HmIZhz112021 by shawdonna

химия и жизнь

/ 2021

УВАЖАЕМЫЕ ЧИТАТЕЛИ!

Химия и жизнь

В части тиража № 10 за 2021 год пропали некоторые странички. Пишите нам на redaktor@hij.ru или звоните +7(495)722-09-46.

Ежемесячный научно-популярный журнал

/ 2021

БРАК ЗАМЕНИМ.

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

Приносим извинения. Редакция

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 Подписано в печать 24.11.2021 Типография «Офсет Принт М.» 123001, Москва, 1-й Красногвардейский пр-д, д. 1 Адрес для переписки 119071, Москва, а/я 57 Телефон для справок: 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/

Содержание Событие НОБЕЛЕВКА ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ. Л.Н. Стрельникова .................................2

Задачи Леенсона У ШКАТУЛКИ ТРОЙНОЕ ДНО… И.А. Леенсон........................................8

Вещи и вещества ИСТОРИЯ ОДНОЙ СМЕСИ. И.Н. Григорьев ......................................... 15

Элемент №… ЛЮТЕЦИЙ: ФАКТЫ И ФАКТИКИ. А. Мотыляев ....................................20

Проблемы и методы науки КРЕМНИЙ С НАНОУЗОРОМ. С.М. Комаров ........................................26

При перепечатке материалов ссылка на «Химию и жизнь» обязательна

Портреты

На журнал можно подписаться в агентствах «Роспечать» — каталог «Роспечать», индексы 72231 и 72232

АКАДЕМИК И ГЕРОЙ. С.В. Багоцкий ..................................................36

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

Проблемы и методы науки

«Урал-Пресс», (495) 789-86-36 «Руспресса», тел. +7 (495) 369-11-22 «Прессинформ», +7(812) 786-58-29, +7(812) 337-16-26 г. С-Петербург

Генеральный спонсор журнала Компания «БИОАМИД»

КТОТО ПОЛЗАЕТ ПО МНЕ. Н.Л. Резник .............................................44

Дневник наблюдений БЕГЕМОТ ПОКАЗЫВАЕТ ЗУБЫ. Н. Анина ...........................................50

Панацейка БЛАГОВОННЫЕ БУРСЕРЫ. Н. Ручкина ...............................................52

Фантастика ОНИ ПРИШЛИ. И. Мягкая ...................................................................56

Нанофантастика НА ПЕРВОЙ СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ рисунок Александра Кука НА ВТОРОЙ СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ картина художника Rolf Kallenbach «Урок». Окружающий мир постоянно ставит перед нами задачи, а мы учимся их решать. Об этом читайте в статье «У шкатулки тройное дно…...»

ВИРУСЫ И АНТИВИРУСЫ. А. Якушкин ................................................64 Реклама

49, 55

Книги

Короткие заметки

Пишут, что…

Л.Н. Стрельникова

«Нобелевка» для учителей генеральный партнер

Событие

Нет, это не миллион долларов, а всего 250 тысяч рублей. Пока. Но зато все остальное… Внимательный читатель «Химии и жизни» наверняка заметил, что весь прошедший год на последней обложке журнала была размещена реклама Премии «Исток» имени академика И.В. Петрянова-Соколова. Это и есть «Нобелевка» для учителей. Впервые ее вручили 8 октября этого года в Нижнем Новгороде двенадцати учителям химии, физики и биологии

стория началась года два назад, когда меня и Юлию Германовну Горбунову (см. интервью с Юлией Германовной в «Химии и жизни», 2019, 3) пригласили на разговор с президентом РАН Александром Михайловичем Сергеевым. Из его кабинета мы вышли с поручением — придумать концепцию ежегодной премии для школьных учителей химии, физики и биологии имени академика И.В. ПетряноваСоколова. Идея премии простая — выразить признательность научного сообщества и государства учителям химии, физики и биологии, вдохновляющим учеников на выбор профессии в области науки и технологий. Конечно, давно надо было сделать такую премию. Но до недавних пор чиновники занимались обратным процессом — изживанием предметов естественно-научного цикла из школьных программ. Да и сейчас некоторые лидеры школьного образования исповедуют и распространяют вздорные и опасные идеи, что эти предметы в школе не нужны вообще. Не удивлюсь, если они — актив-

ные сторонники идеи плоской Земли. Количество часов на эти предметы съежилось почти до бессмысленного минимума. И это в условиях, когда нам нужны сильная наука и промышленность, сильные исследователи, инженеры и технологи — для новой индустриализации, для ответа на глобальные вызовы, для сохранения суверенитета и безопасности разного рода. А решение всех этих проблем начинается в школе. На самом деле, Российская академия наук всегда высоко оценивала титанический труд учителей, которые обеспечивали приток молодежи в науку. А сейчас, когда в школах стало невозможно работать из-за диктата чиновников, родителей и вседозволенности невоспитанных школьников, — тем более. Просто сегодня нужны отчетливые послания государству и обществу, что учителя химии, физики и биологии — это те, кто своими руками создает будущее наше и наших детей. Пора бы уже вспомнить очевидное: что сильное государство стоит на плечах учителей, врачей, ученых и военных. Задуманная А.М. Сергеевым премия для учителей — это лишь один из таких сигналов. Почему премия носит имя академика Игоря Васильевича Петрянова-Соколова (1907—1996) — выдающегося ученого, участника атомного проекта, создателя знаменитых фильтров Петрянова для защиты людей в атомной отрасли, в космосе и на вредных производствах, а также большого общественного деятеля, сделавшего очень много для сохранения памятников культуры и природы в нашей стране? Дело в том, что Игорь Васильевич был своего рода мостом не только между наукой и промышленностью, но и между наукой и школой. Он создал академический научно-популярный журнал «Химия и «Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

Президент РАН А.М. Сергеев вручает Премию «Исток» Любови Михайловне Ешковой, учителю химии средней школы № 42 в Ульяновске, за выдающийся вклад в школьное естественно-научное образование

жизнь» (на радость учителям и школьникам в том числе) и был его бессменным главным редактором до последних дней. Он был главным редактором серии книг «Ученые — школьнику», которую выпускало издательство «Педагогика» в 1970 — 1990 годах, редактировал «Детскую советскую энциклопедию». Делал все это с огромным удовольствием и пониманием важности таких усилий. Он всегда говорил, что если ученый не может просто и понятно объяснить школьнику, чем он занимается, то, значит, и сам не очень понимает. У Игоря Васильевича было много наград, но более всего он ценил медаль К.Д. Ушинского за вклад в педагогику и Премию Калинги, присуждаемую ЮНЕСКО «За популяризацию науки». Какой же должна быть премия имени Игоря Васильевича? Несомненно — настоящей, то есть истинной наградой за заслуги. Ненастоящих премий, приглашающих претендентов подавать заявки, заполнять формы, представлять портфолио и даже плясать перед жюри, если надо, — много. А вот настоящих — мало. Одна из них, высоко ценимая в научном сообществе, — Нобелевская премия. Вот мы и решили, что премия Игоря Васильевича

должна быть нобелевкой для учителей. А это значит, что самовыдвижение на премию невозможно. Что кандидатов на премию предлагает профессиональное сообщество (Институты развития образования, ассоциации учителей и т. п.). И что выдвижение на премию происходит в условиях строжайшей конфиденциальности: никто, кроме членов жюри, не должен знать имена претендентов и их количество. Премия должна быть ежегодной, и вручать ее надо в день учителя в октябре — параллельно с объявлением лауреатов Нобелевской премии. Легко объяснить, почему мы назвали премию «Истоком». Школа, учитель — это, несомненно, исток, то есть начало судьбы и профессии. Кроме того, слово «исток» связано с водой. А вода — это не только среда, где развивается жизнь, но и любимое вещество Игоря Васильевича. В 1975 году он написал о воде книгу «Самое необыкновенное вещество в мире» — первую в серии «Ученые — школьнику». Поэтому в логотипе премии, который создал художник нашего журнала Александр Кук (он рисует обложки для «Химии и жизни»), изображена молекула воды. А слоганом премии стала фраза А.М. Сергеева «Слова учитель, ученик, ученый — однокоренные». Все наши идеи понравились Александру Михайловичу, и процесс был запущен. В результате в прошлом году президент РАН и губернатор Нижегородской области, где родился И.В. Петрянов-Соколов, учредили премию. При-

зовой фонд на 2021 год в размере трех миллионов рублей сформировала Госкорпорация «Росатом», которая стала главным партнером премии — в Росатоме относятся к памяти Игоря Васильевича с особым пиететом и считают премию «Исток» чрезвычайно важной и своевременной. Я оставила за скобками долгие препирательства с чиновниками разного уровня. Чиновники пытались нас убедить, что наша нобелевская схема неработоспособна — никто не будет выдвигать учителей, никто про них ничего не знает, никакой конфиденциальности не может быть в принципе. И вообще — «это так не работает»: если хочешь получить премию, сам пиши на себе представление и бегай по инстанциям. Мы, конечно, победили. Но опыт работы с государственными структурами в очередной раз показал, что это мучительное испытание и занятие не для слабонервных. Ладно, Бог с ними. Поговорим о приятном — о первом результате. В этом, 2021-м, году жюри, в которое вошли достойнейшие из достойных (учителя, профессора, академики), рассматривало претендентов на премию из Приволжского федерального округа. Страна у нас большая, хороших учителей у нас очень много, очень хороших — много, поэтому выбрать практически невозможно. Да и сосредоточиться хотелось на регионах. Поэтому премия стартовала в одном Приволжском округе. Это позволило повнимательнее приглядеться к учителям. В результате лауреатами премии в четырех номинациях стали 12 учителей химии, физики и биологии.

В номинации «За яркий и продуктивный старт в профессии учителя»:

Хлёвин Дмитрий Андреевич, учитель химии Республиканского лицея в Саранске; Курашкин Александр Борисович, учитель физики, Лицей № 40 в Нижнем Новгороде; Синичкин Евгений Аркадьевич, учитель биологии средней общеобразовательной школы № 14 с углубленным изучением предметов естественно-математического цикла, Новочебоксарск.

В номинации «За ценный вклад в школьное естественно-научное образование в условиях сельских территорий»:

Лебедев Валентин Григорьевич, учитель химии школы поселка Центральный Богородского р-на Нижегородской области; Долгова Валентина Михайловна, учитель физики средней общеобразовательной школы № 2 поселка Энергетик Оренбургской обл.;

Евгений Аркадьевич Синичкин, учитель биологии средней общеобразовательной школы № 14 в Новочебоксарске, стал лауреатом премии в номинации «За яркий и продуктивный старт в профессии учителя». Премию вручают президент РАН А.М. Сергеев и заместитель губернатора Нижегородской области А.Г. Саносян

«Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

Заместитель генерального директора по персоналу Госкорпорации «Росатом» Т.А. Терентьева вручает премию «Исток» в номинации «За яркий и продуктивный старт в профессии учителя» Александру Борисовичу Курашкину, учителю физики Лицея № 40 в Нижнем Новгороде

Уралёва Ольга Валентиновна, учитель биологии средней общеобразовательной школы села Нечаевка Мокшанского района Пензенской области.

В номинации «За ценный вклад в воспитание педагогической смены, наставничество»: Ким Елена Петровна, учитель химии Гимназии № 1, Саратов; Сабаев Сергей Николаевич, учитель физики Республиканского лицея, Саранск; Домнина Людмила Викторовна, учитель биологии Лицей естественных наук, Киров.

В номинации «За выдающийся вклад в школьное естественно-научное образование»:

Ешкова Любовь Михайловна, учитель химии средней школы № 42 в Ульяновске; Исупов Михаил Васильевич, учитель физики и астрономии Кировского физико-математического лицея в Кирове; Юркина Людмила Ивановна, учитель биологии Республиканского лицея, Саранск.

Жюри выбрало лауреатов в середине сентября. Решили, что огласим их имена в СМИ на День учителя, 5 октября, а 8-го, на форуме в Педагогическом университете в Нижнем Новгороде, вручим премию. Но ведь надо покупать билеты лауреатам, бронировать отель, да и реквизиты личных счетов нужны, чтобы все подготовить для перечисления премии на счета. Так что надо обзванивать лауреатов. Поручили мне, чтобы я заодно оценила, была ли соблюдена конфиденциальность, по реакции на мой звонок. Это должно было выглядеть так же, как и в случае с Нобелевской премией: «Доброе утро! Вас беспокоят из Нобелевского комитета. Поздравляем, вы стали Нобелевским лауреатом 2021 года». — «Неужели? Да не может быть! А это не розыгрыш?» и так далее. Текст у меня был другой, но смысл такой же. Дождалась, пока закончились уроки в школах, и села за телефон. В общем, это были вдохновляющие три часа. «Здравствуйте, вас беспокоит… Я звоню по поручение президента Российской академии наук… чтобы…» Многие были уверены, что это ошибка. «Вы, наверное, ошиблись. Я не подавала (подавал) ни на какую премию». Спрашиваю — как можно подавать на премию? На гранты — можно, на субсидию — можно, можно участвовать в конкурсе, но подать заявление на премию нельзя по определению. Кто-то из лауреатов меня знал, поэтому верил безоговорочно. Все интересовались, кто же его выдвинул? Кто оценил его работу и заслуги? В том, что конфиденциальность не

была соблюдена, я усомнилась лишь в двух случаях — лауреаты не поинтересовались, кто их выдвинул. На самом деле — отличный результат для старта! Я объясняла, что будет происходить дальше, когда и где церемония, кому в правительстве в Нижнем Новгороде надо направить свои данные для билетов, реквизиты, с кем подписывать соглашение об использовании персональных данных. Разговоры затягивались. Всем приходилось подробно рассказывать, что за премия, кому и зачем, какова процедура. Премия-то новая, вручается впервые. Из телефонной трубки на меня лились волны радости и счастья от неожиданного признания, пока я не набрала номер 11-го лауреата, учителя физики. Мою речь, заученную от многократного повтора, женщина на другом конце провода слушала терпеливо и бесстрастно. Она не проронила ни слова. Но когда я дошла до оргвопросов — персональных данных, реквизитов, она сказала: «Вот мы и добрались до самого главного. Ха-ха-ха». И бросила трубку. Я опешила от неожиданности. Перезвонила, но трубку не брали. Конечно, мы дозвонились до Института развития образования, который выдвинул ее на премию. В итоге все разъяснилось и уладилось. «Вы уж не обижайтесь на нее. Сами знаете, сколько мошенников развелось. А у нас на селе люди бдительные». В Нижнем Новгороде, на пресс-конференции наша бдительная лауреат рассказала, что действительно не поверила ни одному моему слову. Положила трубку и сказала мужу: — Представляешь, какими изощренными стали мошенники — мне сейчас предлагали Нобелевскую премию! — А ты что? Отказалась? — Да. — Ну и зря. Мне лодку с мотором надо обновить. Я еще тогда подумала, что это мошенничество с облегчением банковских счетов по телефону, наверное, сугубо российское явление. Что-то не помню случая, чтобы нобелевские лауреаты принимали представителей Нобелевского комитета за мошенников. За розыгрыш коллег — да. Правительство Нижегородской губернии устроило прекрасную программу лауреатам благодаря усилиям Ирины Альбертовны Зверевой — поселили в лучшем отеле города, торжественно вручили премию на сцене университета в полном зале, организовали прессконференцию для лауреатов и чаепитие с президентом РАН А.М. Сергеевым, и в тот же день премии поступили на личные счета лауреатов. А еще пригласили в театр, организовали роскошную экскурсию по городу, который преобразился к своему 800-летию до неузнаваемости. В общем — два дня счастья. Впрочем — нет, не два дня. Когда учителя вернулись домой, о них уже говорили в их городах и поселках, надо было общаться с журналистами. Настоящей героиней в Ульяновске стала Любовь Николаевна Ешкова, учитель химии, которая 43 года проработала в одной и той же средней школе № 42. Она получила премию в номинации «За выдающийся вклад в школьное естественно-научное образование». «Наверное, меня отметили за то, что я воспитала очень много

ребят, связавших свою жизнь с химией, это врачи, учителя, химики…», — предположила Любовь Михайловна в одном из интервью UlPravda.ru. Да, Любовь Николаевна, за это и за то, что вы влюбляете детей в химию с первого класса. «Дети очень чутко чувствуют отношение самого учителя к своему предмету. Если они чувствуют влюбленность, то это становится для них толчком к тому, чтобы попробовать изучить и понять, за что же этот педагог любит свой предмет. И заметьте, номинированы учителя трех предметов — химии, биологии и физики, которые нельзя изучать чисто теоретически. Эксперимент в этих науках должен стоять на первом месте. А я фанатка эксперимента, показываю детям все, что можно и что нельзя, а точнее, то, чего нет в учебной программе. И дети в восторге, даже первоклассники — они посещают кабинет химии во время первой школьной экскурсии и потом ждут встречи с этой наукой». «Для меня ценна не сама премия, а признание на таком уровне — оно дорогого стоит. На это положена вся жизнь, и, значит, все не зря», — призналась Любовь Михайловна. Звездой чувашских медиа стал Евгений Аркадьевич Синичкин, учитель биологии средней общеобразовательной школы № 14 с углубленным изучением предметов естественно-математического цикла в Новочебоксарске — лауреат в номинации «За яркий и продуктивный старт в профессии учителя». Действительно, Евгений Аркадьевич работает в школе № 14 с 2015 года, а до того вел занятия в кружках дополнительного образования и работал в заповеднике «Присурский». Вот что пишет газета «Грани» о нашем лауреате: «Последние шесть лет, что он работает учителем, действительно стали ярким стартом его педагогической карьеры. Так, один из проектов, который он реализует в школе, называется “Нескучные уроки в кедах”. По сути, это настоящие образовательные экспедиции для ребят. Пока их состоялось пять. В их числе — “Время летать”, “По следам Робинзона Крузо”, “В гости к сусликам”. Как считает Евгений Аркадьевич, современный учитель должен досконально знать свой предмет и уметь интересно рассказать о нем детям. Тогда ученики будут любить уроки и уважать преподавателя. Кстати, самому Евгению Синичкину это удается в полной мере. Среди его учеников уже есть победители республиканских и муниципальных олимпиад по биологии и экологии. В этом году в 11-м классе школы № 14 учится группа ребят, выбравшая естественно-научный профиль. Все они собираются поступать на специальности, связанные с химией и биологией». Ну что ж, кажется, премия получилась действительно настоящей. И еще мне кажется что, это начало большой дружбы между учителями из разных городов, между учителями и учеными, учителями и журналистами… Игорь Васильевич был бы доволен. Фото предоставили Г.Д. Засухина, супруга И.В. Петрянова-Соколова, и Министерство образования, науки и молодежной политики Нижегородской области «Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

Задачи Леенсона

У шкатулки тройное дно…

196х130

Продолжаем публикацию задач из сборника «Четыре дамы и молодой человек в вакууме» Ильи Абрамовича Леенсона (1945—2019), постоянного автора журнала «Химия и жизнь». Книга выходит в издательстве «Альпина нон-фишн».

Задачи Чет и нечет В таблице приведены названия некоторых карбоновых (жирных) кислот, а также число страниц, которые отведены каждой кислоте в одном из справочников по органической химии: Название кислоты

Формула

Число страниц в справочнике

Ундециловая

C11H22O2

Лауриновая

C12H24O2

Тридециловая

C13H26O2

1,5

Миристиновая

C14H28O2

Пентадециловая

C15H30O2

Пальмитиновая

C16H32O2

Маргариновая

C17H34O2

1,5

Стеариновая

C18H36O2

Нонадециловая

C19H38O2

0,7

Арахиновая

C20H40O2

1. Почему приведенные в таблице карбоновые кислоты называются жирными? 2. Обратите внимание на связь числа атомов углерода в формуле кислоты с ее названием и числом страниц. Попробуйте объяснить этот странный «четно-нечетный эффект». 3. Торф, нефть, уголь произошли из остатков древних организмов в результате декарбоксилирования (отщепления СО2) жирных кислот и других сложных процессов. Как вы думаете, наблюдается ли для парафинов этого ископаемого сырья «четно-нечетный эффект» и если да, то как именно он может проявляться в торфе, нефти и угле?

Сказка о черном кольце Блестящее серебряное кольцо почернело. Почему? Выберите из предложенных ситуаций ту, в которой серебряное кольцо наверняка почернеет: а) его носила медсестра, работающая в рентгеновском кабинете; б) его носила работница цеха синтеза аммиака; в) оно хранилось в свинцовой коробочке; г) его носила хозяйка, которая, занимаясь домашним хозяйством, всегда надевала резиновые перчатки. Свой ответ поясните; при необходимости запишите уравнение химической реакции.

Тридцать три несчастья В тот злополучный день лаборанту предстояло провести две операции. Сначала он поставил в сушильный шкаф склянку с препаратом, а затем занялся перекристаллизацией соли, которую он синтезировал накануне. Чтобы получить горячий насыщенный раствор, он добавлял понемногу сухую соль к кипящей воде. Шло время, почти все вещество из склянки перекочевало в колбу, но насыщения все не было. «Ничего, — подумал лаборант, — пусть раствор и ненасыщенный, все равно при охлаждении из него выпадут кристаллы». Но не тут-то было: даже на льду осадок не появился. «Значит, вещество растворяется в холодной воде не хуже, чем в горячей, — сделал вывод лаборант. — Бывают же такие соли — поваренная хотя бы». Чтобы выделить вещество, он решил упарить раствор и поставил колбу на плитку, а сам направился к сушильному шкафу. Открыв его, он почувствовал сильный запах аммиака. Предчувствуя недоброе, лаборант извлек склянку — та была совершенно пустой! Термометр в шкафу показывал всего 70o С, на стенках шкафа не было никаких следов возгонки вещества. Тут лаборант вспомнил, что у него упаривается раствор, и бросился к плитке. В колбе было еще немного кипящей жидкости. Не почувствовав никакого запаха, лаборант успокоился, выключил плитку и охладил колбу. Осадка не было! Лаборант проанализировал раствор: в колбе была чистая вода! Итак, обе синтезированные соли, которые он только час назад держал в руках, исчезли бесследно... Может быть, вы догадаетесь, какие это были вещества? ия Натальи Колпаковой

«Ты взвешен на весах и найден очень легким…»

Гости редкие и частые Известно, что натриевые соли реже встречаются в химических лабораториях, чем калиевые соли тех же кислот. Например, перманганат калия (марганцовка), хлорат калия (бертолетова соль), дихромат калия (хромпик) самые рядовые реактивы, но вы с трудом сможете найти химика, который когда-либо держал в руках перманганат, хлорат или дихромат натрия. Как вы думаете, с чем это связано? Выберите правильный ответ и поясните его: а) в природе натрий распространен в значительно меньшей степени, чем калий; б) соли натрия намного токсичнее аналогичных солей калия; в) соли натрия, в отличие от солей калия, всегда содержат много кристаллизационной воды, и потому их перевозка менее рентабельна; г) соли калия обычно намного менее растворимы, чем соли натрия; д) соли натрия дают в спектрах испускания интенсивную желтую окраску (в отличие от бледно-фиолетового цвета в спектре солей калия), что сильно затрудняет анализ натриевых солей.

Студенту понадобилось синтезировать дибромтетракарбонилжелезо Fe(CO)Br2 — промежуточный продукт для дальнейшей работы. В справочнике он прочел: «К раствору пентакарбонилжелеза Fe(CO)5 в гексане прикапывают при охлаждении бром; образуется красный порошок продукта и выделяется СО. Осадок сушат в высоком вакууме». Студент получил осадок и поместил его в стеклянную ампулу, которую подсоединил к вакуумной установке. После тщательной откачки воздуха он отпаял ампулу (ее объем был 70 см3) и взвесил ее на точных весах (получилось 31,681 г). Затем он аккуратно вскрыл ампулу, отрезав ее кончик, и пересыпал полученный продукт в прибор для следующего синтеза, а чтобы узнать массу вещества, взвесил остаток ампулы и отрезанный кончик; получилось 31,567 г. Студент вычел один результат из другого и решил, что масса продукта составляет 0,114 г, но сильно ошибся. В чем состояла ошибка? Какова на самом деле масса полученного вещества?

У шкатулки тройное дно… Юные химики — Виктор, Ксения и Татьяна — решали задачи по химии. На каждую из шести задач все они дали разные ответы. Каждый раз кто-то из них был прав. «Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

Выберите верные, на ваш взгляд, ответы и выпишите по порядку имена их авторов. Потом в каждом имени подчеркните букву, порядковый номер которой в имени равен номеру вопроса. Если вы ни разу не ошиблись, то подчеркнутые буквы составят название одного из химических элементов. Обоснуйте выбор правильных ответов и укажите этот элемент. 1. Чем отличаются эти вещества?

Ксения. Это одно и то же вещество, только поразному написанное?. Виктор. Это два изомера, отличающиеся температурами плавления. Татьяна. Эти изомеры отличаются только оптическими свойствами. 2. Имеется 16 атомов радионуклида 25Na с периодом полураспада 1 минута. Сколько атомов останется через 20 минут? Виктор. Через 20 минут останется один атом. Татьяна. Через 20 минут все атомы распадутся. Ксения. Вы оба неправы — ответить точно нельзя. 3. Идеальный газ при постоянном давлении нагрели на 1oС, при этом его объем увеличился на 1/300. Какой была температура газа? Виктор. Здесь необходимо знать массу газа, а этого нет в условии. Татьяна. Условие противоречит закону Гей-Люссака: объем газа должен увеличиться на 1/273. Ксения. Газ имел температуру 27oС. 4. Реакцию дегидрирования метилциклогексана в толуол проводили в газовой фазе при 200oС. Равновесие необходимо сместить в сторону толуола. Как это сделать? Виктор. Надо подобрать катализатор получше. Ксения. Катализатор здесь ни при чем; лучше всего повысить температуру. Татьяна. Самый лучший способ — это повысить давление. 5. Кусок металлического цезия хранился в запаянной ампуле. Ампулу вскрыли, извлекли цезий и бросили его в колбу с гексаном. Что произойдет? Татьяна. Цезий будет плавать на поверхности гексана и окисляться кислородом воздуха. Ксения. Цезий упадет на дно колбы и останется там лежать. Виктор. Цезий — очень активный металл, поэтому его не донесут до колбы — он самовоспламенится на воздухе и сгорит. 6. Метан в восемь раз тяжелее водорода. Намного ли уменьшится подъемная сила воздушного шарика при замене водорода метаном?

Ксения. Подъемная сила уменьшится в восемь раз. Татьяна. Подъемная сила уменьшится вдвое. Виктор. Подъемная сила уменьшится в четыре раза.

