Текст
                    химия и жизнь
Научно-популярный журнал Академии наук СССР 1973


Рафаэль. Триумф Г а лат ей. Фреска вил гы Фарнезина в Риме, J515 г. За последние годы в научной и популярной печати появилось немало публикаций о дельфинах. Неоднократно высказывались предположения, что дельфины наделены высокоорганизованной психикой, близкой к человеческой, и что в будущем не исключена возможное ть прямого психического контакта между людьми и дельфинами. Правда, надежды на существование <ядельфиньего языкач и «де юфиньей цивилизации» не подкрепились пока никакими фактами. Но что касается сопоставления дельфина с человеком., то нашими учеными получены совершенно неожиданные результаты — о них рассказано в этом номере в статье Ю. Г. Алеева «Дельфины и женщины»
химия и жизнь Гипотезы Последние известия Проблемы и методы современной науки Новые заводы И химия — и жизнь! Интервью Экономика, производство В лабораториях зарубежных ученых Обыкновенное 6 8 11 14 18 19 22 24 26 30 33 37 41 49 вещество Литературные страницы 54 Искусство 65 Новости отовсюду 66 Живые лаборатории 68 71 Болезни и лекарства 75 Короткие заметки 78 Пишут, что ... 79 Словарь науки 80 Клуб Юный химик 82 Учитесь переводить 88 Rp: новый препарат 92 Информация 93 Консультации 94 Переписка 95 96 9 Ю. С. ЧЕРКИНСКИЙ. Элемент №... последний Ю. Г. АЛЕЕВ. Дельфины и женщины A. П. ПУРМАЛЬ. Загадки ката- лазы Б. А. КОЛЧИН. Деревянное варенье B. ИВАНЕНКО. Кировский биохимический И. В. САМОХВАЛОВ. Лазерным луч над городом Л. И. БИДНЕНКО. Врачевание земли А. Г. СУТУГИН. Мирового угаря не будет Г. Ф. МАРК. Чистая вода и чистый воздух — вопрос не технический, а социальный... А. Л. КОЗЛОВСКИЙ. Лавсановые чертежи Г. Л. АВРЕХ. Четыре уровня гибкости, или процессы на подпорках A. У. ГЭЛСТОН. Молекулярная биология в сельском хозяйстве О. Л. МИЛЛЕР. Мы видим, как работает ген Ф. Д. ОВЧАРЕНКО. Просто глина Р. ШЕКЛИ. Координаты чудес B. САВИЦКАЯ. Текстильная скульптура C. Я. БРИЛЛИАНТ. Пастернак И. И. БРЕХМАН, М. А. ГРИНЕ- ВИЧ. Лекарственные животные Е. КРЕЧЕТ. Инь и ян, или почему следует есть рис Т. АУЭРБАХ. Драгоценные камни Л. Н. ПОПОВА. Немецкий для химиков К. САМОПАНЩИКОВ. Труд мужской, труд женский НА ОБЛОЖКЕ — «домовой», деревянная фигурка из древнего Новгорода (первая половина XIII в.). В новгородских раскопках найдены десятки тысяч деревянных предметов, многие из которых имеют большую художественную ценность. Но до недавнего времени сохранять эти предметы не удавалось: извлеченные из влажной почвы, они при высыхании деформировались и разрушались. Только недавно был разработан метод их консервации. О нем. рассказывает доктор исторических наук Б. Л. Колчин в статье «Деревянное варенье». ЕЖЕМЕСЯЧНЫЙ НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ АКАДЕМИИ НАУК СССР Сентябрь 1973 Год издания 9-й Редакционная коллегия: И. В. Петрянов-Соколов (главный редактор), П. Ф. Баденков, И. М. Жаворонков, Л. А. Костандов, Н. К. Кочетков, Л. И. Мазур, В. И. Рабинович (ответственный секретарь), М. И. Рохлин (зам. главного редактора), Н. Н. Семенов, Б. И. Степанов, A. С. Хохлов, М. Б. Черненко (зам. главного редактора), B. А. Энгельгардт Редакция: Б. Г. Володин, М. А. Гуревич, В. Е. Жвирблис, A. Д. Иорданский, О. И. Коломнйцева, О. М. Либкин, Д. Н. Осокина, B. В. Станцо, C. Ф. Старикович, Т. А. Сулаева, В. К- Черникова «ХИМИЯ И ЖИЗНЬ», 1973
'^.'^Г'' ^ "'%^^ w •** /* ,isS?!?££i> ГЖ. :w :^,, ^4^>;ч • • ' > l- ' ■:-:: *. Л:'.',. •.- 9
ГИПОТЕЗЫ Доктор химических наук Ю. С. ЧЕРКИНСКИИ В первом варианте таблицы Менделеева A869 год) было всего 63 химических элемента. Сейчас их известно 105, и работы по синтезу новых элементов продолжаются, причем трудно предсказать, какой элемент— 106-й или, к примеру, 114-й — будет открыт следующим. Естественно возникает вопрос: а сколько всего может быть химических элементов? И почти сразу напрашивается ответ: бесконечно много. Но что такое бесконечность? Известный математик Н. Н. Лузин писал: «Мы не владеем бесконечным иначе, как беря конечное и заставляя его расти»... Вот и выходит, что понятие «бесконечность» по крайней мере не имеет определенного физического смысла. «Бесконечно» — значит «недостижимо», не более того. А раз так, следует допустить, что есть и какое-то конечное число химических элементов. ОБОЗНАЧИМ ЭТО ЧИСЛО так: Zm. Z — это принятое обозначение порядкового номера элемента, число протонов в ядре, а индекс m пусть указывает на то, что наше Z — максимальное. Но логически оправданная индекси- ровка тоже мало информативна, попробуем определить, насколько велико это конечное число Zm. Основой наших рассуждений и построений будут, как и должно быть, положения Периодического закона. Согласно этому закону, периодическая изменяемость элементов находит отражение прежде всего в таких их свойствах, как атомный объем, величина энтропии, главные химические свойства, в частности способность образовывать однотипные высшие окислы. От анализа по химическим свойствам, очевидно, придется отказаться. Мы не знаем точно (хотя есть достаточно обоснованные теоретические представления), как будет построен восьмой период таблицы элементов, не говоря уже о следующих... Попытаемся определить желанное конечное число Zm» рассхматривая величину энтропии №... ПОСЛЕДНИЙ элементов S. Загадочная энтропия, определяемая как мера порядка (или беспорядка) в системе, зависит от атомного номера элемента. Рисунок 1 на стр. 4 наглядно иллюстрирует эту зависимость для всех элементов от водорода до урана (величины энтропии элементов получены из прямых опытов или рассчитаны теоретически