Загадки современной химии. Правда и домыслы

Что касается лечения, то его не существовало вовсе. Так как чума часто сочеталась с отвратительным запахом от больного, то люди ходили по улицам, зажимая носы цветами, в надежде заглушить запах и избежать заболевания. Естественно, это средство не помогало. Не помогало и сжигание ароматической древесины для очищения воздуха. Были попытки улучшать «дурной воздух» звоном церковных колоколов и стрельбой из пушек. В дома выпускали птиц, думая, что хлопанье их крыльев разобьет заразу. Купание считалось опасным так же, как употребление в пищу оливкового масла. Один из самых странных советов заключался в том, что мужчинам, ради сохранения жизни, рекомендовали хранить целомудрие. Очевидно, женщинам таких советов не давали.

Вера в то, что приятные ароматы могут отогнать болезнь, просуществовала до семнадцатого века и проявилась во время Великой чумы в Лондоне в 1660 году. Известный детский стишок о «букетике цветов», как говорят, был написан именно тогда, хотя это и сомнительно, так как впервые он был напечатан только в восьмидесятые годы девятнадцатого века. В стишке говорится о том, что цветочки плохо помогают от розочек – розовых кружков, которые, как предвестники чумы, появлялись вокруг мест блошиных укусов. Исход болезни был понятен всем: «Апчхи, апчхи, мы все умрем». Действительно, в ту эпидемию в Лондоне умерли сто тысяч человек. Не было никакой пользы от жевания чеснока, уксусных ванн или сжигания серы для избавления от «дурного воздуха». Курение считалось целительным, и люди заставляли курить даже детей под угрозой телесных наказаний.

Случаи чумы бывают и в наши дни, но очень редко. Первые эффективные средства лечения появились в 1932 году после введения в клиническую практику сульфаниламидных препаратов, но в наше время чуму лечат такими антибиотиками, как стрептомицин, хлорамфеникол (левомицетин), тетрациклин и фторхинолон. К сожалению, до сих пор сохраняется угроза применения бацилл чумы в качестве бактериологического оружия. Как только была понята инфекционная природа заболевания, его заразительность (контагиозность), его стали использовать в военных целях. Первый пример использования бактериологического оружия имел место в 1347 году во время осады монголами крымского города Каффы. Монголы забрасывали в город, через его стены, трупы людей, умерших от чумы. Не далее, как в 1940 году, японский самолет сбросил груз зараженных чумой крыс над китайским городом, вызвав в нем эпидемию. В наши дни упорно циркулируют слухи о том, что во многих странах созданы штаммы бактерий, устойчивых к воздействию всех известных антибиотиков. Эти штаммы созданы на случай бактериологической войны.

Правда, сейчас самой главной заботой является вирус Эбола, и «карантин» является самым надежным способом предотвращения его распространения. В данном случае, продолжительность карантина не превышает двадцати одного дня, так как это время соответствует инкубационному периоду заболевания. Если в течение этого времени симптомы не появляются, можно с уверенностью считать, что человек здоров. Представляется, что больной заразен только в присутствии явных клинических симптомов. Если не соблюдать карантин в соответствующих случаях, то мы можем столкнуться с эпидемией болезни, рядом с которой побледнеет даже Черная Смерть.

Похвальное слово морфину

Знаменитый профессор медицинского факультета Гарварда и известный писатель Оливер Уэнделл Холмс в девятнадцатом веке считал, что, если все существовавшие в то время лекарства утопить в море, то это было бы «величайшим благом для человечества, хотя и причинило бы непоправимый урон рыбам». Тем не менее, Холмс проявил осмотрительность и сделал исключение для опиума, смолистого вещества, выделяющегося из оснований коробочек опийного мака. Использование опиума началось до возникновения письменности, как о том свидетельствует обнаружение коробочек мака в пещерах, где люди обитали за 10 тысяч лет до н. э. Мы, конечно, не можем точно сказать, какую роль играл опийный мак в жизни этих древних людей, но, вполне возможно, что методом проб и ошибок люди открыли успокаивающее и болеутоляющее действие макового сока. К 3500 году до н. э. шумеры, оккупировавшие Месопотамию (современный западный Ирак), вели международную торговлю опиумом, что говорит о том, что уже тогда люди были хорошо осведомлены о его свойствах. Врачи древнего Рима и древней Греции прописывали опиум при меланхолии, болях, кашле и поносе, то есть при состояниях, в которых опиум действительно приносит облегчение.

«Возьми равные части опиума, мандрагоры и черной белены и смешай с водой», – говорится в одном из врачебных рецептов двенадцатого века. «Если хочешь сделать надрез или распил кости больного, – продолжает далее этот старинный справочник, – погрузи в эту смесь материю, а затем приложи к ноздрям больного, и когда он уснет, ты сможешь делать все, что нужно, по твоему желанию». Проблема заключалась в том, что иногда этот сон становился вечным. В шестнадцатом веке швейцарско-немецкий врач и алхимик Парацельс, известный своим афоризмом «только доза превращает лекарство в яд», обнаружил, что опиум растворяется в спирте лучше, чем в воде, и рекомендовал полученный им раствор как обезболивающее средство. Капли он назвал лауданумом (от латинского слова laudare, «хвалить»). Правда, лауданум отнюдь не всегда был достоин похвалы. Определять нужную концентрацию было трудно, потому что исходные растворы сильно отличались концентрациями действующего вещества. Кроме того, врачи стали замечать, что после прекращения длительного приема лекарства возникали «невыносимые страдания, тревожность и угнетение духа». Это были первые сообщения об опиумной абстиненции и синдроме отмены.

Лауданум стал самым популярным лекарством викторианской эпохи. Конечно, чаще всего его назначали как болеутоляющее средство, но многие принимали его, стремясь к эйфории. Это очень хорошо описано в классической книге Томаса Де Квинси «Исповедь англичанина, употребляющего опиум». Де Квинси познакомился с лауданумом в 1804 году. Его лечили этим лекарством от невралгии тройничного нерва – болезни, при которой сильная боль в лице распространяется по ходу чувствительных ветвей тройничного нерва. Самые незначительные раздражения, например, чистка зубов или дуновение холодного ветра в лицо, могут вызвать приступ сильнейшей боли. Нет, поэтому, ничего удивительного в том, что Де Квинси возносит хвалы лаудануму. «Это панацея от всех человеческих страданий, это секрет счастья». Сэмюель Тейлор Кольридж тоже отдал дань увлечения лаудануму. Сюжет известного стихотворения Кольриджа «Кублай-Хан» о китайском императоре тринадцатого века был навеян сновидением в состоянии вызванного лауданумом ступора. Для тех, кто любит коллекционировать курьезные факты, можно сказать, что Мэри Тодд Линкольн[22] была лаудановой наркоманкой, так же, как Мэтти Блэйлок, гражданская жена Уайатта Эрпа.[23] В «Хижине дяди Тома» Касси убивает одного из своих детей лауданумом, чтобы он не рос в рабстве, а Дракула в исполнении Брэма Стокера усыпляет лауданумом служанок Люции, прежде чем впиться зубами в ее шею.

В начале девятнадцатого века немецкий фармацевт Фридрих Вильгельм Сетюрнер стал первым, кому удалось выделить из лекарственного растения активное вещество. Соединение, которое он смог выделить из опийного экстракта и очистить, Сетюрнер назвал «морфином», по имени греческого бога сновидений Морфея. После экспериментов на мышах и дворняжках Сетюрнер принял морфин сам и дал попробовать его своим друзьям. Сетюрнер заметил, что тридцать миллиграммов морфина вызывали очень приятные ощущения и повышали настроение, следующая доза вызывала дремоту и утомление, а третья доза погружала в глубокий сон с головной болью и рвотой при пробуждении. После этого друзья отказались продолжать эксперименты. Изобретение шприца и подкожных игл облегчило дозировку и введение морфина, но, одновременно, привело к злоупотреблению морфином. Морфин как медицинский препарат широко применялся во время Гражданской войны в США для лечения боли от ран. Тысячи людей стали после этого морфиновыми наркоманами.