Детектор лжи При реакции металлического натрия с некоторым веществом выделился газ. Чтобы узнать молекулярную массу этого газа, вы должны установить истинность или ложность нескольких утверждений, которые приведены ниже. Число истинных утверждений как раз и равно молекулярной массе газа. Итак, согласны ли вы с тем, что: 1) горение может происходить без участия кислорода; 2) сульфид алюминия можно получить сливанием водных растворов сульфида натрия и хлорида алюминия с последующим фильтрованием осадка; 3) насыщенный раствор может быть разбавленным; 4) медные и бронзовые предметы покрываются со временем зеленым налетом из-за образования на их поверхности слоя оксидов меди; 5) свинцовые белила темнеют на воздухе из-за присутствия в нем сероводорода; 6) водород может вытеснять металлы из растворов их солей; 7) элементарный иод может вытеснять бром из его соединений; 8) кальций можно осадить из водного раствора кальцинированной соды действием карбоната натрия; 9) существует углеводород состава C3H4, не являющийся производным ацетилена. А теперь скажите, с каким веществом мог реагировать натрий и какой газ при этом выделялся? Ответы надо дать на все вопросы.

Хитроумная смесь Смесь этилена и ацетилена объемом 1 л смешали с 2 л водорода и пропустили над никелевым катализатором. При этом объем смеси (измеренный при тех же условиях) уменьшился до 1,4 л. Найти количественный состав исходной смеси. Можно ли решить эту задачу без громоздких выкладок, в уме?

Два декана И напоследок вопрос, имеющий отношение скорее к истории, чем к химии. На сайте химического факультете МГУ, в разделе «Деканы факультета», сказано, в частности, что профессор Е.С. Пржевальский был деканом с 1939 по 1944 год, а доцент Н.В. Костин — с 1941 по 1945 год. Получается, что несколько лет у факультета было сразу два декана. Как такое могло случиться? Кстати, каково происхождение слова «декан» и что оно буквально означает?

ия Натальи Колпаковой

Решения Чет и нечет 1. Карбоновые кислоты встречаются в природе обычно в составе жиров и масел — в виде их сложных эфиров с глицерином; отсюда и название «жирные кислоты». 2. Прежде всего, бросается в глаза, что у каждой кислоты с четным числом атомов углерода есть свое собственное имя, тогда как названия «нечетных» кислот просто образованы от греческих числительных (как и названия соответствующих углеводородов): например, ундециловая — это просто-напросто «одиннадцатая». Правда, здесь есть одно исключение — маргариновая кислота (оно связано с ошибкой в анализах, допущенных в первой половине XIX века, когда кислоты получали свое название). Видно также, что «четным» кислотам в справочнике отведено значительно больше места, чем «нечетным». «Неравноправие» кислот связано с источниками их получения — «четные» кислоты впервые выделили из природных объектов, которые и дали им названия. Скажем, лауриновая кислота (раньше ее называли лав-

ровой) содержится в больших количествах (до 45%) в лавровом масле. Миристиновая кислота преобладает в масле растений семейства миристиковых, например в ароматных семенах мускатного дерева — мускатном орехе. Пальмитиновую кислоту легче всего выделить из пальмового масла, выжимаемого из ядер кокосового ореха (копры). Это масло почти целиком состоит из глицерида пальмитиновой кислоты. Название стеариновой кислоты происходит от древнегреческого στέαρ («жир», «сало»). Вместе с пальмитиновой она относится к наиболее важным жирным кислотам и составляет главную часть большинства растительных и животных жиров. Из смеси этих кислот (стеарина) раньше делали свечи. Арахиновая кислота встречается в масле земляного ореха — арахиса. По масштабам производства оно занимает одно из первых мест среди всех пищевых масел, но собственно арахиновой кислоты в нем мало — всего несколько процентов. «Нечетные» же кислоты с числом углеродных атомов больше десяти химики в природе не находили, их приходилось синтезировать в лабораториях, и называли их просто по названию соответствующего углеводорода, «Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

то есть с использованием греческих числительных. В течение долгого времени такие кислоты не представляли большого интереса; в соответствии с важностью «четных» и «нечетных» кислот для живых организмов им посвящено неодинаковое число исследований: свойства «четных» кислот изучены значительно лучше, чем «нечетных», и это, естественно, нашло отражение в химической литературе. Значительное преобладание «четных» кислот в природе («нечетные» в составе жиров и масел тоже встречаются, но в очень малых количествах) связано с особенностями их биосинтеза: он начинается с производного уксусной кислоты — так называемого ацетилкофермента А (два атома углерода), и на каждой стадии синтеза к растущей цепи присоединяется также фрагмент, содержащий два атома углерода. Лишь в некоторых случаях биосинтез жирных кислот начинается с производного пропионовой кислоты (три атома углерода); тогда у кислот нечетное число атомов углерода. 3. При декарбоксилировании карбоновых кислот образуются углеводороды (парафины) с числом атомов углерода в молекуле на единицу меньше. Поэтому из четных карбоновых кислот должны образоваться нечетные углеводороды. Действительно, в углеводородах, выделенных из торфа, который содержит большое количество не полностью разложившихся органических остатков, «нечетных» молекул действительно преобладающее количество — более 92%. Однако при дальнейшей деструкции органических остатков (уже не жирнокислотных) появляются как четные, так и нечетные углеводороды примерно в равных количествах. Так, в углеводородах молодых осадочных пород все еще преобладают нечетные — их там от 75 до 90%; в бурых углях нечетных углеводородов уже меньше — от 62 до 77%, а в каменных углях обычно наблюдается примерно равное соотношение нечетных и четных углеводородов. В «молодых» нефтях все еще преобладают нечетные углеводороды (около 80%), что является одним из важных доводов в пользу биологического происхождения нефти. В более древних отложениях, возраст которых исчисляется многими миллионами лет, из-за различных химических превращений происходит «созревание» нефти, в результате которого количество нечетных и четных углеводородов выравнивается.

Сказка о черном кольце Правильный ответ — последний из предложенных (г). Резина содержит серу (ее используют для вулканизации каучука); она понемногу выделяется из резины и при контакте с серебром превращает его в черный сульфид: Ag + S Ag2S.

Гости редкие и частые Правильный ответ — четвертый в предложенном списке (г). Соли калия обычно значительно менее растворимы, чем соли натрия, поэтому их легче и дешевле получить в промышленности (например, меньше расходы на упаривание воды).

Тридцать три несчастья Препарат, без остатка разложившийся в сушильном шкафу, мог быть гидрокарбонатом аммония NH4HCO3. Это вещество даже при комнатной температуре постепенно разлагается и улетучивается: NH4HCO3 NH3 + CO2 + H2O. При нагреве скорость разложения увеличивается. Соль, которую не удалось перекристаллизовать, могла быть нитритом аммония. При нагревании в твердом виде или в растворе эта соль разлагается: NH4NO2 N2 + 2H2O. Эту реакцию можно использовать для получения в лаборатории чистого азота. Важно отметить, что очень похожее вещество — нитрат аммония NH4NO3 — перекристаллизовать удастся. В отличие от нитрита, разлагающегося при 70°C, нитрат начинает разлагаться при 200°С.

«Ты взвешен на весах и найден очень легким…» Взвешивая ампулу, студент не учел, что на вакуумированную и вскрытую ампулу действуют разные архимедовы силы; их разность равна весу воздуха в ампуле. (Архимедова сила, действующая на осколки стекла, очень мала, и ею можно пренебречь.) Значит, первое взвешивание (продукт + стекло) надо было проводить после вскрытия ампулы. Из молярной массы воздуха (около 29 г/моль) получаем по уравнению идеального газа плотность воздуха при нормальных условиях 1,29 г/л (или мг/см3). Масса воздуха в ампуле 1,29·70 ≈ 90 мг. Значит, продукта получилось не 114 мг, а 114 + 90 = 204 мг, то есть в 1,8 раза больше! Можно уточнить ответ, учитывая, что взвешивание производилось, конечно, не при 0oС, а при комнатной температуре; тогда плотность воздуха будет немного меньше, например 1,29·(273/293) = 1,20, и ошибка составит 1,2·70 = 84 мг.

«У шкатулки тройное дно…» 1. Права Ксения. Два оптических изомера получаются при четырех разных заместителях у атома углерода. 2. Права Ксения. Закон распада — статистический, он верен только для очень большого числа атомов, но не выполняется для единичных атомов. 3. Права Ксения. Из формулы V1/T1 = V2/T2 с учетом V2/V1 = 301/300 и T2 = T1 + 1 получаем: T1 = 300 К = 27oС. Вот если бы газ нагревали от 0oС (273 К), его объем увеличился бы на 1/273. 4. Права Ксения. Реакция С6Н11СН3 = С6Н5СН3 + 3Н2 эндотермическая и сопровождается увеличением объема. Следовательно, повышение давления сместит равновесие влево, а повышение температуры — вправо. Катализатор не смещает положение равновесия. 5. Прав Виктор. Цезий самовоспламеняется на воздухе. 6. Права Татьяна. Подъемная сила зависит от разницы плотностей воздуха и газа в шаре. Плотность же пропорциональна молекулярной массе. У воздуха она

равна 29, у метана — 16, у водорода — 2. Отношение подъемных сил в случае водорода и метана равно 27/13, что близко к двум. Выделенные в именах буквы дают название элемента — КСЕНОН.

Детектор лжи 1. Утверждение истинно. Например, водород горит в атмосфере фтора. 2. Утверждение ложно. Сульфид алюминия как соль слабой кислоты и слабого основания полностью гидролизуется. 3. Утверждение истинно. Так, насыщенный раствор AgCl разбавленный. 4. Утверждение ложно: Cu2O имеет красный цвет, а CuO — черный. Зеленый цвет дают основные карбонаты меди, которые образуются с участием диоксида углерода. 5. Утверждение истинно. В старину использовали в качестве белой краски основной карбонат свинца состава 2PbCO3·Pb(OH)2. Эта краска имела несколько недостатков. Во-первых, соединения свинца ядовиты (воздействию яда подвергались не столько художники, сколько рабочие, занятые в производстве пигмента). Во-вторых, под действием очень малых количеств сероводорода в воздухе соли свинца постепенно превращаются в сульфид свинца PbS черного цвета. Примеси сероводорода всегда есть в воздухе; он образуется, например, при гниении белковых соединений (кому не знаком запах тухлых яиц!), выделяется из резины (серу используют для вулканизации каучука). В результате за сотни лет количество сульфида свинца в свинцовых белилах достигает такого уровня, что картина заметно темнеет. 6. Утверждение истинно. Реакция металла с ионами Н+ практически необратима только для активных металлов. Еще в XIX веке Н.Н. Бекетов установил, что при высоких давлениях водород вытесняет малоактивные металлы из растворов их солей. 7. Утверждение истинно. Соединения Br(V) — броматы могут окислять иод: 2KBrO 3 + I 2 2KIO 3 + Br 2. Формально это выглядит как «вытеснение» брома из его соединения. 8. Утверждение ложно. Кальцинированная сода — это безводный карбонат натрия, в котором кальция вообще нет. 9. Утверждение истинно. Эту формулу имеет также аллен CH2=C=CH2. Итак, у нас шесть истинных утверждений, следовательно, молекулярная масса газа равна 6. Этот газ — тритий, а натрий реагировал с тритиевой водой: 2Na + 2T2O 2NaOT + T2.

Хитроумная смесь На первый взгляд это типичная скучная химическая задача на расчет. Задачу действительно можно решать стандартными методами. Прежде всего, надо запи-

сать два уравнения реакций гидрирования этилена и ацетилена: С 2Н 4 + Н 2 С2Н2 + 2Н2

С 2Н 6, С 2Н 6.

Из закона Авогадро следует, что один объем этилена реагирует с одним объемом водорода и получается один объем этана. В результате объем смеси уменьшается в два раза, если исходные вещества были взяты в стехиометрическом соотношении 1:1 (то есть ни одно из них не было в избытке и реакция прошла полностью). В случае же второй реакции один объем ацетилена реагирует с двумя объемами водорода с образованием одного объема этана. В результате такой реакции из трех объемов исходных газов получается только один объем продуктов, то есть объем реагирующей смеси уменьшается в три раза, если исходные вещества были взяты в стехиометрическом соотношении 1:2. По условию, была взята смесь этилена и ацетилена. Пусть объем этилена в ней был равен х л, тогда объем ацетилена составил (1-х) л. В отношении водорода при этом возможны три варианта. 1. Водород был в избытке, и после полного гидрирования смеси осталось некоторое его количество (а также этан), тогда как ни этилена, ни ацетилена не осталось. 2. Водород был в недостатке, и после реакции осталось некоторое количество непредельных углеводородов и этан, тогда как водорода не осталось. 3. В ходе реакции непредельные углеводороды и водород полностью прореагировали друг с другом, так что в продуктах реакции присутствует только этан. Рассмотрим первый вариант — избыток водорода. На гидрирование х л этилена потребуется х л водорода, при этом образуется х л этана. На гидрирование (1-х) л ацетилена потребуется 2(1-х) л водорода, и образуется (1-х) л этана. Таким образом, в результате реакции в продуктах будет х + (1-х) л = 1 л этана, а количество водорода уменьшится на х + 2(1-х) = (2-х) л. Вначале водорода было 2 л, поэтому после реакции его останется 2-(2-х) = х л. Тогда получается, что из 3 л исходной смеси образовалось 1 л этана и осталось х л водорода — всего (1 + х) л газов. По условию объем конечной смеси равен 1,4 л, т. е. 1 + х = 1,4, откуда х = 0,4. Итак, в исходной смеси было 0,4 л этилена, 0,6 л ацетилена, а в результате реакции образовался 1 л этана и осталось 0,4 л водорода. Теперь рассмотрим второй вариант — все исходные вещества прореагировали друг с другом полностью, и в продуктах находится только этан. Тогда рассуждения, аналогичные приведенным выше, дадут, что х = 0 (после реакции остается х л водорода). Следовательно, в исходной смеси не было этилена. При этом 1 л ацетилена должен прореагировать с 2 л водорода с образованием 1 л этана — объем конечной смеси составляет 1 л, что противоречит условию. Рассмотрим, наконец, третий вариант — водород был в недостатке, и после реакции остались непрореагировавшие непредельные углеводороды. Сразу видно, что «Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

это невозможно, так как 1 л смеси этилена и ацетилена дают при гидрировании 1 л этана независимо от того, в каком соотношении были взяты эти газы и израсходовались ли они полностью. И если на гидрирование израсходовался весь водород, объем конечной смеси должен составить 1 л. Итак, мы видим, что увеличение, по условию задачи, объема конечной смеси на 0,4 л по сравнению с суммарным объемом этилена и ацетилена возможно только в том случае, если водород был взят в избытке и часть его осталась непрореагировавшей после завершения реакции. Значит, первый вариант и есть правильное решение задачи. Таково достаточно строгое «стандартное» решение. Оно требует большой внимательности, четкой логики и, конечно, немалого времени. Однако дело в том, что данная задача легко решается в уме — без всяких неизвестных и практически без вычислений. Для этого надо только знать, в каких пропорциях реагируют с водородом этилен и ацетилен. Предположим, что в исходной смеси был только ацетилен. Тогда должен израсходоваться весь водород (1 л ацетилена реагирует с 2 л водорода) и останется 1 л газов. Если же в исходной смеси был только этилен, то израсходуется 1 л водорода и останется 2 л газов (по 1 л этана и водорода). Теперь рассмотрим простую схему: 0% этилена в исходной смеси — остается 1 л газов; 100% этилена в исходной смеси — остается 2 л газов. Итак, объем газов после реакции может изменяться от 1 до 2 л пропорционально доле этилена в смеси. Так как осталось 1,4 л газов, доля этилена была 0,4, или 40%. Можно рассуждать еще проще: 0% этилена в исходной смеси — останется 0 л водорода; 100% этилена в исходной смеси — останется 1 л водорода. В действительности осталось 0,4 л водорода (и 1 л этана). Значит, в исходной смеси было 40% этилена.

Два декана Профессор Е.С. Пржевальский (1879–1956) во время войны руководил эвакуированной (в Ашхабад) частью факультета, а доцент Н.В. Костин (1900–1979) — той частью факультета, которая во время войны оставалась в Москве. В переводе с латыни decem— «десять»; отсюда слова: дециметр, децима (музыкальный интервал), децибел (единица громкости звука) и т. д. Соответственно, decanus — «десятник», командир десятка солдат в древнеримских войсках. В средневековых монастырях в подчинении у декана было десять монахов. В современных вузах декан — тоже начальник, только в подчинении у него может быть много тысяч студентов, преподавателей, научных работников и обслуживающего персонала. Буква «к» в слове «декан» (вместо латинского произношения «ц») напоминает о греческом происхождении этого термина: δέκα — «десять».

книге члена редколегии журнала «Химия и жизнь» и автора множества научно-популярных статей Елены Клещенко рассказывается об идентификации человека по его генетическому материалу, то есть по ДНК. Постоянные читатели «Химии и жизни» встретят в этой книге знакомые истории и знакомые лица. Некоторые главы ее выросли из статей, написанных для журнала, часто по горячим следам событий. Но, разумеется, они были переработаны и заняли свои места в общей картине, ведь у каждой истории в мире есть предыстория и продолжение. Невозможно объяснить, как сэр Алек Джеффрис придумал ДНК-дактилоскопию, а Кэри Муллис — полимеразную цепную реакцию, без рассказа о строении ДНК, о методах ее «чтения», об устройстве генов и разнообразии геномов. А без Джеффриса и Муллиса не было бы и ДНК-анализа в криминалистике. Значительную часть книги составляют детективные истории, от попытки разгадать тайну Джека-потрошителя до современных уголовных дел, раскрытых благодаря ДНК-анализу. Есть в ней и увлекательные исторические расследования: кем был Рюрик — славянином или скандинавом, много ли потомков оставил Чингисхан, приходился ли герцог Монмут сыном королю Англии. И конечно, исследование останков Николая II и его семьи: почему специалисты уверены в точности идентификации и по каким причинам сомневаются неспециалисты. А из заключительных глав читатель узнает, почему нельзя изобрести биологическое оружие против определенной этнической группы, можно ли реконструировать внешность по ДНК и опасно ли выкладывать свой геном в Интернет.

Книгу можно купить в наше киоске www.hij.ru. Цена — 600 рублей с доставкой по РФ.

Вещи и вещества

И.Н. Григорьев

История одной смеси С чего начинались спички В 1786 году французский химик Клод Луи Бертолле открыл новую соль, образующуюся при пропускании хлора через горячий раствор гидрооксида калия, — КСlO3: 3Cl2 + 6KOH = KClO3 + 5KCl + 3H2O. Впоследствии хлорат калия назвали его именем. Соль оказалась сильным окислителем. В 1788 году Бертолле предложил заменить дефицитную калиевую селитру в черном порохе новым соединением. Такой порох состоял из 75% KClO3, 12,5% серы и 12,5% угля. Новый окислитель увеличил силу взрыва пороха, но смесь была «Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

Клод Луи Бертолле (1748-1822) — французский химик. На его счету: состав аммиака, болотного газа, синильной кислоты, сероводорода. Открыл соли хлорноватистой и хлорноватой кислот, нитрид серебра, метод окислительно-восстановительного титрования. Полагал, что элементы могут соединяться друг с другом в любых пропорциях. В начале XX века Н.С. Курнаков открыл существование предвиденных Бертолле веществ переменного состава, которые назвал бертоллидами

чрезвычайно чувствительна к трению и удару, и на заводе, где попытались сделать новый порох, произошел взрыв. Правда, это не остановило разработку новых составов. В 1789 году французский химик и фармацевт Бертран Пеллетье открыл свойство горючих смесей с бертолетовой солью (содержащих сахар, крахмал, серу, канифоль и так далее) воспламеняться от капли концентрированной серной кислоты. Дело в том, что при реакции хлората калия с серной кислотой при комнатной температуре выделяется двуокись хлора — неустойчивый зеленовато-желтый газ, обладающий сильными окислительными свойствами: 3KClO3 + 2H2SO4 = 2KHSO4 + KCIO4 + 2ClO2 + H2O. При соприкосновении с ним моментально самовоспламеняются многие горючие вещества. Наиболее известная смесь содержит 2,86 весовые части бертолетовой соли и одну часть сахара. Она очень быстро сгорает красивым фиолетовым (из-за содержания калия) пламенем. Французский химик Жан-Жозеф-Луи Шансель в 1805 году нашел практическое применение этой реакции —

сделал химические спички, их называли «зажигательные машины Шанселя». Это были тонкие лучинки, один конец которых был покрыт смесью серы, бертолетовой соли, сахара и гуммиарабика (смолы растительного происхождения). Зажечь такую спичку можно было, окунув на мгновение ее головку в концентрированную серную кислоту. Воспламенение сопровождалось шипением, треском, дымом и яркой вспышкой. В 1811 году химик из Тюбингена К. Вагеманн усовершенствовал способ зажигания этих спичек — он стал использовать пропитанный серной кислотой асбест. В этом случае воспламенение происходило более спокойно. В 1828 году предприниматель Сэмюэль Джонс наладил производство спичек, которые получили название «Спички Прометея», или «Дьявольские спички Джонса». Это были полоски из плотного картона, внутри которых были вклеены трубочки из бумаги, покрытой смесью бертолетовой соли и сахара. А уже внутри трубочки — маленькая стеклянная ампула с серной кислотой. Спичка загоралась, когда ампулу раздавливали специальными щипчиками. Однако горение было слишком бурным, часть серной кислоты разбрызгивалась. Именно о таких спичках писал в 1832 году Чарлз Роберт Дарвин в своем дневнике о путешествии на корабле «Бигль». Дело происходило в Уругвае: «У меня были прометеевы спички, которые я зажигал, надкусывая. То обстоятельство, что человек может добывать огонь при помощи своих зубов, казалось таким чудом, что люди целыми семьями сбегались посмотреть, как это делается». В 1831 году началась новая эпоха в спичечном производстве, когда девятнадцатилетний студент Шарль Марк Сориа изобрел «фосфорные спички». Он не запатентовал свое изобретение, и в 1832 году другой студент-химик Якоб Фридрих Каммерер, который ничего не знал об изобретении Сориа, придумал точно такие же фосфорные спички и наладил их производство. В годы Гражданской войны в Петрограде, из-за недостатка фосфора, на какое-то ввернулись к производству спичек Шанселя. Их называли «хозяйственные запалы» и снабжали такой инструкцией: «1. Все хозяйственные запалы горят без отказа. 2. Запалы вставляются в трубку с химическим составом и быстро вынимаются. 3. Закрывать трубку быстро и осторожно. 4. Не загоревшийся сразу запал не бросать, проведя его по шероховатой поверхности, он должен загореться. (Имеется в виду — если провести им по шероховатой поверхности, он загорится. — Ред.) 5. Хранить запалы в сухом месте. 6. Зажигать запалы в некотором расстоянии от себя и не держать над открытой коробкой, скатертью, столом и пр.». Вернемся, однако, к бертолетовой соли. Спичка для домашнего хозяйства — дело нужное, но ей нашлись и несколько иные применения.

На службе у военных и революционеров В 1826 году адъюнкт-профессор Николаевского инженерного училища К.П. Власов предложил устройство для воспламенения, названное впоследствии власовской трубкой. Устройство было похоже на «спички Прометея» — в бумажную или цинковую гильзу, наполненную смесью бертолетовой соли с сахаром, вставлялась запаянная стеклянная трубочка с серной кислотой. Устройство помещалось в пороховой фугасный снаряд, воспламенение производилось с помощью натянутого шнура, ломавшего трубку. Аналогичные воспламенительные трубки были предложены генералом Е.Ф. Эльснером. Подобные устройства стали применять для подрыва морских мин в Крымской и Первой мировой войне. При столкновении трубки с корпусом судна происходило воспламенение, и мина взрывалась. Использовались и сухопутные противопехотные мины-ловушки с шнуром, прообраз современных «растяжек». В 1893 году генерал Д.С. Заботкин предложил «дистанционные огни», для заблаговременного обнаружения неприятеля. Ломающаяся трубка воспламеняла состав цветного бенгальского огня, выдававший приближавшегося противника. Химический запал использовали не только военные. Партия «Народная воля» поставила себе одной из главных задач — убийство царя Александра II. Почему-то народовольцы считали, что это должно было привести к всенародному восстанию. А был бы среди них социолог, многое могло измениться (если бы они к нему прислушались, что маловероятно). За техническую сторону дела отвечал Николай Иванович Кибальчич. Личность незаурядная и трагическая. Родился он в семье священника. Однако увлекся естественными науками, пошел на конфликт с отцом и оставил семинарию. Он поступил в гимназию и окончил ее в числе лучших учеников с серебряной медалью. Первоначально Кибальчич поступил в Петербургский институт инженеров путей сообщения, но, не окончив его, перешел в Медикохирургическую академию. Тут Кибальчич познакомился с народовольцами и проникся их идеями. В 1875 году за хранение нелегальной литературы был арестован и почти три года провел в Лукьяновской тюрьме (Киев), после чего был освобожден под надзор полиции. После тюрьмы продолжение учебы для Кибальчича находилось под запретом, поэтому он занялся самообразованием и выбрал путь революционера-подпольщика. Он проявил себя как талантливый химик, смог изготовить в кустарных условиях нитроглицерин и динамит, разработал рецепт специальной краски для подпольных типографий. История покушений народовольцев напоминает остросюжетный фильм. Однако царю неизменно везло. После шести неудачных покушений для запасного плана Кибальчич разрабатывает «метательный снаряд», по сути — двухкилограммовую гранату. Ничего подобного «метательным снарядам» не было даже на вооружении армии — тогда в качестве взрывчатого вещества ис-

пользовали дымный порох. А Кибальчич наладил производство «гремучего студня», раствора нитрата целлюлозы в нитроглицерине. Запалом этой бомбы была знакомая нам власовская трубка. Однако в отличие от гранаты устройство не давало осколков. Это было сделано Кибальчичем намеренно, чтобы свести до минимума количество случайных жертв. Для сравнения — их последователи, организаторы несостоявшегося покушения на жизнь Александра III, участником которого был Александр Ульянов, начинили динамит кусочками свинца, отравленными стрихнином. Вот как описывал свое устройство Кибальчич: «Сущность устройства его состоит в том, что оловянный груз, надетый на стеклянную трубочку, наполненную серной кислотой, в момент удара метательного снаряда о какуюлибо поверхность разламывает трубочку вследствие силы инерции, серная кислота, вытекая из разбитой трубочки, зажигает прикрепленный к трубочке стопин особого приготовления (нитка, покрытая смесью бертолетовой соли, сахара и сернистой сурьмы), огонь по стопину передается к запалу с гремучей ртутью, гремучая ртуть, взрываясь, сообщает взрыв патрону, состоящему из смеси мучнистого пироксилина и нитроглицерина, а от патрона взрыв передается уже гремучему студню. В снаряд помещены две стеклянные трубочки, продольная и поперечная, с грузами на каждой, так что, какой бы стороной ни упал снаряд, во всяком случае хоть одна трубочка должна разбиться. Огонь по стопину передается моментально, и, следовательно, взрыв должен произойти в то мгновение, как только снаряд ударится о препятствие». После взрыва первой бомбы, брошенной под карету, Александр II остался невредим, однако необдуманные действия царя решили его судьбу: он вышел из кареты, чтобы посмотреть на убийцу, и другой народоволец не промахнулся. Царь был смертельно ранен взрывом второй бомбы и в тот же день скончался. Николай Кибальчич был арестован через семнадцать дней после покушения и казнен. За несколько дней до казни Николай Кибальчич разработал устройство «воздухоплавательного прибора» — летательного аппарата, снабженного ракетным двигателем на прессованном порохе или других взрывчатых веществах. Кибальчич смог передать свои записи адвокату. Однако эта его работа не была представлена экспертам (помешала полиция), попала в архивы полиции и увидела мир только в 1918 году.