на основе надежных законов термодинамики и статистической физики). Обратим внимание на такую деталь: верхняя граница диаграммы (обычно ее не проводят, здесь же она показана для наглядности) проходит через точки, обозначающие энтропии благородных газов восьмой группы. Подобную же кривую, пренебрегая немногими исключениями, можно провести внизу через элементы, существующие в виде твердых полимеров *. Итак, мы имеем две границы, смысл которых почти очевиден. В благородном газе отдельные атомы практически не взаимодействуют между собой, и беспорядок в системе наибольший. Отсюда максимальные величины энтропии. В твердых же элементах — полимерах, например в кристалле алмаза, мера упорядоченности значительно больше, залогом тому прочные ковалентные связи. Отсюда — минимальные значения энтропии. ПЕРЕВЕДЕМ ЭТИ ВЫКЛАДКИ НА ЯЗЫК МАТЕМАТИКИ. Поскольку энтропия зависит от температуры, обычно оперируют стандартными величинами Бгэв—энтропии при 298,15°К. Так вот, эти стандартные S298 Для обеих наших границ выражаются простыми линейными функциями. Для благородных газов So98=KilnZ+ +27,4, а для твердых элементов-полимеров ^298 = Кг In Z — 7,6. Достаточно точно определены и входящие в эти формулы коэффициенты: Ki примерно равен 3 кал/град-атом, а Кг — почти в полтора раза больше. Графически эти функиии представлены на рисм2. * Подробнее о них см «Химию и жизнь», 19Ь0. № 4.
Расчет величин энтропии на один грамм- атом (но не грамм-молекулу!) позволяет выявить еще одну закономерность: у элементов- полимеров величина энтропии последовательно уменьшается с ростом степени полимеризации X (при одном и том же Z). Вид этой закономерности представлен на рис. 3. Итак, математические исходные данные подготовлены. Обратимся к логарифмическим функциям (рис. 2) и допустим возможность экстраполяции отраженных в них закономерностей. Экстраполяции не очень далекой, всего в 2—5 раз. Совершенно очевидно, что поскольку Ki = tg ai<K2=tg cc2, прямые этих функций, сведенные некоторым образом вместе и продолженные, где-то пересекутся. А раз так, то значит существует некая предельная область (видимо, сильно размытая), где S«298 для инертного газа равна S298 для элемента- полимера. И вообще эта S0 будет абсолютно максимальной величиной. Это и будет энтропия элемента с предельно большим Z; назовем его условно максиэлементом. Нетрудно убедиться, что точка пересечения функций находится у точки оси абсцисс, которой соответствует иифра 10, а это значит, что Zm, атомный номер максиэлемента,—величина порядка 1010. Значит, если верить в незыблемость энтропии, конечное число возможных химических элементов не может превышать 10 миллиардов. Автор проделывал и более сложные построения зависимости энтропии одновременно и от Z, и от степени полимеризации X в трехмерном пространстве. Эти диаграммы и расчеты (здесь они опускаются) приводят к тому же результату: атомный номер максиэлемента— величина порядка 1010. 5 Ю 15 iO 25 30 3S tO «5 50 S5 60 65 70 75 SO ffS SO 95 tCO 1\Z\ порядковый /tc/fe/b э/етнто Периодическая изменчивость энтропии элементов Зависимость энтропии E°2Э8 кал/град • атом) от логарифма порядкового номера (Z) элементов для благородных газов и твердых полимеров 3 Зависимость энтропии элементов от степени полимеризации для кислорода, фосфора, углерода (гомологи алифатического ряда) и серы э°\ 04* сери t/m S ^5 При Й + ов t ХЭ\ S* 9в*го UvCfC Qpt&fQg 6 t£W * 4
Однако расчеты по энтропии страдают определенной однобокостью. Полученную величину можно было бы принять в качестве рабочей гипотезы, если бы к ней же можно было прийти иным, независимым путем. Интересно, что к той же величине приводит анализ зависимости от Z таких величин, как эффективные атомные радиусы, энергии ионизации и диссоциации многих элементов (в логарифмическом масштабе). ОСТАНОВИМСЯ НА ПЕРИОДИЧНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ АТОМНЫХ ОБЪЕМОВ. Как известно, в рядах периодической системы с ростом Z атомный объем увеличивается. Но до каких пределов? Представим себе ящик объемом 22,4 литра, например чемодан размерами 70 сантиметров на 30 и на 10 с небольшим. В нем ничего нет, кроме одной грамм-молекулы воздуха или, упрощенно, 6,02-1023 частиц элементарного газообразного вещества с Z около 10. С ростом Z объем, занимаемый одним атомом, будет расти, но ни при каких условиях он не может стать больше fi (J'3 литра. Этот предел чисто геометрический, ведь есть закон Авогадро! Не будем приводить здесь длинную вереницу простых в общем-то расчетов. Важен результат: атом с самым большим главным квантовым числом п, то есть с 10 тысячами орбит, плотно заселенных электронами, мог бы вписаться в пространство, предопределенное ему фундаментальным законом Авогадро. В описанном выше чемодане поместился бы ровно один грамм-атом максиэлемента. Между прочим, несложно подсчитать, что этот чемодан весил бы примерно столько же, сколько авианосец средних размеров,— больше 20 000 тонн, ибо расчетная плотность максиэлемента должна составлять примерно тонну на кубический сантиметр... Чемодан представить себе нетрудно, сложнее нашему привыкшему к относительному порядку разуму реально ощутить такое необычное образование, как этот гипотетический максиэлемент. Элементарные частицы в нем предельно плотно заполнили отведенное им пространство. Нуклоны теснятся в центре атома, внутри боровской орбиты — там, где положено находиться ядру. А электроны до предела насытили все возможные орбиты. Можно сказать, что в этом максиатоме ядро «запрессовано» в сплошной массе электронов. На этом можно было бы закончить, однако химик не