Вплоть до семидесятых годов механизм действия морфина был не вполне ясен. Молекула морфина в центральной нервной системе связывается с рецепторами, которые препятствуют передаче болевых импульсов. Естественно, возник вопрос о том, зачем у человека существуют эти рецепторы? В конце концов, человеческий организм эволюционировал не для того, чтобы реагировать на экстракт какого-то восточного растения. Выяснилось, что молекулярная структура морфина напоминает структуру естественных обезболивающих веществ, которые синтезируются в организме. Эти природные соединения были выделены, очищены, исследованы и названы «эндорфинами». Термин был получен из словосочетания «эндогенный морфин».

Издавна предпринимались попытки отделить медицинские свойства морфина от его способности вызывать привыкание и болезненное пристрастие внесением изменений в его молекулярную структуру. Диацетилморфин был синтезирован германской фирмой «Байер» в 1894 году и назван «героином», так как в ходе клинических испытаний испытуемые ощущали прилив героизма. Была надежда, что это вещество будет обладать более сильным обезболивающим действием и в меньшей степени вызывать привыкание. Это новое соединение даже пробовали применять для лечения морфиновой зависимости. Однако из этих опытов ничего не вышло. На самом деле героин лучше растворяется в жирах, чем морфин, и поэтому легче преодолевает гематоэнцефалический барьер, проникает в головной мозг, где превращается в обычный морфин. Таким образом, после введения героина концентрация наркотика в мозге становилась выше, чем при введении чистого морфина, а это создавало предпосылки к более быстрому привыканию. К двадцатым годам прошлого века героин был запрещен, а это подхлестнуло нелегальное его производство из препаратов морфина, и в настоящее время объем производства героина в десять раз превосходит объем производства морфина для медицинских целей. Синтетических методов производства морфина не существует, поэтому его по-прежнему экстрагируют из опийного мака, хотя есть работы, показывающие, что можно производить морфин с помощью дрожжей методами генной инженерии. Морфин – это обоюдоострый меч: он может быть избавляющим от боли ангелом или вызывающим гибельную зависимость дьяволом.

Сила жара

Место действия – Эдинбург, Шотландия. Событие – Эдинбургский фестиваль науки. Там было развернуто несколько интересных выставок, но мне больше всего понравился вид, открывавшийся из окна моего гостиничного номера. Неподалеку от отеля сооружали линию легкого метро, и мне нравилось смотреть на работавших там сварщиков. Мои глаза сами зажмуривались во время вспышек. Я наблюдал живую термитную реакцию! Я рассказываю об этой реакции своим студентам, показываю им видеозаписи, но никогда не демонстрировал ее живьем, так как считаю это опасным.

Химическую реакцию, производящую тепло, называют «экзотермической». Самый распространенный пример – это сжигание топлива. Зажгите свечу, и вы ощутите производимый ею жар. Самая жаркая часть пламени окрашена в синеватый цвет. Температура в этой области достигает 1400 градусов Цельсия. Но это низкая температура по сравнению с 2,5 тысячью градусов, до которых разогревается при термитной реакции смесь алюминия и оксида железа. Реакция заключается в переносе кислорода с железа на алюминий, в результате чего образуется оксид алюминия и металлическое железо. При такой температуре железо находится в расплавленном состоянии и поджигает все, что попадается ему на пути, что делает термитную реакцию незаменимой не только для сварки, но и для выпуска зажигательных бомб и гранат.

В 1893 году немецкий химик Ханс Гольдшмидт искал способ получения чистых металлов из их руд. Классический метод выплавки железа заключается в нагревании оксида железа в присутствии углерода. В результате образуется металлическое, восстановленное из оксида, железо. Однако при таком способе непрореагировавший углерод загрязняет железо. Гольдшмидт искал способ производства железа без использования углерода и натолкнулся на реакцию оксида железа с алюминием. Химик по достоинству оценил количество выделяющейся в ходе реакции теплоты и предложил использовать энергию реакции при сварке. В 1899 году термитную реакцию впервые применили на практике для сварки рельсов трамвайных путей в городе Эссене.

Прошло совсем немного времени, и все преимущества новой экзотермической реакции оценило и военное ведомство. В 1915 году немцы терроризировали Англию, сбрасывая на британские города с дирижаблей зажигательные бомбы, действие которых было основано на термитной реакции. Во время Второй Мировой войны битва шла не только между армиями союзников и германской армией, но и между учеными и инженерами, которые по обе стороны линии фронта старались создать наиболее эффективные зажигательные бомбы, снаряды и гранаты. Немцы создали «Электрон», бомбу, сделанную на основе одноименного сплава, состоявшего из 86 % магния, 13 % алюминия и 1 % меди. Из этого сплава делали кожух бомбы.

Этот сплав горит с выделением огромного количества тепла, но нужна высокая температура, чтобы его поджечь. Для этого в механизм была встроена термитная реакция. Когда «Электрон» ударялся о землю, от сотрясения взрывался пороховой заряд, поджигавший смесь порошков магния и пероксида бария. Эта реакция производила достаточную температуру для того, чтобы запустить термитную реакцию между алюминием и оксидом железа. Энергии этой реакции теперь хватало на то, чтобы воспламенить горючий корпус бомбы.

Союзники не отставали в создании подобных бомб, что и привело к одному из самых разрушительных воздушных налетов за всю историю Второй Мировой войны. Это была не атомная бомбардировка Хиросимы и Нагасаки, а бомбовый удар по Токио в марте 1945 года. Таким же ужасным был налет на Дрезден в феврале 1945 года. Тогда зажигательные бомбы практически целиком уничтожили город. Во время Второй Мировой войны союзники сбросили на Германию тридцать миллионов четырехфунтовых термитных бомб, и десять миллионов – на Японию.

Использовались во время войны и термитные гранаты для порчи артиллерийских орудий без применения взрывчатых веществ, особенно в ситуациях, когда действовать надо было бесшумно. Термитную гранату можно было вставить в казенную часть орудия, а затем быстро закрыть замок. От жара происходило расплавление металла, после чего открыть казенную часть было уже невозможно, а значит, и зарядить орудие. Гранату можно было также бросить в дуло орудия, что тоже выводило его из строя.

Во время вьетнамской войны термитные гранаты нашли довольно разнообразное применение. В начале боевых действий американское командование стремилось, главным образом, нарушить продовольственное снабжение противника. Поскольку главным продуктом питания Вьетконга был рис, первой задачей стало уничтожение запасов риса и рисовых полей ручными гранатами и гаубичной артиллерией, но это оказалось очень трудно и сложно. Следующая идея заключалась в уничтожении рисовых полей термитными гранатами. Однако, единственное, чего удалось добиться, это разбрасывания рисовых зерен, которые затем можно было собрать и употребить в пищу. Требовался иной подход.

Был создан «Синий агент», гербицид на основе мышьяка, в химическом отношении не имевший ничего общего с «Оранжевым агентом». «Синий агент» взаимодействовал с растениями и вызывал их высыхание, а так как рис сильно нуждается в воде, то обработка его полей «Синим агентом» приводила к уничтожению урожая и делала поле непригодным к дальнейшему использованию. Американцы распылили над полями Вьетнама более двадцати миллионов галлонов «Синего агента», уничтожив тысячи акров сельхозугодий, и лишив листьев лесистые районы, где партизаны Вьетконга устраивали засады на американских солдат.

Совсем недавно термитную реакцию использовали совсем в ином контексте. Сторонники теории заговоров утверждают, что во Всемирном Торговом Центре были заложены термитные бомбы по скоординированному Центральным Разведывательным Управлением заговору. Эти же люди утверждают, что никакой высадки на Луне не было, и что правительство США прячет тела инопланетян. Многие также говорят, что победа Трампа на выборах была инспирирована заговорщиками из Демократической партии. В действительности, у самого порога избрания он должен был объявить: «Как хорошо вас надули!» Разве это невозможно? От таких заговоров жара куда больше, чем от любой термитной реакции.

Перекись водорода, кровь и синее свечение

Я никогда не был большим любителем блюд из печени, но мне нравится использовать ее, как наглядное пособие. Капните немного перекиси водорода на кусочек печени и посмотрите, какая появится пена! Отчего это происходит? Пена возникает в случаях, когда пузырьки газа оказываются зажатыми в жидкости или твердых телах. В данном же случае в реакции разложения перекиси водорода на кислород и воду происходит взаимодействие перекиси и каталазы, фермента, находящегося в клетках печени. Ферменты – это особые белковые молекулы, ускоряющие химические реакции. Но зачем печени фермент, расщепляющий перекись водорода? Фермент этот, действительно, нужен, потому что перекись водорода образуется в процессе метаболизма и может наделать в организме немало бед. Перекись может расщепляться с образованием гидроксильных радикалов, которые, в свою очередь, могут атаковать важные вещества – такие, как белки или ДНК. Для того чтобы защититься, организм продуцирует каталазу, которая расщепляет перекись до того, как она успевает образовать гидроксильные радикалы. На самом деле, образование перекиси, это тоже защитная реакция, в ходе которой организм пытается защититься от еще более опасного соединения – супероксида.