Огонь по мановению волшебной палочки Сделаем простой и эффектный опыт, похожий на фокус. Для этого нам потребуются химическая пробирка, пробка для нее, держатель для нее, стеклянная палочка, алюминиевая фольга, ненужный журнал с глянцевой бумагой, пищевая сода и коробка спичек. Работаем в халате, перчатках и защитных очках. Фокус готовим вместе с учителем на занятии химического кружка, в лаборатории, где есть химическая посуда и вытяжной шкаф. «Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

Если в лаборатории нет держателя для пробирки, то давайте сделаем его сами. Для этого потребуются полоска тонкой жести и изолента. Держатель очень прост и пригодится для других опытов, его конструкция видна на фото. Полоску жести на конце сгибаем в кольцо по размеру пробирки. Затем на полоску надеваем хомутик из тонкой полоски жести, обжатый с краю пассатижами. Двигая хомутик, добиваемся, чтобы он плотно обхватывал пробирку. Полосу жести немного изогнем «лодочкой» для жесткости. Часть ручки держателя обматываем изолентой.

Самодельный держатель для пробирки

Вначале получим немного концентрированной серной кислоты. Нам потребуется всего несколько капель. Возможно, в лаборатории есть концентрированная серная кислота. Но если есть только разбавленная, скажем, 35%-ная (автомобильный электролит), то нам придется ее упарить, чтобы убрать воду и повысить концентрацию кислоты. Нальем 1–1,5 мл раствора кислоты в пробирку и будем нагревать его на пламени спиртовки или над таблеткой сухого горючего. Пробирку держим под небольшим углом, слегка покачивая. Периодически греем всю пробирку — сверху вниз, чтобы не лопнуло стекло из-за неравномерного нагревания. Мы заметим, что раствор начинает закипать и на стенках оседают капли воды. Чтобы их удалить, прогреваем пробирку по всей длине. Надеюсь, вы понимаете, что отверстие пробирки должно быть направлено от себя. Но если ошибетесь — учитель вас поправит. Вот почему так важно делать химические эксперименты вместе со взрослыми, лучше — на занятиях школьного кружка. Примерно через четыре минуты мы заметим, что кипение прекратилось, вода со стенок испарилась и появились белые пары серной кислоты. Нагревание прекращаем, горло пробирки сразу закрываем пробочкой или плотно заворачиваем алюминиевой фольгой — концентрированная кислота легко притягивает воду из воздуха. Браться за пробирку пальцами нельзя — она горячая, вы ее уроните и разобьете. Манипулируйте пробиркой с помощью держателя.

Мы получили 80–90%-ную серную кислоту. Дадим пробирке остыть в течение трех минут, затем погрузим в полученную кислоту стеклянную палочку и коснемся ею бумажной салфетки. Бумага моментально почернеет из-за обугливания. Концентрированная серная кислота отнимает воду у целлюлозы, в результате чего образуется углерод, и бумага темнеет. Можно нанести капельку кислоты на деревянную палочку — результат должен быть аналогичен. Если капли кислоты пролились — засыпьте их пищевой содой и протрите влажной тряпкой. Бертолетова соль опасна в обращении, поэтому воспользуемся более безопасным аналогом — готовым составом спичечных головок. В массе головок содержится 46,5% хлората калия, 4,2% серы, 11,5% костяного клея и некоторые вспомогательные вещества. Высыпаем коробку спичек на глянцевый журнал, придерживаем спички рукой и с помощью металлической ложки осторожно надавливаем на головки, хрупкая масса осыпается. Теперь, выбрав кусочки дерева, осторожно ложкой растираем головки на бумаге. Должен получиться мелкий порошок, подобный пыли. Теперь собираем в кучку порошок с помощью бумажной полоски. Все готово к демонстрации фокуса. Обязательно используем защитные очки. А демонстрацию проводим в вытяжном шкафу. Обмакнем стеклянную палочку в концентрированную серную кислоту, на кончике палочки получится небольшая капля. Коснемся нашей «волшебной» палочкой кучки из порошка спичечных головок — она сразу же вспыхивает и моментально сгорает желтым пламенем. Бумага при этом не обугливается. К сожалению, примеси натрия в спичечной массе полностью маскируют фиолетовую окраску калия, однако опыт при всей его простоте достаточно эффектен. Сама же головка спички при смачивании такой самодельной концентрированной кислотой, как правило, не загорается — нужна большая концентрация кислоты.

Вот и коснулись волшебной палочкой

Фото Н. Коробан

и из и и з я я и н н и ь, и и я ими ми м ни и н н ни и н м н м ни нн

Парадоксальное поведение спичек

м м н

и я зн им н и , м и ьн и и зи ь ж ни и ни ,и и ,и и , им н м н и я м н и , и н зм и и м ни я « и », им и н им м ни Fe14 2 м м ни н им зн ния ь и , и и и ь и м ни ь, н им , ин н м зин « и м ни »

ь им н м и ии н жи м и н и и, ь и и м н нн н и ь, и и н м и ь, ня и м , ь н я ь н ми, ими и н мн и и нн ми и и и н м и и н я я ь я н ь, и м нн м м ни , н им ии н м н и ми н янии н им

ни из и ьн ьм ж ь м ни , и и и и ь я, н з н м, ж ь я я н ния м жн з ь, ,н и и и м ни н и я и я ь м мя з ь я, ж из м янн и и н ьн им ни и и ь м ни з, н н , ь я н и н , жн , и н мим и, , м и , м и ян я и ж зн и O н и 2 3 м и жи , ж зн и и м мя м н и FeO·Fe 2O м н и м я жн , и и нь

н зн

и и

и ,

и ин и м м м ин Pb3O4 н нж и ьз и м н и из я и и м ж м и я ь ни и ь , я я и и и им , и и я и н я н , н

, , и -

Л. Викторова «Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

Элемент №…

А. Мотыляев

Лютеций: факты и фактики 20

Лютеций, 71-й и самый тяжелый из числа лантаноидов элемент Таблицы Д.И. Менделеева, долгие годы был не нужен никому, и никто его не изготавливал в промышленных количествах. Но вот появились приборы, позволяющие заглянуть внутрь человека, и тут-то выяснилось, что без этого самого редкоземельного элемента не обойтись. Однако сначала немного истории.

Как лютеций связан со звездами? Нет, речь пойдет не о рождении атомов элемента в яростном взрыве сверхновой: понятно, что, как и прочие лантаноиды, лютеций получается в мощных потоках нейтронов, которые возникают при таких взрывах. Со звездами связано появление имени этого элемента. А дело было так. В 1843 году Карл Мосандер показал, что выделенный за полвека до того Иоганном Гадолином элемент иттрий — вовсе не элемент, а смесь трех элементов: иттрия, эрбия и тербия. В 1878 году Жан Мариньяк нашел, что и эрбий — не чистый элемент, а содержит примесь другого, иттербия. После этого долгие годы химиков глодал червь сомнения: а точно ли этот иттербий, все ли другие редкие земли — окончательные элементы, а не смеси чего-то еще? Прошло время, появился спектральный анализ, Таблица Д.И. Менделеева как путеводная звезда освещала путь, да и техника эксперимента сильно улучшилась. И вот пришло время раскрыть тайну иттербия. Австриец Карл Ауэр фон Вельсбах неторопливо разоблачал редкоземельные элементы. Так, в 1885 году он разделил открытый Мосандером дидим на неодим и празеодим. А в начале XX века добрался и до иттербия. В его распоряжении было полтонны оксида иттрия, который бережно переработал — стал разделять с помощью оксалата аммония, он обеспечивает заметную разницу в растворимости солей редкоземельных металлов. Проведя несколько сотен обработок, он отделил эрбий, затем тулий, и, наконец, в его руках оказалось то, что все считали чистым иттербием. Однако последующая очистка показала, что спектр вещества по мере освобождения его от иттербия заметно меняется. И в конце концов так сильно изменился, что сомнений не осталось: иттербий также состоит по меньшей мере из двух элементов. Исследователь удовлетворенно хмыкнул, и в 1905 году доложил об открытии на собрании Венской академии наук. А потом занялся поисками третьего элемента. В 1907 году фон Вельсбах наконец убедился, что никакого третьего элемента в иттербии нет, и в декабре представил в академию полный отчет на 40 страницах о находке двух новых элементов: альдебарания, названного в честь звезды, и кассиопеия — в честь созвездия. История умалчивает, почему он выбрал звездные имена, но что было, то было. Право дать названия он получил потому, что измерил атомные массы элементов: 172,9 и 174,24 соответственно. И все было бы хорошо, в Таблице Д.И. Менделеева появились бы имена, связанные со звездами, но вмешался злой рок. Пока фон Вельсбах искал третий компонент иттербия, француз Жорж Урбэн тоже разделил иттербий на два элемента. Он приблизительно измерил их массы и назвал, следуя традиции: более

легкий элемент — производным от старого имени, неоиттербием, а другой — лютецием в честь древнего названия Парижа «Лютеция Парисиев». И в ноябре 1907 года доложил об открытии на собрании Парижской академии наук. А потом, на возмущенные реплики фон Вельсбаха отвечал, что, мол, тот представил лишь краткую записку, и вообще массы измерил, когда они уж были известны. В 1909 году Международная комиссия по атомным весам признала приоритет Урбэна, что было неудивительно, ведь он в 1907 году занял в комиссии место представителя Франции после смерти Анри Муассана. И австрийцы, и немцы такому решению были не рады, и долго еще в немецкой литературе лютеций был кассиопием с обозначением Ср.

Для чего нужен лютеций? Совсем недавно он если

и был нужен, то лишь химикам: они использовали этот элемент как инициатор реакции. Дело в том, что при бомбардировке нейтронами стабильный лютеций становится радиоактивным и при распаде испускает электроны высокой энергии. Они и порождают радикалы, запускающие цепную химическую реакцию. Теперь же его используют в томографии, при лечении рака, а вскоре лютеций может оказаться незаменимы элементом в спинтронике.

В каком томографе есть лютеций и что он там делает? Лютеций прекрасно себя проявил в качестве

основного вещества детектора в позитронно-эмиссионном томографе. Напомним принцип работы этого прибора. В кровь пациента вводят радиоактивный препарат, который при распаде дает позитрон. Он мгновенно аннигилирует с каким-нибудь подвернувшимся электроном. В результате рождаются два одинаковых гамма-кванта, которые летят строго в противоположные стороны и формируют две вспышки в противолежащих участках детектора. Зафиксировав такую пару вспышек, вычисляют место, откуда сигнал прилетел, и строят картину распределения препарата в теле человека. По этой картине проводят диагностику. Для построения картины используют сложный расчет на основании интенсивности сигналов. Две координаты места происхождения сигнала вычислить легко, они заданы расположением сработавших детекторов. А вот с третьей, расстоянием до этого места, есть трудности. В принципе, расчет упрощается, если удается точно зафиксировать запаздывание одного сигнала относительно другого; это называется времяпролетный детектор. Однако для этого нужно иметь разрешение по времени не хуже, чем 20 пикосекунд — столько нужно свету, чтобы преодолеть 3 мм, а именно такое сейчас пространственное разрешение томографа. Пока такого чувствительного детектора нет, типовое разрешение превышает 200 пс, то есть по рас«Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

Время после инъекции, часы Остаточная радиоактивность, МБк

0,5

2,32

20,8

92,9

6378

2745

997

484

С помощью галлия-68 медики высветили места расположения опухолей. Введенный препарат лютеция распределился как в них, так и в других тканях тела. По затуханию его гамма-свечения со временем видно, где препарата оказалось больше всего и где он оказывает сильнейшее действие. NuclMedBiol. 2015; 3(2): 107-115

чету времени удается локализовать место источника с точностью в сантиметры. Вот и приходится искать обходные пути. Даже несмотря на сложности расчета, эта томография — самое точное из современных средств обнаружения опухолей в организме человека, особенно маленьких. Что и нужно для купирования болезни на ранней стадии. Когда такие томографы были созданы в 70-х годах ХХ века, в них использовали детекторы из германата висмута либо иодид натрия, легированный таллием. Но вот в 1992 году Чарльз Мельхер (Charles L. Melcher) и Джеффри Швейцер (Jeffrey S. Schweitzer) из исследовательского центра американской компании «Шлюмберже» — Schlumberger-Doll Research, которая занимается геологоразведкой скважин и их обустройством, обнаружили, что оксиортосиликат лютеция с добавками церия Lu 2SiO 5:Се (LSO) обладает несравнимо лучшими возможностями для фиксирования рентгеновских и гамма-излучений. Когда высокоэнергетический квант влетает в кристалл детектора, он тратит свою энергию на по-

рождение дочерних фотонов, которые и фиксирует фотоприемник. Так вот, у LSO каскад фотонов выходит гораздо интенсивнее, а сам кристалл после их излучения гораздо быстрее приходит в состояние покоя, чем у возможных конкурентов. Их и не осталось: соединения лютеция составляют львиную долю детекторов для позитрон-эмиссионной томографии. В значительной степени это связано с большой атомной массой лютеция. Впоследствии появился второй материал, уже с добавкой иттрия, Lu2(1-x)Y2xSiO5:Ce (LYSO).

Как сделать томограф будущего? Для этого надо со-

вершенствовать как сами кристаллы соединений лютеция, так и качество их обработки. Главная задача — увеличить временное разрешение, чтобы создать времяпролетный томограф. Для этого пытаются играть с составом детекторов. Рекорд дала замена церия кальцием в LSO: 73 пс для коротких кристаллов, длиной 3 мм, и 117 пс для 20 мм. Альтернативой служит LGSO, Lu0,4Gd1,6SiO5, у него получаются соответственно 80 и 122 пс. Как видно, до вожделенных 20 пс еще далековато. Материаловеды также с интересом посматривают на кристаллы из легированного иттербием оксида лютеция Lu2O3, у которого очень малое время релаксации после получения удара гамма-квантом, но здесь работы находятся еще в зачаточном состоянии. Как видно, без дорогого лютеция сделать хороший прибор позитрон-эмиссионной томографии не удается.

Кто в РФ умеет выращивать кристаллы из соединений лютеция? В августе 2021 года самый

большой в мире кристалл оксиортосиликата лютеция вырастили ученые из знаменитого Гиредмета, ныне входящего в концерн «Росатом». Его длина составила 75 мм, высота — более 15 см, вес — 5 кг. Из такого кристалла можно нарезать несколько сотен детекторов размером 3х3х20 мм.

Как лютецием лечат рак? Для этого частицу ра-

диоактивного лютеция-177 пришивают к белковой молекуле, способной соединяться с рецептором на поверхности переродившейся клетки. Лютеций-177 испускает бета-электрон такой энергии, что он способен пройти в живой ткани на расстояние в 1,5 мм. При торможении в клетке бета-частица порождает каскад других частиц, которые эту клетку могут полностью уничтожить. Период полураспада лютеция-177 не мал и не высок, 6,67 дней, что оптимально для такой терапии. Есть хороший напарник — иттрий-90. Испущенные им бета-электроны поражают цель в радиусе 30 мм. То есть лютеций может бороться с мелкими опухолями, прежде всего метастазами, а иттрий — с крупными. Параметры лютеция так нравятся медикам, что вскоре может начаться бум его использования, благо на один препарат уже есть разрешение, а еще несколько выходят на финишную прямую. Очень важное свойство лютеция-177 состоит в том, что помимо бета-электронов он порождает гамма-квант, благодаря чему одновременно служит лекарством и средством диагностики: по изображениям человека в гамма-лучах можно составить

представление, как препарат распределился по организму. А поскольку благодаря пришитым белкам он должен концентрироваться в опухолях, то понять и их расположение, и прогресс при лечении.

Против каких видов рака предполагается использовать лютеций? Прогресс имеется для ле-

чения двух видов. Первый — это так называемые нейроэндокринные опухоли, которые возникают главным образом в пищеварительном тракте и легких из блуждающих клеток, оторвавшихся от каких-то желез; статистика показывает, что эти опухоли онкологи находят у примерно 2% пациентов. Главная неприятная особенность этого вида рака в том, что он практически не поддается диагностике и проявляется лишь спустя несколько лет после возникновения уже в виде множественных метастазов. Эти опухоли на мембране своих клеток имеют много рецепторов к белку соматостатину, в норме выделяемому в поджелудочной железе и гипоталамусе. К аналогам этого белка и пришивают лекарственный препарат. Лютеций-177 показал великолепную эффективность: он обеспечивает вероятность 79%, что опухоли перестанут расти, а пациент не умрет. Время, отведенное на клинические испытания, оказалось слишком коротким, чтобы установить среднюю продолжительность жизни после применения препарата, тогда как для химиотерапии она составляет восемь месяцев. Поэтому в 2018 году американцы одобрили включение препарата с лютецем-177 в клиническую практику и это пролог к международному признанию. Это и обеспечило взрывной рост интереса к препаратам с лютецием. Сейчас зарегистрированными Лютеций-177, сделанный в Институте реакторных материалов, готов к отправке изготовителям фармпрепарата. Слева направо: контейнер, защищающий от радиации, упаковка и само радиоактивное вещество в виде раствора хлорида лютеция

Фото: ИРМ

Отдельное направление — обработка кристаллов. Лютециевые детекторы оказались очень твердым и хрупким материалом, поэтому резать, а тем более полировать их непросто. Однако полировать надо, ведь чем более гладкая поверхность, тем меньше вероятность, что возникший внутри кристалла фотон вылетит через боковые грани и будет потерян. А от гладкой у него больше шансов отразиться внутрь фотоприемника. Обычно гладкость поверхности не превышает 10 нм, однако уже появляются экспериментальные работы, где удается дойти до гладкости меньше нанометра, это фактически атомная гладкость. Важнейшая проблема — увеличение пространственного разрешения томографа. Для этого нужно уменьшать размер кристаллов-детекторов. А чем мельче кристалл, тем труднее его вырезать, обработать, а потом и поместить на место. Лютециевый материал и так очень дорог, а подобная прецизионная работа еще сильнее увеличивает цену томографа. Сейчас появляются идеи использовать большой кристалл лютециевого материала и внутри него создавать миллиметровые оптические ячейки, лазером выжигая в монолите границы между ними.

«Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

Фото: Saint-Gobain

С учетом того, что рак простаты составляет от 8 до 25% всех случаев рака у мужчин, рынок лютециевых препаратов оказывается неисчерпаемым.

Как и где получают радиоактивный лютеций-177?

Прозрачный кристалл LYSO компании Saint-Gobain лежит на зеркальной подложке и размечен для разрезания на отдельные детекторы миллиметрового размера

препаратами пытаются лечить другие опухоли, где есть рецепторы к соматостатину. На другом поле применения лютеция, борьбы с раком предстательной железы, успехи скромнее: число участников испытаний пока исчисляется сотнями, как правило, это пациенты с терминальными формами, когда курсы химиотерапии не помогли, по телу пошли множественные метастазы. Оптимальная стратегия применения еще не выбрана. Базовая идея такова. У переродившихся клеток предстательной железы резко, порой в тысячу раз, растет число рецепторов простат-специфического мембранного антигена, PSMA. Вот к белкам, которые способны соединяться с этим рецептором, и пришивают частицы радиоактивного лютеция. Препарат концентрируется в метастазах и в самой опухоли, если что-то от нее осталось после операции по удалению железы, и в идеале убивает больные клетки. У этого метода имеется по меньшей мере две проблемы. Самая главная в том, что эти рецепторы есть не у всех клеток опухоли, а у некоторых пациентов их вовсе нет (по разным оценкам, число таких людей от 10 до 30%). На такие клетки и на таких пациентов лечение не подействует. Эту проблему хотят решать, давая препарат, стимулирующий образование PSMA, но пока на уровне идей. Вторая важная проблема: такие рецепторы есть у клеток почек, мозга, слюнных и слезных желез; они тоже попадают под действие препарата. В целом же результаты предварительных испытаний неплох: у 60% пациентов опухоли уменьшались в два раза, двукратно падала и боль, среднее время жизни пациентов после курса терапии составило 14 месяцев, а особых побочных эффектов замечено не было. Не исключено, если лечение начинать раньше, то и эффективность его окажется выше.

Есть два способа его изготовления: это бомбардировка нейтронами стабильного лютеция, который представлен изотопом лютеций-176, а также бомбардировка изотопа иттербия-176. У обоих способов есть свои плюсы и минусы. Так, при использовании лютеция-176 получается много целевого изотопа, но выделять его трудно, поэтому используют препарат, лишь на 30% состоящий из полезного лютеция. Это не очень хорошо, поскольку лютеций-177 быстро распадается; поэтому чем позже изготовленный из такого материала препарат введен пациенту, тем больше в нем доля бесполезного стабильного лютеция и ниже эффективность. Есть в нем и нежелательные долгоживущие изотопы лютеция. Из иттербия лютеций выделяют простым химическим методом, но вот интенсивность его образования в тысячи раз меньше, чем в мишени из стабильного лютеция: отделять приходится один атом лютеция от 5000 атомов иттербия. Значит, нужно либо мишень крупнее, либо поток нейтронов сильнее. И с тем, и с этим есть проблемы: с потоком нейтронов ничего поделать нельзя, он какой уж есть в существующих реакторах. А чтобы сделать большую мишень, нужно много иттербия, обогащенного176-м изотопом; однако во всем мире его выпускает лишь одно российское предприятие, и стоит этот материал совсем недешево. Сейчас в мире есть десять реакторов, способных изготавливать изотопы лютеция, однако они старые, многие построены более сорока лет назад. Пока эти реакторы справляются, однако, когда препараты лютеция-177 войдут в широкую клиническую практику, потребность вырастет многократно. В настоящее время есть только два проекта по созданию новых мощностей производства лютеция-177. Один из них заявлен на электростанции Bruce Power в канадской провинции Онтарио. Устройство для облучения мишеней предполагают монтировать на относительно новом, 1986 года постройки, реакторе типа CANDU. У таких реакторов канадской разработки есть каналы для загрузки топлива без остановки реактора. Благодаря этому только в таких реакторах электростанций и можно делать короткоживущие изотопы. Специалисты, впрочем, отмечают, что это не самая лучшая идея, ведь производство изотопов приносит гораздо меньше прибыли, чем генерация электричества, и может возникнуть конфликт интересов, который будет разрешаться в пользу второго. Гораздо перспективнее проект, который развивает в Висконсине созданная в 2005 году компания Shine Technology. Для получения мощного потока нейтронов она использует не что иное, как термо-

ядерный синтез, и планирует стать ведущим мировым поставщиком изотопов для медицины. В ее установке разогнанный до высокой энергии пучок ядер дейтерия ударяет в мишень из трития, порождая ядра гелия-4 и множество нейтронов. Нет, устойчивую термоядерную реакцию таким способом зажечь не удалось, хотя в компании искренне надеются добиться успеха. А пока идет отработка технологии, нейтроны используют для производства изотопов и, соответственно, зарабатывания денег. Успех есть — первые партии лютеция-177 отгружены фармацевтам в ноябре 2020 года. И канадцы, и американцы планируют изготавливать лютеций из иттербия.

Кто в РФ синтезирует лютеций-177? Это делают

два предприятия Росатома на специальных исследовательских реакторах. Один расположен в Институте реакторных материалов в городе Заречный Свердловской области, а другой — в НИИ атомных реакторов в Димитровграде Ульяновской области. Оба реактора построены в 60-х годах и не раз модернизированы для выполнения новых задач. Наработанный в лютециевых мишенях лютеций-177 отправляют фармацевтам по всему миру, где из этого сырья готовят препарат и затем его рассылают по клиникам. Стоит препарат гораздо дороже сырья. В связи с предполагаемым ажиотажным спросом на радиоактивный лютеций после завершения клинических испытаний, в 2019 году приступили к проектированию отечественной фабрики по выпуску фармпрепаратов с лютецием-177. Предполагается, что ее запустят в 2024 году в Обнинске на базе НИФХИ им. Л.Я. Карпова.