имеет права уклоняться от вопросов о химических свойствах его «дитяти» и возможных местах его обитания. Обнаружили же на Земле искусственно созданный плутоний! РАССУЖДЕНИЯ О ХИМИИ МАКСИЭЛЕМЕНТА, даже если допустить его стабильность относительно всех видов радиоактивного распада, пока малоинформативны. Удалось рассчитать такие параметры максиэлемента, как эффективный атомный радиус — 2-10-9 метра, энтропия—100 кал/град-атом, энергия диссоциации—15 кал/г-моль, энергия ионизации — 0,15 вольта. Для химической связи атом максиэлемента мог бы в принципе использовать полмиллиона электронов наружной пт-орбиты. Но в гигантском максиатоме эти электроны будут почти нереакиионноспособны, предельно «обессилены». А за максиэлементом нет химии так же, как нет ее и до водорода. ОСТАЕТСЯ ВОПРОС О ВОЗМОЖНОМ МЕСТОЖИТЕЛЬСТВЕ этого уникального образования. На планетах такого сверхтяжелого вещества нет и, вероятно, не может быть. У звезд-гигантов плотности ничтожны. Существуют, однако, звезды-карлики с плотностью до 4-106 г/см3. У белых карликов, таких, к примеру, как Сириус В, 40 Эридана В или Ван Маанен, плотность (по разным измерениям) колеблется в пределах 0,55—1,5 т/см3. Расчетная плотность максиэлемента приходится как раз в этот диапазон... Теорией карликовых звезд занимались многие физики и астрономы. Существует немало разнообразных гипотез, объясняющих сверхплотность этих тел. Почему не допустить еще одну: карликовая звезда (только не белая — та, которая раскалена и светится, а «черная» — невидимая, проявляющая лишь гравитационные эффекты), состоит из предельно плотного вещества. То есть из максиэлемента. Элемента «номер последний». 5
ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ • ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ ИЗОБРЕТЕН РАДИОВИЗОР В Физическом институте АН СССР создан прибор, позволяющий видеть радиоволны. В основу действия нового прибора положено явление тушения люминесценции. Оно заключается в том, что люминесцентное свечение вещества пропадает, тушится, при нагревании вещества. Если вещество облучать радиоволнами, то при их поглощении будет выделяться тепло, и свечение на облучаемом участке пропадет совсем или станет гораздо слабее. Из таких участков потемнения и сложится портрет радиоволн. Идея сама по себе красивая и простая, но реализовать ее оказалось вовсе не простым делом. Поскольку при поглощении радиоволн выделяется не так уж много тепла, надо было сильно увеличить чувствительность люминесценции к нагреванию. В результате кропотливой работы был подобран состав, обладающий наивысшей температурной чувствительностью E0% ZnS, 50% CdS, 3.10-2% Ag, 3-1(М% Ni). Это вещество из группы кристаллофосфоров. Достаточно повысить его температуру всего на один градус, и свечение уменьшается на 27%. На основе нового кристаллофосфора и был разработан «радиовизор» — прибор для визуального наблюдения радиоволн и инфракрасного света. Прибор состоит из лавсановой пленки (толщина ее 3 микрона — в 20 раз тоньше человеческого волоса), натянутой на эбонитовое кольцо диаметром 10 см. На лавсановую пленку напыляется тонкий слой алюминия, в котором должны частично поглощаться инфракрасный свет или радиоволны. Далее на алюминиевую подложку осаждается кристаллофосфор. Вся толщина люминесцентного экрана не превышает 10 микрон. При освещении ультрафиолетовыми лучами (их источником служит ртутная лампа) экран равномерно светится. Если поместить его на пути радиоволн, то на пленке возникнут пятна. Их форма и степень черноты точно показывают распределение пучка радиоволн в пространстве. Этот простой прибор, состоящий всего из двух частей — люминесцентного экрана и ртутной лампы, дает огромную экономию труда при настройке аппаратуры, работающей на радиоволнах миллиметрового диапазона и инфракрасном свете. Раньше для получения, скажем, диаграммы направленности антенны требовалось измерить интенсивность радиоизлучения в нескольких десятках точек. Исследователь буквально ощупывал пространство вокруг антенны, а после проделанных измерений требовалось немалое воображение, чтобы по полученным цифрам представить распределение радиоволн. С помощью ра- диовизора диаграмма направленности получается буквально в одну секунду и сразу в наглядном виде — как четкая картина распределения темных и светлых пятен на экране. Если настройка антенны меняется, то на экране радиовизора сразу видны перемены в диаграмме направленности. Раньше в этом случае требовалось повторять все замеры заново. Столь же полезным оказался радиовизор и при настройке оптических схем с инфракрасными лазерами. Новый прибор помогает исследователям освоить еще один диапазон радиоволн — миллиметровый и субмиллиметровый, который до сих пор остается белым пятном в физике. НОВЫЙ МЕХАНИЗМ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ! Советскими физиками предсказана возможность создания сверхпроводников принципиально нового типа. Самая высокая температура, при которой еще можно наблюдать сверхпроводимость, составляет для известных сейчас сплавов около 1 Вс К или — 255° С. Чтобы столь сильно охладить вещество, требуются сложные и дорогие установки. Поэтому замена обычных проводников сверхпроводниками в большинстве случаев оказывается пока невыгодной. То, что сверхпроводимость возникает только при низкой температуре, объясняется физическим механизмом 6
ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ • ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ этого явления. Нужно, чтобы электроны в металле начали двигаться парами, а для этого в свою счередь необходимо, чтобы между электронами существовала хотя бы небольшая сила притяжения. Обычно электроны как одноименные заряды довольно сильно отталкиваются друг от друга. Но когда они находятся в кристаллической решетке, то колебания решетки создают небольшую силу притяжения между ними. Эти колебания принято называть фононами. А описанный механизм возникновения притяжения — электрон-фононным взаимодействием. Энергия электрон-фононного взаимодействия очень невелика, поэтому даже небольшое нагревание вещества разрушает электронные пары, и сверхпроводимость исчезает. В опубликованной недавно работе советских физиков Д. А. Киржница и Ю. В. Хопаева («Письма в ЖЭТФ», 1973, т. 17, вып. 7, с. 379) подсказывается возможность появления сверхпроводимости даже при отталкивании электронов. Как это часто бывает в физике, основная идея была вначале чисто математической абстракцией. В теории сверхпроводимости есть уравнение, в которое входят величина g, характеризующая взаимодействие между электронами, и мне житель A—2п), показывающий относительное число электронов в основном и возбужденном состояниях. Сверхпроводимость возможна, если выражение —gA — 2n) больше нуля. Для обычных сверхпроводников с электрон-фононным механизмом притяжения между электронами величина g отрицательна, а величина п очень мала и, таким образом, —gA—2п) > 0. Для веществ, в которых преобладает отталкивание между электронами, g > 0 и сверхпроводимость невозможна. Однако с чисто математической точки зрения, изменить знак уравнения можно не только за счет g, но и за счет п, если сделать п>7г- Но имеет ли это какой-нибудь физичэский смысл? Условие п > '/2 означает, что более половины электронов должно находиться в возбужденном состоянии. Такое состояние вещества — оно получило название инверсного — резко отличается от обычного состояния, при котором возбуждена очень малая часть электронов. Чтобы привести вещество в инверсное состояние, его необходимо интенсивно «накачивать» энергией, например облучать сильным потоком света. В последнее время вещества в инверсном состоянии нашли практическое применение. В частности, именно они работают в лазерах. Итак, самое обычное вещество при достаточно интенсивной накачке энергией может стать сверхпроводником. А так как величина g при отталкивании электронов значительно больше, чем в случае их притяжения, то критическая температура, до которой в инверсном состоянии сохраняется сверхпроводимость, будет значительно выше. Расчеты показывают, что она может достигать 1000° К. Ну а если бы удалось создать сверхпроводник с критической температурой хотя бы около 300° К (что соответствует обычной «комнатной» температуре +27° С), это, естественно, вызвало бы целую революцию в технике. Но если охлаждать вещество невыгодно, то выгодно ли накэчивать его энергией? Сейчас вопрос о способе и степени накачки совершенно неясен. Не говоря уже о стоимости этого процесса. Однако возможность переводить вещество в сверхпроводящее состояние без охлаждения может быть важна сама по себе, безотносительно к ее стоимости. Впрочем, до этих событий еще далеко. Прежде всего необходимо убедиться на опыте в принципиальной правильности самой идеи. Кандидат физико- математических наук Г. С. ВОРОНОВ 7
ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ Доктор биологических наук Ю. Г. АЛЕЕВ ДЕЛЬФИНЫ И ЖЕНЩИНЫ ЗА ПОСЛЕДНИЕ ДВАДЦАТЬ ЛЕТ в научной и популярной печати появилось очень много публикаций о дельфинах — об их поведении и отношении к человеку, об их биоэнергетике и гидродинамике, о замечательной способности акустического видения и многих других особенностях. Такой интерес к дельфинам в значительной мере объясняется добрым нравом этих животных и способностью легко при- р\чаться. Неоднократно высказывались предположения, что дельфины наделены высокоорганизованной психикой, близкой к человеческой, и что в будущем не исключена возможность прямого психического контакта между людьми и дельфинами (об этом не раз говорил, например, известный американский биолог Д. Лилли). Следует, однако, заметить, что надежды на существование «дельфиньего языка», «дельфиньей цивилизации» и тому подобного не имеют пока под собой научной основы и не подкрепляются никакими фактическими данными. Что же касается сопоставления дельфина с человеком, то недавно нами в Институте биологии южных морей АН УССР были получены совершенно неожиданные результаты— они лежат в области биогидродинамики. ИЗВЕСТНО, ЧТО У ДЕЛЬФИНОВ при быстром плавании возникают на коже волнообразные складки, которые пробегают по телу животного от головы к хвосту. Эти бегущие складки, описанные впервые Ф. Эссапья- ном в 1955 г., послужили поводом для многолетней дискуссии: был неясен и механизм их возникновения, и само их назначение. Общая точка зрения зоологов и гидромехаников сводилась в основном к тому, что дельфин активно создает на поверхности своего тела бегущие волны. Делает он это с помощью разнообразных мышц, к которым поступают сигналы от нервной системы, анализирующей состояние встречного потока воды. При этом волнообразные движения кожи снижают гидродинамическое сопротивление плывущего тела. Предполагалось, что способность образовывать подвижные кожчые складки есть результат длительной эволюции, возникший у Дельфин афалина стремительно бросается на добычу. В этот момент на коже у дельфина возникают хорошо заметные волнообразные складки (фото из работ Ф. Эссапьяна). На следующей странице: пловчиху буксируют под водой со скоростью 3 метра в секунду. Киносъемка позволяет зафиксировать волны деформации, пробегающие по обнаженному телу спортсменки. Фою Б. Семенова 8