Кислород – обоюдоострое оружие. Мы не можем без него жить, но, с другой стороны, он ускоряет нашу смерть, играя решающую роль в процессах старения. Происходит вот что. Электроны – это клей, который удерживает атомы в молекулах, а все переходы электронов от молекул к молекулам происходят в ходе многочисленных химических реакций, которые непрерывно происходят в живом организме. Иногда, в таких реакциях происходит перенос электрона на атом кислорода, превращая его в чрезвычайно активный ион супероксида, и этот супероксид атакует многие молекулы и буквально разрывает их на части. Но в нашем организме есть защита от этих процессов – фермент, называемый супероксиддисмутазой, который избавляет нас от супероксида, превращая его в перекись водорода, которая хоть и вредна, но не может в этом отношении сравниться с супероксидом. Тем не менее, перекись водорода чревата для организма немалым риском, и здесь в игру вступает каталаза. Она расщепляет перекись водорода на кислород и воду. Поэтому перекись водорода пенится, когда ее выливают на срез печени.

Если вы когда-нибудь применяли перекись водорода для дезинфекции раны, то тоже замечали образование пузырьков, потому что и кровь может расщеплять перекись водорода на кислород и воду. Катализатором в этом случае является не каталаза, а гем, та часть гемоглобина, которая отвечает за транспорт кислорода в эритроцитах. Швейцарский химик Кристиан Фридрих Шонбейн, известный изобретением пироксилина (нитроклетчатки), после того, как вытер передником своей жены стол, залитый азотной и серной кислотой, первым заметил, что перекись водорода пузырится при контакте с кровью. Шонбейн резонно рассудил, что если неизвестное пятно обработать перекисью водорода, и при этом начнут образовываться пузырьки, то, значит, в пятне содержится гемоглобин, а, следовательно, кровь. С 1863 года обработка пятен перекисью водорода стала первым предварительным тестом на кровь. Однако перекись водорода разлагается и самостоятельно, хотя и медленно, и поэтому анализ затрудняется дополнительным образованием пузырьков, не связанным с присутствием крови.

Метод обнаружения крови был значительно улучшен с внедрением в практику теста Кастла-Мейера, когда реакционная смесь меняет окраску в присутствии гемоглобина. Реакция основана на свойствах фенолфталеина, который современным студентам известен как кислотный индикатор. В кислоте раствор фенолфталеина бесцветен, но в щелочной среде становится темно-розовым. В нашем случае важно, что под действием цинка фенолфталеин восстанавливается в бесцветный фенолфталин, который наряду с щелочью присутствует в реакционной смеси.

По ходу пробы на пятно капают спирт, в котором растворяется гемоглобин, если он присутствует в пробе, а затем пятно протирают шариком, пропитанным реагентом Кастла-Мейера. После этого на шарик капают перекись водорода. Если в пробе присутствует гемоглобин, перекись расщепляется на кислород и воду. Кислород окисляет фенолфталин в фенолфталеин. Поскольку раствор имеет щелочную реакцию, фенолфталеин розовеет, что указывает на присутствие крови. Тест очень чувствителен, но не специфичен в отношении человеческой крови. Кровь животных тоже дает положительную реакцию, так же, как и некоторые ионы металлов, обладающих свойствами окислителей.

Реакция перекиси водорода с гемоглобином лежит в основе «люминольного» теста, которым пользуются при осмотре места преступления для обнаружения даже не видимых глазом следов крови. Подозрительную область опрыскивают раствором люминола и перекисью водорода. В присутствии крови перекись взаимодействует с гемоглобином, выделяет кислород, который реагирует с люминолом с возникновением синего свечения. Эта реакция была открыта в 1928 году немецким химиком Альбрехтом, а в криминалистике ее впервые применил в 1937 году Вальтер Шпехт.

Даже высохшая и разложившаяся кровь дает положительную реакцию с синим свечением при воздействии люминола. Свечение продолжается в течение около тридцати секунд и может быть сфотографировано, но для обнаружения реакцию надо проводить в полностью затемненном помещении. Реакция настолько чувствительна, что с ее помощью можно обнаружить следы крови даже на выстиранных вещах. В одном случае был получен положительный результат люминолового теста на обоих коленях джинсов после того, как они были выстираны.

Ни тест Кастла-Мейера, ни реакция с люминолом не могут дать сведения о принадлежности крови. Для идентификации принадлежности из крови экстрагируют ДНК и выполняют соответствующий анализ. Например, в случае с джинсами было показано, что кровь на коленях не могла принадлежать владельцу джинсов.

У теста с люминолом тоже есть недостатки. Хемолюминесценция может появиться в присутствии таких веществ, как медьсодержащие соединения и отбеливающие средства. Если бы джинсы были выстираны в детергенте с отбеливателем, то выявить на них кровь было бы невозможно. Преступники, знающие эту особенность люминоловой реакции, обрабатывают место преступления хлоркой или иными отбеливателями. В результате вся поверхность дает ровное синее свечение, которое надежно маскирует все возможные пятна крови. Если же вы хотите полюбоваться по-настоящему красивым синим свечением, то опрыскайте срез печени раствором для проведения люминолового теста. Только не ешьте после этого печень.

Памяти Лайнуса Полинга

Бывают воспоминания, которые навечно врезаются в человеческую память. У меня такое воспоминание связано с одним июньским днем 1980 года, когда на ежегодной конференции в Канадском Химическом институте я ожидал выступления доктора Лайнуса Полинга, одного из самых известных и прославленных ученых мира. Лайнус Полинг был лауреатом Нобелевской премии по химии за 1954 год, и лауреатом Нобелевской премии мира за 1962 год. Это был единственный человек в мире, получивший единолично две Нобелевские премии.

Делая научную карьеры в химии, я был очарован и поражен широтой вклада Полинга в эту науку. Его плодотворные идеи о природе химической связи, основанные на расположении электронов на орбиталях, упоминаются во всех вводных курсах химии, и ни один текст по биологии не будет полным без ссылок на демонстрацию Полингом сути серповидно-клеточной анемии как болезни, вызванной нарушением строения определенных белков. В самом деле, серповидно-клеточная анемия стала первой болезнью, суть которой была понята на молекулярном уровне. Полинг также ввел в науку понятие об электроотрицательности как мере сродства атома к электронам, что сделало возможным предсказание силы связей, возникающих между различными атомами. Полинг внес огромный вклад в химию белков и был близок к решению задачи о строении ДНК до Крика и Уотсона.

Я был также сильно заинтригован историей о том, как Полинг стал интересоваться химией. Это случилось в тринадцатилетнем возрасте, когда его школьный товарищ Ллойд Джеффресс, будущий видный физиолог, пригласил Полинга к себе домой, чтобы показать несколько химических опытов. Полинг был потрясен и вскоре начал экспериментировать сам, составив в одном случае смесь, которая взрывалась, когда по ней проезжал трамвай. Это напомнило мне мои опыты с аммиаком и йодом в попытке синтезировать трийодид азота, соединение, взрывающееся от малейшего прикосновения, даже перышком.

Была и еще одна причина, по которой я очень хотел послушать Полинга. Несмотря на то, что им неизменно восхищались в научных кругах за его вклад в химию и за создание целой научной отрасли – молекулярной биологии, его и изрядно критиковали за вышедшую в 1970 году книгу «Витамин С и простуда». В этой небольшой книжке он выразил свою веру, что большими дозами витамина С можно лечить простуду. Проблема заключалась в том, что знаменитый ученый, автор более восьмисот добросовестных научных работ, основывал свою доморощенную теорию исключительно на личном опыте. Тем не менее, для того, чтобы проверить утверждения Полинга, ученые провели несколько клинических испытаний, ни в одном из которых не был подтвержден лечебный эффект аскорбиновой кислоты (витамина С).