Поможет ли лютеций создать устройства для принципиально других информационных технологий, нежели те, что базируются на микроэлектронике? Не исключено, ведь расчеты показывают,

что соединения лютеция могут оказаться идеальным материалом для устройств спинтроники. В электронике главным устройством служит электронный транзистор — у него есть исток электронов, их сток и управляющий электрод, который либо пропускает электроны от истока к стоку, либо нет. Так возникает два состояния транзистора, включен — выключен и, соответственно, двоичный код, который лежит в основе работы любой ЭВМ. В спинтронике информация передается спинами, значит, транзистор должен регулировать не движение зарядов, а движение спинов. Считается, что спиновое устройство станет работать быстрее и с меньшими затратами энергии, чем электронное. Полевой спиновый транзистор в 1990 году придумали Сиприо Датта (Supriyo Datta) и Бисвахит Дас (Biswajit Das) из Университета Пёрдью. Однако до сих пор его никто не сделал из-за отсутствия необходимых материалов. В нем к рабочему телу подключены два ферромагнитных электрода, один из которых

формирует поток электронов только одного направления спина, а второй — пропускает лишь электроны с перпендикулярным направлением. Запирающий же электрод использует электрическое поле, которое разворачивает спин электрона. Получается, как в электронном транзисторе: поле включено, ток есть, выключено — нет. За этот поворот отвечает эффект Бычкова — Рашбы, точнее, рабочее тело можно сделать лишь из такого материала, где этот эффект не только присутствует, но и силен. Сам по себе эффект открыл в 1959 году физиктеоретик И.И. Рашба, когда он работал в киевском Институте полупроводников АН УССР, и сделал это для объемных материалов, а в 1989 году уже в Москве, в Институте физических проблем АН СССР, — для двумерных материалов. Поскольку рабочее тело спинового транзистора, скорее всего, будет плоским, служить станет именно второй эффект. Весьма упрощенно, его суть можно передать так. Допустим, есть материал, в котором симметрия кристаллической решетки в каком-то направлении нарушена, а спинорбитальные взаимодействия сильны. Тогда в нем свободные электроны разбиваются на две популяции, каждая со своим направлением спина. А электрическое поле, перпендикулярное поверхности материала, обеспечивает выживание одной из них. Чем глубже энергетическая яма между популяциями, тем более высокое поле надо прикладывать и тем надежнее работает транзистор. Так вот, оказывается, что у оксид-иодида лютеция LiOI эффект Бычкова — Рашбы очень велик. Это связано с тем, что лютеций, будучи самым тяжелым из лантаноидов, обладает сильнейшим спинорбитальным взаимодействием, а сам материал представляет собой пирог из внешних слоев атомов иода, между которыми заперт слой лютеция, декорированный кислородом. Слои иода сдвинуты друг относительно друга, что обеспечивает нарушение симметрии решетки в перпендикулярном к слоям направлении. Считается, что оксид-иодид лютеция легко, подобно слюде или графену, разделяется на монослои. В результате этот материал оказывается лучшим выбором для спинового транзистора. Поворот спина у него происходит при перемещении электрона на один нанометр, соответственно таким и выходит минимальный размер логического элемента спинового процессора. Теперь дело за малым — найти материал для электродов и приделать их к лютециевому рабочему телу.

«Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

26 Мауриц Эшер «Три мира», 1956 г.

Проблемы и методы науки

Кандидат физико-математических наук

С.М. Комаров

Кремний с наноузором Частицы и пленки кремния, пронизанные разветвленными порами, привлекают внимание десятков научных лабораторий в мире. С их помощью специалисты не только создают элементы для микроэлектроники, но и предлагают бороться с болезнями или получать дешевые электрические и оптические датчики для оперативной медицинской диагностики, проверки качества продуктов питания и определения загрязнителей окружающей среды. Одна из таких лабораторий находится в МГУ имени М.В. Ломоносова.

Нанозакуток На физическом факультете МГУ имени М.В. Ломоносова есть Лаборатория физических методов биосенсорики и нанотераностики. Она находится в небольшой комнате в самом конце коридора на втором этаже факультета. Миниатюрный размер лаборатории связан не с тем, что в ней занимаются крошечными объектами — наноструктурами из пористого кремния. В комнате расположен мозговой центр и размещены ценные приборы. Однако уже в ближайшее время лаборатории обещают выделить дополнительные помещения для ее развития. Лаборатория возникла в 2018 году благодаря инициативе ректора университета академика В.А. Садовничего, который тогда объявил конкурс грантов для молодых уче-

На поверхности нанопористого кремния легко рисовать красивые картинки. Например, сделать значок с эмблемой московского Университета

ных под названием «Зеленый свет»: победители получали возможность создать собственную лабораторию. В числе одиннадцати победителей конкурса оказалась кандидат физико-математических наук Любовь Андреевна Осминкина с идеей разрабатывать методы диагностики биомолекул, микроорганизмов и вирусов с помощью наноструктур из пористого кремния, а также использовать их в лечении. Собственно, термин «нанотераностика» и подразумевает одновременное применение одних и тех же наночастиц для диагностики заболевания и его лечения. История нанопористого кремния началась в 50-х годах ХХ века. В 1956 году материаловед из Bell Labs Артур Улирмладший (Arthur Uhlir, Jr.) подбирал электролит и режимы электрополировки германиевых и кремниевых пластин для зарождающейся промышленности полупроводников. Используя электролит из плавиковой кислоты в этиленгликоле, он заметил, что на пластинках может возникать золотистая пленка. Его коллега Денис Тёрнер (Dennis R. Turner) обратил внимание на то, что пленка росла прямо на глазах, если концентрация кислоты в электролите превышала некоторое пороговое значение. Причем по мере утолщения она непрерывно меняла цвет (это связано с интерференцией света в тонких слоях), пока не приобретала окончательный оранжево-красный оттенок. А при увеличении плотности тока пленка легко отслаивалась от исходной кремниевой подложки. Рентгеновские методы того времени не выявили у полученной пленки кристаллической структуры, и Тёрнер «Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

Из наночастиц пористого кремния можно сделать однородную светящуюся суспензию, а из макрочешуек кремниевой пленки — препарат, интенсивность и спектр свечения которого изменится при успешной реакции с веществами, имеющимися в пробе

1 мкм

Пористая пленка на поверхности кремния может состоять из многих слоев. Раскрошив ее, получают сырье для изготовления суспензий и других препаратов

10 мкм

Наночастицы пористого кремния попали в переродившуюся клетку и подсветили ее

решил, что это слой аморфного диоксида кремния. Затем про пленку забыли до середины 80-х годов: кремниевым подложкам для транзисторов аморфная она противопоказана.

Техника эксперимента Шло время, и материаловеды стали пытаться изготавливать из кремния микроскопические детальки, в частности нанонити. Один из способов — вытравить в кремниевой пластинке глубокие каналы, а потом частично растворить перемычки между ними: получится нечто вроде щетины; если ее срезать — как раз и выйдут искомые кремниевые нити. А можно и не срезать — выйдет массив квантовых нитей, такие массивы хотели применять как катоды для плоских экранов. Тут-то и вспомнили о пористых пленках, возникавших при электрополировке в плавиковой кислоте. В 1990-м году британец Ли Кэнем (LeighT. Canham), работавший тогда в Королевском центре связи и радиолокации, тщательно изучил такую возможность получения нитей и обнаружил, что предположение Тёрнера об оксидной природе пленки ошибочно: она состояла из чистейшего кремния, только в форме нанокристаллов. Затем Кэнем обнаружил, что у такого, нанопористого, кремния есть необычное свойство — фотолюминесценция в видимой области спектра при комнатной температуре, хотя сам по себе монокристаллический кремний не излучает видимый свет. Например, когда Кэнем осветил золотистую пленку пористого кремния фиолетовым лучом аргонового лазера, она засияла ярко-красным светом. Потом оказалось, что такой пористый кремний можно заставить сиять всеми видимыми цветами — от красного до синего: чем мельче размер нанокристаллов, тем дальше в голубую область сдвигается максимум фотолюминесценции таких пленок и наночастиц. Для физиков неудивительно, что у материала в форме наночастиц или с нанорельефом поверхности оптические свойства могут изменяться кардинально. Вторым интересным свойством нанопористой пленки оказалась возможность в процессе ее получения управлять пористостью и размерами пор. Отчего же кремниевая пластинка не стравливается равномерно, почему на ее поверхности возникает пористая пленка? Несмотря на тридцатилетнюю историю, этот вопрос все еще вызывает интерес, за которым следуют новые открытия. В целом возникновение пор в кристалле кремния при электрохимическом травлении возможно из-за разрыва кремний-кремневых связей при их взаимодействии с имеющимися в пластинке положительными зарядами — электронными дырками — и ионами фтора, приходящими из электролита. Дырки в кремниевой подложке распределены неравномерно и травление начинается там, где их больше. При этом растущая пора как пылесос вытягивает заряды из окружающего кремния. Вокруг растущих пор возникают кремниевые стенки, где дырок мало или вообще нет, эти участки почти не растворяются. Они, подобно водораздельным хребтам, направляют потоки зарядов, несущиеся в растущие поры.

Так получается самоорганизация пор в упорядоченную структуру: расстояние между ними определяется числом носителей заряда и скоростью их движения. А эти параметры, в свою очередь, заданы легированием кремния и приложенной при электрохимическом травлении разностью потенциалов. Так, изменяя в процессе травления плотность тока, можно изменять пористость получаемой пленки и управлять ее показателем преломления. В результате материаловед точно знает, какую пористость он получит при том или ином режиме; у него есть надежный инструмент управления структурой материала и, следовательно, оптическими свойствами, а такое счастье выпадает ученому нечасто. Материалы с закономерным периодическим расположением полостей оптики называют фотонными кристаллами, и для них уже придумали немало приложений. Кстати, самый известный природный фотонный кристалл — драгоценный камень опал; он также переливается всеми цветами радуги. Материаловеды научились делать на пластинках кремния фотонные кристаллы с чередующимися пористыми структурами. Такие слоистые пленки позволяют создавать очень интересный оптический прибор — Брэгговское зеркало. В нем чередуются тонкие слои с большим и малым показателями преломления. В результате падения света на такую структуру возникает интерференция,зеркало отражает и пропускает только часть света определенных длин волн. В общем, есть возможность изготавливать большое разнообразие кремниевых структур, однако какая от них может быть польза?

Нано и био Поначалу возникла идея применить нанопористый кремний в оптоэлектронике. Увы, люминесценция его оказалась нестабильной из-за достаточно быстрого окисления нанокристаллов, да и светодиоды быстро заполонили рынок. Многие материаловеды пытались использовать пористый кремний как матрицу для выращивания металлических нанонитей для нужд микроэлектромеханики. Но и эта идея не сработала: металл недостаточно однородно заполнял поры. Максимум чего удалось добиться — покрыть стенки кремниевых пор частицами золота, серебра, никеля, железа, в лучшем случае — сплошным покрытием. Монолитные металлические нити если и получались, оказывались короткими, максимум в сто раз длиннее диаметра, скорее, нанобруски, чем нити. Впрочем, были и интересные находки. Так, оказалось, что металл лучше осаждается в порах, освещенных светом, а в темноте осаждения нет. Это дает возможность формировать в пористом кремнии металлические объемные узоры методом, подобным литографии. Однако гораздо более продуктивной оказалась идея применить нанопористый кремний в медицине. С точки зрения биотехнологов, кремний уникален сам по себе. Ведь это, с одной стороны, широко используемый в технике материал, а с другой — жизненно важный эле«Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

мент. Нанопористый кремний еще лучше: он достаточно быстро растворяется в биологических жидкостях, и организм его усваивает не только без вреда для себя, но даже с пользой, восполняя дефицит этого элемента. Важное достоинство пористого кремния: на его разветвленную поверхность, а, скажем, в нанопористом кремнии удельная площадь поверхности достигает 1000 м 2/см3, можно осадить не только какое-то полезное вещество, но и «пришить» активные молекулы. Неудивительно, что пористый кремний привлек пристальное внимание специалистов, которые придумали использовать его как каркасы для изготовления искусственных тканей, системы доставки лекарств в больную ткань и средства диагностики. Два последних из этих направлений и развивает лаборатория Осминкиной. Вот, например, идея лечить рак с помощью частиц нанопористого кремния. Такие наночастицы, если их ввести в кровь, будут накапливаться в клетках опухоли: жадные до пищи переродившиеся клетки поглощают наночастицы определенного размера гораздо лучше, чем нормальные. Если же частицу наполнить лекарством, например противораковым препаратом доксорубицином, то в больной клетке оно высвободится. В результате свободный и ядовитый доксорубицин концентрируется в раковых клетках, а не путешествует с кровотоком по всему организму, отравляя его. Обычно, чтобы усилить прицельное действие наночастиц, к их поверхности пришивают молекулы, их называют векторными, которые способны присоединяться к рецепторам на поверхности переродившихся клеток.Интересно, что частицы служат не только для лечения: благодаря люминесценции они подсвечивают раковые клетки изнутри и помогают обнаруживать их. Используя физику, удается еще и усилить терапевтическое действие наноконтейнеров, причем именно в опухоли. Для этого на нее после введения целебных наночастиц направляют ультразвук. Под его действием вокруг каждой наночастицы формируется кавитационный пузырек. В таком пузырьке развиваются чудовищные давления и температура, сравнимая с температурой на поверхности Солнца. В результате в клетках происходят разрушительные «микровзрывы», а также появляются вещества с высокой реакционной способностью. Освобождаясь из пузырька, они начинают крушить переродившуюся клетку изнутри. А раз появляются такие помощники, можно уменьшить дозу лекарства, заключенного в частицы, и, соответственно, еще больше снизить его токсическое действие на весь организм. В принципе, обработав поры кремния каким-нибудь биосовместимым металлом, удалось бы нагреть наночастицу до высокой температуры внутри организма с помощью инфракрасного излучения, которое глубоко проникает внутрь человеческого тела. Разогретая частица станет выжигать пораженную клетку. А если оснастить частицы пористого кремния магнитным веществом, то можно контролировать их локализацию с помощью магнитной томографии и использовать также для диагностики опухоли. В общем, в деле доставки лекарств и уничтожении больной ткани пористый нанокремний дает широкие возможности, хорошо продемонстрированные в университетских экспериментах.

Нанодиагностика К сожалению, любому лекарству, даже самому перспективному, очень трудно выйти за пределы лаборатории: слишком сильна конкуренция между исследовательскими группами за благосклонность крупных фармацевтических компаний. А без их интереса и, стало быть, финансирования ни одна исследовательская лаборатория не может перейти даже к мало-мальски масштабным доклиническим испытаниям на животных. В конце концов, месячное содержание нескольких лабораторных мышей сравнимо с базовым окладом научного сотрудника. Значительно быстрее можно добиться успеха при создании способов диагностики, а не лечения. У нанокремниевой пластинки такие параметры, как эффективный показатель преломления света и характеристики фотолюминесценции, заметно меняются, если на пластинке что-то адсорбируется («налипнет»). А налипнуть может многое. Это зависит как от деталей строения пластинки, так и от того, какие реакционно-способные вещества на нее пришиты. Впервые возможность использовать нанопористый кремний для диагностики различных биологических молекул продемонстрировали в 1997 году исследователи из Скриппсовского исследовательского института в Ла-Хойя и Калифорнийского университета в Сан-Диего во главе с Майклом Сейлором (Michael J. Sailor). По изменению эффективного показателя преломления пластинки в результате реакции с веществом в пробе они смогли определить очень маленькие, пико- и фемтомолярные, концентрации нескольких белков и молекул небольшой нуклеотидной последовательности. Сейчас созданием таких датчиков заняты многие научные группы и компании. В лаборатории Л.А. Осминкиной показали, что из пористого нанокремния можно сделать сенсоры для диагностики бактерий и вирусов. Оказывается, и те и другие неплохо прилипают к диагностическим пластинкам. Причина в том, что у пористой кремниевой пленки, как и у клетки микроорганизма либо частицы вируса, имеется достаточно большая удельная площадь поверхности и электрический заряд. Благодаря пористой поверхности, электрическому заряду и силам Ван-дер-Ваальса, удается «вытянуть» из изучаемого раствора соответствующий биообъект. И действительно — вирусы плотными хлопьями налипают на пористую поверхность. Неплохо оседают и бактерии. Потом их наличие можно проверить по сдвигам интерференционных полос в спектрах отражения пленок. Сегодня в лаборатории активно разрабатывают сенсоры в виде композитных наноструктур золото/серебро/ кремний. Дело в том, что, направленно синтезируя пористые кремниевые пленки различного строения, можно упорядоченно декорировать их поверхность наночастицами этих металлов. А они интересны тем, что могут усиливать полезный оптический сигнал, обеспечить так называемый эффект гигантского усиления комбинационного (Рамановского) рассеяния света. Благодаря этому удается регистрировать очень малое количество объектов в пробе и выявлять даже начальные стадии заболеваний. Группе

На пластинку капнули две капли спирта. Они резко изменили оптические свойства нанопористой поверхности: на ней возникли два темных пятна. Это изменение можно измерить. На таких измерениях и основана методика диагностики с использованием нанокремния

100 нм

Вирусные частицы, подобно хлопьям, облепили нанопористую поверхность Кишечная палочка прочно прилипла к пористой пластинке

500 нм

Осминкиной совместно с коллегами из ФРГ уже удалось показать возможность диагностики с помощью таких наноструктур молекул билирубина, которые сигнализируют о недостатках в работе печени, а также пигмента пиоцианина, маркера бактерии синегнойной палочки. Нанопористый кремний может помочь и прямой борьбе с вирусами. Речь не идет о впрыскивании в кровь наночастиц с тем, чтобы они извлекали вирусы, хотя такая идея и заманчива. К сожалению, подобный препарат может быть опасен, ведь частицы, облепленные вирусами, способны слипаться и закупоривать кровеносные сосуды. Эти возможности надо тщательно исследовать, причем делать это отнюдь не на физическом факультете, где нельзя работать с живыми вирусами, способными заражать человека, с вирусами растений или насекомых работать было бы проще. И тем не менее безопасные подходы есть. Например — очистка крови на сорбентах в аппаратах гемодиализа. Л.А. Осминкина и ее коллеги из МГУ имени М.В. Ломоносова и Института полиомиелита и вирусных энцефалитов

имени М.П. Чумакова умеют делать пористые наночастицы, которые в аппарате гемодиализа извлекают из жидкостей вирусы гриппа, гепатита, лихорадки Западного Нила, ВИЧ. Не исключено, что и при заражении крови, которое смертельно опасно и сейчас почти не поддается лечению, нанопористый сорбент пригодится для избавления от болезнетворных грибков и бактерий. Конечно, очистка крови от вируса с помощью гемодиализа — не самая простая процедура, но, с учетом того, что противовирусные препараты ориентированы не на сам вирус, а на усиление иммунитета организма, иметь в арсенале медиков такое радикальное средство для изъятия вирусов и бактерий может быть полезно. Часто для анализа биомолекул или для специфической сорбции биообъектов на поверхность нанопористых пластинок нужно пришивать специальные молекулы, способные соединяться с искомыми веществами. Тогда молекулы этого вещества, если оно есть в пробе, прилипнут к кремниевой пластинке и изменят как ее эффективный «Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

показатель преломления, так и способность к фотолюминесценции, либо оставят свой уникальный «отпечаток пальца» в Рамановском спектре. И тут имеется большой выбор возможностей. Самый проверенный способ — пришить какое-то антитело, которое соединится с нужной молекулой или вирусом. Какие только антитела не пришивают к поверхности нанопористого кремния! Например, если это антитело к белку теплового шока HSP70, то получится датчик на некоторые виды рака: слишком большое содержание этого белка в крови должно вызвать опасения за здоровье пациента. Датчик, настроенный на С-реактивный белок, CRP, выявит неполадки в сердечно-сосудистой системе. Датчики, настроенные на различные микотоксины, позволят определять наличие этих опасных веществ, вырабатываемых грибками: они-то и служат главной причиной порчи продуктов питания или напитков. Производство таких датчиков стоит недорого, для фиксации результатов анализа не нужно проводить сложных манипуляций — достаточно измерить изменение либо эффективного показателя преломления, либо флюоресценции, либо зарегистрировать Рамановский спектр и сравнить с табличными данными. Это гораздо проще, чем использовать биохимические методы. Вот, например, как выглядит работа с датчиком на присутствие глистов вида Echinococcus granulosus, которые паразитируют в печени людей, собак и кошек. Сейчас анализ на наличие этих и многих других паразитов требует серьезного исследования крови сложными биохимическими методами, но и они не всегда гарантируют точный результат. А китайские исследователи из Синьяньского университета в Урумчи во главе с Цзя Чжэньхуном (Zhenhong Jia) в 2017 году разработали простой датчик. Эхиноккок выделяет специфический белок, его-то и надо обнаружить в пробе. Как это сделать с наибольшей чувствительностью? Простой подход: пришить к нанопористому кремнию антитело к белку. Однако, как выяснилось, в пробе обычно так мало этого белка, что выявить его сигнал трудно. Чтобы решить задачу, собрали Брегговское зеркало из двадцати слоев нанопористого кремния; каждый слой протравлен при разных режимах, поэтому у них разные показатели преломления. Поверхность получившегося фотонного кристалла модифицировали антигеном к антителам белка паразитов и подстраивали так, что его фотонная запрещенная зона совпадает с длиной волны люминесценции квантовых точек CdSe/ZnS. А к самим светящимся квантовым точкам пришили антитело к искомому белку. В результате анализ выглядит так. На пористую пленку капают образец изучаемой крови, выжидают, пока возможный белок прилипнет к поверхности пор, а затем капают реагент, содержащий антитела с пришитыми квантовыми точками. Затем поверхность протирают и освещают лучом, возбуждающим свечение квантовых точек. Если меченые антитела присоединились к осажденным белкам, то присоединенные к ним квантовые точки дадут свет и зеркало его усилит; тогда сигнал удастся заметить. Такой датчик может найти до 300 фемтограммов белка в миллилитре пробы.

Очень интересно сделать на основе нанопористого кремния датчики на нуклеотидных последовательностях. Для этого на него пришивают короткие фрагменты ДНК или РНК, так называемые аптамеры, и они вступают в реакцию с молекулами, содержащими участки, комплиментарные к этим фрагментам. Первыми датчик из пористого кремния с аптамерами в 2017 году опробовали исследователи из Израильского технологического института в Хайфе во главе с Эстер Сегал (Ester Segal), а сейчас это направление считается наиболее перспективным. Аптамеры, как и антитела, способны приклеивать к кремниевой пластинке практически всё, начиная от ионов металла и отдельных белковые молекул до целых микроорганизмов. Однако в отличие от антител, аптамеры очень удобно синтезировать с помощью разработанной в 1990 году автоматизированной процедуры, названной методом SELEX (систематическая эволюция лигандов экспоненциальным обогащением). А самое главное, датчик с аптамерами гораздо дольше сохраняет работоспособность, чем его аналог с антителами, и не требует особых условий хранения. Более того, некоторые аптамерные датчики можно использовать многократно, удалив с них изучаемые вещества после анализа. Экспериментаторы в разных лабораториях уже создали работоспособные аптамерные датчики, чтобы измерять, например, содержание лактобактерий в кисломолочных продуктах. Чувствительность такого датчика составляет миллион бактерий в миллилитре продукта, что примерно в сто раз меньше, нежели должно быть в приличном йогурте. Аналогичные датчики на белки, например на альфа-тромбин (его содержание надо знать для выявления склонности к закупорке сосудов), дают наномолярную точность, что очень неплохо для практических целей, когда требуется низкая цена и высокая скорость анализа. Так нанопористый кремний из курьеза, даже скорее брака при полировке кремниевых пластинок стал важным материалом, который может обеспечить появление дешевых методов массовой диагностики, необходимых буквально во всех областях жизни. Более того, если в системе здравоохранения имеется большое число разнообразных методик, доступных любому гражданину, то в ветеринарии, особенно в мелких хозяйствах, ситуация гораздо хуже. Именно из-за недостатка дешевых методов оперативной диагностики заболеваний постоянно возникают страшные эпизоотии, заставляющие истреблять тысячи животных на зараженных фермах. Теоретически диагностика нанопористыми пластинками не требует даже дорогостоящего оптического оборудования, ведь обработанные пробами пластинки можно переслать в специализированную лабораторию, которая проведет необходимые измерения. Для этого нужны лишь отлаженная методика и налаженное производство. Главное же, чтобы у исследователей не иссякала фантазия, а у финансирующих органов — желание поддерживать такие работы. Фото предоставила Л.А. Осминкина

ия Александра Кука

Частицы надежды Когда бактерии привыкнут к антибиотикам, когда вирусы приспособятся к вакцинам, тогда у человечества останется последняя надежда. Эта надежда — наночастицы из неорганики, прежде всего из кремния, углерода, металлов и их простейших соединений — оксидов и сульфидов. Такие частицы для микроорганизмов подобны терминаторам; используя для своего действия не химию, в физику, они не дают шанса приспособиться: любая мутация тщетна против сил электростатики, поверхностного натяжения или действия кавитации.

Драгоценности в наноформе Про то, что исследователи пытаются сделать лекарство из наночастиц пористого кремния, рассказано в пре-

дыдущем материале. Как видно, идей много: это и уничтожение возбудителей инфекций прямым контактом, и контролируемое выделение лекарства из частицы, и действие ультразвуком. Однако до реальных результатов для борьбы с инфекцией, находящейся внутри организма, дело пока не дошло. А что с другими наночастицами и как они вообще могут работать? Собственно, сам факт того, что наночастицы отлично борются с инфекцией, известен с давних пор, по крайней мере с тех, когда появились препараты с коллоидным серебром. И сейчас серебряные наночастицы наиболее исследованы. Благодаря присущему нанотехнологам изощренному уму, они научились делать не только круглые частицы серебра нужного наноразмера, но и прутки, треугольники, шестиугольники или кубы. Треугольные и кубические частицы оказались самыми убийственными для самых разных бактерий. Предположительно, это связано с высокой плотностью электронов на плоских гранях. О природе же действия идут споры.

Одни исследователи сообщают, что, прилипнув к мембране клетки, серебряная частица как будто прожигает ее не без помощи своих электронов и клетка гибнет. Другие думают: главное здесь — генерируемые частицей активные формы кислорода, которые уничтожают как мембрану, так и внутренность клетки. Есть мнение, что, растворяясь, наночастица серебра дает серебряные ионы; они, присоединяясь к содержащим серу группам на молекулах ферментов, блокируют их работу. Может быть, серебро, присоединяясь к фосфору и сере на ДНК и РНК, разрушает всю клеточную машинерию. К сожалению, все эти механизмы наночастица серебра задействует и в отношении клеток организма, поэтому пока что не найден безопасный способ превращения их в лекарственный препарат: бактериальную активность они, как правило, проявляют пока только в опытах в чашке Петри. Хотя для защиты открытых ран препараты с наночастицами серебра уже используют. «Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

Золотые наночастицы в живой системе гораздо более инертны, чем серебряные. Это и хорошо, и плохо. С одной стороны, их токсичность для организма гораздо ниже. А с другой, золото и на бактерий действует хуже: чтобы достичь целебного эффекта, нужна концентрация в 50 раз больше, чем серебряных наночастиц. Золотые частицы используют лишь один способ из серебряного арсенала — механически разрушают клеточные мембраны. Однако исследователи нашли обходной путь: к золотым наночастицам приделывают молекулы антибиотиков. Такой препарат убивает даже устойчивые к антибиотикам микроорганизмы, оставаясь сравнительно безопасным для клеток организма. Отлично работают золотые наночастицы и как аккумуляторы тепловой энергии при воздействии инфракрасным светом, но это уже скорее из истории борьбы с раком, чем с бактериями. А вот золотые нанокластеры, то есть частицы размером менее нанометра, отлично себя показали как средство борьбы хоть с грибками, хоть с бактериями. С точки зрения физики размер такой частицы оказывается сравним с длиной волны свободных электронов, имеющихся в металле, и тогда в действие вступают квантовые свойства вещества, что качественно меняет все параметры взаимодействия таких частиц с любыми микроскопическими объектами. Как это проявится в биологической активности — предмет будущих исследований.