дельфинов при переходе к водному образу жизни как специальное приспособление, облегчающее плавание. Бесспорно, однако, что предполагаемый механизм образования бегущих волн путем активной работы мышц, в частности специальной кожной мышцы, которой приписывалась особая роль в создании этих деформаций, из всех мыслимых вариантов энергетически наименее выгоден. Он требует значительных и постоянных энергетических затрат. Логичнее предположить, что бегущие волны возникают в коже дельфина пассивно, лишь под действием внешних гидродинамических сил; но если это так, то эффект бегущей волны должен встречаться не только у дельфина, но и у всех других животных, водных и наземных, поверхность тела которых можно определить как упругодеформируемую. Очевидно, что более определенно судить об этих вещах можно лишь на основе экспериментальных данных. Однако прямой эксперимент на дельфинах, призванный выяснить роль кожных мышц в создании волн деформации, если и возможен в принципе, то практически чрезвычайно сложен. Сложности в данном случае столь велики, что заставляют искать иные пути экспериментальной проверки идеи. Таким путем может стать косвенный эксперимент, доказывающий, что подвижные волны деформации в коже тех или иных млекопитающих возникают без участия каких- либо мышц, исключительно в ответ на возмущения обтекающего потока воды. Объект такого косвенного эксперимента должен отвечать следующим условиям: 1 — размеры его тела сопоставимы с размерами тела дельфина; 2 — важнейшая гидродинамическая характеристика, так называемое число Рейнольдса, лежит в пределах от 106 до 107; 3 — общие контуры тела плавные; 4 — волосяной покров незначительный или отсутствует совсем; 5 — подкожный жировой слой достигает толщины в несколько сантиметров, а под ним залегают локомоторные мышцы. Среди возможных объектов такого эксперимента указанным условиям в наибольшей мере отвечает человек. А точнее, женщины в возрасте от 17 до 30 лет. Размеры тела женщины примерно такие же, как дельфина средней величины. Число Рейнольдса для женщин ростом около 160— 170 см, плывущих со скоростью 2—4 метра в секунду, составляет примерно 4,4-106 — 9,0- •106. Контуры тела у женщин плавные, что объясняется особенностями костно-мышечно- го аппарата и сравнительно толстым слоем подкожного жира — его толщина колеблется от одного до четырех сантиметров. Под слоем жировой клетчатки и у дельфинов, и у женщин залегают локомоторные мышцы. Таким образом, женщину можно назвать физическим аналогом дельфина, отвечающим основным условиям биогидродинамического эксперимента. Ко всему этому следует добавить, что в пределах торса, рук и ног у человека нет мышц, которые могли бы двигать кожей. Поэтому если у человека в эксперименте будет возникать эффект бегущей волны, то объяснить это можно только гидродинамическим воздействием потока. В РОЛИ ИСПЫТУЕМЫХ в наших экспериментах согласились выступить пловчихи — itF'^W (f ****W^: Ш. 9
спортсменки-разрядницы и мастера спорта. Всего их было 30 человек, возраст колебался от 17 до 28 лет, рост — от 154 до 168 см. Во время исследований велась подводная киносъемка. В ХОДЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ было установлено, что при плавании на поверхности воды, при прыжках в воду и при движении под водой со скоростью от двух до четырех метров в секунду у всех испытуемых на коже торса и бедер возникали хорошо заметные, сравнительно крупные волнообразные складки, расположенные перпендикулярно направлению движения пловчих. Эти складки никак не связаны с работой мышц, так как они образуются как при активном .плавании, так и при пассивном скольжении (прыжки в воду, буксирование), когда локомоторные мышцы полностью бездействуют. Кроме того, скоростная киносъемка спортсменок, когда они выполняли плавательные движения на специальном тренажере в воздухе, доказывает, что в этом случае никаких волн деформации в коже не возникает. Внешний вид и размеры бегущих воли у дельфинов и женщин очень схожи. Скорость их перемещения по коже близка к скорости плавания. Совершенно очевидно, что у женщин подвижные волны деформации возникают под влиянием обтекающего потока. В морфологии человека не предусмотрено никаких приспособлений для плавания; нет оснований говорить о специальных особенностях иннервации (насыщенности мышц нервными окончаниями) или о специальных мышцах и каких-либо особенностях строения кожи, которые были бы предусмотрены на случай действия гидродинамических сил. Все это позволяет утверждать, что бегущие волны на коже и человека, и дельфина образуются пассивным путем. РЕЗУЛЬТАТЫ НАШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ отнюдь не свидетельствуют о какой-либо особой близости дельфина к человеку. Они лишь показывают, что некоторые особенности кожи дельфина, которые раньше рассматривались как приспособление к быстрому плаванию, на самом деле отражают универсальность свойств и строения кожи у представителей различных отрядов млекопитающих, в данном случае китообразных (дельфины) и приматов (человек). Что же касается самого феномена бегущей волны, то он проявляется, по-видимому, не только у дельфина и человека, но и у многих других животных. В частности, мы предполагаем, что он есть у быстродвижущих- ся рыб, например у некоторых тунцов, поверхность тела которых в значительной мере или полностью лишена чешуйного покрова. По-видимому, способность дельфиньей кожи образовывать подвижные волны не столько приобретена в процессе приспособления дельфинов к водному образу жизни, сколько перешла к нему по наследству от его сухопутных предков.
ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ Доктор химических наук А. П. ПУРМАЛЬ ЗАГАДКИ КАТАЛАЗЫ Для обычных катализаторов, применяемых в промышленности, верно такое эмпирическое правило: чем выше активность катализатора, тем менее избирательно он действует, тем менее направленно протекает ускоряемый им процесс. Это правило, однако, не распространяется на биологические катализаторы, ферменты, для которых характерна очень высокая активность и вместе с тем высокая же специфичность— способность ускорять лишь одну реакцию из многих возможных. Поэтому исследователи с энтузиазмом изучают структуру и механизм действия ферментов, чтобы на основе получаемых знаний создавать затем синтетические катализаторы, приближающиеся по своим свойствам к природным. Но каждый изучаемый фермент заставляет исследователей разгадывать немало загадок. Загадкам одного из биологических катализаторов — фермента каталазы — и посвящена эта статья. ЗАГАДКА ПЕРВАЯ Каталаза содержится в большинстве животных клеток; по активности она превышает не только все синтетические, но и другие природные катализаторы. Наблюдать действие каталазы приходилось многим: пена, появляющаяся при смачивании ранки раствором перекиси водорода, возникает из-за пузырьков кислорода, выделяющегося при реакции 2Н202 = 2Н20 + 02, ускоряемой каталазой. А каталаза содержится в эритроцитах. Как и все ферменты, каталаза — белок. Ее молекулярный вес — около 250 000. Молекула каталазы состоит из четырех долек, субъединиц, и содержит четыре иона железа. Если ионы железа удалить, фермент полностью лишится своих каталитических свойств. Ионы железа — активные центры каталазы. Разложение перекиси водорода — единственная реакция, которую способен ускорить этот фермент. Природа экономна и целесообразна, и коль скоро каталаза находится в большинстве животных клеток, то можно полагать, что Н2СЬ образуется в этих клетках в результате какого-то общего для всех организмов химического процесса. Таким процессом служит, например, процесс клеточного дыхания — окисление веществ кислородом. Вещества окисляются, а окислитель, кислород, восстанавливается и превращается в воду: 02 + 4Н+ + 4е = 2Н20. И вполне вероятно, что на пути от 02 к Н20 образуется промежуточный продукт — перекись водорода: 02 + 2Н+ + 2е = Н202; Н202 + 2Н+ + 2е = 2Н20. Перекись водорода — клеточный яд, и, естественно, в каждом животном организме должен быть фермент, превращающий этот яд в безвредные продукты, в 02 и Н20. Таким ферментом как раз и служит каталаза. Именно так вначале и рассуждали исследователи. Но несколько лет назад этому логически непротиворечивому и химически обоснованному выводу нашлось два серьезнейших возражения. Во-первых, выяснилось, что перекись водорода... не образуется в ходе реакций клеточного дыхания высших животных; во-вторых, были обнаружены люди, в организме которых вообще нет каталазы — так называемые акаталаты... Так для чего же тогда нужна каталаза и нужна ли вообще, если некоторые организмы обходятся без нее? ДВЕ ПОПЫТКИ РАЗГАДАТЬ ПЕРВУЮ ЗАГАДКУ Можно предположить, что каталаза — реликтовый фермент, который был необходим лишь И
на ранних этапах биохимической эволюции. Отсутствие достоверных данных о химии и биохимии процессов того времени позволяет нам немного пофантазировать. Жизнь зародилась в Мировом океане, а кислород в атмосфере Земли появился в результате жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов, то есть организмов, синтезирующих органические вещества из неорганических под действием света. Например, с участием энергии солнечного излучения осуществляется процесс: неорганические соединения\ r~ u n серы и азота ) + ьи* + H2U — /аминокислоты^ п ~* [и белки J + и2' Эксперименты с меченой водой показывали, что в ходе этого процесса кислород образуется именно из нее, то есть осуществляется процесс 2Н20 — 4Н+ — 4е = 02, обратный по отношению к процессу образования воды при клеточном дыхании. Перекись водорода — вероятный промежуточный продукт этого процесса. Поэтому можно полагать, что фотосинтезирующие организмы поставляли в воды Мирового океана не только 02, но и Н202. Но далее пути этих веществ должны были расходиться. Ведь атмосфера древней Земли не содержала кислорода, а при 30° С (допустим, что именно такой была тогда средняя температура) кислород распределяется между газовой и водной средами в отношении 50: 1. То есть атмосфера должна была тогда играть роль мощного насоса, откачивающего 02 из воды, что затрудняло развитие в океане форм жизни, потребляющих кислород. Но перекись водорода, наоборот, могла накапливаться в Мировом океане, так как она практически не переходит в атмосферу — на 99,98% Н202 остается в воде. Поэтому организмы, содержавшие катал азу и способные превращать Н202 в Н20 и 02, используя затем 02 для клеточного дыхания, получили преимущество перед другими. Последующее обогащение кислородом атмосферы и вод океана сделало каталазу ненужным ферментом: на смену ей пришли вещества, связывающие кислород,— гемоглобин, ге- моцианин. Каталаза стала ненужной, а программа ее синтеза осталась закодированной в молекулярных структурах нуклеиновых кислот... Но можно ли допустить, чтобы природа напрасно тратила энергетические ресурсы организма и сырье? Причем на увековечение именно каталазы, а не других реликтовых ферментов? Попробуем найти другую разгадку. Допустим, что обычно в дыхательной цепи не образуется перекись водорода, и лишь ошибочные акты окисления приводят к ее возникновению. Каталаза разрушает Н202, предупреждая возможность токсического воздействия