объяснить, его можно было научить, в крайнем случае, его можно было пожурить. Ведь со временем он наверняка убедится в правоте тех, кто буквально на глазах меняет нашу жизнь к лучшему благодаря своему научному пониманию мира. Либо, наоборот, наука признает его правоту. 40

жеученого же непременно надо заклеймит . Его надо морал но уничтожит , расчеловечит . Ему надо отказат в честном стремлении к истине, приписат ему заведомое намерение обманут . Между человеком и его суждением надо поставит знак равенства. В наше визуал но-клиповое врем желател но облеч то в форму ритуала, действа. Таков унизител н е л бител ские премии вроде «академик ВРАЛ». Название того междусобойчика звучит примерно как «корол шутов», на крайний случай, как «Цар Иудейский» во времена Пилата. На последнее, заметим, ответ б л: «Т говориш ». По мере снижени образовател ного уровн всемирного об вател и продвижени к окончател ному

ия Натальи Колпаковой

н ни и и м ния из ми зния н я м ж ж нн н ни ж н , и , з ж им я ни м ь ми и н ния з н , ин н м и м ж н м жн н и ь н н н н ь и я н н ия и и из нн м ь и н н и и мн и ж н и нн мн ж я, и ж ни н н и ьн и и зн и ия м, н н и ян ж нии и , н ни н , ни ж м н з иим из м, н з и н м н и и и н , и м, и ж я н н ия з н н н яни ми и м н я зн зн ь з н ь ж н н ни ми н н ж ьн ,н я н н и ии, изн ж ни з ния, и м и и и, н ниж ни н н modus vivendi, , и ин изи и нн , н ия з

ни , н н , н и , ж и и и ния и ь ж и з з ния ь н и ь, н м и и н ж м м , з н и и ьн з, н н им н н нн м н нии, н им , м и ин и з я и , ни н им и ь зн м з ь м я я ж жи ни и инж н н з , нн , н ж я н н ж и и н н м м и ии и изи и н зн , и и ь и и м н н н , имии, ии, и и м н н , ж я яи м м и ин нн з , м ни изм м н н н и ин и я и ин м и и ь ж н и м, ни жи ь и и , н н и и ин , я ни ь и им ни и и ин из нн им я ни и и м ж ни з ниж ния ж и н и и , и и ьн з з ин нн и и н н ь н з ним я м н жизни н з и и м ин

«Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

жал тратит врем на доказ вание его-то л д м, котор е не жела т понимат . У них ест устремлени пов е. Они жаждут подн т с на следу у ступен в понимани истин и стремлении к ве ности. Закономерност в том, то в определенн й момент на с ену в ходит нау н й журналист, астен ко он же идеологи еский работник. Этот попул ризатор б вает полност уверен в том, то говорит и пи ет. Год упорной ности в не самом простом вузе прида т ему веса в собственн х глазах. С гор ност неофита он набрас ваетс на л бого еретика. Его уверенност в правил ности собственной пози ии нередко подогреваетс ее в годност , возможност т вкнут на слона, прославит с за ужой с ет, сделат ден ги или б стру кар еру в медиа. Нередко он знает прост е ответ на все сложн е вопрос . Но встанет в тупик, когда требуетс изложит непротиворе иву кон еп и или сделат однозна н е и то н е нау н е предсказани . Остатком естн х нау н х дискуссий в развитом мире и антиподом Нобелевской премии служит Игнобелевска , в названии которой присутствует оттенок неблагородства, если вспомнит зна ение фамилии основател первой. В русском переводе плебейску преми имену т Шнобелевской, нескол ко ужесто а перевод. Однако ее не всегда вру а т заблуд им невеждам. Иногда игнобелевскими лауреатами станов тс у ен е, сумев ие в неожиданно поставленной задае или нетипи ном предмете исследовани разгл дет неоспорим е закономерности. Некотор е лауреат не с ита т зазорн м по вит с на вру ении наград, которое сопровождаетс изр дной долей весел . Например, лауреат Нобелевской премии за графен Андрей Гейм в свое врем полу ил Игнобелевску за полет л гу ки в состо нии «антигравита ии». Динамика противосто ни в науке о евидна, мировое ожесто ение растет. В ре ензируем х журналах н н е невозможно опубликоват , к примеру, то-либо противное догмам об антропогенном характере потеплени , естественном происхождении вируса КОВИД-19 или безопасности генной модифика ии. В массмедиа при отсутствии ироких и свободн х нау н х дискуссий по тим проблемам «нау ну » то ку зрени по ним по ему-то за и а т далеко не нау н е, но международн е и б рократи еские организа ии вроде ВОЗ, а также со иал н е сети, глобал н е коммер еские компании. Сегодн перв ми адептами правил ного нау ного знани стали… глав комп терн х корпора ий. К сожалени , в на е врем жизн усредненного жител планет перестала мен т с к лу ему. В науке то ки зрени усто лис . Радикал н х идей здес за последние полстолети не слу илос , хот техника развивалас б стро. Об ество отли но увствует и догмати ност , и идейну недееспособност науки, и ее оторванност от повседневн х нужд. Зато разрослас корпора и у ен х. В ней стало модно

утверждат , то наука — дело коллективное. Из науки тепер изгон т одино ек. Если в простой клерк в патентном б ро, каков м когда-то б л Эйн тейн, пут в бол у науку вам заказан. Попробуйте опубликоват то-либо в известном реферируемом журнале, если не принадлежите к крупному нау ному сооб еству, известной коле или работаете вне нау ной организа ии. Если принадлежите, попробуйте опубликоват то-либо противоре а ее усто в ейс то ке зрени . Бол инство же офи иал н х у ен х сегодн непрер вно работа т, коллективно пи ут и посто нно тото публику т. Не писат они не могут прин ипиал но. Хир не позвол ет! Какова будет реак и л бой корпора ии, ис ерпавей коли ественное развитие и поставленной перед необходимост ка ественн х изменений? Правил но, то оборона, поп тки за ементироват статус-кво. Красн е линии в на ем веке уже проведен , тепер усиливаетс изгнание еретиков. Такой тренд глобален, по тому уже не удивл ет, например, публи ное ел мование и офи иал ное наказание одного из первооткр вателей ДНК за «скудоумное» понимание биологи еского термина «раса». Если посмотрет на проблем профессионал н х и не о ен доб т иков нового знани со сторон , то становитс сна кзистен иал на при ина их внутренней бор б . Разделение по прин ипу наука-лженаука и более мелкие подразделени тих двух групп озна а т, то идет дробление знаний. Спе иалисту в одной области сегодн не ст дно б т полн м профаном в другой. Все сказанное в е приводит к в воду о наступив ем кризисе нау ного знани . Деление и атомиза и захватили науку подобно тому, как то происходит в статисти еской системе в момент фазового перехода. Прежде ем сплотит с и дл того, тоб сплотит с , у ен м предстоит ре ител но размежеват с . Именно то и происходит на на их глазах. И не тол ко в науке. Эта ситуа и — кризисн й предвестник буду его об единени знаний в нову систему. В свое врем инквизи и предве ала коне всевласти еркви, но одновременно разгоралас зар Возрождени . Гр дет полна смена нау ной парадигм елове ества. Нова модел мира вберет в себ лу ие достижени пред ду ей, но в строит их в иной логи еский р д. Наука должна стат близкой л д м. Она тер ет свое зна ение, если не становитс повседневной интуи ией об вател , если на понимание ее базов х идей, как, например, в теорети еской физике, требуетс врем , сравнимое с елове еской жизн . Разве может внутренне противоре ива физика, где, скажем, квантова механика не согласуетс с теорией относител ности, б т основой мировоззрени ? Когда нау ное знание не провер емо здрав м см слом, оно неотли имо от вер в догм религиозной каст и приобретает все атрибут окостенени последней. Такое положение елове ество долго терпет не будет.

Фото: NASA/JPL-Caltech

Вертолет для Марса и Земли?

н я и н н н з мн « нж нь и и» н из ьн ь 1 я м и н и м « н » н н и ь и и м и мм ня я н м н и ьн н и, н з нн ь и н и ии м ь , з н я н и и ж и ьн и я низ ж н н н

з , н и из м и я « н » м «Хими и жизнь», 2021, н и и н н н я м им ни м м я н мн м и м и ян ь я н ь им м н и з ия и н иж ния , н ж и я ми н зз и н и яни м ж м и мз н ь мин , н ии ня м и м жим , з мн м н мми ни и м и з н я м « н ж нь и и» н н н ния, ь н яи н ян и и нн я м н н н я и м я и н

мя и ими я ин ми и м ми н мн им м н н , н ь м 60 з м ньз мн , ни 100 з н и и н ж я, я и м ж н ь з н жн м н и мни ь, и яж и н 2, з м нь з мн , мн я и з и и м , н и м и, жн , и н н н з ниж ни мн и из з зж ния з и ин, и н н з мн м м и я и м , м жн м н и ь им н ьми н м и ни м и, ь ни м ния ин н нь жн я ни яз «Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

Вертолет будет кспериментал но устанавливат режим полета на Красной планете, где возможн изменени температур на многие дес тки градусов, а также сил нейшие п л н е бури. Уже сейчас сно, что дл создани целого флота винтокр л х машин на Марсе принципиал н х ограничений нет. Может по вит с даже парк научн х вертолетов, котор е не остав т без внимани сам е дал ние уголки планет . Ест у стратосферного коптера и многообеща щие земн е применени , в том числе в военной области. Например, та технологи позволит создават функционал но близкие мини-спутникам вертолетн е рои, несущие сам е разн е прибор и устройства в разреженн х сло х атмосфер . (nasa.gov от 19.04.21)

Металлические вулканы

емн е вулкан образу тс при извержени х частично расплавленной магм . На нашей планете то в основном жидкие горн е пород с преобладанием кремнезема. Однако не каждое планетарное тело состоит из них, ест тела из замерзших л дов, например спутник Сатурна Энцелад, изверга щий в процессе криовулканизма воду в космос и на сво поверхност . Логично предположит , что на металлических космических телах следует ожидат влени ферровулканизма. И такое тело ест : то Психе , астероид размером в сотни километров, вход щий в число астероидов главного по са. По спектрал н м данн м, ее поверхност покр та никелем и железом. Интересу с вулканизмом на телах, состо щих в основном из металлов, четверо физиков СевероКаролинского университета под руководством профессора Арианн Сол дати решили с помощ модел ного ксперимента узнат , как образу тс потоки металлической лав . Исследователи изучили формирование и течение жидких смесей металлов, в основном железа, и скал н х пород, помещенной в в сокотемпературну