Энтузиазм Полинга в отношении витамина С не ограничивался простудой. Он утверждал, что большие дозы витамина C полезны при лечении рака. Это утверждение тоже попытались проверить, и результатом испытаний стал вердикт о том, что в лечении рака действие витамина С не отличается от действия плацебо. На это Полинг возражал, что испытания не увенчались успехом, потому что витамин С назначали внутрь, а не вводили внутривенно. Некоторые исследователи, подпав под влияние авторитета Полинга, до сих пор включают витамин С в схемы лечения онкологических заболеваний. Полинг также энергично пропагандировал назначение витаминов для лечения душевных расстройств и даже предложил термин «ортомолекулярная медицина» для лечения болезней веществами, которые уже содержатся в организме. Эта концепция подверглась критике со стороны практикующих врачей. Таким образом, к 1980 году одни превозносили Полинга до небес, а другие ожесточенно его критиковали. Мне хотелось послушать, что он сам скажет по этому поводу.

Великий человек начал с описания роли витамина С в формировании коллагена, структурного белка соединительной ткани. Коллаген состоит из полосок белка, связанных в единую трехмерную сеть лизиновыми остатками.[24] Эти связи образуются с помощью лизилгидроксилазы, фермента, для которого кофактором выступает витамин С. Дефицит витамина С разрушает связи между белковыми тяжами коллагена, и в результате развивается цинга. Тут же Полинг заявил, что это поражение коллагена является также и причиной заболеваний сердца. Он пояснил, что коллагеновые тяжи в артериях расщепляются и разрушаются при дефиците витамина С, а высвобождающиеся в результате остатки лизина связываются с липопротеинами, которые с током крови разносят по организму холестерин. Как следствие, в артериях возникают бляшки, при разрыве которых образуются тромбы, приводящие, в частности, к инфаркту миокарда.

Потом наступил кульминационный момент. Доктор Полинг показал график, демонстрирующий снижение смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, начавшееся после 1970 года. После этого он наложил на этот график другой, показывающий рост потребления витамина С, вероятно, связанный с публикацией книги о нем. Удивительно, но Полинг считал это достаточным доказательством роли витамина С в снижении заболеваемости и смертности от поражений сердца. На самом деле, снижение сердечно-сосудистой заболеваемости началось на десять лет раньше, но этот вопрос надо ставить шире. Несмотря на то, что я в то время не был так озабочен разницей между совпадениями и настоящими причинно-следственными связями, я все же не сдержал удивления. Один только факт, что уменьшение заболеваемости сердечно-сосудистыми болезнями совпало с увеличением потребления витамина С, ничего не говорил о причинной связи между этими событиями.

Любопытно, что незадолго до лекции я как раз разговаривал со студентами о питательной ценности замороженной еды и о большой озабоченности медиков, вызванной увеличением продаж так называемых «телевизионных обедов», содержащих избыточное количество соли, чтобы компенсировать потерю вкусовых качеств из-за замораживания. Слушая Полинга, я вдруг подумал, что при желании тоже мог бы связать продажу «телевизионных обедов» со снижением риска сердечно-сосудистых заболеваний. Пока я думал об этом, Полинг перешел к своему предложению лечить сердечные заболевания большими дозами витамина С и лизина. Так, в тот день, в 1980 году мой научный кумир потерял часть своего ореола.

В 1992 году я еще раз слушал Полинга. После того, как Полинг признался в том, что страдает раком предстательной железы, какая-то смелая душа робко спросила, почему же 18 граммов витамина С в сутки не уберегли его от рака. Не задумавшись ни на секунду, девяностодвухлетний Полинг отпарировал, что, если бы не принимал витамин, то рак давно свел бы его в могилу. Кто будет спорить?

Опьяняющая наука вина

Я очень хорошо наловчился превращать воду в вино. Стоит налить бесцветный раствор сульфата железа в бокал, на дне которого лежит немного тиоцианата калия, как жидкость в бокале тотчас окрашивается в рубиновый цвет, превращаясь в «вино». Это интересная демонстрация образования кроваво-красного комплекса между ионами железа и тиоцианата. Но эта химия не идет ни в какое сравнение с интереснейшими химическими процессами образования настоящего вина.

Я не энофил. Честно говоря, я не получаю большого удовольствия от пригубливания вина, но я искренне нахожу пьянящей науку виноделия. Насколько же сложна эта наука! Мы пытаемся постичь детали брожения, второго старейшего процесса, обузданного людьми (первым был огонь) в течение тысяч лет. Но он упрямо отказывается делиться с нами всеми своими тайнами. Вот что нам известно о брожении. Виноградины – это маленькие химические фабрики, которые используют двуокись углерода воздуха и питательные вещества почвы для производства целого множества сахаров, кислот и многочисленных «полифенолов». Кроме того, виноградины – это очень гостеприимная среда для плесеней и бактерий, обитающих в воздухе и в земле. Для того, чтобы сделать вино, надо просто раздавить виноград, позволить находящейся в нем плесени превратить сахара в спирт, а затем дать жидкости отстояться некоторое время, в течение которого бактерии выделяют ферменты, катализирующие водоворот реакций, превращающих составные части винограда в тысячи соединений, которые, в конечном счете, определяют аромат и вкус вина. Хранят вино в дубовых бочках, и сложность букета усиливается веществами, экстрагируемыми из древесины.

Так как состав винограда зависит от разнообразия семян, качества почвы, интенсивности солнечного освещения, количества осадков, средней температуры воздуха, длительности вызревания и даже от географической широты, на которой растет виноград, разнообразие вина даже теоретически можно считать бесконечным. Имеют значение самые мелкие различия. Например, если виноград растет в тени, а не на открытом солнце, то в нем может увеличиться содержание 3-изобутил-2-метоксипиразина, вещества, придающего вину неприятный вкус, напоминающий вкус стручкового перца. Эту проблему можно решить, подстригая листья, чтобы они не загораживали гроздья винограда от солнца.

Любая попытка понять сложности производства вина для того, чтобы улучшить его качество, должна с самого начала основываться на понимании того, какие вещества отвечают за вкус и аромат вина. Для этого надо иметь хорошую химическую лабораторию и чувствительный вкус. Для начала вино пропускают через хроматографическую колонку, заряженную различными сорбентами, которые, находясь на разных уровнях колонки, по-разному связывают фракции вина, которые затем поступают в коллектор в разное время. Фракции подвергают качественному и количественному анализу с помощью масс-спектрометрии и ядерного магнитного резонанса. Эти методы позволяют выявить молекулярное строение выделенных фракций.

Группа ученых технологического университета в Мюнхене под руководством специалиста по химии пищевых продуктов Томаса Хофмана подвергла такому анализу одно итальянское вино, а затем опытные дегустаторы оценили вкус различных фракций. Выяснилось, что вкус вина определяют около сорока пяти соединений, а аромат – тридцать летучих веществ. Исследователи пришли к выводу о том, что существуют около шестидесяти основных молекул, определяющих аромат и вкус. Если смешать эти соединения в нужных пропорциях, то можно получить вкус и аромат практически любого вина. Разница в концентрациях этих компонентов заставляет одно вино иметь вкус мерло, а другое – вкус каберне совиньона.

Калифорнийское предприятие «Ава-Вайнери» исследует возможность использования собранной информации для производства синтетического вина без винограда. Идея заключается в том, что смешивание нужных химических соединений в правильных пропорциях позволит избавиться от дорогостоящего процесса выращивания винограда и брожения сока. Как и следовало ожидать, эта новость вызвала ярость любителей вина, которые пришли в ужас от самой мысли о синтетическом вине, запах которого описывают, как запах «надувной акулы в плавательном бассейне», а послевкусие, как «привкус старого пластикового пакета».

В Китае, где винная промышленность находится на подъеме, ученые решили подойти к проблеме по-другому, чтобы сэкономить на созревании вина. Цинь Ань Дзен, химик из Южно-Китайского технологического университета в Гуанчжоу, показал, что пропускание молодого вина по трубкам, окруженным электрическим полем, меняет его состав, и, при соблюдении определенных условий, можно таким способом имитировать процесс созревания вина. В отличие от ничем не подкрепленных утверждений о том, что вкус вина можно улучшить, поместив горлышки бутылок в кольца магнитов или установкой бутылок на магнитные платформы, этот метод, по отзывам экспертов, действительно может изменить вкус и аромат вина. Еще важнее, что эти изменения были выявлены в ходе химического анализа состава вина, обработанного электрическими полями.