Неблагородные оксиды Еще одно важное нанолекарство — частицы оксида цинка. В общем-то, с цинковой мазью знаком любой подросток: этой субстанцией борются с прыщами. В наноформе частицы ZnO оказываются в разы более эффективны, чем в макро. Считается, что, приклеиваясь к мембране клетки, они используют опять-таки несколько способов ее уничтожения. Первый — механическое разрушение мембраны непосредственно в месте контакта. Второй — выработка частицей активных форм кислорода,

прежде всего перекиси водорода и гидроксид-радикала. Если для наночастиц серебра или золота это, скорее, гипотетический способ, с оксидом цинка есть полная ясность, ведь ZnO — полупроводник, который можно активировать ультрафиолетовым светом. Вот на свету и идет выработка молекул, которые окисляют мембрану: когда у клетки кончаются ресурсы, чтобы противостоять окислению, она погибает. Третий способ — быстрое растворение наночастиц после попадания внутрь клетки: как правило, среда там закислена, а в кислой среде оксид цинка прекрасно растворяется, в отличие от нейтральной среды крови. Ионы цинка, насыщая цитоплазму, нарушают внутриклеточный машину. Понятно, чем мельче частица, тем больше площадь ее поверхности, и, стало быть, разрушение мембраны идет эффективнее, а растворение — быстрее. Опыты показывают, что наночастицы цинка отлично уничтожают и бактерии, и грибки, причем устойчивые к действию лекарств, особенно хорошо это им удается делать при освещении ультрафиолетом, когда наночастицы производят больше всего активных форм кислорода. Для нанотехнологов оксид цинка — просто кладезь возможностей, ведь его наночастицы можно делать самых разных форм: от незамысловатых шариков до настоящих наноцветов. Соответственно, в столь разных конструкциях в очень широких пределах меняются как площадь поверхности возможного контакта с клеткой, так и электронные свойства замысловато изогнутых поверхностных слоев наночастиц. Оксид цинка признан одним из самых безопасных для людей веществ, однако до сих пор его все-таки использовали в качестве компонента мазей, то есть применяли наружно. Для борьбы с инфекциями нужно вводить это вещество внутрь организма, и делать это следует через кровь, ведь оно почти не всасывается из кишечника. Тут существуют нюансы: есть данные, что наночастицы оксида цинка уничтожают эритроциты не намного хуже, чем бактерии, а кроме того, ионы цинка, получающиеся при растворении наночастиц, при цирку-

ляции в крови могут мешать организму усваивать медь и железо. Не очень хорошо наночастицы цинка действуют и на те органы, где они накапливаются, а это печень, легкие, мозг и почки. Чтобы ослабить их негативное действие, нанотехнологи пытаются легировать наночастицы оксида цинка другими металлами — железом, никелем, магнием, золотом, серебром — и тем самым регулировать кинетику растворения. В результате организм быстрее освободится от этого вещества после выполнения им своих функций. Частицы диоксида титана действуют по сходному сценарию: они тоже возбуждаются под ультрафиолетом и начинают разрушать мембрану бактериальной клетки за счет выработки активных форм кислорода. Интересно, что легирование частиц диоксида титана серебром сдвигает спектр активации в безопасную видимую область. Еще исследователей привлекают наночастицы меди, магния, оксидов алюминия, меди, железа, но их антибактериальные свойства пока изучены хуже, чем у золотых, серебряных или оксид-цинковых. Впрочем, как и безопасность для организма человека.

Нано и нежить А вот для вирусов у наночастиц припасены другие способы борьбы. Прежде всего, они могут прямо раскромсать вирус на мелкие кусочки. Именно таким образом ведут себя нанопластинки из оксида графена; так называют графен с присоединенными к нему функциональными группами, содержащими кислород, водород и углерод. Его получают, например, действуя горячей кислотой (сильным окислителем) на графит. Интересно, что даже без всяких модификаций оксиду графена подвластны столь непохожие вирусы птичьего кишечного гриппа и ящура. Металлическая или углеродная наночастица, прилипнув к оболочке вируса, способна разрушить эту оболочку еще до входа в клетку, а может и помешать ей прицепиться к рецептору на клеточной мембране. Если вирус все-таки проникнет внутрь клетки, его и там настигнут наночастицы: они

помешают уже на этапе сборки новых вирусных частиц. А еще наночастица, присоединившись с помощью пришитых к ней молекул к нужному рецептору клетки, активирует клеточную противовирусную систему. Все эти способы борьбы хотят использовать для создания противовирусных препаратов прямого действия на основе наночастиц. Конечно, самое пристальное внимание привлекли все те же серебряные наночастицы для борьбыс вирусом гриппа, хотя их опробовали на других вирусах: гепатита, герпеcа, ВИЧ, коронавирусе. Очень хорошо показали себя против разных вирусов гриппа серебряные наночастицы, приготовленные в растительных экстрактах, или такие, к которым пришиты молекулы известных препаратов против гриппа вроде занамивира, последние даже рекомендованы для клинических испытаний. Именно наночастицы с занамивиром активируют клеточный иммунитет против вирусов. При этом концентрация наночастиц серебра оказывается ниже опасной для клеток организма. Интересное направление — создание наногелей с серебряными частицами. Такой препарат распределяется по слизистым оболочкам и защищает организм от проникновения вируса сквозь них. Наногели очень пригодятся для борьбы с проявлениями герпеса на всех частях тела, в том числе интимных, а наилучшую эффективность в этом деле показали наногели с серебряными частицами, обернутыми в оболочку из дубильной кислоты. К золотым наночастицам также пришивают полезные молекулы, например интерферона, и тогда они включают клеточную машину защиты от вирусов. Такие частицы долго живут в организме: даже после одной инъекции спустя неделю их находили в печени подопытной мыши. Иными словами, ими удастся лечить гепатит несравнимо лучше, чем всеми известными препаратами. Отличились в борьбе с вирусами и золотые нанокластеры. Интересно, что голые нанокластеры действуют против одних вирусов, а другие их не замечают. Такой парой оказались мучающие животных вирус репродуктивно-респираторного синдрома,

или болезни голубых свиней (PRRSV), и подобный герпесу вирус псевдобешенства (PRV), он вызывает смертельно опасную чесотку. С первым кластеры расправляются быстро, а чтобы убить второй, пришлось обрядить золото в шубу из молекул аминокислоты гистидина: такие частицы мешают вирусу присоединяться к рецепторам клетки. В ход идут и частицы диоксида меди (они неплохо блокируют размножение вируса герпеса), и оксиды редких земель. Например, на наночастицы оксида гадолиния с добавками тербия и европия пришили антитела к вирусу Зика, и препарат сработал. Отдельное направление антивирусной нанотехнологии — квантовые точки. Они не только лечат, но и светятся в пробе или в тканях подопытных животных. Исследования начинались с самых распространенных, кадмий-теллуровых квантовых точек, и они, будучи покрытыми молекулами глютатиона, оказались убийственны для вируса псевдобешенства. При этом лучше всего работают крупные наноточки с положительным зарядом поверхности. Конечно, частица с кадмием никогда не станет лекарством, ведь этот элемент считается крайне вредным даже в мельчайших дозах. А вот квантовые точки из сульфида серебра гораздо безопаснее. Они прекрасно показали себя в борьбе с РНК-содержащими вирусами, например коронавирусом, возбуждающим эпидемический понос свиней, PEDV: нарушают синтез вирусной РНК, а также активируют в клетке синтез интерферона и других веществ клеточной иммунной системы. Еще менее безвредны для организма углеродные точки, которые получают пиролизом различных веществ. Они также активируют клеточный иммунитет и предотвращают размножение вирусов многих типов — и ДНК, и РНК, и безоболочечных аденовирус-подобных вирусов. Пытаясь применить в современных условиях принципы традиционной китайской медицины, исследователи решили изготовить углеродные точки пиролизом куркумина — его получают из пряности куркумы, важного антиинфекционного средства, издавна используемого ки-

тайцами и индусами. Считается, что такие точки будут покрыты остатками молекул куркумина, что обеспечит их целебное действие. И точно, куркуминовые точки показали прекрасную антивирусную активность. Например, они столь сильно деформируют поверхность коронавируса (опыты ставили на вирусе поноса свиней), что тот теряет способность заражать новые клетки. Новорожденные мыши, зараженные этим вирусом, все выжили в опытах, в отличие от контрольных, которых не лечили совсем либо давали непреобразованный куркумин. Куркуминовые точки подавляли и энтеровирус. Точки, изготовленные на основе другого китайского снадобья, глицирризиновой кислоты из корней солодки, смогли в сто тысяч раз снизить титры вируса болезни голубых свиней, они же проявляли большую активность против других опасных для сельскохозяйственных животных вирусов. А оксид графена с пришитыми молекулами куркумина инактивировал респираторно-синцитиальный вирус человека, он входит в число вирусов, вызывающих простуду. В общем, как видно, в руках нанотехнологов есть мощный, но малоизученный инструмент борьбы с бактериям, грибками и вирусами. Правда, такая борьба ведется пока только в чашках Петри, и редко, когда дело доходит до подопытных животных. Оно и понятно. Действие наночастиц, полезное и вредное, зависит от их состава, размера, формы, пришитых к ним молекул. Поиск оптимума в подобном четырехмерном пространстве — занятие увлекательное, но весьма утомительное. Путешествие по изрезанному рельефу страны целебных наночастиц требует надежных путеводителей, а в них пока написаны лишь первые строки. Однако нет сомнений, что по мере продвижения в глубь этой страны человечество обретет невиданные ранее по эффективности средства против инфекций и никакие мутации не позволят их возбудителям приспособиться к действию препаратов, работающих прежде всего на принципах физики, а не биохимии.

С. Анофелес «Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

TopFoto

Портреты

Кандидат биологических наук

С.В. Багоцкий

Академик и герой 36

Тридцатого сентября 2021 года исполнилось 130 лет со дня рождения выдающегося советского математика, астрофизика, геофизика, полярного исследователя и организатора науки Отто Юльевича Шмидта (1891–1956). Стереотип, представляющий математиков «кабинетными учеными», не имеет ни малейшего отношения к этому незаурядному человеку.

Отто Шмидт родился в Могилеве в семье мелкого торгового служащего. Отец его был обрусевшим немцем, мать латышкой, но сам Отто Юльевич с полным основанием считал себя русским. Уже в детстве мальчик проявлял исключительную любознательность, и на семейном совете мудрый дедушкалатыш сказал, что нужно собраться с силами и дать внуку образование. В 16 лет Отто Шмидт составил список книг, которые он хотел бы прочитать, а потом посчитал, сколько времени ему для этого понадобится. Получилось, как он вспоминал, приблизительно тысяча лет. Свою первую научную работу по математике О.Ю. Шмидт написал, будучи первокурсником физико-математического факультета Киевского университета. В 1913 году он окончил университет и был оставлен для подготовки к профессорскому званию, в 1913–1917 годах выполнил ряд серьезных работ в области высшей алгебры. Наиболее значительная среди них — монография «Абстрактная теория групп», написанная в 1917 году. Однако ему было скучно заниматься чем-то одним, и он стремился попробовать себя в самых разных сферах деятельности, проверить множество своих идей. Активной жизни Отто Юльевича не мешали даже периодические обострения хронического туберкулеза, которым он заболел в юности. В 1917 году, после падения самодержавия, О.Ю. Шмидт приехал в Петроград на научную конференцию. События в столице его так увлекли, что назад в Киев он не вернулся. Шмидт восторженно встретил Октябрьскую революцию, вступил в ряды Коммунистической партии, а переехав из Петрограда в Москву, работал в советских учреждениях — в системе Наркомпрода, Наркомфина и Наркомобраза. Его сил и энергии хватало на то, чтобы заниматься сразу несколькими важными делами. В 1919 году, будучи сотрудником Наркомпрода, он составляет проект положения о пролетарских продотрядах. В 1923 году в Наркомфине пишет научную работу «Математические законы денежной эмиссии», принимает участие в теоретическом обосновании нэпа. Одновременно он преподает математику в московских вузах и читает научно-популярные лекции перед самыми разными аудиториями. Преподавание и популяризацию науки Отто Юльевич очень любил и считал, что и то и другое помогает в научной работе, поскольку учит ее осмысливать. В 1921–1924 годах О.Ю. Шмидт работал директором Государственного издательства. По его инициативе оно начало выпускать научные журналы и научные монографии. Именно ему принадлежит идея создания Советской энциклопедии. Идею поддержало советское руководство, решение о начале работы над энциклопедией было принято в 1925 году, а Шмидта назначили ее главным редактором. В качестве консультанта Наркомпроса О.Ю. Шмидт внес большой вклад в организацию высшего и среднего специального образования в СССР. Есть версия, что именно он ввел в научный обиход слово «аспирант». Оно бытовало в дореволюционной России, но означало «претендент на должность или чин», фактически и употреблялось как синоним

Фотохроника ТАСС

Строитель советской науки

Капитан ледокола «Ермак» Владимир Воронин (слева) и начальник экспедиции Отто Шмидт во время их путешествия к северному полюсу, 1938 г. Фото Сергея Лоскутова из фотоархива ТАСС

«претендента». С легкой руки Шмидта аспирантами стали называть ученых, которые готовятся к защите докторской диссертации. По-латински aspirans — «стремящийся к чемулибо», но распространение получил и шутливый перевод с намеком на трудность научного пути: «бездыханный», от spiro — «дышу» с приставкой а-. В документе слово «аспирант» впервые появилось 21 января 1925 года — когда Совнарком РСФСР утвердил Положение о научных работниках высших учебных заведений и Инструкцию о порядке подготовки научных работников при научно-исследовательских учреждениях и высших учебных заведениях по прикладным, точным и естественным наукам. О.Ю. Шмидт был трижды женат, и все его жены были незаурядными женщинами. Вера Федоровна Яницкая еще в 1917 году отправилась вместе с ним в Петроград, потом в Москву, в 1920-е годы окончила курсы в Институте высшей нервной деятельности и стала детским психологом и психоаналитиком. Ее работы высоко оценил крупный советский психолог Л.С. Выготский. Их сын Владимир (1920—2008) стал профессором Московского государственного индустриального университета. Вторая жена, музеевед и литературовед Маргарита Эммануиловна Голосовкер — сестра философа, писателя и переводчика Якова Голосовкера, автора фундаментального труда «Античная мифология как единый миф о богах и героях» и его художественной адаптации «Сказания о титанах»; этой книгой зачитывались несколько поколений советских детей. Их сын, Сигурд Оттович Шмидт (1922–2013) — знаменитый историк, крупнейший знаток старой Москвы. А третья жена О.Ю. Шмидта была членом команды «Челюскина», но об этом чуть позже. «Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

Granger/TASS

Путешественник В 1924 году О.Ю. Шмидт из-за очередного обострения туберкулеза был направлен на длительное лечение в Австрию. Там он увлекся альпинизмом и уговорил коллег из Чрезвычайной ассоциации германской науки (Notgemeinschaft der Deutschen Wissenschaft — организация, которая способствовала финансированию науки в трудные времена после Первой мировой войны) устроить совместную экспедицию на малоисследованный тогда Памир. Русско-немецкая экспедиция состоялась в 1928 году и оказалась весьма результативной. Трое немецких альпинистов совершили восхождение на вершину высотой 7134 м над уровнем моря, которую географ А.П. Федченко в 1871 году назвал пиком Кауфмана в честь генерал-губернатора Туркестана. На тот момент это была самая высокая покоренная вершина, и после восхождения она получила новое название — пик Ленина. Инициатива Шмидта положила начало многолетней работе Таджикско-Памирской экспедиции Академии наук СССР. Вспоминает Филипп Борхерс, один из немецких участников экспедиции. После того как они с Карлом Вином (сыном нобелевского лауреата Вильгельма Вина) отделились от товарищей, чтобы достигнуть очередной цели, и стали переходить вброд горную речку, Борхерса унесло водой. Ему удалось выплыть, но он сильно поранился. Пришлось возвращаться в лагерь. Два дня они шли по леднику, почти

Полярный исследователь И.Д. Папанин (слева) вместе с О.Ю. Шмидтом и полярным летчиком М.В. Водопьяновым на аэродроме в Холмогорах перед полетом на легендарном самолете «СССР Н-170» на остров Рудольфа – самый северный из островов Земли Франца-Иосифа. Предстоит посадка на лед, 1937 г.

без еды. «Настало золотое утро. Мы поползли дальше. Мы шли медленно, но все еще шли. Иногда я спал четверть часика, часто освежал истощенное тело (…) великолепной чистой ледниковой водой. Во время одного такого умывания, вскоре после полудня, я вижу справа людей. Мы зовем, машем. Нас слышат. Это Алльвайн, Шнайдер, Шмидт и русский лейтенант вместе с носильщиками, которые в тревоге о нашем долгом отсутствии были направлены на поиски. Крепкое товарищество русских и немецких участников экспедиции было и здесь превосходно оценено в деле». В 1929 году Совнарком СССР предложил Отто Юльевичу Шмидту возглавить полярную экспедицию на Землю Франца-Иосифа. Эта экспедиция стала его первым путешествием в Арктику, о которой Шмидт до этого почти ничего не знал. Арктика произвела на него столь сильное впечатление, что он посвятил ей большую часть своей дальнейшей жизни. После экспедиции на Землю Франца Иосифа по решению советского правительства был создан Арктический науч-

датской компании-производителя для устранения дефектов. Второго августа 1933 года «Челюскин» отправился из Мурманска во Владивосток. Многие зимовщики, направлявшиеся на остров Врангеля, ехали с семьями, поэтому на пароходе оказались женщины и дети. Всего на борту было 112 человек. Руководителем экспедиции снова был Отто Юльевич Шмидт, капитаном — Владимир Иванович Воронин. В экспедиции принимали участие не только экипаж, ученые и полярники, но и журналисты: поэт Илья Сельвинский в качестве корреспондента «Комсомольской правды», секретарь Главморпути Леонид Муханов, кинооператоры Марк Трояновский и Аркадий Шафран, писатель Сергей Семенов, художник Федор Решетников, фотограф Петр Новицкий и спецкор «Известий» Борис Громов. К началу ноября «Челюскин» добрался до Чукотского моря, но тут сильное течение понесло корабль обратно на запад. Стало ясно, что придется зимовать во льдах. К этому варианту экспедиция была готова: на «Челюскине» имелось все необходимое для зимовки. Но 13 февраля 1934 года мощный напор льдов разорвал борт «Челюскина». Стало ясно, что пароход уйдет на дно. Участники экспедиции стали разгружать пароход, перенося запасы продовольствия, палатки, стройматериалы на льдину, где удалось разбить лагерь. Вскоре пароход затонул. На

Профессора Отто Шмидта, приехавшего в Лондон для участия в Конгрессе мира и дружбы с СССР, на вокзале Виктория встречает Посол СССР в Великобритании И.М. Майский, 3 декабря 1935 г.

TopFoto

но-исследовательский институт. О.Ю. Шмидт, назначенный его директором, возглавил полярные исследования, широко развернувшиеся в СССР в 1930-х годах. Арктика очень интересовала советское руководство. Через нее лежала дорога к несметным богатствам сибирских недр. Для того чтобы доставлять людей и грузы в Сибирь, на Дальний Восток, необходимо было освоить Северный морской путь. В 1932 году экспедиция, которой руководил О.Ю. Шмидт, впервые за одну навигацию прошла Северный морской путь от Архангельска до Камчатки на ледоколе «Сибиряков» (капитаном был Владимир Иванович Воронин). Это доказало возможность относительно дешевой доставки людей и грузов в северные районы Сибири. Было создано Главное управление Северного морского пути, начальником которого назначили О.Ю. Шмидта. Но ледоколов в СССР было очень мало, и строительство их было дорогим. Поэтому возникла идея использовать для доставки грузов по Севморпути обычные пароходы. Проверка такой возможности стала целью следующей большой экспедиции. В Дании, по заказу внешнеторговых организаций СССР, в 1933 году построили большой пароход, «усиленный для навигации во льдах». Сперва он назывался «Лена», а затем был переименован в «Челюскин» в честь полярного исследователя Семена Ивановича Челюскина (1700–1764). Многие опытные полярные капитаны сомневались в реальности этой идеи. Судя по всему, сомневался и О.Ю. Шмидт. Но решение было принято на очень высоком уровне. Экспедиция на «Челюскине» началась 16 июля 1933 года, но, выйдя из Ленинграда, пароход задержался в доках

«Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

Фотохроника ТАСС

Начальник полярной экспедиции академик О.Ю. Шмидт на пароходе «Челюскин», 1 января 1934 г. Фото Василия Федосеева

льду осталось 104 человека, в том числе десять женщин и двое детей. Восемь человек — заболевшие и те, кому необходимо было вернуться на Большую Землю, в том числе и Сельвинский, высадились раньше и вместе с чукчами на собаках смогли добраться до континента; один человек погиб, когда пароход тонул. Но у геодезиста Василия Васильева и его жены Доротеи во время похода родилась дочь, которую назвали Кариной — в честь Карского моря. Другой девочке, Алле Буйко, был всего год. «Ну, всё, — сказал Шмидт капитану Воронину. — “Челюскин” мы погубили. Теперь нас расстреляют». Но высшее руководство СССР рассудило по-иному. Радист «Челюскина» Эрнст Теодорович Кренкель передал на Большую Землю сообщение о катастрофе и получил ответную радиограмму: «Шлем героям-челюскинцам горячий большевистский привет. С восхищением следим за вашей героической борьбой... Сталин, Молотов, Ворошилов». Были приняты все возможные меры для спасения экспедиции. Общесоюзный штаб спасательной операции возглавил член Политбюро ЦК ВКП(б) Валериан Владимирович Куйбышев. Вывезти людей со льдины можно было только самолетами, и для этого были мобилизованы лучшие полярные летчики, Челюскинцы расчистили на льдине взлетно-посадочную полосу. Сесть на нее было трудно, но можно. Точное местонахождение лагеря установить было непросто, так как льдина перемещалась: самолет прилетел

лишь 5 марта. Первыми эвакуировали женщин и детей, и затем в течение месяца были спасены все члены экспедиции. Вскоре после этого шторм разметал остатки лагеря. За два месяца на льдине, в мороз и полярную ночь, удалось обустроить жизнь, которую каждый старался сделать «возможно культурнее и лучше», писал О.Ю. Шмидт. Из спасенных материалов построили деревянный барак. Ученые определяли по приборам местонахождение льдины, изучали погодные условия и поведение льдов. Отто Юльевич читал лекции на самые разные темы, от диалектического материализма до фрейдизма; во время лекций возникали острые дискуссии. Челюскинцы даже выпускали стенгазету под названием «Не сдадимся!». На «Челюскине» у О.Ю. Шмидта начался роман с Александрой Александровной Горской (1906–1995), которая значилась в списках экипажа как уборщица. После возвращения из экспедиции она стала третьей и последней его женой. В сентябре у них родился сын Александр (1934—2010), будущий геолог. За спасением экспедиции следил весь мир. В Москве челюскинцев встречали с таким же торжеством, как в 1960х годах — космонавтов. Шестнадцатого апреля 1934 года было принято Постановление ЦИК СССР об учреждении звания Героя Советского Союза, и первыми удостоились этого звания летчики, спасавшие экспедицию О.Ю. Шмидта: Анатолий Васильевич Ляпидевский (1908–1983), Сигизмунд Александрович Леваневский (1902–1937), Василий Сергеевич Молоков (1895–1982), Николай Петрович Каманин (1908–1982), Маврикий Трофимович Слепнев (1896–1965), Михаил Васильевич Водопьянов (1899–1980), Иван Васильевич Доронин (1903–1951). Полярники и летчики стали кумирами и образцами для подражания, ими восхищалась молодежь, в них играли школьники. Появилось и приобрело популярность новое имя — Оюшминальд (Отто Юльевич Шмидт на льдине) и еще некоторые, такие же замысловатые. Правда, большинство детей, получивших подобные имена, сменили их, когда стали взрослыми. Экспедиция на «Челюскине» показала, что для освоения Северного морского пути без ледокольного флота не обойтись. Вопросы, связанные с созданием ледокольного флота, правительство рассмотрело в июне 1934 года. Вскоре началось строительство нескольких мощных ледоколов, которые были введены в эксплуатацию в конце 1930-х годов. А совсем недавно, в сентябре 2020 года, экспедиция Русского географического общества и Северного флота на ледоколе «Илья Муромец» обследовала затонувший «Челюскин». Участники экспедиции с помощью многолучевого эхолота провели трехмерную акустическую съемку парохода, а затем видеосъемку — с помощью необитаемого подводного аппарата «Марлин-350». Полярные исследования не мешали О.Ю. Шмидту заниматься математикой. В 1929 году он создал в Московском университете кафедру высшей алгебры (с 1933 года — механико-математический факультет) и сам возглавил ее. Этот пост он занимал до 1949 года. При кафедре был организован научный семинар, пользовавшийся большой популярностью среди математиков Москвы. С 1932 по 1950

AP/TASS

На ужине в честь прославленных советских исследователей Арктики – профессора О.Ю. Шмидта (слева в первом ряду) и профессора Г.А. Ушакова (справа) в отеле Astor в Нью-Йорке 23 мая 1934 г. На ужине присутствовал посол СССР в США А.А. Трояновский (сидит в центре). Советских гостей принимали известный исследователь Вильхьямур Стефанссон, президент Клуба исследователей Рой Чепмен Эндрюс, Джон А. Кингсбери и сэр Хьюберт Уилкинс (стоят, слева направо)

год О.Ю. Шмидт был главным редактором одного из ведущих советских математических журналов «Математический сборник». В 1935 году его избрали академиком АН СССР. В 1937 году он создал Институт теоретической геофизики АН СССР и стал его первым директором. (Сейчас это Институт физики Земли РАН имени О.Ю. Шмидта.)

«Северный полюс-1» Новым полярным проектом, который О.Ю. Шмидт предложил в середине 1930-х годов, стало создание стационарной научной станции на льдах в районе Северного полюса. Тринадцатого февраля 1936 года он доложил об этом проекте на заседании в Кремле, и проект был одобрен. Изначально предполагалось, что начальником станции будет опытный полярник Владимир Юльевич Визе (1886–1954), но проблемы со здоровьем заставили его отказаться. Состав сотрудников станции окончательно определился в феврале 1937 года. Ее начальником назначили Ивана Дмитриевича Папанина (1894–1986); на станции было два научных работника — геофизик Евгений Константинович Федоров (1910–1981) и гидробиолог Петр Петрович Ширшов (1905–1953); четвертым был радист «Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

ТАСС

дрейфа и точно предсказал, что льдину вынесет к берегам Гренландии. Льдина постепенно уменьшалась в размерах и даже трескалась, поэтому в начале 1938 года было решено закрыть станцию. Девятнадцатого февраля 1938 года ледоколы «Мурман» и «Таймыр» сняли со (с?) льдины участников экспедиции. За 274 дня научная станция «Северный полюс-1» проплыла более 2 тысяч километров. Научные результаты, полученные в уникальном дрейфе, были представлены Общему собранию АН СССР и получили высокую оценку специалистов.