печ . В лива расплавленну смес , учен е смогли установит различи в поведении двух компонентов. При в соких температурах железо отдел етс и опускаетс вниз, как то давно и хорошо известно по доменному производству. По тому металлический расплав в основном движетс под расплавом скал ной пород и з ками в ползает из-под него на перемеща щемс фронте. Плотна и очен текуча металлическа лава движетс гораздо б стрее, чем менее плотн е и более в зкие скал н е расплав , и распредел етс по охлажда щей поверхности тонким слоем. Она также разбиваетс на мириад мелких ветв щихс струй. В своей динамике два вида потоков практически независим , турбулентное взаимодействие по границе не приводит к сил ному смешивани Все то значит, что на металлической планете извержени должн оставл т специфический ветв щийс рел еф, котор й легко отличит от толст х и шероховат х слоев заст вших лав горн х пород. Арианна Сол дати говорит: «Уже первое исследование проблем позвол ет предполагат , что металлические вулкан не будут в гл дет как классический земной вулкан вроде Фудзи м . Скорее они будут очен покат ми и широкими конусами, так как металл должен легко растекат с ». Дело за мал м. НАСА планирует в следу щем году запустит к Психее специал ну мисси . В начале 2026 года ландшафт металлического астероида станут доступн всему человечеству. (Nature Communications, 2021, т. 12, № 1)

Загадка марсианских спутников

ак известно, у Марса ест всего два мален ких спутника, Фобос и Деймос, размерами в дес ток-другой километров. Подобно Луне, кажд й из них обращен к Марсу одной стороной. Деймос отстает от вращени поверхности планет , то ест преб вает за синхронной ор-

битой и удал етс . Фобос, наоборот, перед ней и приближаетс к планете. Происхождение спутников до сих пор остаетс загадкой дл астрономов. С одной сторон , своим составом, плотност и внешним видом они очен напомина т астероид главного по са, расположенного между орбитами Марса и Юпитера. Это позвол ет предположит : именно оттуда Красна планета их и захватила. Такой сценарий, однако, маловеро тен: чтоб перейти на околопланетну кругову орбиту, Фобос и Деймос должн б ли потер т скорост , а механизм такого торможени не сен. С другой сторон , спутники име т много общего с составом планет и могли образоват с из ее вещества либо при образовании Марса, либо из осколков, в брошенн х при столкновении планет с каким-то бол шим небесн м телом. Обсуждение тих вопросов началос сразу после откр ти спутников американским астрономом Асафом Холлом без малого 150 лет назад, а спуст век пошло активное изучение спутников автоматическими зондами, ставшее одним из сам х попул рн х направлений в освоении космоса. Написан т с чи статей, посв щенн х Фобосу и Деймосу, однако воз и н не там. Недавно в журнале «Nature» опубликована еще одна стат о происхождении спутников. Автор — п теро учен х из США и Швейцарии под руководством Амирхуссейна Бахери из Института геофизики Швейцарской в сшей технической школ в Ц рихе. Основна иде работ — спутники когда-то б ли част ми единого тела — не нова, однако подкреплена точн ми расчетами, учит ва щими сам е последние данн е, полученн е космическими аппаратами. Автор проинтегрировали всп т уравнени движени спутников с учетом их форм , ксцентриситетов, наклонений и диссипации нергии из-за приливн х взаимодействий. И оказалос , что орбит Фобоса и Деймоса пересекалис в далеком прошлом: 1—2,5 млрд лет назад. Численное решение позволило сделат в вод о том, что тогда общий предок обоих спутников находилс вблизи

синхронной орбит или слегка за ней. По рас етам, Деймос после рождени немного приблизилс к синхронной орбите, но никогда не достигал ее. Потом он стал удал т с , в то врем как Фобос продолжил спирал ное падение и должен будет разру ит с из-за приливн х сил примерно ерез сорок миллионов лет. Попал об ий предок спутников к синхронной орбите из по са астероидов или б л в бро ен Марсом — пока остаетс не сн м. (Nature Astronomy, 2021, 22 февраля)

Первая межзвездная — старейшая из комет

омету Борисова (2I/Borisov) откр л на подлете к Солн у астроном-л бител Геннадий Борисов в августе 2019 года. Три мес а спуст она приблизилас к своему перигели , а весной пролого года, удал с от Солн а, развалилас на обломки, котор е продолжили пут . Траектори комет оказалас гиперболи еской. Согласно законам Н тона, то озна ает, то она прилетела извне Солне ной систем . Это второй после откр того в окт бре 2017 году астероида Оумуамуа гост из другой планетной систем , вернее, гост . Именно по тому ее характеристики так важн дл сравнени с об н ми кометами на ей систем и проверки теорий происхождени косми еских тел. Сегодн об еприн то, то они образу тс в резул тате аккре ии, то ест сли ни мелких асти протопланетн х облаков в более крупн е тела. Стандартом кометн х исследований стала пол риметри . Зависимост пол риза ии солне ного света, отраженного самой кометой или ее атмосферой (комой) от угла Солн е-комета-Земл , может многое сказат о ее поверхности и/или в брас ваем х е газах и п ли. Пл с в том, то, благодар всесторонним исследовани м комет Чур мова —

Герасименко зондом Розетта, удалос св зат пол риметри еские данн е с информа ией о составе поверхности комет . Неудивител но, то международна группа астрофизиков под руководством Стефана Багнуло из Арманской обсерватории и планетари Ирландии применили метод к комете Борисова. Данн е, полу енн е в Южной европейской обсерватории, удивили у ен х. Оказалос , то пол риметриеские крив е комет Борисова име т ли один аналог среди изу енн х до сих пор комет. Это комета Х йла — Боппа. В кон е пролого века она в звала интерес как астрономи еского сооб ества, так и ирокой публики тем, то б ла заметна на небе невооруженн м глазом. Астроном с ита т, то прежде она по вл лас вблизи Солн а ли однажд , а зна ит, имеет поверхност , по ти не измененну солне н м светом и потоком его ионов. Эта аналоги позволила у ен м сделат в вод: комета Борисова также должна б ла сохранит неизменн й состав с момента своего рождени . Скорее всего, она образовалас на периферии своей звездной систем и таким образом стала самой «перви ной» кометой из когда-либо изу енн х земл нами. В 2029 году Европейское косми еское агентство планирует запустит так наз ваем й кометн й перехват ик, котор й среди про его даст возможност не пропустит следу у гост и изу ит ее вблизи. (Nature Communications, 2021,12, 1)

Юные звезды центра Галактики

б еприн та в астрофизике теори звездообразовани гласит, то звезд рожда тс из грандиозн х облаков газа и п ли при их сжатии в компактн й об ект за с ет гравита ии. Она также указ вает на разнообразн е при ин , котор е ме а т гравита ионному схлоп вани облаков в протозвезд . Это могут б т сил н е магнитн е пол в облаке, а также перемеива ие его турбулентн е те ени .

Все то имеетс вблизи ентра на ей Галактики: окружа а ерну д ру активна област резв айно нас ена газом (см. «Хими и жизн », 2020, 10). Теори утверждает, то звездообразование здес должно б т гораздо слабее, ем в других област х Мле ного Пути. Международна команда из полутора дес тков у ен х, котору возглавил сотрудник На ионал ной астрономиеской обсерватории Японии Лу Син, заинтересовалас особенност ми механизма рождени звезд у на ей ерной д р . С помо Атакамского радиотелескопа астрофизики набл дали спектр ет рех газов х облаков так наз ваемой ентрал ной молекул рной зон Галактики с прекрасн м разре ением в две т с и астрономи еских едини , то ест всего в двад ат раз бол е, ем диаметр Солне ной систем . Они с удивлением обнаружили около вос мисот сгу ений газа и п ли, котор е могут стат звездами. Чтоб в снит , действител но ли там скр т звездн е зарод и, они стали искат нерги н е в брос газа из сгу ений: такие в брос служат надежн м доказател ством теку его рождени звезд. А суд т о них по спектрам молекул SiO2, CH3OH, H2CO, HC3N, HNCO: по сме ени линий из-за ффекта Доплера можно расс итат скорост молекул. Так на ли сорок три слаб х газов х потока, истека их из нескол ких сгу ений с сам ми разн ми массами. Масс самих потоков вар ировалис в диапазоне от масс Солн а до нескол ких дес т х ее долей. Так то звездообразование оказалос гораздо более гибким про ессом, ем предполагали теоретики. Повидимому, теории придетс уто н т . Сей ас у ен е анализиру т данн е в сокого разре ени и наде тс в детал х в снит механизм повлени в бросов. (The Astrophysical Journal, 2021, 909, 2)

Выпуск подготовил А. Гурьянов

«Хими и жизн », 2021,

6, www.hij.ru

Панацейка

Три катуабы

Иллюстрация Петра Перевезенцева

солнечной Бразилии великое изобилие всевозможных растений, в том числе лекарственных. Индейцы особенно ценят средства, укрепляющие физические и умственные силы. Одно из них — катуаба. Местные жители пьют отвар из коры растения (а в наше время и спиртовой экстракт из нее) при усталости и стрессе. Катуаба укрепляет слабеющую память, помогает при бессоннице, неврозах, ипохондрии и расстройствах пищеварения. Но чаще всего катуабу используют как афродизиак и средство от полового бессилия. С катуабой белые люди познакомились гораздо позже, чем с гуараной или кокой. Считается, что первым ее упомянул в 1860 году бразильский ботаник Фрейре Алемао, опубликовавший в газете статью под названием «Катуаба». На языках коренных жителей catuaba, catuiba или caatuyba означают «хороший лист» или «хорошее растение». Другие исследователи, ссылаясь на язык индейцев тупи, переводят это слово как «настоящий мужчина», что для афродизиака вполне объяснимо. Однако проблемы перевода — сущая ерунда по сравнению с путаницей, возникшей, когда профессиональные ученые приступили к описанию и классификации растения.