Напряженность поля и время экспозиции тоже играют роль, правда, в данном случае, больше – не всегда значит лучше. Экспозиция в течение трех минут в поле напряженностью 600 вольт на один сантиметр дала наилучшие результаты. Повышение напряженности до 900 вольт на сантиметр делает вкус хуже. Если кто-то думает, что эти данные о влиянии электрических полей на протекание химических реакций можно использовать для поддержания идеи о том, что сотовые телефоны вредны для здоровья, то пусть вспомнит, что напряженность поля, создаваемого сотовым телефоном, равняется приблизительно 0,05 вольт на сантиметр.

В любом случае, страстные поклонники вина никогда не примут такое варварское обращение с вином, они всегда предпочтут рассуждать о том, как природные процессы делают вино «насыщенным», «деревенским», «вялым», «густым» или «похожим на сигарный табак». Мне очень хотелось бы прибегнуть к таким выражениям, но мои вкусовые сосочки не способны отличить «Чак» за два доллара от «Иль Бароне», который мне посчастливилось отведать в Кастеллоди-Амороза в Напе. Это дорогое вино знатоки описывают как «поразительное, богатое, полновесно насыщенное сладким таннином и отдающее копченым мясом, сочными фруктами, и отличающееся безупречной сбалансированностью». Для меня эти слова не значат ровным счетом ничего, но я искренне заинтересовался возможностью химической связи между вином «Иль-Бароне» и вкусом копченого мяса.

Кристаллография пролила свет на молекулярную структуру

О чем вы думаете, когда рядом с вами произносят слово «кристалл»? Хрустальный шар[25] на моем письменном столе подсказывает, что можно подумать о винном бокале или о люстре. Вероятно, мало кто подумает о «тайне жизни». Однако позвольте мне начать.

Значит, винный бокал или подвеска люстры? Нет, ни то, ни другое не имеют никакого отношения к кристаллам. На самом деле стекло – это полная противоположность кристаллам. Все вещества состоят из атомов, молекул или ионов, и если эти частицы организованы в упорядоченные структуры, и если эти структуры имеют трехмерное строение, то мы имеем дело с кристаллами. Соль, леденцы и алмаз – все эти вещи состоят из регулярно повторяющихся ячеек, или решеток, и все они имеют кристаллическое строение, а стекло является веществом «аморфным», то есть составляющие его атомы кремния и кислорода не образуют упорядоченных повторяющихся структур. Кристаллы имеют определенную, неизменную точку плавления и раскалываются вдоль определенных плоскостей, а аморфные вещества не имеют определенной точки плавления, и при нагревании размягчаются и плавятся постепенно, в некотором диапазоне температур, а при раскалывании разбиваются случайным образом. Но почему тогда хрусталь называют хрусталем, то есть кристаллом? Потому что он сверкает, как алмаз – истинный кристалл. Этот эффект достигается добавлением в хрусталь оксида свинца, солей бария или цинка для изменения коэффициента преломления – свойства прозрачного вещества изменять направление проникшего в него светового луча.

Упоминание о «преломлении света» очень уместно в нашей истории о кристаллах и «тайне жизни». История эта начинается со знаменитого открытия в 1895 году Вильгельмом Рентгеном таинственной формы радиации, которую в Англии назвали икслучами, поставив по математической традиции литеру «Икс» на место неизвестной величины. Были и другие ученые, которые раньше Рентгена заметили это странное излучение, возникающее в катодной трубке, в которой ток высокого напряжения заставляет электроны перемещаться в вакууме от катода к аноду. Но именно Рентген описал и документально подтвердил эффект, который был не в состоянии объяснить.

«Не являются ли рентгеновские лучи особой формой невидимого света?» – заинтересовался немецкий физик Макс фон Лауэ. К тому времени уже было хорошо известно, что при прохождении через кристаллы световые лучи преломляются. Будут ли рентгеновские лучи вести себя так же? Фон Лауэ направил узкий пучок рентгеновских лучей на кристалл сульфата меди, окруженный фотографическими пластинками, чувствительными к воздействию рентгеновского излучения. Ученый заметил, что лучи действительно отклонялись, что доказывало, что они распространяются в пространстве в форме волн так же, как и свет. Дифракция волн создала на фотографических пластинках особую картину, узор, природу которого фон Лауэ не смог расшифровать. Но там, где потерпел неудачу фон Лауэ, преуспели Вильям Брэгг и Лоуренс Брэгг (отец и сын).

Они предположили, что рисунок, полученный на фотопластинках, был результатом отражения рентгеновских лучей от плоскостей атомов в кристалле. Рассуждая от противного, Брэгги предположили, что по этому дифракционному рисунку можно определить расположение атомов или ионов в кристалле. Если атомы объединены в молекулы, то рентгеновские лучи могут помочь установить их структуру.

Для наглядности представим себе следующую аналогию: рассмотрим тень, которую отбрасывает освещенный лучом света предмет неизвестной формы, помещенный в темную комнату. Изменяя положение источника света, можно менять форму тени, отбрасываемой предметом. Собрав все изображения теней, можно, путем расчетов восстановить трехмерную форму изучаемого предмета. Такова, в упрощенном виде, основная идея, лежащая в основе «рентгеновской кристаллографии», одного из мощнейших методов аналитической техники. Сведения о точной молекулярной структуре вещества являются ключом к предсказанию его химических и биологических свойств.

Этот рассказ подвел нас вплотную к «тайне жизни», которая заключается в ДНК и ее знаменитой двойной спиральной структуре. Определение этой структуры стало фундаментом открытия тайны генетики, открыло путь к технологиям рекомбинантной ДНК и к потенциальной возможности замены химиотерапии целенаправленными манипуляциями с генами. Имена Фрэнсиса Крика и Джеймса Уотсона неразрывно связаны с открытием структуры ДНК, так как это именно они впервые использовали шарики и стержни для построения точной трехмерной модели молекулы. Не так широко известно, что Крик и Уотсон разделили Нобелевскую премию с физиком Морисом Уилкинсом, который первым высказал мысль о возможности рентгеноструктурного исследования ДНК, и чья лекция направила интерес Уотсона на исследование ДНК.

Еще меньше известна критически важная роль, которую сыграла в этих исследованиях Розалинд Франклин, коллега Уилкинса по Корорлевскому Колледжу в Лондоне. Именно Розалинд Франклин впервые получила фотографию № 51, фотографию дифракционной рентгеноструктурной решетки молекулы ДНК, фотографию, которая стала ключом к построению Криком и Уотсоном трехмерной молекулярной модели. Уилкинс показал эту фотографию Уотсону без разрешения Франклин, что привело к сильным трениям между ними. Франклин умерла от рака яичников в возрасте 37 лет в 1958 году, за четыре года до вручения Нобелевской премии Крику, Уотсону и Уилкинсу. Розалинд Франклин не могли номинировать на премию, потому что по статуту премии ее не присуждают посмертно.

Отец и сын Брэгги получили Нобелевскую премию по физике за 1915 год за «их заслуги в анализе кристаллических структур с помощью рентгеновских лучей». Эту премию отец и сын не разделили ни с кем, а Макс фон Лауэ опередил их, получив Нобеля 1914 года за «открытие дифракции рентгеновских лучей». Столетие этого события побудило Организацию Объединенных Наций объявить 2014 год «Международным годом кристаллографии». В этом же году исполнилось пятьдесят лет с тех пор, как Нобелевскую премию вручили Дороти Ходжкин за рентгеноструктурный анализ строения таких важных биомолекул, как пенициллин и витамин B₁₂.

Мой хрустальный «кристальный» шар говорит мне, что за достижения в области кристаллографии ученым вручат еще много Нобелевских премий, учитывая, что пока не определены структуры белков клеточных мембран, играющих важную роль в биологических функциях клеток, белков, которые станут мишенью действия лекарств будущего.

Если вы сомневаетесь, то могу поклясться, что у меня действительно есть кристальный шар, хотя он, конечно, сделан из стекла. Настоящие кристальные шары делают из кварца – минерала, который так же, как стекло, состоит из кремния и кислорода, но эти атомы в кварце упакованы в упорядоченные трехмерные структуры. Изготовляют их так: берут большой кусок кварца, придают ему приблизительную шарообразную форму, а затем полируют в цилиндрическом контейнере с помощью абразивной пленки до нужной гладкости. Я попросил прислать мне такой шар. Он, конечно, не позволит мне заглянуть в будущее, но зато будет «живым» свидетельством торжества кристаллографии.