Глава Академии

Начальник дрейфующей станции «Северный полюс-1» И.Д. Папанин и академик, начальник Главного управления Северного морского пути О.Ю. Шмидт (слева направо) на ледоколе «Ермак», март 1938 г. Фотограф Сергей Лоскутов

Эрнест Теодорович Кренкель (1903–1971). Все они были опытными полярниками, Кренкель и Ширшов участвовали в походе «Челюскина». Позднее к экспедиции присоединился пятый участник — пес Веселый. Доставка оборудования и сотрудников первой в мире советской дрейфующей станции на Северный полюс была непростой задачей. Эскадра самолетов из Москвы летела в Архангельск, там меняла колесные шасси на лыжные. Затем летели в Нарьян-Мар, на станцию Маточкин Шар на Новой Земле, потом на остров Рудольфа и уже оттуда к месту зимовки. Двадцать первого мая самолет с сотрудниками будущей станции и частью оборудования приземлился вблизи Северного полюса. Остальное оборудование доставили в следующие две недели. На этом же самолете на Северный полюс прилетели сам О.Ю. Шмидт и некоторые другие товарищи, в том числе и кинооператор Марк Трояновский, который снял документальный фильм «На Северном полюсе». Этот фильм купили в 32 странах. По официальным данным, выручка от его продажи и проката окупила все расходы на создание станции «Северный полюс-1». Шестого июня все самолеты и посторонние лица покинули полюс, и работа станции началась. А 27 июня 1937 года был опубликован Указ о присвоении Отто Юльевичу Шмидту звания Героя Советского Союза. Он стал тридцать пятым человеком, удостоенным этого высокого звания. Насколько мне известно, за всю историю АН СССР Героями Советского Союза были три академика (О.Ю. Шмидт, Е.К. Федоров, П.П. Ширшов) и один член-корреспондент (исследователь Антарктиды Артур Николаевич Чилингаров). Станция «Северный полюс-1» находилась на большой льдине площадью около 15 квадратных километров и толщиной 3 метра. Эта льдина не оставалась на месте, а двигалась на юго-запад. Шмидт разработал математические методы для определения направления и скорости

В конце 1938 года О.Ю. Шмидт освобожден от должности начальника Главсевморпути: его ждет новое, более серьезное назначение. Двадцать восьмого февраля 1939 года он избран вице-президентом Академии наук СССР и становится ее фактическим руководителем. Президентом АН СССР в то время был выдающийся ботаник Владимир Леонтьевич Комаров, уже очень немолодой человек, перенесший инсульт в 1939 году. Немолоды были и вице-президенты: инженер-энергетик и старый большевик Г.М. Кржижановский (1872–1959), химик-технолог Э.В. Брицке (1877–1953) и геолог И.М. Губкин (1871–1939). На сессии АН СССР в феврале 1939 года все три вице-президента ушли в отставку. В.Л. Комаров сохранил свой пост (в науке не принято снимать с занимаемых должностей исследователей такого уровня). Новыми вице-президентами АН СССР были избраны Отто Юльевич Шмидт, а также автомобилестроитель Евгений Алексеевич Чудаков (1890–1953), который не играл значительной роли в руководстве Академией наук. По существу, О.Ю. Шмидт стал народным комиссаром (министром) науки в СССР. 22 июня 1941 года началась Великая Отечественная война, и перед фактическим руководителем академии встали серьезнейшие задачи. Главная из них — мобилизация институтов и других структур АН СССР на проведение исследований, важных для войны. На расширенном заседании Президиума АН СССР 23 июня было принято постановление, обязывающее все научные подразделения АН СССР пересмотреть свои планы, сделав приоритетными исследования по оборонной тематике. Многие советские ученые внесли неоценимый вклад в победу. Приведу лишь один пример. Уже в самом начале войны враг захватил месторождения марганца на Украине. Вывоз марганцевой руды из месторождений в Чиатуре (Грузия) оказался затруднен: немцы перерезали железнодорожный путь к ним. А без марганца невозможно создать хорошую броню для танков. Тогда руководство Казахстана обратилось к геологу Канышу Имантаевичу Сатпаеву (1899 – 1964), основоположнику школы казахстанской металлогении (науки о закономерностях образования полезных ископаемых) с вопросом, есть ли надежда найти в республике марганец. Сатпаев подумал несколько минут, а затем подошел к карте, указал точку и сказал: «Марганец должен быть здесь!» Марганцевые проявления он заметил

в Джезды (Джезказганская область) ещe в 1928 году и в нужный момент вспомнил о них. Сатпаев организовал геологоразведочный отряд, предварительные расчеты были отправлены в Наркомат черной металлургии, осенью 1941 года в Джезды прибыла комиссия и пришла к выводу, что «марганец в Джезды имеется, но его запасы нужно доразведать, а заявленный запас основан на недостаточном материале». Тем не менее Сатпаев добился открытия рудника, и уже 12 июня 1942 года Джездинский рудник начал давать марганец. Это позволило решить проблему танковой брони. Второго июля 1941 года Правительство СССР приняло решение об эвакуации учреждений Академии наук из Москвы и Ленинграда. Ответственным был назначен Отто Юльевич Шмидт. Часть академических институтов эвакуировали в Казань, часть — в Свердловск. Институтами в Казани руководил О.Ю. Шмидт, институтами в Свердловске — В.Л. Комаров. Академиков преклонного возраста отправили в Казахстан на курорт Боровое. В Казани О.Ю. Шмидт провел большую работу по организации научных исследований для помощи фронту. В то же время многие вопросы он решал единолично и авторитарно, что привело к конфликту с Комаровым и некоторыми другими академиками, преимущественно старшего поколения. В этом конфликте И.В. Сталин встал на сторону Комарова. Двадцать четвертого марта 1942 года О.Ю. Шмидт был освобожден от обязанностей вице-президента АН СССР. На его место было избрано шесть новых вице-президентов: металлурги А.А. Байков и И.П. Бардин, президент АН Украины медик А.А. Богомолец, историк В.П. Волгин, физик А.Ф. Иоффе, физиолог Л.А. Орбели. Была восстановлена и должность главного ученого секретаря Академии, на которую был назначен специалист в области машиноведения Н.Г. Бруевич. Таким образом, было неявно признано, что О.Ю. Шмидт один работал за семерых. Зимой 1943–1944 года здоровье О.Ю. Шмидта резко ухудшилось. Почти полгода он не вставал с постели. Организационными делами он заниматься не мог, но зато теперь у него появилось время для размышлений. Систематизировав свои прежние идеи, Отто Юльевич сформулировал новую гипотезу происхождения Солнечной системы и ее планет. Еще в XVIII веке Иммануил Кант (1724–1804), а затем Пьер Симон Лаплас (1749–1827), выдвинули гипотезу о том, что звезды возникают в результате гравитационного сжатия гигантских сильно разреженных облаков. При сжатии облака разогреваются и начинают светиться. В XX веке стало понятным, что разогрев при сжатии запускает термоядерные реакции, которые и становятся основным источником энергии для свечения звезд. Прохождение вблизи разреженного облака какого-то массивного тела может это облако закрутить, оно начнет вращаться вокруг своего центра. В дальнейшем центральная часть облака превратится в звезду, а его периферия — в планеты. Но казалось странным, что планеты вращаются вокруг Солнца намного быстрее, чем Солнце вокруг своей оси. Кроме того, возникал вопрос, почему большинство

звезд не имеет планет (в то время считалось так; сейчас мы знаем, что экзопланет намного больше, чем могли вообразить астрономы середины ХХ века, так что звезды без планет — скорее исключение, чем правило). О.Ю. Шмидт предложил остроумную гипотезу: вещество, из которого образовалось Солнце, и вещество, из которого образовались планеты, имеет (имеют?) разное происхождение. Солнце, уже ставшее достаточно зрелой звездой, захватило вещество планет из какого-то другого источника, например из газопылевого облака, через которое оно проходило. На Западе сходные идеи разрабатывал экономист и астроном-любитель Кеннет Эджуорт (1880–1972), но О.Ю. Шмидт в своих построениях пошел значительно дальше. Он проанализировал условия, при которых мог произойти захват вещества межзвездного облака, и возможные сценарии дальнейшего развития событий. Кстати, выдающийся английский астрофизик Фред Хойл (1915–2001) высказал интересную идею о том, что газопылевое облако, давшее начало Солнечной системе, не было первичным, а возникло в результате взрыва сверхновой звезды. Позднее исследования показали, что в метеоритах, образовавшихся (судя по данным изотопного анализа) четыре с половиной миллиарда лет назад, присутствуют изотопы, возникающие при взрыве сверхновых. Гипотетической звезде, возможно взорвавшейся несколько миллиардов лет назад и давшей материал для образования планет Солнечной системы, в 2012 году было дано название Коатликуэ — в честь ацтекской богини, родившей звезды и Луну. В настоящее время в науке нет единой точки зрения по поводу представлений О.Ю. Шмидта о происхождении Солнечной системы. Их рассматривают как одну из возможных гипотез. Последние годы жизни Отто Юльевич Шмидт тяжело болел. Он практически безвыездно жил на своей даче в Мозжинке, месяцами не вставал с постели. От научно-организационной работы пришлось отказаться. В 1948 году он ушел с поста директора Геофизического института, в 1949 году отказался от заведования кафедрой в МГУ, в 1950 году — от поста главного редактора «Математического сборника». Его последним детищем стал научнопопулярный журнал «Природа», редакционную коллегию которого он возглавлял с 1951 года и до конца жизни. Тем не менее О.Ю. Шмидт продолжал активно работать над проблемами происхождения и эволюции Солнечной системы. В 1953 году О.Ю. Шмидта привезли на открытие нового здания Московского университета, и он с блеском прочел публичную лекцию. Отто Юльевич Шмидт ушел из жизни 7 сентября 1956 года. Сегодня на географических картах можно найти немало объектов, носящих его имя. В его родном городе Могилеве есть проспект Шмидта, в архипелаге Северная Земля — остров Шмидта, на Чукотке — мыс Шмидта, а в Антарктиде — целая равнина Шмидта. В честь О.Ю. Шмидта назвали научно-исследовательский ледокол, ныне выведенный из эксплуатации. А в просторах космоса летает астероид Отто Шмидт. «Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

depositphotos

Проблемы и методы науки Кандидат биологических наук

Н.Л. Резник

Кто-то ползает по мне Отвращение — сложная биологическая реакция, которая защищает организм от заражения и смерти. Однако источники инфекции вокруг нас многочисленны и разнообразны. А отвращение, получается, одно на все случаи или оно тоже бывает разным?

Выплюнь бяку! В своей книге «О выражении эмоций у человека и животных», написанной в 1872 году, Чарльз Дарвин предположил, что отвращение — эмоция, предназначенная защитить человека от испорченной еды. Много позже специалисты выяснили, что за нее ответственны нейро-

ны, расположенные в передней островковой коре. Это довольно старая структура, потому весьма вероятно, что отвращение возникло давно и имеет адаптивное значение не только для людей. Отвращение ни с чем не спутать. Человека тошнит, язык высунут, горло сжато, глаза прикрыты — он физически не в состоянии смотреть на вызывающий омерзение объект, трогать его, вкушать и обонять. Причем отвращение вызывает не только испорченная еда, но и другие объекты. В их числе экскременты, половые жидкости, слюна и кровь, пот, обрезанные ногти, слизистые поверхности, грязь и мертвые тела, а также некоторые насекомые, пауки и клещи, грызуны и даже безобидные земляные черви. Многих мутит от вида увечий, пятен на коже, бородавок и других признаков болезни. Отвратительны и некоторые

сексуальные обычаи, во многих обществах не принятые. Недаром оральное отвращение связано с моральным (см. «Химию и жизнь», 2020, 1). Специалисты по отвращению выделяют две его стадии. Первая направлена на то, чтобы предотвратить контакт с опасной субстанцией: не приближаться, не касаться и не тянуть в рот. Вторая срабатывает, когда контакт уже произошел и организм избавляется от попавшей внутрь гадости — тошнота и диарея ему в помощь. Поэтому отвращение можно считать первой линией защиты от возможных источников инфекции, своеобразной поведенческой иммунной системой. Это понятие предложил в начале XXI века канадский психолог Марк Шаллер. На самом деле поведенческая иммунная система не имеет отношения к иммунитету. Это набор реакций, оберегающих организм от возможной инфекции. Отвращение играет в этой системе важнейшую роль, поскольку именно оно запускает реакции избегания. Многие исследователи убеждены, что отвращение возникло именно для защиты организма. Однако подобное умозаключение, вполне логичное, нужно все-таки доказать.

В дебрях Амазонки Если отвращение действительно представляет собой универсальную защитную реакцию, возникшую в ходе эволюции, люди с наиболее развитым отвращением должны меньше страдать от инфекций. Проверять эту гипотезу следует в условиях, максимально приближенных к тем, в которых формировалось отвращение, то есть в обществе, среда обитания которого кишит патогенами, а бытовые удобства минимальны. Американские исследователи под руководством доцента Колорадского университета Тары Септон-Робинс и доцента Орегонского университета Лоуренса Сугиямы выбрали для изучения индейцев шуара, населяющих Амазонию. Племя насчитывает около ста тысяч человек, которые традиционно выращивают съедобные растения, занимаются собирательством, охотой и рыбалкой, держат домашних животных. Ученые опросили 28 семей (всего 75 человек от 5 до 59 лет) из трех эквадорских поселений. Их интересовало, какой образ жизни ведут индейцы: имеют ли доступ к воде и электричеству; велик ли их дом, из чего в нем сделаны пол и стены; откуда они берут воду и как обстоят дела с канализацией; бывают ли они на рынке и что там покупают. Другой опросник отражал степень брезгливости шуара. Каково им обнаружить в еде червя или таракана, пить грязную воду, есть сырое или испорченное мясо (птицу, рыбу), трогать мертвых животных или контактировать с чужой кровью? Как они посмотрят на то, что собака оближет им лицо или кто-то прямо в лицо закашляется, кого-то стошнит им на обувь или они сами наступят в кал? Как относиться к человеку, который не мылся три дня, обычное ли дело обнаружить на кухне паука или крысу? И моют ли они сами руки перед едой?

Образ жизни и степень брезгливости индейцев ученые сопоставили с их зараженностью. В качестве маркеров паразитарных инфекций ученые использовали яйца большой аскариды и власоглава (старый, добрый анализ на яйцеглист), а также концентрацию иммуноглобулина Е в крови. О вирусной и бактериальной инфекциях свидетельствовали маркеры воспаления: интерлейкин-6 и С-реактивный белок в крови. Как ученые и ожидали, между степенью отвращения и биомаркерами иммунного ответа на вирусную/бактериальную инфекцию существует жесткая обратная связь. Зависимость между отвращением и заражением паразитическими червями менее выражена, но есть. Почему она слабее, исследователям не вполне ясно. Они предположили, что гельминтами заражаются преимущественно при контакте с почвой. Когда люди занимаются сельским хозяйством и собирательством, они неизбежно возятся в земле и не отмывают от нее постоянно руки и продукты. Вообще, обстоятельства жизни очень заметно влияют на допустимый градус отвращения. Если люди регулярно охотятся, им нельзя бояться мертвых тел и крови. Те, кто живет в хижинах с земляным полом, ест личинок, пьет воду из реки и не имеет канализации, просто не может себе позволить степень брезгливости, характерную для тех, кто ведет более гигиеничную жизнь. Это хорошо заметно при сравнении разных общин шуара. Амазония быстро развивается, и часть индейских поселений контактирует с цивилизацией. Соответственно, образ жизни в разных общинах разный. У жителей долины Упано деревянные дома, воду они берут из колодца, а не из реки. От большого рынка и больницы их отделяет какой-нибудь час езды на автобусе. Индианка из племени шуара

«Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

Чтобы уберечься от кусачих паразитов, животные регулярно ухаживают за шерстью

А жителям общины Кросс-Кутуку до этого автобуса еще полдня пилить на моторной лодке. В их деревнях хижины с земляными полами и нет канализации. Они живут охотой и рыбалкой, в то время как индейцы из Упано чаще покупают продукты на рынке. Многие из этих продуктов, такие как рис, сардины или лапша, обработаны и расфасованы и хранятся лучше, чем корнеплоды. Еда, приготовленная на газовой плите, чище, чем сваренная на открытом очаге, который устроен прямо на земляном полу. Излишки дичи и рыбы коптят над огнем или просто оставляют лежать при температуре окружающей среды до следующей трапезы. Но даже копченые продукты портятся в условиях тропической жары и влажности. Важно съесть их до того, как они совсем протухнут, и тут уж приходится забыть о том, что свежесть второй не бывает. Естественно, жители Кросс-Кутуку менее брезгливы, чем в Упано, и больше страдали от бактериальных и вирусных инфекций и кишечных паразитов. Это, однако, не означает, что живущим в глуши шуара чуждо отвращение. Они не особо разборчивы в еде, однако всеми силами избегают заразы. В одном из интервью

Тара Септон-Робинс рассказала, что противнее всего этим людям наступать в фекалии и пить чичу, сделанную больным человеком. Чича — это традиционный напиток шуара, приготовленный из пережеванных и сброженных клубней маниоки. Пережевывание само по себе не вызывает отторжения. Но напиток, приготовленный человеком с гнилыми зубами или больным какой-нибудь инфекционной болезнью, индейцам невыносим.

Другое отвращение До сих пор мы говорили об оральном отвращении, которое оберегает от попавших внутрь микробов и кишечных паразитов. К сожалению, инфекция входит не только через рот. Кусачие членистоногие — комары, блохи, вши и клещи — вводят ее через кожу. Комары куснут и улетят, а эктопаразиты активно преследуют хозяина и прикрепляются к его телу. Мы вправе ожидать, что отбор выработал подходящие средства защиты от этой напасти. Поможет ли отвращение в этом случае? Как показывают наблюдения за млекопитающими, кусачие паразиты заметно портят им жизнь. Укусы членистоногих изнурительны, они грызут кожу, пьют кровь и переносят инфекцию. Звери, со своей стороны, регулярно ухаживают за шерстью, вне зависимости от того,

беспокоят их паразиты или нет. При этом они очищают шерсть и кожу от вредных личинок. Почувствовав зуд от укуса или щекотку от перемещения членистоногих, животные чешутся, подергивают мышцами и обмахиваются хвостом. Людям от укусов не легче, и реагируют они примерно так же, как и другие млекопитающие: ухаживают за кожей и волосами и чешутся, когда их кусают. Поскольку патогены, передающиеся через кожу, угрожали человеку с древних времен, исследователи предполагают, что люди выработали и другие поведенческие ответы на кожных переносчиков инфекции. Оральным отвращением от укусов не спастись, но и сбрасывать его со счетов нельзя. Другими защитными реакциями могут быть страх перед кусателем и состояние, которое можно назвать кожным отвращением. Человека передергивает, у него мурашки по коже, кожу хочется тереть, чесать или немедленно очистить. Защитная реакция на кожных паразитов стала предметом многих исследований. Австралийские ученые под руководством Кэндис Блэк (Университет Нового Южного Уэльса) исследовали ощущения, вызванные эктопаразитами. Они провели три эксперимента. В первом (эмоциональные воспоминания) они просили участников вспомнить эпизоды из собственной жизни, вызвавшие у них страх, отвращение или ощущение мурашек на коже. Во втором эксперименте (управляемые образы) испытуемые читали краткие истории, которые подробно описывали разные раздражители: занос автомобиля на мокром шоссе, прикосновение к собачьим фекалиям, паука-волка, ползущего с выводком паучат на спине, встречу с призраком в темноте, человека, покрытого сыпью. Контрольная история повествовала о поездке в продуктовый магазин. Испытуемые описывали эмоции и физические ощущения, вызванные этим чтением. И в заключение участники исследования смотрели коротенькие, примерно по 45 секунд, видеоклипы, вызывающие сильную эмоциональную реакцию: нападение акулы под водой, человек, которого тошнит, вылупление пауков крупным планом, призрак в доме, кожное заболевание крупным планом. Контрольный видеоролик запечатлел двор, в котором ничего не происходит. Оказалось, что пауки, тараканы и прочие насекомые, а также кожные заболевания вызывают преимущественно ощущение мурашек и оральное отвращение. Хотя некоторые эту живность бояться. Черви и личинки, кровь и другие телесные жидкости, испорченная еда, грязные вещи и немытые люди, дурные запахи и даже кладбище как объект, связанный со смертью, чаще отвратительны. Угрожающие жизни агрессивные люди, крупные животные (медведи, акулы), явления природы и автомобильные аварии в основном пугают. Грызуны и змеи чаще вызывают мурашки, затем отвращение и страх. От сверхъестественных явлений также мурашки по коже. Итак, угрожающие здоровью ситуации обычно вызывают несколько связанных друг с другом реакций, одна из которых преобладает. Угроза нарушения кожного барьера вызывает передергивание с легкой примесью

страха и отвращения. У кожного отвращения есть сходство с отвращением оральным: ощущение брезгливости и желание очиститься. Специалисты Зоологического института Словацкой академии наук проверили, реагирует ли человек как-то особенно на кожных паразитов или все беспозвоночные для него равно отвратительны. В их исследовании приняли участие 105 мальчиков и 96 — девочек, ученики начальной и средней школы от 8 до 15 лет. Им показывали 25 изображений беспозвоночных, имеющих отношение к болезни и не относящихся к ней. На фотографиях были насекомые, переносящие возбудителей заболеваний: комары, мухи, тараканы; паразитические кишечные черви; эктопаразиты (постельный клоп, иксодовый клещ, головная вошь, человеческая блоха), медицинская пиявка. Другие фотографии запечатлели безвредных для человека насекомых: жука-носорога, стрекозу, божью коровку, крылатого кузнечика, бабочку махаона, гусениц и земляного червя. Картинки показывали школьникам в случайном порядке, по одной минуте каждая, а испытуемые за эту минуту оценивали в баллах страх, отвращение и чувство опасности, которые внушает им данное изображение. Оказалось, что участники по-разному реагировали на разные группы беспозвоночных. Эктопаразиты и паразитические черви чаще вызывают страх, отвращение и мурашки по коже, за ними следуют мухи, тараканы, личинки насекомых и дождевые черви, на третьем месте взрослые насекомые, не вызывающие болезней. Девочки, как правило, чувствительнее мальчиков. Еще одно исследование, посвященное реакции людей на эктопаразитов и кишечных патогенов, провели ученые под руководством Томаса Капфера, сотрудника Ноттингемского Трентского университета. Они работали с добровольцами из США и Китая (отвращение может иметь национальную специфику). Им показывали видеоролики, запечатлевшие эктопаразитов, например блох на кошачьей голове, фекалии, кусок испорченного мяса или гнойные раны. На одном из роликов был снят паук. Когда участники наблюдали эктопаразитов, им чаще хотелось защитить поверхность кожи (помыться, почесаться), чем при виде неаппетитных субстанций, явно кишащих микробами, — от такого зрелища их обычно тошнило. Даже гнойники и бородавки на коже вызывали преимущественно оральное, а не кожное отвращение. Отсюда исследователи сделали вывод, что кожное отвращение и желание почесаться вызваны именно реакцией на паразитов, а не на инфекцию, передающуюся через кожу. Следовательно, системы защиты от внешних паразитов и внутренних патогенов у людей разные. Хотя связь между ними есть — при виде вшей и блох испытуемых порой подташнивает. Все эти эксперименты, возможно, уже поднадоевшие читателю, свидетельствуют об одном: эктопаразиты вызывают специфическое кожное отвращение, которое при этом тесно связано с оральным отвращением и страхом. «Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

Земляной червяк — полезное создание По слухам, карамор боялся сам Петр Великий

Опасное и подозрительное Природа о нас позаботилась, наделив защитными реакциями на все случаи жизни. Но зачем уделять этим реакциям столько внимания? Ученые считают, что понимание психологических механизмов защиты от патогенов и паразитов поможет усовершенствовать кампании по борьбе с болезнями, ежегодно убивающими множество людей. До сих пор треть населения Земли поражена паразитическими червями, один — два миллиона человек ежегодно умирают от малярии, которую переносят комары; около 85 тысяч жителей Европы заражаются болезнью Лайма, переносимой клещами. Но дело не только в болезнях. Психологическая иммунная система настроена так, чтобы не пропустить ничего подозрительного, поэтому она неизбежно ошибается и видит опасность там, где ее нет. И это не всегда хорошо. Так многие люди терпеть не могут насекомых и других беспозвоночных. В этом нет ничего хорошего, потому что природу надо беречь. Специалисты Мичиганского университета опросили 704 новичков, поступающих в

крупный университет Среднего Запада, и выяснили, что многие респонденты воспринимают безвредных членистоногих (муравьев и пауков) с таким же отвращением, как вшей на рубашке, таракана на столе или собачий помет на подошве. Эти знания исследователи предлагают использовать при разработке образовательных программ, направленных на преодоление негативного отношения к насекомым. По данным Томаса Капфера с коллегами, у людей ползут мурашки по коже при виде слизней, улиток и земляных червей, потому что они слизистые, а черви к тому же извиваются и кому-то напоминают аскарид. Гусеницы, кстати, тоже. Особо чувствительных передергивает от вида комаров-долгоножек (карамор), которые питаются нектаром и никогда никого не кусают. А некоторые люди так же реагируют на таксидермистов и владельцев похоронных бюро, чьи занятия связаны со смертью. Словацкие исследователи, работавшие с детьми и подростками, оценили их обычное поведение, связанное с избеганием возможной инфекции. Для этого школьникам задавали вопросы об особенностях личной гигиены, привычке мыть овощи и фрукты, есть непрожаренное мясо, убивать кровососущих насекомых, избегать бездомных людей и домашних животных. Каждое утверждение нужно было оценить по четырехбалльной шкале. Как мы помним, одни школьники испытывали негативные эмоции преимущественно к вредным насекомым, у других же умеренное отвращение вызывали все насекомые и черви без разбора. И у таких школьников баллы по шкале избегания патогенов оказались выше: они не гладят собак и кошек, неохотно помогают бездомным и моют руки чаще, чем более разборчивые участники. Однако не стоит обвинять их в черствости к людям и нелюбви к кошкам — это дает сбой психологическая иммунная система. На протяжении долгой эволюции человека она исправно вынуждала людей бессознательно соблюдать гигиенические и культурные нормы, которые помогают избежать заражения. Но оказалось, что эта система влияет на самые разные аспекты человеческой жизни, включая сексуальные отношения, общительность, ксенофобию, следование мнению большинства и консервативные социально-политические установки. Мы стараемся удалиться от людей, которые могут быть источником инфекции. Это естественная реакция. Однако внешние признаки болезни неоднозначны: прыщи, например, не всегда свидетельство недуга. Организму же выгоднее среагировать на сомнительный сигнал, чем проигнорировать его. Поэтому человек не любит все, что отклоняется от внешних признаков здоровья: лишний вес, инвалидность, физическое уродство. Отсюда, кстати, проистекает и ксенофобия. Поведение, которое способствует поддержанию здоровья, эволюционировало миллионы лет в условиях, сходных с современными, но в то же время отличных от них. Поведенческая иммунная система продолжает приносить пользу, только нужно правильно трактовать ее сигналы.