Первым катуабу описал бразильский исследователь Артур Жозе да Сильва в 1906 году и назвал ее Erythroxylum catuaba. К сожалению, ученые долго не могли отыскать растение, соответствующее этому описанию, и только в конце ХХ века пришли к выводу, что да Сильва, скорее всего, имел в виду Trichilia catigua, а вида E. catuaba не существует. А вообще, в Бразилии катуабой называют несколько растений, относящихся к разным родам и семействам. Основных видов три. Жители тропической бразильской саванны зовут катуабой анемопегму Anemopaegma arvense, она же A. mirandum. Это многолетний листопадный кустарник высотой 30—40 см с крупными кожистыми листьями и крупными же цветками, белыми или желтыми колокольчиками. Анемопегму официально признали лекарственным растением в 1926 году и включили в первую Бразильскую фармакопею. Поэтому растение получило гордое имя «catuaba verdadeira», то есть настоящая, или официальная катуаба. Тонизирующий напиток, стимулирующий нервную систему, обычно приготовляют не из коры анемопегмы, а из корня. Корень длиной до десяти, а шириной до пятнадцати сантиметров имеет цилиндрическую форму. Поверхность у него шероховатая, сердцевина желтовато-коричневого цвета. Корень не пахнет, на вкус немного вяжущий, с горчинкой. Он содержит флавоноиды, среди которых рутин, кверцетин и катуабин А. Впрочем, наземные части растения тоже используют, экстракт листьев останавливает рост некоторых бактерий и грибков, в том числе синегнойной палочки и кандиды. Кору стебля заваривают как чай при тревоге, хроническом бронхите и бронхиальной астме. Лечебные свойства экстрактов из разных частей настоящей катуабы исследуют с 1930-х годов, однако клинических испытаний никто не проводил, а экспериментов на животных

Катуабы маленькая (вверху) и настоящая

немного. Растение официально признано безопасным, побочных действий не имеющим. Его способность усиливать мужскую потенцию ученые пока не подтвердили. Тем не менее бразильцы этот афродизиак очень ценят и даже шутят, что, если отцу больше шестидесяти лет, его сын — дитя катуабы. «Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

Большая катуаба

К сожалению, на саванны, где растет A. arvense, наступают города и сельскохозяйственные угодья. Из-за сокращения площадей и долгого, нерегулируемого использования анемопегма исчезает, сейчас ее пробуют выращивать в теплицах. С рынков A. arvense фактически исчезла, под именем «catuaba verdadeira» продают другие растения, чаще всего кору T. catigua, но могут и мусор какой-нибудь насыпать. Специалисты не устают напоминать, как важен систематический контроль качества растительного сырья. Индейцы тупи, живущие на юге Бразилии, называют катуабой Erythroxylum vacciniifolium. Это кустарник или небольшое деревце высотой три — пять метров. Крона у него жидкая, листочки небольшие, оранжевые цветки собраны в соцветия, плоды-костянки овальные, темно-желтые. Отвар его коры тупи пьют регулярно, несмотря на то что эффективность и безопасность снадобья не доказаны. Состав эритроксилума сейчас активно исследуют. Хотя E. vacciniifolium — ближайший родственник коки, кокаина он не содержит, зато у него нашли много других алкалоидов, один из которых назвали катуабином А и теперь путают с одноименным флавоноидом анемопегмы. Бразильцы называют эритроксилум маленькой катуабой. Следовательно, есть и большая — уже известная нам Trichilia catigua, десятиметровое дерево с бело-желтыми цветками и красными плодами. Кора у него тонкая и гладкая, снаружи серая, внутри красноватая, окрашивает кожу в желтый цвет. На вкус она горькая и вяжущая. Трихилия растет в лесах Южной и Центральной Америки, некоторые специалисты считают ее бразильским эндемиком. Именно это растение использует сейчас бразильская индустрия фитомедицины, именно его имеет в виду, когда речь идет о катуабе. Экстракт коры трихилии подавляет рост некоторых бактерий, в том числе золотистого стафилококка и восковой бациллы Bacillus cereus, кишечной и синегнойной палочки, а также размножение полиовируса (возбудителя полиомиелита) и вируса простого герпеса HSV1. В Бразилии выпускают препарат, название которого мы рекламировать не будем. Он содержит экстракты трихилии, дерева муиры пуамы (Ptychopetalum olacoides) и пфафии.

Его флавоноиды и сапонины, по утверждению создателей, стимулируют расщепление жиров и подкожную микроциркуляцию, поэтому помогают от целлюлита. Эффективность препарата не доказана. Другое средство традиционной медицины, очень популярное, называется катуама. Раньше его готовили из водно-спиртовых экстрактов четырех бразильских растений: гуараны, катуабы, имбиря и муиры пуамы. Теперь два последних компонента заменили на южноамериканское травянистое растение Croton heliotropiifolius. Катуаму выпускают в виде раствора и капсул и используют как тонизирующее средство при умственной и физической усталости, стрессе и мышечной слабости. Катуама, как и экстракт коры трихилии, вызывает длительное расслабление кавернозного тела (у кроликов), а это ключевой шаг к эрекции. В то же время оба препарата снижают численность и объем клеток Лейдига, синтезирующих в семенниках тестостерон и другие андрогенные гормоны, — проверено на крысах. На репродуктивную способность сыновей крыс, принимавших катуаму, лекарство не влияет. Катуама и трихилия помогают кроликам при аритмии, крысам при депрессии, на мышей действуют как обезболивающее и ослабляют у них повреждения головного мозга, вызванные ишемией. Биохимические исследования позволяют надеяться, что экстракт коры трихилии обладает противовоспалительным действием, лечит угри и задерживает старение кожи. Эмульсию с экстрактом трихилии, которую предполагают использовать в косметических целях, испытали на кроликах. За две недели она проникла в глубокие слои кожи и ничего не повредила. Животные не помолодели. Ученые также исследуют способность растения справляться со стрессами и усталостью. Клинических испытаний катуамы и экстракта трихилии почти нет. Двойное слепое исследование показало, что катуама помогает пациентам с синдромом жжения во рту. У больных нарушена передача нервных импульсов из ротовой полости в мозг, отчего возникает ощущение жжения, которое не сопровождается воспалением. К сожалению, исследование малочисленное, в каждой группе было немногим более тридцати участников. Здоровые добровольцы обоего пола принимали катуаму дважды в день в течение четырех недель и не обнаружили никаких нежелательных побочных эффектов. Вообще-то препарат продают в Бразилии с 1995 года, и никто на него до сих пор не жаловался. Но приятно лишний раз убедиться в безопасности такого популярного средства. Традиции живучи. В Бразилии любую катуабу считают афродизиаком с «доказанной эффективностью», а также лечат ею заболевания, связанные с центральной нервной системой, в том числе бессонницу, ипохондрию, радикулит и невралгию. Европейские и американские фитотерапевты используют катуабу как стимулятор нервной деятельности и половой функции и тонизирующее средство при общем утомлении. Кору заваривают как чай и пьют до трех чашек в день или дважды в день принимают по два-три миллилитра спиртовой настойки. И пусть действенность катуабы под вопросом, зато и вреда никакого.

Н. Ручкина

Фото: Destination Arctic Circle

Архейский провал?

изи и я

и , н м я ь ж м и н н ми ми, ни и ь и ни ин н и н ь м и и ниж ь, м и 2, м н з жн ь и и ьн , и , из нн н и ии жн и ии ии, и н ж 2011 н жь н н н ии, и нии , ин и ин нн из ни и я

и и н зм м ни и м и м м и н з м м н и н ни и м и им и и н н ии зн и м и нн и и м м ни из и ь и н и м н и, и ими и и из н н из нн нн я мн ни н и и н и я ня я ни н нн ми и ими ми жн з ь н м м и ии н яния н , м из и и

и я з н ни и мни ж ми м ни и жн ь, н им , и и м м ни ми и ня и ьн и н н з н , ин из ин ж н м, ин н м м, и я м и н ни н н ж и ж ния « н ь н м м, и м и и я и ь и им ж ни м, и им н и ия н и и ь н ми н н знн мин ьн и нии » (Earth and Planetary Science Letters, 2021, 557) и

«Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

Механизмы искусственных землетрясений

об а углеводородов гидроразр вом, бурение дл полу ени гидротермал ной нергии, подземное захоронение отходов – все то резко пов ает веро тност землетр сений. Часто они, вопреки ожидани м, происход т не во врем работ, а мес спуст после их окон ани и в з ва т елове еские жертв , как то б ло недавно в провин ии С уан (см. «Хими и жизн », 2021, 3). Спе иалистам известн и другие слу аи, например землетр сение, произоед ее в жнокорейском Пхохане в 2017 году ерез два мес а после работ на скважине дл полу ени геотермал ной нергии; то землетр сение магнитудой 5,5 б ло втор м по силе за современну истори Корейского полуострова. Круг влений, в з ва их такие рукотворн е землетр сени , спе иалист уже о ертили; к примеру, известно, то они происход т при вол ии разломов земной кор . А механизм сейсми ности далеки от полного понимани . Их поиском, в астности, занима тс геофизики корейского происхождени из Наионал ной лаборатории Санди Министерства нергетики США под руководством К н Вон ана. Они в сн ли, как механи еские напр жени , возника ие при зака ке жидкости в скважин , переда тс к разломам разн х размеров. В предложенной модели то происходит в резул тате действи двух механизмов. Напр му , при гидравли еской переда е давлени подземн х вод, и косвенно, за с ет мигра ии водонас енн х пор подземн х пород к окружа им разломам, где они и скаплива тс . Сут того интересного влени такова. Порода неоднородна, в ней ест более и менее плотн е области, котор е в разной степени нас а тс водой при зака ке ее в скважин . В неоднородн х пол х

механи еских напр жений, котор е возника т в среде с разломами, пор станов тс подвижн ми и устремл тс туда, где напр жени в е, то ест к разлому, вед он – кон ентратор напр жений. Когда коли ество пор прев сит крити еское зна ение, скон ентрированн е у разлома напр жени разр д тс ерез б строе по вление дополнител ной поверхности разр ва, то ест удлинение разлома и землетр сение. Из той модели следует, то врем задержки катастроф св зано с механи ескими пол ми, а также скорост мигра ии пор. У ен е апробировали модел на примере окрестностей городка Азл в нефт ном тате Техас. Здес с но бр 2013 года по май 2014-го в районе двух пересека ихс разломов слу илос п т сотен небол их землетр сений. Все они располагалис вдол более длинного и глубокого разлома, а вед скважин бурили возле мен его. У ен е при ли к в воду: сна ала давление пов алос вблизи него, а затем механи еские напр жени передавалис к более глубокому разлому, котор й стал кон ентратором напр жений, а потом разр дилс . Сей ас автор работа т над применением ма инного обу ени дл предсказани положени скр т х разломов и о енки механи еских напр жений вокруг них. Это поможет предсказ ват не тол ко места, но и магнитуд буду их землетр сений. (Scientific Reports, 2020, 10, 2073; Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2020, 125, 9)

Два в одном

зу ение местной геологии необходимо перед л б м строител ством или доб ей полезн х ископаем х. Один из сам х распространенн х методов — лектротомографи : она основана на изу ении полей посто нного тока на поверхности и в скважинах.