Освежим в памяти историю зубной щетки

«Где мне найти «природную» зубную щетку?» С таким вопросом однажды обратилась ко мне встревоженная женщина, опасавшаяся подставлять свой рот действию «токсичных химикатов», которые могут выделяться из пластиковых зубных щеток. После того, как я объяснил ей, что ничего вредного не может возникнуть на нейлоновых щетинках или на полиэтиленовых, или на полиэфирных рукоятках, я шутливо заметил, что зубные щетки не растут на деревьях, и поэтому даме придется сильно постараться, чтобы найти «природную» версию зубной щетки. Оказалось, однако, что я был не совсем прав. На самом деле, существует «щеточное дерево», известное ботаникам как Salvadora persica, корни которого издревле использовались в качестве зубных щеток в Азии и Африке, и использовать их так начали не позднее 5 тысяч лет до н. э.

Корни сальвадоры разрезают на короткие отрезки, называемые «мисваками». Затем кусочки пропитывают водой, и с одного конца сдирают кору. Древесные волокна разделяются, и на конце корешка образуется некое подобие щетки. После того, как эти волокна изнашиваются, сдирают следующий участок коры и снова получают щетку. Палочки мисвака чистят зубы не только благодаря абразивному эффекту. Корень выделяет антимикробные вещества, уничтожающие микроорганизмы, вызывающие зубной кариес, а некоторые исследования показывают, что применение мисвака уменьшает образование бляшек на зубах. Чистка зубов мисваком особенно широко распространена в мусульманских странах, так как пророк Мухаммед советовал мисваком очищать рот перед молитвой. Палочки мисвака можно заказать даже на «Амазоне», так что я был неправ, сказав, что зубные щетки не растут на деревьях.

Но, конечно, подавляющее большинство современных зубных щеток – это изделия сложного пластмассового производства. Своей формой они напоминают первые промышленно изготовленные зубные щетки в мире. Делать их начали около 700 г. н. э., в Китае, во времена династии Тан. Щетинки, выдранные из холки кабана, вставляли в щель расколотого бамбукового побега и закрепляли шнурком. Европейцы, если они вообще заботились о чистоте зубов, протирали их тряпочками, смоченными растворами солей или золы. Затем, в 1780 году, торговец тряпьем Вильям Эддис «заново изобрел» зубную щетку и начал с успехом продавать новое изделие.

Согласно легенде, которая может оказаться и правдой, идея зубной щетки посетила Эддиса в тюрьме, куда он попал, якобы, за организацию уличных беспорядков. Мучаясь в камере от отвратительного вкуса во рту, он заметил в углу швабру и подумал, что миниатюрная копия этого приспособления могла бы с успехом помочь удалять застрявшие между зубами остатки пищи. Вернувшись домой, Эддис начал экспериментировать с конским волосом и свиной щетиной, вставленными в отверстия, просверленные в костных пластинках. Так родилась европейская зубная щетка! Родилась она вовремя, потому что дешевый сахар из Вест-Индии буквально захлестнул Англию, что привело к повышению заболеваемости кариесом. К 1860 году компания «Эддис» начала автоматизированное производство зубных щеток, что сделало его массовым. Однако именно в это время в игру вступила американская изобретательность. Н. Х. Уодсворт получил патент на зубную щетку, щетинки в которой имели разную длину и располагались под разными углами, что позволяло чистить все поверхности зуба. Но конкуренты и здесь не заставили себя ждать.

Электрическая зубная щетка доктора Скотта обещала не только чистить зубы, но и «пропускать ток в нервные клетки и корни зубов, и, подобно воде, орошающей дерево, оживлять ткани рта и зубов, останавливать разрушение эмали, восстанавливать ее естественную белизну, делать зубы жемчужными, а десны – здоровыми и розовыми». Это звучит, как шарлатанская реклама, и, на самом деле, ею является. «Доктор» Скотт не был никаким доктором, а щетка не была электрической. Да, в рукоятку действительно был вмонтирован магнит, который сам изобретатель называл «постоянно заряженным электромагнитным током». Это, конечно, был полный вздор, но звучал он убедительно для людей, чьи познания в электрических генераторах ограничивались смутным воспоминанием о том, что в них каким-то образом работают магниты. Помимо того, что он был продавцом шарлатанской электрической щетки, Джордж Огастас Скотт продавал также «Электрическую телесную щетку», которая с гарантией излечивала «нервическую слабость, подагру, люмбаго, невралгию, зубную боль, хромоту, нечистую кровь и нарушенное кровообращение». Сверх того, щетка «улучшала цвет лица и вселяла энергию в тело». Ничего этого щетка, естественно, делать не умела, но зато регулярно пополняла банковский счет «доктора» Скотта.

«Броксодент» – первая, по-настоящему электрическая зубная щетка с вибрирующей головкой появилась на рынке в 1959 году, а за ней появилась более удобная модификация компании «Дженерал Электрик», снабженная подзаряжаемым аккумулятором. К этому времени, к большому облегчению непарнокопытного свинячьего племени, щетинки щетки были заменены волосками из нейлона, синтезированного химиком компании «Дюпон» Уоллесом Карозерсом в 1938 году. Нейлоновые щетинки были прочнее, дольше сохраняли свою форму и оттирали зубы лучше, чем щетки из свиной щетины. Кроме этого, снижался риск бактериальной инфекции зубов.

Большинство людей от души приветствовало эти новшества. Как показывали опросы, их участники называли эти зубные щетки как изобретение номер один, без которых американцы не могут жить, опережая автомобили, компьютер, микроволновую печь и сотовый телефон. Некоторых, однако, новшество не вдохновляло. Эти люди жаждали возвращения в беззаботную «природную» эру, существовавшую, естественно, исключительно в их воображении. Однако производители, готовые угодить любому капризу потребителя, стали производить зубные щетки с бамбуковыми ручками, но с нейлоновыми волосками, так же как щетки с кабаньими щетинками, но с пластиковыми рукоятками. Однако дама, которая очень переживала насчет пластика, может теперь приобрести природную зубную щетку без всякой пластмассы от компании «Жизнь без пластика». У этих щеток рукоятки сделаны из настоящего бука, а сама щетка изготовлена из свиной щетины. Щетка эта не вегетарианская, и не кошерная. Свиную щетину импортируют из Китая, что вызывает кое-какие вопросы. Лично я предпочитаю ненатуральную, пластиковую, научно изогнутую, с мягкими нейлоновыми волосками зубную щетку.

Сортировка крахмалов

Термин «устойчивый крахмал» все чаще можно услышать во время обсуждений вопросов здорового питания. Дело не в том, что эти крахмалы трудно есть, нет, но они устойчивы к перевариванию, а это – почти одно и то же. Крахмал, главный компонент таких продуктов питания, как картофель, рис, хлеб и выпечка, состоит из молекул глюкозы, соединенных в длинную цепь. Существуют две основные разновидности крахмала: амилоза, в которой молекулы глюкозы (мономеры), соединены в прямые, неветвящиеся цепи, и амилопектин, в котором от основной цепи ответвляются более короткие цепи. Все эти молекулы объединяются в гранулы, отличающиеся по форме и размерам.

В процессе пищеварения амилоза и амилопектин расщепляются ферментами до глюкозы, но не с одинаковой легкостью. Амилоза усваивается с большим трудом, потому что прямые цепи отличаются плотной упаковкой и недостаточно хорошо доступны для пищеварительных ферментов. Другими словами, они более устойчивы к перевариванию. Однако размеры и форма гранул, которые образуются из крахмалов, также определяют легкость, с которой ферменты проникают внутрь этих гранул и расщепляют крахмал до молекул глюкозы.

«Устойчивые к перевариванию» крахмалы вместо того, чтобы расщепиться до глюкозы в тонком кишечнике, поступают в толстую кишку непереваренными, как растительные волокна, которые состоят из целлюлозы и не перевариваются кишечными ферментами. В толстом кишечнике некоторые виды бактерий находят устойчивые крахмалы подходящим для себя источником питания. Подобно нам, бактерии в процессе питания выделяют отходы, так сказать, бактериальный кал. Продуктами переваривания устойчивых крахмалов являются короткоцепочечные жирные кислоты, например, масляная кислота, которая, как считается, играет определенную роль в поддержании здорового состояния клеток слизистой оболочки толстого кишечника, предохраняя их от ракового перерождения. Однако более важным является тот факт, что, поскольку крахмал сопротивляется перевариванию, проходя по тонкому кишечнику, постольку образуется меньше всасывающейся в кровь глюкозы, а это означает, что организм потребляет меньше калорий, а поджелудочной железе не приходится секретировать слишком много инсулина.