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, № 11, www.hij.ru

Проблемы и методы науки

Бегемот показывает зубы

изненные блага распределяются неравномерно. Даже у животных. У многих видов млекопитающих избранным самцам достается обширная территория и все самки на ней, в то время как их обделенные конкуренты ходят вокруг, завидуют и пытаются отнять. Счастливчикам приходится защищать свои владения, а еще лучше произвести на соперника такое впечатление, чтобы он без драки отказался от всех поползновений. В этом случае преимущество получают крупные, хорошо вооруженные самцы, поэтому в результате эволюции они оказались существенно крупнее самок. Так возник половой диморфизм. Очень хорошо он выражен у копытных: у двух третей видов самцы крупнее самок на 10% и

более. А какие у них рога! По мнению специалистов, на возникновение этих различий повлияла жизнь на обширных открытых пастбищах, где все на виду. Конкуренты ужасаются могучему зверю, дамы им восхищаются. Но бывает и так, что животное вроде бы не прячется, а известно о нем мало. Таков обыкновенный гиппопотам Hippopotamus amphibius — одно из самых крупных и малоисследованных копытных. Большую часть времени бегемоты проводят в воде, на берег выходят преимущественно ночью, с наблюдателями крайне нелюбезны и даже весьма агрессивны. Однако ученым удалось выяснить, что семейство у гиппопотамов полигинное: доминирующий самец яростно защищает 50—500 метров реки, которые считает своей территорией, и все живущие там самки принадлежат ему. Следовательно, у бегемотов должен быть выражен половой диморфизм, но по этому поводу у специалистов согласия нет. Одни утверждают, что самцы почти на 40% крупнее самок, другие отмечают, что самцы весят процентов на десять меньше, хотя разница в размерах между полами незначительна. Противоречия объясняются тем, что ученым удалось обследовать лишь небольшое количество особей неизвестного возраста, и не стоит упрекать их в недостатке усердия, когда приходится иметь дело со столь неудобным для работы объектом. Разумеется, нельзя утверждать, что хороший бегемот — это мертвый бегемот, однако обмерять мертвых легче.

И такая возможность у зоологов была! В начале 1960-х годов в Национальном парке Королевы Елизаветы, на северо-западе Уганды, жило около 15 тысяч бегемотов — по семь с половиной особей на квадратный километр. Тогда во избежание перевыпаса гиппопотамов отстреливали, чем воспользовался профессор Кембриджского университета Ричард Лоус. Его интересовало определение возраста животных по зубам, и в 1961—1966 годах он со своими помощниками обмерил 2994 убитых бегемота. Животных взвешивали по частям на пружинных весах, а также определяли вес нижней челюсти с точностью до 50 г и вес клыков и резцов — с точностью до 25 г. Профессор Лоус тогда пришел к выводу, что гиппопотамы старше 30 лет чаще всего умирают в результате механического износа зубов. Дело это прошлое, но база данных сохранилась, и ею воспользовались специалисты Бангорского университета, Уэльс, Великобритания. Оружие бегемота — его масса и огромные нижние клыки. Исследователи предположили, что из-за острейшей конкуренции самцы будут существенно крупнее самок и лучше вооружены. Однако взрослый самец гиппопотама оказался всего на 5% тяжелее, на 2% длиннее и на 7% выше самки (см. таблицу). Различия статистически значимые, но небольшие. Максимальной высоты бегемоты достигают примерно к пятнадцати годам, хотя молодые самцы растут быстрее. Самки набирают длину и вес лет до семнадцати, а самцы тяжелеют практически до конца жизни. Однако разница в весе между самцами и самками невелика, потому что самцы, хоть и выше, но стройнее. Талии у бегемотов, как известно, нет, однако окружность туловища измерить можно, и у самцов она оказалась на 5% меньше. Разница в размерах челюстей и зубов более заметна, чем различия в параметрах тела: у самцов клыки тяжелее почти вдвое. Клыки усиленно растут в период ранней зрелости, в возрасте 10—20 лет. Соответственно, и голова у самцов крупнее, чтобы зубы поместились во рту. Очевидно, в борьбе за место в жизни бегемоты делают ставку на оружие, а не на массу. Это подтверждают и данные

Лайн Кордес (Бангорский университет)

Половой диморфизм бегемотов

Средние размеры бегемотов, их зубов и челюстей Масса тела, кг Длина тела, см Высота в плечах, см Масса челюстей, кг Масса клыков, кг

Самец 1393 347 141 12,4 1,97

Самка 1332 341 132 8,6 1,09

Разница, % 5 2 7 44 81

профессора Лоуса, согласно которым у самцов крупнее не зубы вообще, а клыки, которыми они дерутся. Зубы, расположенные за клыками и предназначенные для еды, а не для битвы, у самцов и самок не отличаются. Гонка вооружений вместо укрупнения тела у самцов копытных встречается редко. В 1950 году немецкий биолог-эволюционист Бернхард Ренш сформулировал правило, согласно которому в таксонах, где самцы крупнее самок, половой диморфизм усиливается с увеличением массы тела. То есть чем массивнее животные, тем заметнее разница в размерах между самцами и самками. Взрослый самец африканского слона может весить вдвое больше самки, а его бивни весят в пять — семь раз больше. Но бегемоты, звери тоже не маленькие, это правило не соблюдают. Уэльские биологи предлагают несколько объяснений. Демонстрация агрессии и выяснение отношений между самцами гиппопотамов обычно происходят в воде, где размер тела влияет на исход битвы меньше, чем на суше, потому что вода часто сводит на нет весовое преимущество и мешает оценить габариты противника (вокруг бегемотов она обычно грязная и мутная). Зато торчащая из воды большая голова и разверстая пасть, оснащенная огромными клыками, очень даже заметна. На выраженность полового диморфизма могут повлиять и особенности пищеварения бегемотов. Они травоядные, но не жвачные. Кормятся они только по ночам и на суше, водную растительность не едят. Трава некалорийна, и, чтобы извлечь максимум пищи из этого низкокачественного корма, бегемоты по несколько десятков часов удерживают пищу в желудке и переднем отделе кишечника, чтобы она как следует переварилась (задний кишечник бегемотов развит слабо). Медленное пищеварение позволяет увеличить интервалы между трапезами, однако накладывает серьезные ограничения на размер тела, хотя гиппопотамы тратят энергии меньше, чем другие крупные травоядные, потому что плавают, а не ходят, и не перегреваются на солнце. Да и так ли он важен, большой размер? Молекулярный анализ показывает, что самые крупные и сильные самцы не всегда могут уследить за мелкими конкурентами и монополизировать доступ к жизненным благам. Пока гигант разбирается с одним претендентом, другой под шумок проскальзывает с черного хода. И наконец, разницу в размерах между самцами и самками может скрадывать отбор, действующий на бегемотих. Хорошая мама — большая мама, особенно когда приходится жить между львом и крокодилом. Она и детеныша защитит, и еду раздобудет, когда ее не хватает. Такой отбор может сократить разницу в размерах между самцами и самками и даже привести к тому, что самки будут крупнее. Гиппопотам служит нам примером того, что разницу в размерах тела определяют многие факторы, в том числе среда обитания и особенности пищеварения, а не только необходимость проводить турнирные бои и производить своей огромной тушей впечатление на прекрасный пол.

Н. Анина «Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

Панацейка

Благовонные бурсеры

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Л 52

ибо индейцы Центральной Америки жили в зарослях лекарственных растений, либо любое чем-либо выдающееся растение становилось у них лекарственным. В частности, мексиканцы очень ценят деревья, относящиеся к роду Bursera. Род насчитывает около 105 видов деревьев и кустарников, растущих от юга США до Перу и Карибских островов. Девяносто два вида обитают в Мексике, большая их часть эндемики. Род Bursera описал австрийский ботаник Николаус Йозеф Фрайхер фон Жакен (1727—1817), почетный член Петербургской академии наук и Московского общества испытателей природы. В 1754—1759 годах он путешествовал по Америке, собирая растения для коллекции австрийского императора Франца I, тогда и познакомился с бурсерой. А назвал он ее в честь немецкого ботаника Иоахима Бурсера (1583—1639), проведшего последние годы жизни в Дании. Бурсеру подразделяют на две группы: Bursera и Elaphrium. Неспециалисту легче всего отличить их по

Фото Dick Culbert

Это бурсера мелколистная Bursera simaruba шелушится как обгоревший на солнце турист Фото Louise Wolff

коре. У подрода Bursera кора яркая, (у разных видов она разного цвета), гладкая и покрыта тонким, шелушащимся слоем. У Elaphrium кора серая или красновато-серая, шершавая и не шелушится. Многие виды бурсер выделяют ароматную смолу, которая защищает растение от травоядных. Индейцы майя называли эту смолу «копал» и использовали как благовоние при религиозных церемониях, а заодно и насекомых ею отгоняли. Смола достаточно плотная, а со временем, когда она выдыхается, окисляется и полимеризуется, превращается в камень, подобный янтарю, который также называется копал. Приятный запах источает не только смола, но и горящая кора, и древесина, и даже листья, если их размять. Как не полечиться таким ароматным растением! Индейцы и лечились. Хотя разные виды деревьев применяют при разных заболеваниях, всем им приписывают болеутоляющее и противовоспалительное действие и лечат с их помощью ревматизм, простуду, кожные опухоли, полипы и венерические заболевания. Многие выращивают на подоконнике бурсеру мелколистную B. microphylla, или слоновое дерево. Названо оно так за толстенький ствол и утолщенные нижние ветви. В цветочном горшке деревце крошечное, а в лесу вырастает метров до десяти, и местные жители в медицинских целях используют все его части: кору, листья и даже крошечные цветки и плоды. Листья мексиканского эндемика Bursera penicillata заваривают и пьют при простуде, а смолу жуют при зубной боли. А смола Bursera submoniliformis помогает еще и при метеоризме. Bursera arida — антидепрессант и средство от кашля. И это далеко не полный перечень всех лекарственных бурсер. Самая распространенная из них — Bursera simaruba, мексиканкая лаванда. Вообще, у этого дерева много имен: гамбо-лимбо, яла-гито, медное дерево, голый индеец. Оно покрыто шелушащейся красноватой верхней корой, под которой находится гладкий серый нижний слой. Из-за этой коры, которая напоминает некоторым облезающую кожу обгоревших на солнце туристов, растение называют туристическим деревом. Листья у него яркие, сложные, цветочки мелкие, розовые, желто-зеленые или белые, собраны в соцветия. Плоды — краснокоричневые костянки, мелкие, но съедобные. В перечне медицинских свойств мексиканской лаванды больше полутора десятков пунктов. Среди них псориаз, экзема, кожный грибок, раздражение от сока других растений, сыпь, язвы и ожоги, носовые кровотечения, головные боли и боли в желудке, простуда, лихорадка, диарея, корь. Индейские целители заваривают кору, листья и корни, отвары пьют и применяют наружно. Чай из коры якобы помогает при солнечных ударах и инфекции мочевыводящих путей и даже снижает давление. Смолу жуют как потогонный, мочегонный, слабительный, ранозаживляющий препарат и лекарство от желтой лихорадки. Кашицу из измельченных листьев и коры кладут на лоб при лихорадке или на пораженный участок при аллергии

«Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

Фото Michael Wolf

Бурсера ароматная

и зуде. Однако более всего индейские лекари ценят кору B. simaruba как противоядие при змеиных укусах. Когда бурсерами заинтересовались ученые и медики и стали расшифровывать их биохимический состав, они пришли к выводу, что основным противоядием служат терпены, особенно альфа-пинен. Терпены якобы связывают белки змеиного яда и нейтрализуют их активность. Это довольно странный вывод. Пинены входят в состав смол и эфирных масел самых разных растений, особенно их много в смоле хвойных, даже название они получили от слова pinus — «сосна». Но сосновую смолу никто не использует как противоядие. Очевидно, исследователи в данном случае чего-то недопоняли. Впрочем, любознательность ученых направлена не на змеиные укусы, а на противоопухолевые свойства бурсер. Бурсеры содержат фенольные соединения лигнаны, и многие их них подавляют клеточное деление в культурах раковых клеток. Разные виды содержат разные соединения, активные против разных клеточных культур. Лучше всего исследованы лигнаны бурсеры ароматной Bursera fagaroides. Первые биологически активные соединения из ее коры выделили еще в 1969 году, а к настоящему времени ученые идентифицировали 19 лигнанов аро-

матной бурсеры. Помимо проб на культурах клеток, действие лигнанов проверили в нескольких экспериментах на мышах — они тормозили рост некоторых опухолей и увеличивали время выживания грызунов. По мнению исследователей, действие лигнанов основано на взаимодействии с клеточным белком тубулином. Белок входит в состав микротрубочек, а лигнаны их разрушают. Микротрубочки необходимы для поддержания формы клетки, ее подвижности и деления. Лишенные микротрубочек раковые клетки не могут делиться и мигрировать. Правда, делятся и мигрируют в организме не только клетки опухоли, но этот вопрос энтузиасты бурсеры пока не обсуждают. Исследователи считают, что именно лигнаны позволяют излечивать венерические и кишечные заболевания, вызванные бактериями и простейшими, например лямблиями. Эти паразиты тонкого кишечника нарушают его секреторную функцию, мешают всасыванию жиров и углеводов, раздражают кишечный эпителий. Все исследованные лигнаны не дают лямблиям прикрепляться к стенкам кишечника, а некоторые подавляют их рост. А еще экстракт коры бурсеры ароматной не дает жить дизентерийной амебе Entamoeba histolytica. Но и эти эффекты изучены только в пробирке, и не факт, что в кишечнике происходит то же самое. Если лигнаны вообще достигают толстого кишечника, где обосновалась амеба. Лигнан ароматной бурсеры, ятеин, подавляет размножение вируса простого герпеса в клеточных культурах. Увы, экспериментов на животных практически нет, не говоря уже о клинических исследованиях! А ведь Bursera fagaroides считают наиболее изученным с точки зрения биологических эффектов видом. Хотя и другие виды бурсер не оставляют без внимания. Из гамбо-лимбо, например, выделили лигнан пикрополигамаин, цитотоксическая активность которого в культурах раковых клеток сравнима с активностью противоопухолевого антибиотика адриамицина. Его листья содержат эфир бета-пельтатина, смягчающий воспалительный отек крысиной лапы. А на кроликах и изолированных крысиных сердцах доказано, что экстракт коры расширяет сосуды и снижает давление, причем однократный прием оказывает долговременное действие. Из листьев Bursera roseana выделили лигнан бурсехернин, подавляющий рост гонококков и одноклеточных паразитов трипаносом. К сожалению, внимание ученых поглощено преимущественно выделением лигнанов и определением их противоопухолевой активности. Свойства отдельных соединений, обнаруженные в пробирке или клеточной культуре, не доказывают лечебного действия растений, а более убедительных аргументов наука нам пока не предлагает. Но зато мы можем любоваться бурсерами, выращивать их на подоконнике и вдыхать их чудесный аромат.

Н. Ручкина

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

Ирина Мягкая ия Сергея Дергачева

ни и

се было нормально. Не рай на Земле, но жить можно. Было. В марте прибыла первая группа переселенцев, целых восемьсот человек. Новостные каналы трубили об этом на всю планету и, не разобравшись, обозвали их инопланетянами. Как же, большое событие, первый контакт! Этот день я прекрасно помню, потому что у меня все валилось из рук, просто напасть какая-то. Утро понедельника и без происшествий никому не нравится. Сначала сбойнула туалетно-душевая кабинка, пока я внутри справлял свои надобности. Чертова штуковина заблокировала двери и не выпускала меня, пока система искала и исправляла ошибки. Потом я по запарке кинул в мусоропровод полный пакет с кофе вместо пустой упаковки. Ругаясь на чем свет стоит, опаздывая, и без привычной дозы кофеина в крови, я побежал на стоянку и понял, что всех хомяков разобрали. Так мы называем зицрейты. В Москве их зовут табуретками, что тоже обоснованно, поскольку городской вариант – это и есть табуретка с колесиками, накрытая плексигласовым куполом, похожим на шарик для хомячков. Чтобы разгрузить транспортные пути, наш мэр основал муниципальные стоянки с хомяками общего пользования. Теперь каждое утро превращалось в игру «музыкальный стул» — нужно успеть занять табуретку раньше соседей, потому что на всех не хватит. Сегодня я проиграл, пришлось ехать на автобусе, зажатым между чьей-то не по погоде потной подмышкой и работягой, дышащим на меня вчерашним перегаром. В результате на работу я примчался взъерошенный, уже уставший и злой, как бабка у подъезда. Я тогда работал в типографии оператором, на мне был цех постпечати. Макс из печатной уже привез мне полную тележку работы. Я взял лист А3 с рисунком летающей тарелки, из которой высовывался зеленый человечек на редкость похабного вида.

— Это что за дрянь? — спросил я. — С утра заказали тыщу постеров, вечером заберут, — доложил Макс. — Зачем кому-то они понадобились? — задал я риторический вопрос. Заказы у нас бывают очень странные. — Ты что, новости еще не смотрел? — догадался Макс. — Врубай, ты обалдеешь! К нам прилетели инопланетяне! Тот заказ так и не забрали, потому что к вечеру он уже потерял актуальность. Инопланетяне оказались вполне себе людьми, родом с самой что ни на есть Земли. Только с Земли-ноль, как они ее называли. А мы живем на Земле-один. Впервые в истории типографского дела в массовую продажу стали поступать тетради и блокноты с лицами ученых на обложках. Весь мир тогда свихнулся на физике, темной энергии, теории струн и прочей научной ерунде. Я терпеливо ждал, когда это безумие закончится, нарезая календари с художественным изображением моста Энштейна — Розена, чем бы эта штука ни была, голографические плакаты с лицом Адама Штайна, молодого физика-теоретика, ставшего в одночасье популярнее рок-звезд, и меню для забегаловок с новыми названиями коктейлей, вроде «Темная материя» и «Квантовая нестабильность», надерганными из Виртпедии. Любое яркое событие хорошо сказывается на типографском бизнесе. Собственно, я так был завален работой, что даже не обращал внимания на суть происходящего. Ну появилась толпа народа из другого мира, у них там какая-то беда, вот они и подались в бега. Какая мне разница? Завтра обнаружат, например, внебрачного ребенка у какого-нибудь политика, и все тут же забудут о почтиинопланетянах. Единственное, что мне показалось сколько-нибудь интересным, это двойники. У некоторых из прибывших нашлись точные копии в нашем мире, с той же внешностью и похожей биографией. Заинтригованный, я даже посмотрел пару интервью с ноль-переселенцами и их один-версиями. Но это оказалась нудятина жуткая: сплошные пересуды о том, кто на ком женился, кто на кого учился. И долгие размазывания соплей – ах, какая у нас ужасная беда случилась, бедные мы, несчастные. А потом наступил май, и нахлынула вторая волна: два миллиарда переселенцев. Из забавной новинки попаданцы превратились в проблему, грозящую перерасти в катастрофу. Первая группа была собрана из взрослых, образованных и готовых к сотрудничеству людей. Однако новые пришельцы были оборваны и голодны, многие больны. Они прибыли целыми семьями, с детьми и всеми своими нехитрыми пожитками. И что с ними делать? Правительство одной страны решило избавиться от этой докуки просто выгнав нелегалов за кордон, но встретило яростный отпор как со стороны соседнего государства, куда хотели отвезти пришельцев, так и от своих же граждан. «Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

У многих ноль-землян обнаружились один-родственники, которые признали свою дальнюю, очень дальнюю родню. По головизору непрерывно крутили приторные сюжеты с вновь обретенными родителями или детьми. Наша типография спешно печатала афиши: известный певец открыл новый концертный тур, в котором собирался петь дуэтом с самим собой. В виртнете обсуждался очередной скандал: киностудия уволила знаменитого актера и заменила его двойником, который согласен работать за меньший гонорар. Какая-то старлетка взлетела на волну популярности, опубликовав домашнее видео с собой и своей копией, а затем была облита общественным презрением, когда желтый журналист доказал, что видео поддельное и никакого двойника у нее нет. Но в целом Земля выдержала нашествие. Жилищный вопрос стал острее, уровень безработицы вырос, а средний доход упал, в нескольких странах прокатилась эпидемия гриппа, привезенного из другого мира, но в целом – да, выдержали. А потом наступил октябрь. Радио бубнило что-то о «криминальной драме, разыгравшейся в обычной московской семье». У отца семейства объявился не просто двойник, а настоящий доппельгангер, который убил свою один-версию, забрал его одежду и документы и притворялся самим собой целый месяц. Жена узнала, что несколько недель жила с чужаком, когда случайно увидела его поясницу и не обнаружила там татуировки-бабочки, сделанной в пьяной юности. Диктор настоятельно рекомендовал проверить особые приметы у своих родных. Я дослушал сюжет и помчался на работу, даже не заглянув в почтовый ящик, хотя там моргал значок нового сообщения. Приеду — посмотрю. Однако на работе ждала подлянка: авторезак встал. Диагностика подтвердила, что встал он надолго, до тех пор, пока не прибудет техник с запчастями из главного офиса. И конечно, заказ нужно сдать уже вчера. Пришлось выкатывать из дальнего угла кладовки доисторического монстра, гильотину с ручной подачей бумаги, и мучиться на ней. Почту я так и не проверил. А зря. Домой я приполз, выжатый, как тряпка в центрифуге. Планы на вечер у меня были нехитрыми, но крайне желанными. «Душ-ужин-спать, душ-ужин-спать», — вертелось в голове, когда лифт нес меня на тридцать третий этаж. Ни желания, ни намерения встречать свою судьбу именно сейчас у меня не было, но кого волнует мое мнение? Она сидела на корточках у моей двери, явно устав от долгого ожидания. Рядом стояла спортивная сумка с ввалившимися боками. Я так отупел от усталости, что просто прошел мимо, не сообразив, что девушка ждет именно меня, пока она не тронула мой локоть. — Ясу Станиславович Кузнецов, — скорее утвердительно, чем с вопросом произнесла она. Я молча кивнул.

— А я Джена. Джена Станиславовна Кузнецова, — представилась девушка и робко улыбнулась. Я начал что-то понимать. Эту улыбку я знаю, видел на фотографиях, на видео- и голозаписях, а иногда и в зеркале. Ноль-сестра? Я осмотрел девушку долгим внимательным взглядом, замечая одну знакомую деталь за другой. Горнило генетики выплавило один и тот же материал в разные формы. Я был длинным, тощим и нескладным, а она – высокой и стройной. Я стригся очень коротко, потому что жесткие, как щетка, волосы имели склонность торчать под разными углами. У нее была роскошная грива, обрамляющая немного лисье личико. Едва намеченная ямочка на остром подбородке, немного азиатский разрез глаз, широкий покатый лоб — все, что я ненавидел в себе, в ней вызывало восхищение. И шрам у левого уголка губ. Второй должен быть на затылке, на границе волос. В детстве я сковырнулся с больших качелей, упал ничком и набил себе полный рот песка. Я приподнял голову, и металлическое сиденье врезало мне по затылку, опрокинув навзничь. Но я был не слишком умным ребенком, поэтому снова попытался встать. Качели ударили прямо в лицо. Когда я пришел домой весь в крови и без передних зубов, мама чуть не потеряла сознание. Качели демонтировали тем же вечером. А жаль, на них здорово было делать «солнышко». Интересно, а бывают двойники другого пола? Не глядя мазнув рукой по замку, я жестом пригласил Джену войти. — Когда ты прибыла? — спросил я. — Ночью. Ты еще не знаешь? Мне сказали, что отправят тебе уведомление. — Третья волна, да? Она кивнула. — И сколько вас? — заинтересовался я. Она потупилась. — Примерно… — Ее голос сорвался, ей пришлось прокашляться. — Примерно четыре миллиарда в мире. Триста тысяч во Владивостоке. Я сглотнул. Земля едва не подавилась двумя миллиардами, еще четыре… И что это значит лично для меня? Ну, для начала, это значит, что Джена стала моей заботой. Первую волну приняли с распростертыми объятиями, их обеспечили всем необходимым и более того. Во второй волне власти помогали только тяжело больным и малолетним сиротам. У меня было подозрение, что третью волну предоставят самой себе. Кроме меня, у Джены никого нет. — Ты одна? — с замиранием сердца спросил я. — Есть родители, дети… муж? Она печально покачала головой: — Родители погибли еще в начале Конца Света. Больше никого нет. Усилием воли я сдержал вздох облегчения. Значит, в мою квартиру площадью в шесть татами не набежит толпа незнакомых родственников.