Метод позвол ет геологам «видет » разн е горн е пород из-за вариа ий их удел ного лектросопротивлени и довол но б стро дает об емну картину разрезов земн х пород. Однако если геологи еское строение сложное, например присутству т тонкие слои песка или глин , не искл ен о ибки; так, тол ина слоев может б т зав ена в нескол ко раз. Геофизики Санкт-Петербургского государственного университета вместе с коллегами из Института геофизики и метеорологии Университета Кел на и Индийского технологи еского института в Харагпуре развива т другой, относител но нов й метод: комбина и лектротомографии и радиомагнитотеллуриеского зондировани . Последний основан на измерении лектромагнитн х полей, создаваем х спе иализированн ми радиостан и ми, и позвол ет загл нут на глубину до сотен метров. Как оказалос , алгоритм совместной интерпрета ии резул татов зондировани обоими методами позвол ет зна ител но пов сит то ност из сканий. «На у астках, где ест сложн е горизонт , два метода могут дат совер енно разн е резул тат , однако их правил ное совместное применение пов ает то ност полу аемой информа ии», — по сн ет у астник работ Арсений Шл ков из Института наук о Земле СПбГУ. Полевой ксперимент международна команда провела на полигоне МГУ имени М.В. Ломоносова в селе Александровка Калужской области. Измерени проводили обоими методами, а потом данн е интерпретировали отдел но или совместно. Оказалос , то именно совместна обработка дает резул тат , наиболее близкие к резул татам бурени . Сегодн алгоритм работает в рамках самой простой модели: она представл ет земл как слоен й пирог с ереду имис сло ми горн х пород, свойства котор х не мен тс в горизонтал н х направлени х. Реал н й геологи еский разрез устроен знаител но сложнее, по тому автор

развива т алгоритм дл двумерного и трехмерного приближений геологической сред . (Journal of Environmental and Engineering Geophysics, 2021, 26, 1)

Родники вокруг островов

е все зна т, что на дне океана вблизи тропических островов существу т источники пресной вод . Холодна и легка , она поднимаетс к поверхности, медленно смешива с с соленой. Так, к примеру, происходит на Гавайских островах, где многослойн е структур из базал тов х пород, перемежа щиес вулканическим пеплом и осадочн ми породами, простира тс на нескол ко километров за берегову лини . Их водоносн е горизонт в нос т в океан пресну воду с в соким содержанием металлов, углерода, органических веществ и тем сам м сил но способству т разнообрази морской флор и фаун . Недавно группа американских геофизиков под руководством Эрика Аттиаса из Гавайского университета в Маноа продемонстрировала ффективност лектромагнитн х методов обнаружени чистой вод . Идейно они восход т к лектроизмерени м скважин, котор е давно испол зу т дл поиска нефти, газа и пресной вод . Однако бурит скважин Аттиас с коллегами не стали. Спуска зонд непосредственно в воду, они нашли все, что хотели: положение родников на дне, поверхностн е п тна пресной вод , а также с в соким разрешением картировали области вспл ва щих водн х колонн, в котор х дол пресной вод доходила до 87%. Учен е оценили величину отдел н х потоков и общий в ход. К примеру, один из них содержал около 11 т с. м3 чистой вод , то чет ре олимпийских бассейна. Общие разведанн е запас гавайской пресной вод тепер в росли вдвое.

Метод обнаружени кл чей можно примен т везде, где ест вода, — у других островов, вблизи материков х берегов, во внутренних мор х. Это особенно важно при остром дефиците чистой вод в некотор х регионах Земли. Эрик Аттиас надеетс , что нов й метод поможет уточнит стратиграфические и геологические модели островов. Он уверен, что его дешев й и ффективн й метод будет предвар т дорогосто щее морское бурение на воду в разн х регионах мира дл обеспечени е приморских территорий. (Geophysical Research Letters, 2021, 48, 7)

Коллективы космической погоды

агнитное поле нашей планет непрер вно измен етс . К примеру, если его достига т зар женн е частиц солнечного ветра, оно запасает дополнител ну нерги . Затем та нерги преобразуетс в масштабн е лектрические токи ионосфер Земли, котор е привод т к изменени локал н х магнитн х полей на ее поверхности. Эти пол и про вл ет себ в так наз ваем х субштормах, при котор х аврорам пол рн х си ний сопутству т сил н е лектрические токи между землей и атмосферой. Такие влени могут б т очен опасн дл систем лектропередач, лектростанций, спутников х систем глобал ного позиционировани , не говор уже о чувствител ной лектронике. Учен е посто нно изуча т параметр субштормов, а также механизм и цикл их рождени . Некоторое врем назад британские исследователи из Университета Уорвика в снили, что субшторм представл т собой лемент глобал ной токовой систем , локализованной в в соких широтах и охват ва щей примерно трет поверхности земного шара. В новой

работе к ним присоединилис физики Университетов Джонса Хопкинса, Бергена и Кр нфилда. В работе, в полненной под руководством доктора Лорен Орр и курируемой профессором Сандрой Чепман с физического факул тета Университета Уорвика, они вперв е применили нов е математические алгоритм социал н х сетей. С их помощ группа проанализировала известн е данн е о динамике магнитн х полей, собранн е международной коллаборацией SuperMAG со 137 магнитометров, наход щихс в Северном полушари . За изученн й период с 1997 по 2001 год случилс 41 субштормов. Моделиру набор магнитометров как св зну сет , физики рассчитали временн е изменени в коррел ции между их сигналами вне зависимости от местоположени . Так в сети удалос в делит небол шие групп магнитометров. Анализ их поведени дал нов е и неожиданн е резул тат . Оказалос , что через дес т минут после рождени субшторма, происходил переход от многих некоррелированн х групп сигналов магнитометров к единой когерентной системе магнитного пол , покр ва щей бол шие пространства. Учен е счита т: то свидетел ствует о коллективном пространственном механизме аврор, котор е представл т собой глобал ну систему токов, а не сумму разделенн х слаб х и несв занн х токов. Коллективное возбуждение покр вало в сокоширотну ночну област Земли. Отсутствие же коррел ции на ранних стади х может означат многофакторност механизма возникновени субштормов. Так получилс нов й метод контрол и изучени космической погод . Профессор Чепман надеетс , что они также помогут улучшит теории атмосферной плазм и пов сит точност предсказани влений в ней. (Nature Communications, 2021,12, 1)

Выпуск подготовил А. Гурьянов

«Хими и жизн », 2021,

, www.hij.ru

История завтра

Александр Речкин

Химическая фантастика, фантастическая химия 52

ия Сергея Тюнина

Химические вещества, реактивы и препараты давно вошли в нашу повседневную жизнь и прочно в ней обосновались. Пищевые добавки, лекарства, бытовая химия… Какие вещества будут облегчать, а может и усложнять нашу жизнь завтра? Писатели-фантасты грезили не только космосом или конструировали города и общества будущего. Они создавали фантастическую химию.

Не размениваясь на мелочи Первые препараты, которые ещё на заре цивилизации снились людям, можно обнаружить в мифах и легендах всех народов мира. Это были эликсиры бессмертия и

вечной молодости. Месопотамия, Китай, Америка, Европа — везде и всюду были лекарственные вещества, созданные на основе растений, драгоценных и редких камней, особых, порой жидких, металлов, живой и мёртвой воды, которые даровали исцеление от всех болезней и вечное существование. Эти легенды, переходя из века в век, нашли отражение в алхимических гримуарах, средневековых бестиариях (чудесные свойства рога единорога), библейских сказаниях о манне небесной; на рубеже XIX–XX веков они проникли в зарождающуюся фантастическую литературу. Так в 1922 году из-под пера Карела Чапека вышла комедия «Средство Макропулоса», в которой автор упоминает рецепт зелья, помогающий Эмилии Марти бороться со старостью. Хотя Чапек и пытался убедить читателя, что долгая жизнь людям не нужна, далеко не каждый готов согласиться с его доводами. Другой великий классик фантастической литературы Станислав «Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

Лем как-то заметил, что «нам не нужно бессмертие, мы просто не хотим умирать». Это резонное заявление упоминается в романе «Хромая судьба» (1989) братьев Стругацких и обыгрывается в написанном ими киносценарии «Пять ложек эликсира», на основе которого был снят фильм «Искушение Б.». В романе эликсиром стала знакомая нам по русским народным сказкам живая вода, капающая с одинокого сталактита в одной из пещер. Однако чудесного средства хватает только на пятерых, а жить хотят шестеро — и начинаются, как обычно, интриги и мерзости. Другим путём отправился Кир Булычев в повести «Марсианское зелье» (1971), в которой, как понятно из названия, эликсир вечной молодости был дарован уроженцам города Великий Гусляр неким инопланетным жителем. Впрочем, у тех, кто оказался недостоин, он же эту молодость потом отнял. У классика британской фантастической литературы Джона Уиндема в романе с красочным названием «Во всём виноват лишайник» (1960) исследователи обнаруживают особый вид лишайника, который продлевает жизнь и замедляет старение. В цикле произведений «Города в полёте» (1953–1962) американца Джеймса Блиша, герои используют препарат антинекротик, который на неопределённый срок откладывает старение и смерть. Вообще эликсиры вечной жизни, упоминаемые в литературе, можно перечислять бесконечно, но, если вечной жизни добиться не удастся, может быть можно как-то более рационально использовать отведённое нам время?