Одним из способов повысить содержание устойчивого к перевариванию крахмала в макаронных изделиях является определенная техника их приготовления. Нагревание, охлаждение, а затем повторное нагревание крахмала повышает содержание в нем амилозы относительно амилопектина, и, кроме этого, изменяет и свойства гранул, делая их более устойчивыми к действию пищеварительных ферментов. В одном из проведенных в Великобритании исследований десять человек в разные дни ели либо горячие, либо холодные, либо снова разогретые макароны. В первый день участники ели только что сваренные макароны с томатным соусом, на второй день они получали холодные макароны, охлажденные в течение ночи, а на третий день испытуемые получили макароны, которые были охлаждены, а затем вновь разогреты. После еды кровь на анализ брали каждые пятнадцать минут в течение двух часов.

Употребление холодных макарон приводит к меньшему повышению уровня глюкозы в крови и к меньшему выбросу инсулина, чем употребление только что сваренных макарон. Удивительно, но сваренные, охлажденные и снова разогретые макароны вызывают уменьшение повышения уровня глюкозы в крови на 50 процентов с соответствующим уменьшением секреции инсулина. Это может быть важно для больных сахарным диабетом и людей, желающих похудеть. Важно здесь то, что макароны не портятся от варки, охлаждения и разогревания. Их вкусовые качества от этого не страдают.

Макароны пользуются популярностью в Европе и Америке, но в Азии и странах Карибского бассейна основным блюдом населения является рис. Короткозерный белый рис представляет большую проблему, так как очень богат амилопектином. Следствием является быстрое высвобождение глюкозы и ее поступление в кровь, то есть высокий гликемический индекс, связанный с повышенным риском развития сахарного диабета. Этот тип риса особенно популярен в Азии, потому что амилопектин покидает зерна во время варки и разбухает, образуя гель, склеивающий зерна, которые, вследствие этого, становится удобнее есть палочками. Длиннозерный рис, напротив, богат амилозой, при варке остается рыхлым, не разбухает и отличается низким гликемическим индексом. Точно так же, как техника приготовления изменяет гликемический индекс макарон, она может изменять этот показатель и у других видов крахмалистой пищи. Например, в картофельном пюре повышается содержание амилопектина, а в жареном рисе его содержание уменьшается. Правда, в большинстве случаев рис готовят на пару. Тем не менее, есть возможность уменьшать содержание амилопектина и в рисе.

Ученые Шри-Ланки нашли относительно простой способ нарушать перевариваемость риса, уменьшать его калорийность на 10-15 процентов. Это достигается добавлением кокосового масла (из расчета три процента кокосового масла от веса риса). Масло добавляют в кипящую воду до того, как положить в нее рис. После этого рис в течение двенадцати часов охлаждают в холодильнике. Что делает с рисом кокосовое масло до конца непонятно, но предполагают, что оно образует комплекс с амилозой, препятствуя ее взаимодействию с пищеварительными ферментами, расщепляющими ее до глюкозы. Все это интересно для химика, но изменение отношения амилозы к амилопектину в Северной Америке, где рис едят не так уж часто, едва ли окажет значимое положительное воздействие на здоровье населения.

Но как насчет коричневого риса, в котором очень много волокон, препятствующих усвоению крахмала? Это тоже очень интересная тема. Некоторые разновидности коричневого риса содержат большие количества мышьяка, всасываемого из почвы внешними слоями зерен. Именно этот, коричневый слой, отруби удаляют в процессе отбеливания риса. Коричневый рис содержит на 80 процентов больше неорганического мышьяка, чем белый рис; содержание мышьяка в коричневом рисе, правда, зависит от почвы места произрастания. Коричневый рис басмати, растущий в Калифорнии, Индии или Пакистане содержит очень мало мышьяка. «Экологически чистый» рис содержит ровно столько же мышьяка, что и обычный рис, так как содержание мышьяка не зависит от использования пестицидов или удобрения. Из простых соображений безопасности, не стоит давать детям рис чаще, чем один-два раза в неделю. Для взрослых, потребляющих рис в количествах, характерных для северной Америки, проблема мышьяка не имеет никакого значения. Конечно, если употребление в пищу макарон или риса вызывает у человека тревогу за собственное здоровье, то ему стоит заменить эти блюда какими-нибудь овощами.

Спуститься с небес на землю

Кажется, Земля теперь – гигантская таблетка. Она может лечить болезни. К счастью, эту таблетку не надо глотать. Правда, для начала вам придется проглотить некоторые положения весьма причудливой «науки» о целебных свойствах нашей планеты. Речь идет о том, что Земля является неисчерпаемым источником электронов, а любая болезнь – это всегда, в той или иной степени, дефицит электронов. Суть же заключается в том, что заболеваемость разными недугами растет от того, что мы носим обувь на синтетических подошвах и ходим по покрытиям, которые изолируют нас от Земли. Очевидно, обувь на кожаной подошве не так плоха, потому что пот со ступней пропитывает подошву влагой и солями, а, значит, подошва становится полупроводником, пропускающим к нашему телу электроны. Проживание или работа на больших высотах усугубляет проблему, потому что на высоте мы находимся на большом удалении от источника земляных электронов. Все становится еще хуже от невидимых электромагнитных полей, генерируемых сотовыми телефонами, компьютерами, электроприборами и проложенными в стенах электрическими проводами, так как все это сообщает нашим телам положительный заряд, который надо нейтрализовать потоком электронов.

Исцеление возможно путем «заземления», которое обеспечивает свободный поток электронов из земли в наш организм. Как можно облегчить этот поток? Достаточно просто. Надо всего лишь ходить босиком либо по влажной земле, либо по мокрой траве, потому что влага – превосходный проводник электричества. Особенно хороша морская вода, так как содержащиеся в ней электролиты улучшают ее электропроводность. Это означает, что наилучшее заземление – это плавание в море, хождение босиком в волнах прибоя или по влажному песку морского берега. Кто это говорит? Доктор Джо Меркола.

Если вы ничего не слышали о докторе Мерколе, то, значит, вы не слишком усердно ищете сомнительные оздоровительные советы в Сети. Меркола – врач остеопат, практика которого ныне сводится к предложениям довольно сомнительных рекомендаций на его популярном сайте, и к продаже разнообразных, не менее сомнительных продуктов. Очевидно, он все же до сих пор пользуется фонендоскопом, потому что утверждает, что выслушивает «вибрацию электронов», возникающую при их прохождении по нервной системе. Думаю, что врачи извлекут большую пользу из этого аускультативного[26] феномена.

Нет нужды повторять, что Меркола может ответить на вопросы тех из нас, кто почти круглые сутки ходит в обуви, не работает под землей, а также пользуется сотовыми телефонами и компьютерами. Меркола советует спать на специальных матрацах, которые пропускают электроны, поступающие к нему по проводам заземления, а также заниматься йогой на матах, имеющих аналогичную конструкцию. Естественно, эти чудо-изделия можно приобрести на сайте доктора Мерколы.

Меркола не утверждает, что сам сделал это замечательное открытие, открытие, конечно, упущенное из вида официальной медициной и научным сообществом. Кумиром и авторитетом для Мерколы является Клинтон Обер, который, если верить Мерколе, сделал открытие, которое по своей революционности может сравниться разве что с созданием бактериальной теории возникновения инфекционных болезней. Какие же основания имеет господин Обер для того, чтобы потрясти мир своей революционной теорией? Согласно биографическим данным, Оберу в пятнадцать лет пришлось, по семейным обстоятельствам, бросить школу и начать работать на ферме. Со временем он нашел себя в кабельном телевидении, но в 1993 году решил кардинально изменить свою жизнь после того, как едва не умер от какой-то болезни. В течение четырех лет он колесил по США до тех пор, пока не оказался на берегу Флоридского залива.