этого вещества на организм. Так ли это? Ответ дает сравнительная биохимия. Биологически активные вещества — ферменты, гормоны, витамины распределяются по организму неравномерно. Их больше всего в тех органах или тканях, в которых они синтезируются и в тех, где они больше всего нужны. Если каталаза поправляет ошибочные окислительные акты, больше всего этого фермента должно быть в органах, в которых наиболее интенсивно идут процессы окисления — в мозге, железах, мышцах. Биохимический анализ показывает, однако, что как раз в этих тканях каталаза либо вообще не содержится, либо содержится в крайне малых количествах. Так для чего же она все-таки нужна? ЗАГАДКА ВТОРАЯ Перекись водорода разлагается на Н20 и 02 не только каталазой, но и, например, обычными ионами железа, Fe2+, Fe3+, а также комплексными ионами — Fe(CNN4~, Fe(CNN3_. В окисленной и восстановленной формах эти ионы разнятся на единицу заряда. Сама перекись водорода — слабая кислота, в растворе она находится как в форме Н202, так и в форме анионов Н02_, образующихся в результате обратимого процесса н2о2=ё*н++но2- Прн реакции ионов металлов переменной валентности с перекисными частицами происходит перенос одного электрона Fe3+ + Н02- -* Fe2+ + Н02, Fe2+ + Н202 -+• Fe3+ + ОН- + ОН и последующие реакции (ОН +Н202->Н20 + +Н02, Н02 + Н02-*- Н202 + 02), приводящие к образованию Н20 и 02. А ионы железа как раз и служат активными центрами каталазы... И все же такой способ разложения Н202 для каталазы запрещен. Частица ОН — одна из наиболее реакционноспособных. Все органические вещества быстро разрушаются в системе, где возникают радикалы ОН. Такие ра- 12
дикалы образуются не только при разложении перекиси водорода, но и в результате действия проникающей радиации на воду и водные растворы. Именно реакции радикалов ОН с белками и нуклеиновыми кислотами приводят к радиационному поражению живых организмов. Причем происхождение радикалов ОН не играет роли — как бы они ни возникли, эти радикалы окажут свое губительное действие... Иначе говоря, если бы каталаза вызывала образование радикалов ОН, то для содержащего их живого организма это было бы равносильно самоубийству. Но почему каталаза, в которой активными центрами служат ионы железа, разлагает Н202 по пути, не похожему на обычный? И что это за путь? Вот вторая загадка каталазы. ОДНА РАЗГАДКА ПЕРВОЙ И ВТОРОЙ ЗАГАДОК Оказалось, причина особого поведения каталазы заключается в том, что в реакции с перекисью водорода участвуют два иона железа, действующие совместно. Каждый из ионов меняет свой заряд на единицу, а пара ионов — на две единицы заряда. В результате при взаимодействии с Н202 не возникает активных промежуточных частиц ОН, Н02, характерных для реакций одноэлектронного переноса. Механизм действия каталазы можно представить так: (Fe3+...Fe3+) + Н202 -^ 2Н+ + (Fe2+02Fe2+), (Fe2+02Fe2+) + Н202 -^ 02 + 20Н~ + (Fe3+.. ...Fe3+). ...Но ответа на вопрос, зачем нужна каталаза, все еще нет. Чтобы его найти, нужно разыскать какой-то универсальный биологический процесс (исключая процесс клеточного дыхания), в ходе которого может возникать перекись водорода. Таким процессом может быть обратимое связывание кислорода молекулами гемоглобина (НЬ). Присоединяя 02 в альвеолах легких, гемоглобин переходит в оксигемоглобин: НЬ + 402-^НЬ-402. Обратный процесс диссоциации оксигемогло- бина поставляет кислород для тканевого дыхания. В гемоглобине ионы железа находятся в за- кисной форме Fe2+. Исследования показали, что наряду с процессом оксигенации — дезок- сигенации гемоглобина происходит окисление иона железа в результате реакции Fe2+ + 02 -> Fe3+ + 62~ Возникновение же 02~ ведет к Н202: 62-+2Н+-^Н02, Нб2 + Н02 -^ Н202 + 02. Последующее взаимодействие Н202 с ионом ре2+ гемоглобина приведет к образованию ОН. Появившийся в «складках» макромолекулы гемоглобина ОН будет атаковать ее и разрушать. Но каталаза, находящаяся в больших количествах в эритроцитах, разлагает перекись водорода и препятствует разрушению молекул гемоглобина радикалом ОН... Конечно, молекулы гемоглобина разрушаются и в присутствии каталазы, но их убыль восполняется интенсивно работающими органами кроветворения. Можно полагать, что в организме «акаталатов» этот процесс происходит с большей скоростью; естественно, у этих людей в организме происходят определенные биохимические сдвиги, не являющиеся, однако, гибельными — ведь «акаталаты» живут! Такова вероятная разгадка первой и второй загадок каталазы — для чего она нужна и почему содержащиеся в ней ионы железа разлагают перекись водорода без образования свободных радикалов. ЗАГАДКА ТРЕТЬЯ, ПОКА ПОСЛЕДНЯЯ При перерождении нормальных клеток в клетки злокачественных опухолей меняются концентрации ионов металлов, входящих в состав различных ферментов; меняются концентрации самих ферментов и скорости реакций, для которых они служат катализаторами. В частности, в раковых клетках содержится заметно меньше каталазы, чем в соответствующих клетках здоровых тканей. Что это означает? Быть может, уменьшение количества каталазы в раковых клетках вызвано нарушением нормальных процессов биологического синтеза. Но не исключено, что сами эти нарушения вызываются пониженным содержанием каталазы в организме. Ведь этот фермент препятствует образованию радикалов, способных поражать клетки, подобно проникающей радиации, вызывающей и злокачественные изменения в тканях. Не подвержены ли «акаталаты» раковым заболеваниям в большей мере, чем обычные люди? Ответа на эту загадку каталазы еще нет... 13