В борьбе со сном Неуёмная фантазия писателей заработала в этом направлении на полную катушку, и первым решением стала борьба со сном. В рассказе американского писателя Пола Ди Филиппо «Сон для торговца временем» (2006) описывается таблетка, которая избавляет от необходимости спать. Теперь можно использовать дополнительные восемь часов для работы, отдыха или путешествий. Подобный препарат встречается в романе Айзека Азимова «Фантастическое путешествие» (1966), он называется морфоген. Препарат отправляет пользователя на полчаса в крепкий сон, и после этого человек заряжен энергией на целый день. Однако Азимов с присущей ему осмотрительностью предупреждает: морфоген истощает мозг, поэтому без крайне нужды принимать его не стоит В произведении Роберта Хайнлайна «Дети Мафусаила» (1941) автор изобрёл таблетку, заменитель сна, которую стоит принимать утром после недостаточного ночного сна. Аналогичный препарат упоминается в романе Джона Ринго «Гимн перед битвой» (2000), его дают солдатам, чтобы они были всегда бодры и могли вести боевые действия. Не обошли стороной проблему сна и отечественные фантасты, начиная с И.А. Ефремова, у которого в культовом романе «Туманность

Андромеды» (1957) появляется медицинский препарат спорамин, позволяющий герою непрерывно бодрствовать несколько дней. Идею взяли на вооружение братья Стругацкие, несколько раз упомянув спорамин в цикле «Мир Полудня» (1962–1985). В современной российской фантастике спорамин фигурирует в произведениях Сергея Лукьяненко, Владимира Михайлова, Валерия Большакова и многих других. Редактору этого материала высокая частота упоминания показалась подозрительной, и он несколько раз спрашивал его в аптеках. Симпатичные девушки лезли в компьютер и огорченно отвечали, что в данный момент нету. Но вы заходите. Представляет интерес ещё один препарат, который помогает сэкономить время и о котором идет речь в романе Роберта Хайнлайна «Кукловоды» (1951). Это пузырёк с пилюлями «темпус фугит», он растягивает время, естественно, только для того, кто его принимает. Используется, когда времени мало, а отдохнуть или чтото обдумать за этот промежуток времени необходимо. Опять же не рекомендуется частое использование. Допустим, сэкономили мы время, лишив себя сна, растянув почти до бесконечности часы бодрствования, но вот желания и настроения взяться за что-то стоящее и важное нет никакого, что же делать?

Управление активностью И тут на помощь приходит хорошин, природное химическое соединение, которое при определённой концентрации в мозгу употребившего его человека вызывает позитивные чувства. Хорошин описан в романе «Анафем» (2008) современного писателя-фантаста Нила Стивенсона, где в мире далёкого будущего, его употребляют вместе с пищей, когда особо сильно накатывает экзистенциальный кризис или депрессия. Американский фантаст Филип К. Дик, который описал огромное количество различных таблеток и аэрозолей в произведении «Мы вас построим» (1970), рассказывает про абризин, препарат, который стимулирует работу определенного участка мозга. Абризин наполняет ощущением бодрости, высокой бдительности, плюс сознанием того, что всё не так уж плохо. Фредерик Пол в романе «Эра осторожности» (1966) описывает струю быстро засыхающей жидкости, спрея, которую подаёт подобие современного мобильного телефона, чтобы человек быстро расслабился и успокоился. Это чудодейственный химический аналог телефона доверия или службы психологической помощи. Упомянутые выше мечты и идеи фантастов привели к созданию расслабляющей газировки «Мэри Джейн». Это американский коммерческий безалкогольный напиток, содержащий корень растения кава (перец опьяняющий или кава-кава), обладающий успокаивающим действием. Напиток относится к группе так называемых «расслабляющих» или «антиэнергетических» напитков, которые предлагают альтернативу энергетическим напиткам с

ия Сергея Тюнина

кофеином. На территории России перец опьяняющий включён в список сильнодействующих и ядовитых веществ и его использование в составе БАДов запрещено.

Протрезвление Как известно, многие люди, чтобы расслабится, используют алкоголь, но что делать, если вы не хотите опьянеть? На помощь придёт алкодот-витимин, соединение, поддерживающее трезвость во время питья, упомянутое Бимом Пайпером в романе «Космический Викинг» (1962). Аналогичная идея присутствует у Генри Каттнера и Кэтрин Мур в рассказе «Твонк» (1942), где герой использует ослепительный луч жёлтого света, который мгновенно его протрезвляет после употребления четырнадцати рюмок бренди. Мощности этого луча стоит позавидовать! Или можно использовать средство из романа «Месть Стальной Крысы» (1970) Гарри Гаррисона — у главного героя, Джима ди Гриза, в кармане, на всякий случай, припрятан тюбик с таблетками, которые во время употребления алкоголя вызывают сильную изжогу, но нейтрализуют большую часть выпитого. Великолепный Румата Эсторский, герой повести «Трудно быть богом» (1964) Аркадия и Бориса Стругацких, использует таблетку каспарамида, чтобы сохранять ясность мысли во время попойки в Арканаре. Ну, а если отказаться от употребления алкоголя всё же не удалось, да ещё и накуролесили во время корпоратива, то специально для такого случая Джек Вэнс в «Вечной жизни» (1956) разработал антигептант. Растворимый в воде, нетоксичный, высокоэффективный препарат, будучи введённым в мозг, работает как кнопка стирания, воздействующая на активные в данный мо-

мент цепи, но не трогает бездействующие. С помощью антигептанта герои романа пытаются лечить причины, породившие психические расстройства личности. А что делать, если у вас проблемы с памятью? Пол Ди Филиппо в рассказе «Проблема выживания» (1985) презентует таблетку мнемотропина, который способствует активности долговременной памяти. Воздействие препарата настолько мощно, что главному герою кажется, что он может впитать в себя весь мир. Заметим, что в России предполагается возрождение системы платных вытрезвителей и рынок для этих средств может расшириться.

Прочие применения В жизни случается всякое, поэтому иногда хочется провалиться сквозь землю или просто исчезнуть, как это делает герой романа «Человек-невидимка» (1897) Герберта Уэллса. Помимо аппарата, который делает его невидимым, изобретатель выпивает специальный препарат, который обесцвечивает кровь. Отечественный фантаст И. Окстон (псевдоним Ивана Давидовича Оксенштерна) в рассказе «Пигментин доктора Роф» (1927), впервые опубликованном в журнале «Всемирный следопыт», описывает, как студент Андрей, будучи в гостях в доме своего дяди-изобретателя профессора Рофа, по ошибке принял порошок «пигментин», похожий на сахар, и стал выглядеть как негр. Интересно, что еще у него изменилось, кроме цвета кожи… Про различные мази, кремы и аэрозоли, которые не влияют на цвет кожи, но залечивают раны, пишут многие фантасты. Так, Дэвид Брин в романе «Земля» (1990) упоминает мазь, используемую для лечения рака кожи. Филип К. Дик в «Докторе Будущее» (1960) опи«Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

сывает аэрозоль, который распыляется прямо на тело, покрывает открытую рану, останавливает кровотечение и предотвращает инфекцию. Воплощением этой фантастической идеи в реальной жизни стал пистолет-распылитель для клеток кожи, который значительно сокращает время заживления ожогов. Его разрабатывали с 2008 года. и он чем-то напоминает пистолет с искусственной кожей, продемонстрированный в фильме 2004 года «Я, робот». В упомянутом выше романе Хайнлайна «Кукловоды» тоже присутствует суррогатная кожа, которая напыляется поверх раны. Но самое, без сомнения, интересное химическое вещество в научной фантастике — это аэрозоль Убик из одноимённого романа 1969 года Филипа Дика. Убик это универсальное средство, которое можно применять как освежитель воздуха, салатную заправку, средство для чистки кухни, снотворное и многое другое. Но самое главное —Убик позволяет удерживать умерших в неком специфическом состоянии, в котором с ними можно еще общаться. Почти таким же универсальным средством, как и Убик, стала пряность, или меланж, из масштабной эпопеи «Дюна» (1965–1985) Фрэнка Герберта. Из пряности можно синтезировать практически всё — от ткани до взрывчатки. Меланж значительно продлевает жизнь, ускоряет работу мозга, делая человека аналогом суперкомпьютера. Пряность необходима для межзвёздной навигации, без неё навигаторы не смогут прокладывать путь в межзвёздном пространстве. Поэтому меланж — основой галактической экономики и политики, причем она есть только на единственной во всей галактике планете под названием Арракис, или Дюна. Вещество не дает побочных эффектов, но вызывает мощную зависимость, которую нельзя преодолеть — пряность перестраивает организм, но, отказавшись от её употребления, человек умирает. В свеженьком романе «Брешь» (2020) М.Т. Хилла упоминается ещё одно инновационное средство — таблетка лени, лекарство, вызывающее сонливость вроде кратковременной спячки. Как упоминает автор, таблетки используются во время авиаперелёта. Препараты могут не только служить снотворным или болеутоляющим, но и обучать. В романе Ларри Нивена «Мир вне времени» (1976) описана инъекция, приготовленная из РНК человека, которая наделяет пациента необходимыми знаниями или опытом предыдущего владельца. Так легко и просто можно изучить другой язык или овладеть какой-либо профессией. Не исключено, что это будет следующий этап развития образовательной системы — после ЕГЭ и ОГЭ. Кстати, насчет обучения. Забавный рассказ Лайона Спрэга де Кампа «Медведь в колледже» (1940) описывает особое средство для повышения интеллекта, которое главный герой даёт медведю, а затем принимает сам и становится гением. Превращение медведя в человека, вкупе с изменениями медвежьего эмоционального и интеллектуального уровне напоминают сходные метамор-