«Я спросил себя, что должен делать, и почти машинально записал ответ на листке бумаги: «Прими противоположный заряд, ибо твой враг – статус-кво»». Обер говорит, что Земля попыталась послать ему весть о том, что «в современном электрическом мире, в котором наши тела изолированы от контакта с землей, мы становимся подверженными электрическим нарушениям, ибо все наши клетки именно из Земли получают и передают жизненно необходимую информацию, которая сохраняет наши энергию и здоровье». Противостоять этой уязвимости можно, как выяснил Обер, «простым контактом с землей, чтобы нейтрализовать положительные заряды нашего тела, чтобы защитить нервную систему и внутренние электрические поля от внешних электрических возмущений».

Очень скоро Обер нашел необходимые ему доказательства. Он обратил внимание на некоторые исследования, в которых говорилось о неблагоприятном воздействии электромагнитного излучения на людей. Но результаты этих исследований оказались сомнительными, ибо их не смогли подтвердить в опытах на животных. Это была золотая жила! Обер заключил, что причиной отсутствия вредного воздействия электромагнитных волн на овец и бабуинов является тот факт, что эти животные не носят обувь и не спят в кроватях, изолирующих их от Земли. Они были естественным образом заземлены! Меркола подхватил этот тезис и подкрепил его своим любительским озарением. «Животные, обитающие в дикой природе, не страдают воспалениями, сердечно-сосудистыми заболеваниями, сахарным диабетом, артритом и даже зубным кариесом. Именно поэтому ваша собака, когда заболевает и плохо себя чувствует, забирается под крыльцо и ложится на голую землю». Мне кажется, что, исходя из этого, можно утверждать, что самые здоровые животные на свете – это змеи. Может быть, поэтому стало таким популярным змеиное масло.

Продажи змеиного масла всегда идут в гору, если сопровождаются основательно преподнесенными научными механизмами. В данном случае, речь идет о свободных радикалах, образующихся в организме как побочные продукты метаболизма. Эти свободные радикалы играют существенную роль в развитии разнообразных болезней и в процессе старения. Свободным радикалам не хватает электронов, и они делают свою грязную работу, похищая электроны у других молекул, например, у ДНК, повреждают их, и, тем самым, вызывают болезни. Согласно Мерколе и его единомышленникам, заземление позволяет электронам через ступни проникать в организм и насыщать голодные радикалы, предотвращая повреждение биологических молекул. Это чистой воды глупость. Такая же глупость, как утверждение о том, что хождение в обуви с синтетическими подошвами по изолирующим покрытиям изолирует нас от земли. На самом деле, хождение в резиновой обуви по шерстяному ковру приводит к тому, что резина похищает электроны у шерсти и передает их человеческому телу. Просто прикоснитесь к металлической дверной ручке, стоя в резиновых калошах на шерстяном ковре, и вы сразу ощутите поток электронов, переходящих с вашей руки на ручку двери. Это должно возбудить у вас некоторое любопытство относительно научной обоснованности заземления.

Найти кору нужного дерева

Отци сладил свой лук из тисового дерева, намереваясь убивать с его помощью животных или врагов. Едва ли Отци думал о том, что когда-нибудь кора этого же дерева будет спасать человеческие жизни. «Отци», как окрестили его ученые, обнаружившие в 1991 году его прекрасно сохранившееся мумифицированное тело в австрийских Альпах, умер около 5300 лет назад. Его хорошо сохранившееся тело, одежда и орудия позволяют лучше понять, как жили люди в энеолите, меднокаменном веке, предшествовавшем бронзовому веку, когда добавление олова к меди позволило получить бронзу – металл, более твердый и прочный, чем чистая медь. Помимо лука, Отци был вооружен медным топором, насаженным на рукоятку из тисового дерева.

Древесина английского, или европейского тиса, как сейчас называют это растение, обладает отличной упругостью и годится, поэтому, для изготовления луков. Очевидно, Отци уже знал об этих свойствах тиса, но понадобилась Столетняя война между Англией и Францией, чтобы прославить в веках тисовый лук. К тому времени большая часть тиса ввозилась в Англию из-за границы, из Европы, потому что почти весь английский тис был израсходован на изготовления луков, применявшихся во множестве междоусобных войн. Для того чтобы обеспечить производство луков, достаточное для утоления воинственного пыла англичан, в 1472 году был обнародован Вестминстерский статут, в котором говорилось, что каждый корабль, прибывающий в английские порты, должен иметь на борту четыре заготовки тисового лука на каждую тонну груза.

Господство лука в сражениях начало сходить на нет после изобретения пороха и огнестрельного оружия в пятнадцатом веке. Последней битвой в Англии, где стороны применяли, главным образом, луки, стала битва при Флоддене в 1513 году между англичанами и шотландцами под водительством короля Якова IV. Обе стороны применяли и артиллерию, но исход битвы решили луки и стрелы. Англичане победили, а шотландский король Яков был убит стрелой. Любопытно, что эту битву вели с соблюдением рыцарского кодекса чести, ибо король Яков за месяц предупредил английского командующего, графа Суррея, о предстоящем нападении, и у англичанина была масса времени на подготовку.

Тисовые деревья часто растут возле английских церквей. Объяснение этому факту таково: считается, что корни тиса настолько тонки, что прорастают в глазницы умерших и не дают им смотреть на мир живых. Другое объяснение заключается в том, что ядовитым тисом обсаживают кладбища, чтобы на них не паслись травоядные животные. Это, действительно, так. В тисе ядовиты все его части, за исключением сочной мякоти ягод. Бывали случаи гибели коров или овец, которые поедали упавшие на землю состриженные побеги тиса.

Токсины тиса, имеющие собирательное наименование «таксины», так ядовиты, что 50-100 г листьев могут убить человека или животное. Интересно, что к яду тиса невосприимчивы белохвостые олени, иммунитет которых к яду тиса обусловлен, по-видимому, случайной мутацией. Эти олени обитают в тисовых лесах, передавая свой иммунитет потомкам из поколения в поколение. Учитывая, что олени очень охотно поедают листья тиса, можно усомниться в справедливости истории о том, что у церквей тис высаживают для того, чтобы животные не паслись на кладбищах.

Алкалоиды таксина нарушают транспорт ионов кальция в клетки, например, в клетки тканей сердца. В результате замедляется ритм сердечных сокращений, снижается артериальное давление и уменьшается сила сердечных сокращений. «Блокаторы кальциевых каналов», например, верапамил, используемый при заболеваниях сердца, действует подобным же образом. Интересно, что Авиценна, прославленный персидский врач и философ одиннадцатого века, рекомендовал экстракт тисового дерева для лечения сердечных заболеваний. Видимо, это было первое в мире назначение блокаторов кальциевых каналов!

Современные блокаторы кальциевых каналов (антагонисты кальция) получают не из тиса, но соединение с очень трудным названием, 10-деацетилбаккатин III, получают именно из тиса. И это очень важное соединение, ибо путем нескольких химических реакций его можно превратить в паклитаксель, известный под торговым названием Таксол. Это лекарство назначают для лечения рака молочной железы, яичников, легких и поджелудочной железы. Паклитаксель был обнаружен в коре тихоокеанского тиса, Taxus brevifolia, американской экспедицией, занимавшейся в пятидесятые годы поиском лекарственных растений. Противоопухолевая активность экстрактов из коры тихоокеанского тиса была обнаружена в 1963 году, а активное вещество, паклитаксель, было выделено и очищено в 1969 году. Через два года была установлена его молекулярная структура. Коммерческое производство препарата требует, однако, такого количества коры, что может поставить под угрозу исчезновения этот растительный вид.

Усилия по поиску синтетического способа синтеза активной молекулы, предпринятые многими исследовательскими группами, увенчались успехом. К сожалению, эти методы коммерчески нежизнеспособны, но само их открытие делает возможным синтез в будущем производных, которые, возможно, окажутся более эффективными, чем паклитаксель.

Доктор Роберт Холтон из университета штата Флорида был одним из ученых, сумевших синтезировать активное вещество из исходных простых соединений, но лекарство все равно получилось полусинтетическим, потому что исходным сырьем послужил 10-деацетилбаккатин III, добываемый из игл европейского тиса, то есть из возобновляемого источника, что может привести к практически значимому результату. В 1990 году компания «Бристол-Майерс Сквибб» купила лицензию на производство паклитакселя у университета Флориды, что принесло 200 миллионов долларов университету и самому Холтону. Природа поставляет сырье, но понадобились глубокие знания химии, чтобы превратить это сырье в эффективное противоопухолевое лекарство.