Пока я разогревал два пакета с готовыми обедами, Джена оккупировала кабинку. Я вежливо не оборачивался, пока она меня не позвала. Нужно будет купить ширму. Мы молча и жадно ели, смотрели новости и не могли им поверить. Мир разваливался на наших глазах. В Штатах группа рабочих, которых заменили дешевой ноль-иммигрантской рабочей силой, затеяла пальбу по толпе новоприбывших. Психологи в замешательстве, по всему миру зарегистрировано множество самоубийств подростков и пожилых людей с запиской: «Оставляю все двойнику». В Каире произошел самый крупный случай массовой истерии: тысячи человек пробежали через весь город, как вспугнутое стадо, не разбирая дороги и давя все на своем пути. В Ирландии две тысячи человек были депортированы на материк, но перевозящее их судно затонуло. Выживших нет, версия о саботаже отвергается представителями властей. И дальше, больше, страшнее… Я нарушил молчание первым: — Там, откуда ты родом, неужели там хуже, чем здесь? В ее глазах стояли слезы. — Здесь хотя бы у некоторых есть шанс. — Голос был надтреснутым, но уверенным. — Дома его нет ни у кого. — А что там у вас вообще случилось? — Я не знаю подробностей. — Она вздохнула. — Это называют второй кислородной катастрофой. — Мало кислорода осталось? — не понял я. — Нет. — Джена грустно усмехнулась. — Совсем наоборот. Все началось давно, я еще маленькая была. Мировой экосоюз запустил глобальную программу очистки от микропластика. — У нас тоже такая была, — невесть чему обрадовался я. — Мы наноботами чистили. — А мы модифицированной хлореллой, потому что она еще и кислород вырабатывает. И первое время все хорошо шло, правда, хорошо. Бабушка все время говорила, что от воздуха она помолодела, такой он свежий. В школе постоянно рассказывали, что когда «наши маленькие помощники», — девушка зло передразнила кого-то, — разложат мусор до безопасных веществ, они перестанут размножаться и вымрут. Только почему-то они не вымерли. Почему-то их с каждым годом становилось все больше, и у нас не получилось их остановить. — И они заполонили всю планету? — ужаснулся я, представив заросли из водорослей, через которые прорубается человечество. — Не понимаю, что в этом ужасного? — Кислород. Хлорелла вырабатывает кислород. Много хлореллы – много кислорода. — Джена говорила со мной, как с умственно отсталым ребенком, но я не стал раздражаться. В конце концов, у нее выдался тот еще денек.

— От кислорода люди только здоровее становятся, нет? В аптеках у нас продают кислородные маски и всякие напитки с кислородом. — А у нас в аптеках были респираторы, когда мы еще могли выходить наружу. Только родители отравились кислородом раньше, чем их стали продавать. Я не знал, как утешить человека, потерявшего целый мир. Потом моя двойняшка принялась распаковывать вещи, а я быстро ополоснулся под еле теплыми струями – лимит горячей воды на сегодня приближался к нулю. Нужно вписать Джену в жильцы. Нужно позвонить маме. Нужно дать Джене денег. Нужно, нужно, нужно… Но все завтра. Мы вяло поспорили, кто займет кровать, а кто ляжет на полу, но этот безумный день способствовал быстрым компромиссам, поэтому мы улеглись спиной друг к другу и мгновенно уснули. С момента нашей встречи у меня и мысли не было о том, чтобы выставить свою зазеркальную копию вон. Я принял ответственность, как только понял, кто она, а когда познакомился с ней поближе, понял, что она бы сделала то же самое. Мы были очень похожи. Мы были совершенно разными. Джена потом редко говорила о Конце Света. Я не спрашивал, но полез в Виртнет и принялся выискивать информацию сам. Нудные интервью внезапно стали интересными, а хайп вокруг темы приобрел для меня личную окраску. Четвертой волны не будет, все, кто мог уйти с нольЗемли, спаслись – треть населения планеты. Сбежали из гибнущего мира, чтобы оказаться расстрелянными, утопленными, сосланными в резервации. Аналитики уже говорили о грядущем голоде, самые мрачные пугали разрушительными войнами и эпидемиями. Толпа ученых разыскала своих ноль-собратьев и в экстазе клепала одно открытие за другим. Заявили, что Земля-ноль и Земля-один были единым миром всего тридцать с копейками лет назад, а потом как-то разошлись, как ветки рогатки. Открытие столь же интересное, сколь и бессмысленное. Лучше бы придумали, как дальше жить. Во всех передачах, шоу и интервью задавали один вопрос: «А вы не можете вернуться?» Важные люди обещали ноль-землянам деньги, технику, ресурсы и пару новых коньков в придачу, лишь бы те убрались туда, откуда пришли. Но ответ был неутешительным: «Мы не можем. Создатели транспортера пожертвовали собой и остались на Земле-ноль». А до такой технологии здесь никто не додумался. Да и если бы додумались, толкуто? Их супермегагалакомп выдал одну-единственную возможную точку перемещения, разумный человек туда бы и не сунулся. А они полезли всеми шестью миллиардами. Раньше страдал один мир, теперь страдают два. Больше всего я боялся, что меня уволят, тогда нам с Дженой придется совсем туго. Но хозяин типографии оказался нольфобом, он принципиально не нанимал «Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

пришельцев. Вместо них он нанял кучу один-безработных, а меня поставил командовать филиалом. За прежнюю зарплату. Кто-то из умных людей сказал, что повышение в должности без увеличения оклада — это понижение, но я просто был рад тому, что мог купить нам еды. А Джена бегала по городу в поисках любой, ну хоть какой-нибудь работы. — Скоро за работу будут не платить, а брать деньги, — невесело шутила она, в очередной раз возвращаясь ни с чем. — Зато прогулялась по городу. Как же приятно просто дышать! — И как, похож наш город нашенский на ваш город вашенский? — сменил я тему. — И похож, и непохож. — Джена задумалась. — Как будто я вернулась после долгого отсутствия и не узнаю знакомые места. У меня все время такое ощущение, что я смотрю экранизацию любимой книги: все похоже, но совсем не то. Я ее понимал. Я смотрел на Джену и узнавал себя, и все же она оставалась загадкой. Как-то мы разговорились о прошлом: — Представляешь, я смогла поступить на машиностроительный, потому что набрала ровно на один балл больше, чем необходимый минимум! Всего один! Можешь поверить? — Могу, — ворчал я. — Я недобрал ровно один балл до минимума и пролетел с машстроем. Мы листали школьные фото, сравнивая воспоминания. В седьмом классе я был без памяти влюблен в первую красавицу класса Юлю. Джена подралась с ней и была отстранена от занятий на месяц. В десятом классе мою жизнь отравлял драчливый придурок Алекс. Джена встречалась с ним полгода. Зато мы оба ненавидели учителя по базовому программированию, сбегали с физкультуры в соседнюю кафешку и обожали шоколадные слойки из школьного автомата. Родители отнеслись к появлению Джены в моей жизни довольно равнодушно. Отец встретил свою давнюю потерянную любовь. Ноль-любовь. И он, и мама теперь находились в полном раздрае чувств, и я не стал встревать между молотом и наковальней. Со своими бы чувствами разобраться. Потому что технически, точнее, генетически, мы с Дженой были братом и сестрой. От разных отцов и матерей, но несущие в себе одну ДНК. А мое отношение к ней с каждым днем было все дальше от братского. Для этого извращения даже имени еще не придумали. Инцестонарциссизм? Гетероаутофилия? И ситуацию не улучшало то, что мы живем в тесной комнате без каких-либо надежд изменить жилищное положение. И нам еще повезло, хвала бабушке, завещавшей мне квартиру. Цены на аренду сейчас были нереальными, в квартире на восемь татами жили по шесть человек. Но жизнь как-то текла. То лучше, то хуже. Недавно передавали, что количество усыновленных детей достигло рекордной отметки – люди стали помогать друг другу. Какой-то богач отдал все свое состояние, кроме

прожиточного минимума, на расчистку Припяти, туда уже отправились первые команды добровольцев. Обещают, что максимум через пять лет территория будет пригодна для заселения, но власти Украины на всякий случай наложили десятилетний запрет на въезд туда несовершеннолетних. Канада отдала под сельскохозяйственные нужды один заповедник, предварительно взяв образцы ДНК у каждой букашки. Сказали, что это временная мера, позже они заново засадят все лесом и населят лосями и волками. В это даже лоси не верят, но все вежливо молчат. В декабре все почему-то приободрились, поздравляли друг друга с тем, что этот кошмарный год закончился. Тридцать первого в типографии был короткий день, так что в пять я уже шел домой, когда мне позвонила Джена. — Я дождалась! Помнишь, я стояла в очереди на вакансию кассира? Меня взяли! — Поздравляю! Когда приступаешь? — С завтрашнего дня. Отличное начало нового года! — Ее голос звенел, а я представлял себе, как блестят ее глаза, как мило она сейчас улыбается. Никогда не понимал, о чем думают девушки. Однажды моя бывшая сокурсница сообщила мне, что была в меня влюблена десять лет назад, а я-то думал, что она просто плохо училась, поэтому просила меня помогать с лабораторками. И ни в один из долгих вечеров, когда мы сидели, склонившись над учебником голова к голове, я так ничего и не понял. Но Джена – не просто какая-то девушка. Я знаю ее, как самого себя. Мне нужно понять. Я шел по длинным рядам маркета, не глядя складывая в тележку всякую всячину, а мои мысли были заняты Дженой. Почему-то мне казалось, что мои чувства не такие уж и неразделенные. Она не встречалась с другими мужчинами. Она мне улыбалась. Когда мы смотрели фильмы по вечерам, она могла уснуть, положив мне голову на плечо. Она помнила, на что у меня аллергия… Стоп, я дурак. У нее такие же аллергии, как и у меня. Но все же, все же… У кассы стоял стенд с искусственными цветами. Я было выдернул из него букет роз, но понял, что они мне не нравятся. Значит, не понравятся и ей. Вместо роз я выбрал персиковые фантазийные цветы. С кружевными лепестками и ароматом сливы и орхидеи, как гласила инструкция. Признаюсь ей, и будь что будет. Если нет – то просто забудем об этом разговоре, она меня поймет. Сегодня лифт поднимался как-то особенно медленно. На меня накатывало то радостное предвкушение, то смертельный ужас. И все же я был счастлив, пока створки лифта не открылись на моем этаже. Он стоял у двери. Я узнал его и не поверил своим глазам: ямочка на подбородке, немного азиатский разрез глаз, широкий покатый лоб, шрам у губ. — Я тоже жил в бабушкиной квартире, — сказал незнакомец моим голосом. Так пришла Новая волна с Земли-два.

БАЛЬДАССАРЕ КАСТИЛЬОНЕ Придворный Перевод с итальянского: Петр Епифанов

КоЛибри, 2021

очинение итальянского дипломата, писателя и поэта Бальдассаре Кастильоне (1478–1529) «Придворный», соединяющее воспоминания о придворной жизни герцогства Урбино в начале XVI века с размышлениями о морали, предназначении, стиле поведения дворянина, приближенного к государю, — одна из тех книг эпохи Возрождения, что не теряли популярности на протяжении веков. Для истории культуры труд Кастильоне стал подлинной сокровищницей, и трудно представить, насколько более скудными оказались бы знания потомков об эпохе Возрождения, не будь его. Составленное в виде сборника занимательных и остроумных бесед, это произведение выходит за рамки источника сведений о придворных развлечениях своего времени и перечня достоинств совершенного придворного как всесторонне образованного и утонченно воспитанного человека, идеального с точки зрения гуманистических представлений. Создавая «Придворного» почти одновременно с трактатом Макиавелли «Государь», Кастильоне демонстрирует принципиально иной подход к вопросу, что такое реальная политика и человек, ее вершащий. Полный перевод на русский язык опубликован впервые.

Книги

РОБЕРТ ХОФРИХТЕР Грибы: Обитатели скрытого мира Перевод с немецкого: Александр Анваер

КоЛибри, 2021

рибы — чрезвычайно важные симбионты, которые опутывают деревья и другие растения плотными сетями и активно разрушают органическую материю. Продукты этого процесса поступают в круговорот питательных веществ в природе. Грибы играют незаменимую роль в производстве лекарств и пищевой промышленности, а также в биотехнологиях. Книга австрийского биолога и эколога Роберта Хофрихтера, искусно иллюстрированная греческим художником Пасхалисом Дугалисом и снабженная глоссарием, описывает тридцать самых распространенных, самых необычных, самых интересных и значимых видов грибов и знакомит с биологическим, кулинарным, практическим и культурно-историческим аспектами этой темы.

МАРК МОФФЕТТ Приключения среди муравьев: Путешествие по земному шару с триллионами суперорганизмов Перевод с английского: Наталья Жукова

МАУРА О’КОННОР Как мы ориентируемся. Пространство и время без карт и GPS Перевод с английского: Юрий Гольдберг

КоЛибри, 2021

уравьи обитают на всех континентах Земли, кроме Антарктиды. Они превосходят людей числом в миллионы раз, а их суммарный вес примерно такой же, как вес всех людей. В своей великолепно иллюстрированной книге, вобравшей в себя все самое интересное из энтомологических путешествий по всему земному шару, включая Нигерию, Индонезию, Австралию, Калифорнию, берега Амазонки, выдающийся американский эколог и биолог Марк Моффетт представляет четыре способа наблюдений за муравьями. Можно наблюдать за одной особью как за индивидом, воспринимать семью муравьев как общество, как сверхорганизм и как нечто подобное коллективному разуму и сознанию. От стадий развития муравья и его анатомии до сложнейших социальных навыков и взаимодействий — вы познакомитесь ближе с удивительным миром муравьев на примере жизнедеятельности шести видов: муравьев-мародеров из тропической Азии, муравьев-кочевников из Африки, муравьев-портных из тропической Азии, Африки и Австралии, муравьев-амазонок, муравьев-листорезов и, наконец, аргентинских муравьев, которые завоевывают весь мир на наших глазах.

КоЛибри, 2021

а счет чего животные обладают способностью мигрировать и ориентироваться с поразительной точностью? Как наши предки распространились по всему миру без карт и навигационных инструментов? Как наш мозг воспринимает время и пространство? «Я спросила себя: что происходит, когда мы доверяем навигацию гаджету? Даже предыдущее поколение навигационных приборов — компас, хронометр, секстант, радио, радар — требовало от нас внимания к окружающему миру. (…) Поиски материала для этой книги в разных областях человеческой деятельности — от экологии перемещений и психологии до палеоархеологии, от лингвистики и искусственного интеллекта до антропологии — открыли для меня удивительную историю происхождения способностей человека к ориентированию, а также их влияния на эволюцию нашего вида». (Маура О’Коннор)

Подробности на сайте: https://azbooka.ru/ «Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

художник Luis Postruzin

Пишут, что...

Короткие заметки

О точности климатических прогнозов «Если мы будем сокращать выбросы парниковых газов, то выйдем на потепление в 2,4°С к 2100-му году и это хорошо», — примерно так говорили оптимисты на конференции глав правительств в Глазго осенью 2021 года. И оптимизм им вселяют расчеты, которые показывают, что именно нужно сделать для достижения этой цели. А если решить обратную задачу? Посчитать по разным моделям, к каким последствиям приводит как продолжение нынешней политики, так и повышенные обязательства, взятые мировыми лидерами к 2030-му году? Этим занялся большой коллектив климатологов со всей Европы во главе с Идой Согннаес из Центра международных климатических исследований в Осло (Nature Climate Change, 21 ноября 2021 года). И оказалось: если ничего не менять в текущей политике, то потепление к концу века будет 2,3—2,9°С, а если выполнить взятые обязательства, то 2,2—2,7°С. Если же учесть неопределенность в ответе климатической системы на происходящие изменения, так и вовсе 1,7—3,8°С. Напомним, что потепление на 2—-3°С приводит к климату плиоцена (он как раз предшествовал близкому к нам плейстоцену с его многократными оледенениями, мамонтами и саблезубыми тиграми), когда ледников в Арктике и Антарктике, в сущности, нет, зато уровень моря на 25 метров выше, чем сейчас. Видимо, догадываясь, что поводов для оптимизма нет, авторы статьи предлагают не успокаивать себя, а объявить встречный план, на фоне которого обязательства 2030-го года покажутся сущей безделицей: выбросы надо обнулять гораздо быстрее, чем намечено. Иначе плиоцена не избежать. Интересно, что одновременно океанологи подвели очередную мину под стройное здание климатических моделей (агентство NewsWise, 24 ноября 2021 года). Изучая отложения на дне Северного Ледовитого океана между Гренландией и Шпицбергеном за последние 800 лет, они обнаружили, что резкое потепление началось не вчера, а в 1900-м году. Его причина – увеличение притока теплой соленой воды из Атлантики, продолжающееся по сей день. Ни в одной модели этого феномена нет, более того, в них считается, что из-за таяния ледника Гольфстрим должен слабеть. Теперь климатологам-теоретикам придется выпутываться из этой щекотливой ситуации. Если они на нее обратят внимание.

С.М. Комаров

…мыши, потребляющие низкобелковую диету, не только демонстрировали ускоренную дегенерацию мозга, но и имели признаки плохой связи нейронов, однако добавка семи незаменимых аминокислот в рацион замедляла дегенерацию мозга и развитие деменции у этих животных (Science Advances, 2021, 22 октября)… …в космическом пространстве при сверхнизких температурах 5–10 К и ионизирующем излучении в одну стадию образуются бензол из тримеров ацетилена, ацетонитрил и изоацетонитрил – из комплексов метана и цианистого водорода, а также кислородсодержащие органические молекулы – из комплексов ацетилена с оксидом углерода (Physical Chemistry Chemical Physics, 2021, вып. 34, 14 сентября)… …чернокожие и испаноязычные заключенные воспринимали сотрудников исправительных учреждений как менее справедливых с процедурной точки зрения, чем белые заключенные (Justice Quarterly, 2021, 19 октября)… …чтобы вирусная вакцина была эффективной, необходимо увеличить базовый иммунный ответ в 10 000 раз одним из двух способов: либо антитела, либо цитотоксические Т-клетки увеличиваются в 10 000 раз, либо каждый из этих ответов увеличивается только в 100 раз (Trends in Immunology, 2021, 21 сентября)… …на Луне найдены холодные ловушки углекислого газа площадью 204 квадратных километра, сосредоточенные вокруг южного полюса Луны, с температурой около минус 352 градусов по Фаренгейту, где СО2 существует в твердом виде (AGU Geophysical Research Letters, 2021, 7 октября 2021 г.)…

…в анализах проб из Японского моря был найден и описан новый вид голожаберных моллюсков Eubranchusmalakhovi sp.n., который назвали в честь заведующего кафедрой зоологии беспозвоночных МГУ, академика РАН В.В. Малахова (Invertebrate Zoology, 2021, 18/3)… …пеплы вулканов Алаид и Эбеко отличаются от большинства пеплов вулканов Камчатки повышенным содержанием радиоактивных элементов – урана и тория («Вулканология и сейсмология», 2021, 5)… …в мире, где ответ на вопрос мы быстрее находим в Интернете, чем в собственной памяти, мы можем по иронии судьбы знать меньше, но думать, что знаем больше; эта иллюзия опасна, поскольку может влиять на принятие решений (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021, 22 октября)… …«пиксели» слоя черного фосфора толщиной в три атома могут быть в 20 раз меньше, чем у жидкокристаллических дисплеев, но при этом будут реагировать на входные данные в миллион раз быстрее (Science, 2021, 22 октября)… …в ближайшие годы будут запущены спутники мониторинга метана с высоким разрешением, которые будут находить утечки этого парникового газа в заброшенных скважинах и шахтах, а также трубопроводах и тем самым подавать сигнал к действию (Chemical & Engineering News, 2021, 24 октября)… …если муха решила бежать при виде приближающейся опасности, ее сердце начинает биться быстрее, как у человека, и это пока невозможно объяснить – ведь у мухи, в отличие от человека, нет вегетативной нервной системы (Current Biology, 2021, 27 октября)…

жни Stefan Verwey

Пишут, что...

Короткие заметки

Цифровая реальность генетики Полное секвенирование генома человека теперь не редкость, любой может заказать эту процедуру либо для выяснения своего происхождения, либо склонности к недугам. Хоть эти данные и хранятся за семью печатями, иногда они вольно или невольно становятся достоянием общественности. И вот возникает вопрос: а не смогут ли мошенники воспользоваться генетическими данными и подделать на их основе внешность человека? С преступными целями, естественно. Предварительные исследования, проведенные в 2017-м году показали: действительно, имея связку фотография-геном можно научить искусственный интеллект создавать по генетическим данным изображения, практически неотличимые от реальных. Евгений Воробейчик из Университета Вашингтона в СентЛуисе со своими коллегами в 2021 году решил проверить эти результаты и пришел к выводу: паника преждевременна (агентство NewsWise, 18 ноября 2021 года). Они взяли 126 геномов из открытой базы данных, скачали фотографии со страниц социальных сетей обладателей этих геномов, а затем озадачили ИИ сначала обучением, а потом воспроизведением лиц людей на основании геномных данных. Результат сравнения этих изображений с реальными показал, что задачу воспроизведения удается решить отнюдь не всегда, хотя отдельные удачи и были. Отличие от предыдущего исследования состоит в том, что ранее использовали фотографии с высоким разрешением, тогда как качество фото, скачанных из Сети, а именно ими будет пользоваться злоумышленник, было хуже. Воробейчик предлагает и способ защиты: фото для размещения в Сети нужно подвергать небольшим искажениям, вносить в него некоторый шум. И тогда ИИ будет посрамлен. В общем, традиционно человек, в соответствии с принципом отца Кабани, создает себе трудности, чтобы потом их героически преодолевать.

С. Анофелес

«Химия и жизнь», 2021, № 11, www.hij.ru

Нанофантастика

Андрей Якушкин Иллюстрации Елены Станиковой

Вирусы и антивирусы

–Р

ома, ты куда смотрел?! Арматуру от кругляка не отличаешь? Заказывали мерную десятую, а тут что? — Усов поддел туфлей сплетение металлических хлыстов, вслушался в телефон, округлил глаза и рявкнул: — Уволю! Завтра же. Или в бетонщики переведу. Да, серьезно! Если завтра арматуры не будет... Ну ты понял. Отключил сотовый и зашагал к вагончику по краю стройплощадки. — Бардак! Снабженцы хреновы!.. А вам что?! Вопрос относился к невзрачному старичку, мирно восседавшему на стопке поддонов. — Дык, я тут это... начальство поджидаю. — Старичок приподнял козырек бейсболки и поклонился. — Здрасьте, — автоматически буркнул Усов и выудил из кармана связку ключей. — Начальство? — звякнул ключами, отпирая хлипкую дверь. — Какое такое начальство? — А самое главное! Усов вздрогнул. Неприятный холодок пробежал по спине, заставил обернуться. Старичок стоял рядом и улыбался. «Шляются всякие, — мрачно подумал Усов и перевел взгляд на покосившийся щербатый забор, — покоя не дают». — Если самое главное, то тебе, дед, в трест. — Усов скрылся в сумраке бытовки. — Мне бы местное начальство. За спиной скрипнули половицы. «Вот настырный пенсион», — возмутился Усов и, крутнувшись на каблуках, узрел в тамбуре хитрую физиономию. — Иди, дед, иди, — мягко развернул непрошеного гостя к выходу. — Значит, ты прораб?! — Старик вывернулся, отступил на шаг, подпер руками бока и, зажмурив правый глаз, высверлил левым усовскую переносицу. — Так, дед! — забасил Усов. — Тебе чего? — Не дед, а Михалыч! — Старичок притопнул и решительно объявил: — Имею коммерческое предложение! — Чего?! — обомлел прораб, нашарил табурет за спиной и присел. Табурет жалобно скрипнул. — Взаимовыгодное, — подмигнул Михалыч. Удавиться можно. Усов поискал по карманам сигареты. Смял пустую пачку, швырнул на пол. — Слушай… как тя... Михалыч? Ступай домой, Михалыч. — Мусорить нехорошо. — Гость поднял обжимок, прицелился в ведро у входа, бросил — попал и, подступив к прорабу, протянул сигарету: — Ты мне — я тебе!

«Надо же!» — Усов покрутил знакомую — с золотыми полосками — сигарету и достал зажигалку. После первой же затяжки накатила приятная истома, а губы зашептали: — Давай, коммерсант, рассказывай. Что стряслось? — Это не у меня стряслось, милок. — Михалыч пододвинул свободный табурет, присел, устраивая на коленях невесть откуда взявшуюся коробочку. «Фокусник на пенсии, не иначе», — подумал Усов, затянулся вкусной сигаретой и нацелился пальцем в коробку. Михалыч ловко спрятал таинственный предмет за спину и зацокал языком: — Нельзя. Сначала уговор. Придвинулся и зашептал в ухо: — Давно я за твоей стройкой наблюдаю. Эх! Развезли грязь, мусора натащили. И вижу, не все складно. Текучка, брак, с материалом бардак. — Тоже мне Штирлиц, — скривился прораб. — И где твой наблюдательный пост? — По соседству. В дачном обществе. Усов докурил сигарету до фильтра, ткнул в переполненную пепельницу и выдал: — Ближе к делу, дед! Тот подскочил, зашагал по тесной бытовке, затараторил: — У кого кран ферму снес? У кого рабочий с крыши свалился? Фундаментные блоки кому не завезли? — Стоп, Михалыч! — прервал Усов, — Ты к чему глаголешь? — Ух! — Гость развернул бейсболку козырьком назад, встряхнул коробкой и выдохнул: — Оставлю я у тебя домовенка своего. — Кого?! — поперхнулся Усов. — Домового, говорю. Али глухой? — Михалыч постучал пальцами по коробке — отозвалось гулким вздохом. — Он поможет и дела поправит. — Дед уверенно шагнул в угол бытовки. — Вот тут положим, и нехай лежит.

— Ты с ума сбрендил, что ли? — взревел Усов и грозно вырос под потолок. — Первая неделя задаром, — спокойно среагировал Михалыч и спрятал коробку под стол. — А там поглядим. Дорого я не беру: материалами — кирпичик да дощечку. «Бред!» — подытожил Усов, но, стоя в облаке сладкого дыма, безнадежно махнул рукой: — Черт с тобой! — От чертей мы враз избавляем, — подмигнул Михалыч. — День, другой...

ни складывались в недели, недели в месяцы, и на исходе квартала прораб получил в тресте благодарность, а в кассе солидную премию. На объекте дела шли хорошо. Исчезла текучка. Иссяк травматизм. Материалы поступали вовремя. И даже погода, казалось, благоволила выполнению плана. Дожди, отгороженные контуром нового забора, проливались, не доходя. На стройплощадку к отцу стал заглядывать старший сын. «Не стыдно работу показать», — важничал Усов. — Это что? — Сын вытащил коробку из-под стола. — Не трогай! — испугался отец. — Да мне индифферентно, мне бы комп подключить. — Это вещь такая, — смущенно пробормотал Усовстарший и, закурив, вдруг рассказал про домового. — Странный ты, батя, — не отрываясь от ноутбука, объявил Усов-младший, — Это же антивирус. — Что? — удивился отец. — То! Кто вирусы вбрасывает, тот и антивирусы пишет, — тарабаня по клавиатуре, сообщил отпрыск. — А где первая коробка от этого чудика? Усов пожал плечами. Он так ничего и не понял. «Химия и жизнь», 2021, № 11, 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 ПРЕМИЙ «ИСТОК» СОСТОИТСЯ 5 ОКТЯБРЯ 2022 ГОДА В НИЖНЕМ НОВГОРОДЕ

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