фозы, произошедшие после операций в произведениях «Собачье сердце» (1968) М.А. Булгакова и «Цветы для Элджернона» (1966) Дэниела Киза. В романе «Алгебраист» (2004) Иэна Бэнкса описана дыхательная жидкость, которая подавала кислород в кровь и уносила отработанные газы. В книге Бэнкса данная технология используется для экспериментального лечения. Схожая идея для жидкости, с помощью которой можно дышать под водой, упоминается в романе «Бесконечная война» (1974) Джо Холдемана и показана в фильме 1989 года «Бездна». Впрочем, здесь писатели-фантасты отстали от жизни. Знаменитый заменитель крови «Перфторан» с функцией переноса кислорода был разработан в Институте биологической физики АН СССР в Пущино в конце 1970-х — начале 1980-х годов. Настоящую революцию в изобретении новых химических препаратов предсказывал Станислав Лем в романе «Футурологический конгресс. Из воспоминаний Ийона Тихого» (1971). Польский фантаст разошёлся не на шутку. Хотите любить всех на свете, принимайте гедонидол, филантропин, любинил, эйфоризол, фелицитол, альтруизан. Желаете отправиться на войну — к вашим услугам садистизин, агрессий, депрессин, амокомин и прочие препараты биологической группы, которые побуждают избивать и тиранить всё подряд, вплоть до неодушевлённых предметов; особенно славился врубинал и зубодробин. Главное — вовремя принять препарат, подходящий к данному случаю. Хотите овладеть без малейших усилий высшей математикой, закиньте в рот четыре таблетки алгебраина. Сменить религиозные воззрения? Пожалуйста! Теоглотеки на любой вкус от вероукрепляющих и душеутоляющих препаратов, фарморалин, грехогон, абсолюцид и так далее, а при помощи сакросанктола можно вообще стать святым. Впрочем, можно выбрать аллахол с исламином, дзен-окись буддина, мистициновый нирваний или теоконтактол. Таким образом, мир будущего стал миром наркотического тумана и психотропных веществ, которые подменяют действительность красивой или не очень картинкой. Использование фантастической химии не всегда ведёт к прогрессу, светлому и сияющему будущему, препараты могут завести и в зыбучие пустыни миражей, о чём нас пытаются предупредить некоторые писатели-фантасты. Если вы устали и проголодались, пока читали эту статью, то стоит взять на вооружение серые пастилки размером не больше фасолины, которые утоляют голод, описанные Эдвардом Пейджом Митчеллом в рассказе «Дочь сенатора» (1879). Конечно же, тема фантастической химии на этом кратком очерке не исчерпывается, она невероятно обширна, и чтобы охватить все или даже большую часть фантастических произведений, в которых присутствуют эликсиры, препараты и таблетки, способные кардинально изменить нашу жизнь, потребуется написать, как минимум книгу, а то и не одну.

и и м и «Х и жизни» ! Н о о на т е л у м е н 56по-преж плодоносит!

«Химия и жизнь», 2021, № 1, www.hij.ru

Фантастика

Александр Кузнецов ия Сергея Дергачева

инж и

истер Прюмст Востриц был гурманом-коллекционером. Его жизненным правилом было — не пробовать одного и того же блюда более одного раза. Благо он мог себе это позволить. Разумеется, мистер Прюмст не входил в число богатейших людей Галактики. Тем не менее, благодаря тому, что его прадедушка в свое время крайне удачно прибрал к рукам ториевые месторождения на Канопусе-7, состояние мистера Вострица было весьма и весьма значительным. Так что он мог в полной мере отдаваться своему хобби. А именно — каждый день посещать новые рестораны. Расстояния давным-давно уже не играли в Галактике никакой роли. Весь обитаемый космос был опутан сетью телепортов. Никого не удивляло, что разумное существо могло жить, к примеру, в системе Центавра, а работать где-нибудь в окрестностях Бетельгейзе. У достаточно состоятельных людей личный телепорт был даже в квартире. У мистера Вострица он, разумеется, был. Итак, пообедав пять часов назад на Апропусе-16, мистер Востриц сидел дома и лениво листал каталог «Путеводитель гурмана», чтобы определиться с ужином. На семьсот двадцать четвертой странице он внезапно остановился. Объявление выглядело благородно и ненавязчиво. Скромный черный фон с золотыми буквами гласил: «Ресторан ˝Луна и раковина˝. Только у нас! Блинжуйские моллюски! Единственный шанс во всей Галактике попробовать вкус, которого нет больше нигде! Эксклюзивно. Дорого. Для истинных ценителей!» Мистер Прюмст Востриц отложил каталог. Решение было принято. Про блинжуйских моллюсков он слышал первый раз в жизни. Этот пробел было необходимо восполнить. Мистер Востриц надел смокинг, набрал в телепорте код ресторана и решительно нажал кнопку «Пуск».

ланету окружали три зеленоватые луны. Впрочем, на такие мелочи мистер Востриц давно уже не обращал внимания. В десяти шагах от телепорта ласковым неоновым светом призывно горела вывеска: «Луна и раковина». Ресторан выглядел богато и солидно. Почтительный официант встретил клиента у самых дверей, усадил за стоявший в уютной нише столик и, достав старомодный блокнотик, подобострастно поинтересовался: — Что будете заказывать, сэр? — Блинжуйских моллюсков, — небрежно, насколько мог, произнес мистер Востриц. Официант чуть ли не упал на колени от восхищения. — Сэр! — голосом, сочившимся патокой, пробормотал он. — Такой клиент — величайшая честь для нашего заведения. Одну секунду! С вашего позволения, вас будет обслуживать сам хозяин! С этими словами официант молнией метнулся в боковую дверь. Не прошло и пяти секунд, как возле столика мистера Прюмста Вострица появился толстенький зеленокожий абориген, одетый в идеально подогнанный фрак стоимостью не меньше двух тысяч галактических кредитов. Собственно, фрак для четырехрукого существа и мог быть сшит только на заказ. Мистер Востриц знал толк в дорогих вещах. — Чрезвычайно рад приветствовать в нашем ресторане истинного гурмана! Блинжуйские моллюски — эксклюзив нашего заведения! Это невероятная редкость, сэр! На нас работают двенадцать флотилий, и я вас уверяю, что выловить блинжуйского моллюска им удается отнюдь не каждую неделю. К счастью, именно сегодня утром нам доставили великолепный экземпляр! — Ну что ж, несите, — невозмутимо кивнул мистер Востриц, который уже успел проголодаться. — Не сочтите за неуважение, сэр, но вы ведь понимаете, — тихо заметил хозяин, — что подобное блюдо входит в категорию весьма и весьма дорогих? Мистер Прюмст Востриц только приподнял бровь: дескать, какие проблемы? — Сию секунду, сэр! — кивнул хозяин. — Уже несем! Два официанта, пыхтя от усилий, осторожно водрузили на столик мистера Вострица нечто, напоминающее летающую тарелку довольно кривоватой формы. Или, если угодно, инсталляцию двух чугунных тазиков, один поверх другого. Хозяин, держа в руках необычную посеребренную лопаточку, раболепно склонился над плечом мистера Вострица: — Позвольте, сэр, я открою. Раковины блинжуйских моллюсков имеют редкостную прочность. Их необходимо открывать особенным способом и перед самым употреблением. Прюмст Востриц милостиво кивнул. Хозяин хитрым движением поддел верхнюю половину раковины. Нижняя была заполнена упругой розоватой массой аппетитного вида. И пахла она, надо сказать, упоительно. — Приятного аппетита, сэр! — пожелал хозяин и деликатно исчез. «Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

Вооружившись ножом и вилкой, мистер Востриц решительно потянулся к блюду. Не успел нож коснуться розоватой массы, как оттуда внезапно выскочили три глаза на стебельках и гневно уставились на ошалевшего посетителя. — Что, собственно, происходит? — с претензией в голосе поинтересовалась розовая масса. Мистер Востриц потерял дар речи и проблеял чтото невнятное. — Нет уж, не мычите! — рявкнула масса. — Зачем у вас в руке эта вилка? Что это значит? Мистер Востриц с трудом взял себя в руки: — Я вообще-то собирался поужинать… Масса в раковине яростно запузырилась: — Мной?! Несчастный мистер Востриц, густо побагровев от конфуза, кивнул. — Нет, ну это хамство! Такого я еще не видел! — грозно захлюпал обитатель раковины. — Это же надо! Я, значит, нахожусь в священном трансе, готовлюсь общаться с информационными потоками Вселенной и вдруг обнаруживаю себя на столе у какого-то дикаря, размахивающего ножом и вилкой! Мной хотят поужинать? А если наоборот? С этими словами из розовой массы выпросталось толстое упругое щупальце и угрожающе потянулось к мистеру Вострицу. Тот отпрянул вместе со стулом, испуганно ойкнув. — Что, не нравится? — ехидно поинтересовался блинжуйский моллюск. — Ладно, не пугайтесь. В отличие от вас, я — высококультурное существо и пожиранием плоти разумных не занимаюсь. Я просто сию же секунду пожалуюсь на вас в Галактический Совет! В Отдел по борьбе с ксенофобией! Документики ваши па-а-апрашу предъявить немедленно! — Но послушайте, — растерянно возмутился мистер Востриц, — я тут совершенно ни при чем. Откуда мне было знать, что вы являетесь разумным индивидом? Я всего лишь пришел в ресторан… — А если бы я спал? — перебил моллюск оправдательный лепет мистера Вострица. — Если бы находился в размножательной отключке? Вы бы слопали меня, не задумываясь, правильно я вас понимаю? Мистер Востриц вновь виновато замычал. — Ладно, — смилостивилась розовая масса. — Так и быть, жалобу на вас я подавать не буду. Но имейте в виду, что я нахожусь в крайне взвинченном состоянии. Подумать только, чуть не оказаться съеденным! Нет, я решительно расстроен. Все, впадаю в оздоровительную медитацию! С этими словами верхняя половинка раковины с громким стуком захлопнулась. По стыку пробежало нечто похожее на дугу электросварки. Когда мистер Востриц проморгался от слепящих искр, он с удивлением обнаружил, что раковина в самом деле заварена по шву, и заварена на совесть. Мистер Востриц заерзал на стуле и стал растерянно озираться по сторонам. Правильно оценив его мимику, подскочивший официант поклонился и угодливо выпалил:

— Проблемы, сэр? Сию секунду, сэр! Хозяин сейчас будет. Тут же материализовался велеречивый абориген в безупречном фраке. Мистер Востриц молча, но решительно указал ему на захлопнувшуюся раковину. Хозяин медленно окинул мистера Вострица взглядом, в котором независимый наблюдатель несомненно обнаружил бы смесь легкого презрения и брезгливости. — Прошу прощения, сэр, — нарочито вкрадчиво начал хозяин, — вы что, первый раз в жизни едите блинжуйского моллюска? Признаваться в этом мистеру Вострицу не хотелось. — Нет, отчего же, приходилось, — как можно более небрежно парировал он. — Сэр! — Голос хозяина потвердел. — Вы что, с ним разговаривали? — Ну… немного, — признался мистер Востриц. Абориген всплеснул всеми четырьмя пухлыми ручками: — Да разве можно так себя вести в приличном заведении? Любому порядочному, — это слово хозяин выделил интонацией и повторил, — порядочному посетителю известно: с блинжуйскими моллюсками не надо беседовать! Их надо есть! В противном случае они, извините, запудрят вам мозги так, что вы еще и останетесь виноваты! — Ну и где мой ужин? — раздраженно поинтересовался мистер Востриц. В ответ хозяин порывисто указал всеми четырьмя руками на запаянную по шву раковину. — В вашей проблеме, — баритон хозяина потвердел еще больше, — виноваты только вы сами, сэр. Счет будем оплачивать? — А я что-нибудь съел? — возмутился мистер Востриц. — Заказ был сделан, — холодно заметил хозяин. — Заказ на редчайшее, к вашему сведению, блюдо. Вы не знали, как с ним обращаться? Так, может быть, ваш стиль — привокзальный фастфуд? Мистера Прюмста Вострица, гурмана-коллекционера, так еще никто не оскорблял. — Вы что себе позволяете? — грозно запротестовал он. — Извольте оплатить счет! — с отчетливыми ледяными нотками в голосе потребовал хозяин. Мистер Востриц понял, что сохранить лицо он может только одним-единственным способом. А именно — заплатить проклятому аборигену. Поэтому он с демонстративной небрежностью достал кредитку и протянул ее хозяину. Фалды фрака на мгновение взметнулись в воздухе — и тут же вновь оказались рядом. Четырехрукий ресторатор раскланивался, сияя самой любезной из всех возможных улыбок. — Мы чрезвычайно рады вашему посещению, сэр! Надеемся, вам понравилась наша кухня. Будем счастливы видеть вас в нашем заведении снова!

Голодный мистер Востриц, выбираясь из-за столика, лишь неопределенно хмыкнул. Хозяин ресторана вился рядом, подобострастно улыбаясь и складывая все свои руки чуть ли не в молитвенном жесте. На пороге мистер Востриц решительно отпихнул медоточивого хозяина и шагнул в телепорт. Оказавшись в своем особняке, он первым делом сунул кредитку в терминал. — Сколько?! — возопил он, не веря своим глазам. В строке расходов за сегодняшний вечер обжигали сознание астрономические цифры: «40 000 галактических кредитов». Это же… стоимость трех гравитопланов представительского класса!!! К чести мистера Вострица, опускаться до заказа пиццы из ближайшей забегаловки он не стал — просто лег спать голодным.

это время на кухне ресторана «Луна и раковина» происходила следующая сцена. Широко распахнутая чугунная раковина, наполненная розовой массой, стояла на столе. Три глаза на стебельках скучающе рассматривали потолочные арабески. Хозяин заведения снял на кухне свой элегантный фрак, повесил его в шкафчик и, усевшись прямо на стол рядом с раковиной, с наслаждением закурил. — Удачный вечер, правда, Ыырг? — заметил он. — Ты расплачивайся давай, — сварливо отозвался моллюск. Зеленокожий ресторатор кивнул, вытащил из пухлого кармана толстенную пачку купюр и, не переставая дымить, нижней парой рук отсчитал нужную сумму. — Держи, приятель. Твои двадцать процентов. Все четко. Из глубин розовой массы выпросталось щупальце, подхватило наличные и вместе с ними втянулось обратно. — Слушай, давно хотел тебя спросить… — игриво подмигнул четырехрукий. — Ну? — ворчливо отозвался блинжуйский моллюск. — А что ты делаешь с деньгами? В банк не кладешь, постоянно прячешь их куда-то в себя. Зачем? Три глаза на стебельках холодно уставились на довольного толстячка. — Знаешь, партнер, что я тебе скажу… — раздраженно забулькала розовая масса. — Ну? — Не твое дело, верно? — Согласен, — миролюбиво поднял руки владелец ресторанной точки. — Не мое. Извини. — Вот то-то, — пробухтел моллюск. — И вообще — впаду-ка я действительно в медитацию. До следующего лоха, будь добр, поставь меня в холодильник.

Мы все едоки, и если хоть отчасти верно, что человек — это то, что он ест, эта книга про нас. А о себе всякому читать интересно.

сновой книги постоянного автора журнала «Химия и жизнь» Натальи Резник «Что мы едим? Непростые ответы на простые вопросы» послужили статьи, опубликованные в разные годы на страницах журнала, переработанные и дополненные последними научными данными. В итоге получились 39 рассказов с замечательными иллюстрациями Натальи Колпаковой. Все рассказы посвящены известным продуктам, правда, многие из них популярны за пределами нашего Отечества: в лесах Амазонки, полупустынных нагорьях Китая или на берегах африканских озер. Однако в ближайшем будущем они могут приобрести планетарное значение. Продовольственный кризис и глобализация уже делают свое дело, и некоторые экзотические для нас культуры постепенно проникают на прилавки российских магазинов. К этому нашествию нужно подготовиться. Современному человеку следует знать, как правильно есть акрид, что заменит россиянам сою, каковы на вкус «бедра нимфы Авроры» и в каких краях эти нимфы водятся, и не путать батат с картофелем.

Купить книгу можно в нашем киоске www.hij.ru Цена — 425 рублей с доставкой по РФ. «Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

художник Сергей Тюнин

Пишут, что...

Короткие заметки

Как появляется чувство стыда? Ответ на поставленный в заголовке вопрос попытался дать Кристофер Хансон, старший лектор Университета Мальмё (агентство «AlphaGalileo», 2 июня 2021 года), давно изучающий различные «стыдливые» фобии шведов. Например, одни стыдятся дальних перелетов: самолет, летящий на край света, выбросит много углекислого газа. Другие стыдятся покупать подозрительно дешевую одежду: при ее изготовлении наверняка нанесли значительный вред окружающей среде. Следуя такой природоохранной повестке, многие шведы стыдятся есть мясо, ведь коровы загрязняют атмосферу метаном, и переходят на жареный сыр халуми. Его делают из смеси козьего и овечьего молока, оттого он при нагревании не плавится, а запекается. Этот сыр – кипрский специалитет, а шведы стоят на втором месте по потреблению халуми после киприотов. И все были счастливы, жаря экологически дружественную замену вредному мясу, пока не посмотрели в 2019 году по телевизору передачу Всемирного фонда охраны дикой природы. В ней эксперт объяснил публике, что кипрский халуми – суть зло; на этом острове при выращивании животных используют много антибиотиков. И стало быть, покупатели кипрского халуми поощряют плохую аграрную практику и способствуют устойчивости бактерий к лекарствам. Это открытие вызвало целую эпидемию нового вида стыда, которую шведские социологи окрестили «халумистыд»: большинство шведов стало разглядывать этикетки и кипрский сыр – откладывать. В течение года дискуссии о сыре затмевали даже сообщения о массовых криминальных убийствах, которые всегда были любимой темой публики. Киприоты доказывали, что во всей Южной Европе антибиотики коровам сыплют в корм от души, шведские исследователи отмечали, что киприоты сильно кормят антибиотиками мясных коров, а молочных не очень. При этом производство шведского халуми резко пошло в гору: в Швеции антибиотики для коров запрещены в принципе. По мнению Хансона, эта фобия развилась потому, что зерно сомнения попало на взрыхленную почву. В современном обществе человек напуган: любой его поступок, даже самый привычный, может оказаться постыдным, внезапно выпавшим из новой нормальности. Чтобы потом не стыдиться, человек теперь обращает внимание не на голос здравого смысла или какие-то объективные данные. Главным для него оказываются те представления, которые сформированы в общественном сознании. Следовать ими означает защитить себя от угрызений совести.

С. Анофелес

…казалось бы, нет ничего эгоистичного в том, чтобы солгать ради того, чтобы доставить ближнему удовольствие, однако результаты функциональной МРТ говорят об обратном («The Journal of Neuroscience», 2021, 31 мая)… …темп исполнения на рояле влияет на восприятие музыкального произведения: при исполнении в быстром темпе звуки низкой частоты (аккомпанемента в басовом регистре) слышны хуже, чем звуки высокой частоты (мелодии) («Акустический журнал», 2021, 67, 3, 338–344)… …у родившихся весной водяных полевок половое созревание наступает раньше, чем у появившихся на свет осенью, при этом масса тела имеет для размножения большее значение, чем возраст («Зоологический журнал», 2021, 100, 6, 660–670)… …исследователи выяснили, как будет меняться скорость астероида Апофис после 2029 года, что позволит использовать гравитационный маневр и избежать столкновения астероида с Землей в 2051 году («Астрономический вестник», 2021, 55, 3, 265–271)… …выявлена связь между собственным и хронологическим временем жизни организма; показано, что собственное время жизни организма имеет фрактальную структуру («Биофизика», 2021, 66, 3, 611–624)… …уровень аэрозольного загрязнения воздуха Москвы больше всего зависит от метеорологических условий, в частности — от влажности и давления воздуха («Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана», 2021, 57, 3, 334–348)…

…специально натренированные собаки учуивают коронавирус в образцах мочи с вероятностью 95% («PLOSONE», 2021, 14 апреля)… …яд эндемичной для Ближнего Востока змеи Macrovipera lebetina obtusa обладает сильной цитотоксической активностью; на модели мышей с саркомой показано, что он подавляет рост опухоли на 50% («Молекулярная биология», 2021, 55, 3, 468–477)… …прежде чем появиться на свет, стоит прислушаться к звукам окружающего мира, чтобы лучше соответствовать тому, что тебя ждет; этой «тактики» придерживаются и позвоночные, и беспозвоночные, и млекопитающие («Trendsin Ecology and Evolution», 2021, 26 мая)… …анализ ископаемых образцов пыльцы с применением новых статистических методов позволяет с уверенностью утверждать, что уже три-четыре тысячи лет назад человек существенно влиял на окружающую среду; именно тогда растительный мир начал стремительно меняться («Science», 2021, 21 мая)… …неинвазивный метод стимуляции мозга с помощью сфокусированного ультразвука позволяет включать и выключать определенные типы нейронов и может быть использован при лечении нейродегенеративных заболеваний («Brain Stimulation», 2021, 10 мая)… …возможно, спутниковые данные о температуре тропосферы за последние 40 лет не вполне соответствуют реальным параметрам глобального потепления («Journal of Climate», 2021, 20 мая)…

жни Szymon Kobylinski

Пишут, что...

Короткие заметки

Кризис доверия? Считается, что статья, опубликованная в высокорейтинговом журнале, то есть прошедшая жесткое рецензирование, сообщает читателю правду, только правду и ничего, кроме правды. Поэтому такую статью можно не только читать, не опасаясь, что она лжива, но и смело использовать полученные ее авторами результаты в своих работах. Однако время от времени кому-нибудь приходит в голову мысль проверить опубликованные результаты. И оказывается, не всегда даже рейтинговые работы проходят испытание. В психологии результат оказался худшим: воспроизводятся 39 работ из 100, в экономке – 61, а в медицине – 62. (Видимо, физику, химию, биологию не проверяли.) «Ну и что, бывает», – скажет кто-нибудь, пожмет плечами, да и пройдет мимо этого факта, не заметив его. Однако встречаются люди въедливые, например Марта Серра-Гарсиа и Ури Гнизи из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Они решили понять, есть ли какие-то различия между воспроизводимыми и невоспроизводимыми работами («Science Advances», 21 мая 2021 года). В их руках был прекрасный инструмент – индекс цитирования. И оказалось, что разница пугающая, прямо-таки чудовищная: чем хуже воспроизводится эксперимент, тем выше индекс цитирования. Для статей в журналах «Nature» и «Science» различие достигает 300 раз! В среднем же невоспроизводимые работы цитируют в 153 раза чаще, нежели те, что удавалось воспроизводить. Интересно, что даже после публикации о недостоверности результатов об этом прискорбном факте сообщают лишь 12% статей, цитирующих провалившуюся работу. Фактически научные журналы стали кривым зеркалом, которое создает мнимый образ науки. Причину американские исследователи видят такую. Современной научной прессе не чужда погоня за тем, что в желтой прессе называют «жареным фактом»: чем интереснее статья, чем больший общественный резонанс она может вызвать, тем менее строго подходит редакция к ее оценке. Свою роль играет стремление исследователя повысить индекс цитирования: так он привлечет внимание университетской службы по связям с общественностью, и та обеспечит работе рекламное сопровождение. Видимо, в погоне за популярностью приходится порой идти на не совсем критический анализ экспериментальных данных, вытягивать из них за уши интересный вывод. Нелепые опечатки, вроде истории с железом в шпинате, конечно, из этого предположения выпадают.

А. Мотыляев «Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

В.Б. ГОЛУБ, М.Н. ЦУРИКОВ, А.А. ПРОКИН Коллекции насеком х: сбор, обработка и хранение материала. 2-е изд. испр. и доп. М.: КМК, 2021.

книге последовательно изложен весь процесс составления энтомологических коллекций. Описаны различные приспособления, в том числе оригинальные, для сбора наземных, амфибиотических и водных насекомых, причем особое внимание уделено щадящим методам отлова, а также способы монтирования насекомых на энтомологические булавки, расправления бабочек и других насекомых, консервирования в жидкостях. Рассмотрены правила этикетирования коллекционного материала, методики приготовления макро- и микропрепаратов насекомых. Книга адресована не только исследователям, преподавателям и студентам вузов биологических специальностей, но и энтомологамлюбителям.

А.К. БРОДСКИЙ

Эколого-физиологический очерк вол ции наземн х членистоногих М.: КМК, 2021.

ркий, эмоциональный рассказ о событиях, которые определили эволюционный успех крылатых насекомых. Развитие и совершенствование локомоторной системы позволило членистоногим освоить различные среды. Центральное событие их истории — овладение способностью к полету. В основе успеха крылатых насекомых — чуткое реагирование на вызовы среды и «верность» законам механики. Книга адресована в первую очередь тем, кого интересуют закономерности эволюционного развития биосферы: учащимся, преподавателям, научным сотрудникам биологических специальностей. И не только биологических. Материалы о том, как взмахи крыльев насекомого генерируют силы, необходимые для полета, могут дополнить технические подходы к разработке летательных аппаратов с нестационарным движителем.

Ю.В. ЧАЙКОВСКИЙ Иван Васил евичи, государи Арктики

М.: КМК, 2021.

прежних работах автора для нескольких научных дисциплин показано, что система научных знаний не имеет обоснования, что это искажает всю процедуру дальнейшего познания. В данной книге то же самое проделано для первых известных нам шагов освоения Российской Арктики (от последнего десятилетия правления Ивана III до Смутного времени). Эти ранние события слабо документированы, обычно их едва упоминают. Их анализ привел к неожиданному выводу: они были не началом, а концом процесса, прерванного Малым ледниковым периодом. Этот процесс представлен в книге плаванием датских и русских дипломатов вокруг Норвегии, приходом русских в устье Индигирки, Тазовским городком (ранее Мангазея) и первыми русскими на востоке Таймыра и на Олёкме. В нем не видно следов насилия, что разительно противоречит как правлению Ивана III и Ивана IV Грозного, так и дальнейшему вторжению России на север Азии.

Книги С.И. ФОКИН Незаб та жизн . Владимир Тимофеевич Шев ков (1859–1930). Научна биографи . М.: КМК, 2021.

ладимир Шевяков, крупнейший отечественный протозоолог конца XIX — первой трети XX века, внес существенный вклад в изучение одноклеточных организмов, принадлежащих к инфузориям и радиоляриям-акантариям. Он также оказал заметное влияние на организацию и развитие отечественной высшей школы начала XX века. Основание Женского педагогического института (теперь Педагогический университет им. А.И. Герцена), открытие Пермского университета и Иркутского медицинского института во многом были его заслугами. В.Т. Шевяков отдал почти 20 лет жизни Императорскому СанктПетербургскому университету, кардинально реорганизовав там Зоотомический кабинет (кафедру зоологии беспозвоночных) и всю систему университетского преподавания этой дисциплины, подняв методику обучения студентов на качественно новый уровень. Книга — результат 20-летней работы автора — включает значительный объем переписки ученого и людей из его окружения, а также фотографии героя, его коллег и родственников, собранную автором. Публикация рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся историей естествознания.

О.А. КЛИМАНОВА, Е.Ю. КОЛБОВСКИЙ, О.А. ИЛЛАРИОНОВА. Зелена инфраструктура города: оценка состо ни и проектирование развити .

М.: КМК, 2021.

книге рассматриваются проблемы, связанные с оценкой, планированием и проектированием зеленой инфраструктуры городов на современном этапе урбанизации. В качестве исследовательских кейсов выбраны крупнейшие российские города, в частности, системы ООПТ Новой Москвы, отдельных крупных ООПТ Москвы, экосервисных услуг. Нынешний этап урбанизации в значительной степени несет общие структурные черты, поэтому также рассмотрены примеры зарубежных городов — Большого Лондона, Рио-де-Жанейро и т.д. Для крупнейших российских городов проведена качественная и количественная оценка зеленой инфраструктуры, выполняемых ею экосистемных услуг и планировочных документов, связанных с городским озеленением. Проанализирована существующая нормативная база и практика планирования зеленой инфраструктуры, предложены пути оптимизации планирования и проектирования. Монография адресована широкому кругу специалистов.

Подробности на сайте издательства http://avtor-kmk.ru/

Нанофантастика Иллюстрация Елены Станиковой

Андрей Загородний

Твое место в море

али в море, старикашка, вали в море! Когда-то он сам кричал так же и, оказавшись рядом, толкал старое тело подальше от берега. Старик не нужен здесь, в стае. А там он нужен рыбе, которая живет на глубине. Здесь, на мелководье, он ест вкусные водоросли, которых и так мало. Пусть плывет туда, где водорослей нет. И еще там, дальше от берега, старик накормит большую черную рыбу, которая, может быть, приплывет сегодня. Рыба любит глубину; насытившись, она не полезет на мелководье. Отвяжитесь! Не толкайтесь! Он не согласен туда, он не хочет туда. Он боится рыбу. Он останется, будет держаться ближе к берегу, здесь, у полосы прибоя. Водоросли, он тоже хочет их есть. И ему рано к рыбе.

Вали в море, старикашка, — удар головой в бок. Больно. Убежать! Но куда? Не надо на глубину, не надо к рыбе. Еще удар, еще. Совсем молодые и те, что немного старше. Чужие и те, кого он сам родил. Все вместе против него одного. Собрав силы, старик проталкивается через толпу молодежи на другую сторону, дальше от страшной глубины, туда, где мелко, даже слишком мелко. Там мешают камни, песок, нельзя плавать. Упираясь коротким хвостом, он медленно ползет по дну. Спина высовывается над поверхностью, ее жжет солнце, сушит враждебный воздух. Назад! Старик поворачивает назад, но там они, молодые. Толчок, удар, еще толчок. Они будут бить, толкать и прогонят его к рыбе. Старик забывает про солнце, рыба страшнее. Он опять ползет по дну к берегу. С трудом. Воды под животом все меньше, а потом ее почти совсем не остается. Он пересекает кромку, море уже не здесь, а позади, живот тащится, скребет по песку и мелким камешкам. Накатывает жар, чешуя топорщится, но вдруг падают капли, падают с неба и бьют по сухой коже. Это больно. Сначала. Но и приятно. Капли помогают выдержать зной, выжить здесь, на воздухе. Между камнями маленькая лужица. Моросит дождь, по лужице бегут маленькие волны, в ней никем не тронутая зелень. Вкусная зелень, вся для единственного сухопутного, пусть только почти сухопутного, пусть еще даже не земноводного. «Химия и жизнь», 2021, № 6, www.hij.ru

ВСЕРОССИЙСКАЯ ПРЕМИЯ «ИСТОК» ИМЕНИ АКАДЕМИКА И.В. ПЕТРЯНОВАСОКОЛОВА

ЕЖЕГОДНАЯ ПРЕМИЯ ПРИСУЖДАЕТСЯ УЧИТЕЛЯМ ФИЗИКИ, ХИМИИ И БИОЛОГИИ ЗА ВЫДАЮЩИЕСЯ ЗАСЛУГИ В ОБЛАСТИ ПОДГОТОВКИ БУДУЩИХ ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ, ИНЖЕНЕРОВ И ТЕХНОЛОГОВ ВРУЧЕНИЕ ПЕРВЫХ ПРЕМИЙ «ИСТОК» СОСТОИТСЯ 5 ОКТЯБРЯ 2021 ГОДА В НИЖНЕМ НОВГОРОДЕ

ВСЕРОССИЙСКУЮ ПРЕМИЮ «ИСТОК» УЧРЕДИЛИ ПРЕЗИДЕНТ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК И ГУБЕРНАТОР НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