ДЕРЕВЯННОЕ ВАРЕНЬЕ О том, как был найден способ спасти от разрушения уникальные деревянные изделия из раскопок древнего Новгорода, рассказах корреспонденту «Химии и жизни» заместитель начальника Новгородской археологической экспедиции Института археологии АН СССР доктор исторических наук Б. А. КОЛЧИН. ГИБНУЩИЙ МИР ДЕРЕВА Обитатели Древней Руси жили в окружении дерева. Деревянными были их города; из дерева было сделано огромное количество предметов обихода, которые мы находим при раскопках. Только в Новгороде X—XV веков раскопано больше 1700 деревянных построек, больше сотни деревянных настилов мостовых, деревянные водопроводные трубы и саки, инструменты и корабли. Общее число дошедших до нас деревянных изделий перевалило за 25 тысяч. Почему все это дерево не сгнило и h'j истлело? Благодаря воде. Главный враг всякого дерева — всевозможные микроорганизмы; но они процветают только тогда, когда для них есть подходящие условия, прежде всего воздух и сырость. Практика мировой археологии показала, что они не разрушают дерево только в двух случаях: когда хотя и достаточно воздуха, но очень сухо (так сохранилось, например, дерево Древнего Египта), или же когда воды, наоборот, слишком много, а воздуха недостаточно, и микробам нечем дышать. Как раз такие условия обычны для Северьой Европы, местами — для Италии (например, на севере Италии раскопаны так называемые болотные, а точнее, озерные городища этрусков с замечательными коллекциями дерева). Так дело обстоит и в Новгороде. Подпочвенные воды здесь начинаются примерно в 1,5—2 м от поверхности—это соответствует слоям XVI века. Все, что отложилось раньше— то есть практически все средневековье,— находится в земле с очень высокой влажностью. Вот почему в Новгороде так хорошо сохранилось средневековое дерево. Ф Деталь новгородской деревянной колонны, относящейся к середине XI века. Диаметр колонны — 51 см, длина сохранившейся верхней части — 80 см. Резной рисунок изображает стилизованное дерево Но вот мы раскопали эти слои. И с этого момента деревянные предметы, пролежавшие в преяосходной«£охранности тысячу лет, обречены на гибель! Как только мы извлекаем дерево из влажной земли и оно начинает подсыхать, катастрофически изменяется его структура. В каждом деревянном предмете есть три copra воды: внутри клеток, в клеточных стенках и в порах. Внутриклеточная вода нам не страшна — она при обычной 20%-ной влажности остается в самом сухом дереве, в любом столе или стуле. Но мы вынимаем древесину, когда у нее влажность 100% и больше — иногда до 300— 400%, то есть там в 3—4 раза больше воды, чем сухого вещества. И эта вода в основном находится в стенках клеток и в порах. Пока испаряется вода из пор, это еще ничего, клетки еще держатся. Но вот когда уходит вода из стенок, структура дерева разрушается. Оно трескается, деформируется и в конце концов рассыпается в труху. ГЕНИАЛЬНО, НО НЕПРАКТИЧНО Попытки спасти высыхающее дерево от разрушения начались еще в конце прошлого века, когда норвежские археологи нашли недалеко от Осло три корабля викингов. Эти корабли тоже прекрасно сохранились благодаря тому, что находились во влажной среде. Чтобы они не разрушились на воздухе, их предложили пропитывать квасцами — солью KAl(S04b2H20. Корабли разбирали и по частям варили в насыщенном растворе квасцов. Это замедляло разрушение, хотя и не надолго. Через некоторое время детали снова начинали деформироваться, их снова в квасцы; постоит еще, опять деформируется — опять квасцы... В конечном счете дерева там вообще не оставалось — одни квасцы, они создавали свою структуру. Но форму деталей удавалось таким способом сохранить — корабли эти и сейчас стоят в музее. 15 \
«мииимимшмйт liMii.jjIliUJiJWIJlUli '
Были и другие попытки. Кое-какие деревянные вещи сумели законсервировать в Швейцарии, в Италии. Но каждый раз, для каждого изделия, для каждой породы дерева приходилось изобретать новый способ. Самым универсальным были, пожалуй, все- таки квасцы. Но об этом способе можно сказать то же, что говорилось в одном из фильмов Чаплина: «гениально, но непрактично». Дело в том, что приходится очень долго возиться с каждым предметом — консервация норвежских кораблей продолжалась несколько десятилетий! Потом очень сложно хранить дерево после такой обработки: нужно поддерживать определенную влажность, все время дрожать, как бы на него какой-нибудь ветерок не подул. Два-три корабля так еще можно сохранить, но что делать, когда нужно обработать тысячи, десятки тысяч предметов, как у нас в Новгороде? Для наших масштабов такой метод не годился. А другого не было — и вот все наши находки, двадцать пять тысяч находок, хранились в воде. В московских подвалах, принадлежащих нашему институту, стояли аквариумы, и в них плавали находки. Даже в музее нельзя было их вы?тавить. А ведь среди них одних художественных вещей тысяч шесть... ФЕНОЛ С САХАРОМ Почему же никто ничего не мог с нашим деревом сделать? Это, оказывается, не так просто. Самое трудное — выгнать воду из куска дерева, вытеснить ее чем-то другим. Мы разные способы пробовали. Вытесняли воду спиртом, ацетоном — получалось, но потом нужно вытеснять уже спирт или ацетон, а они в дереве сидят прочно и не вытесняются... Деревянные изделия из раскопок древнего Новгорода: прообраз современной скрипки — «гудок» середины XIV в.; конская голова из слоя XI в.; ручка ковша с головой дракона (вид с торца), найденная в слоях конца XII в.— один из лучших образцов мелкой пластики древнего Новгорода; шахматный король из слоев конца XIV в.; вешалка из су»ка с изображением плывущего лебедя, найденная в слоях середины XII в.,— такие вешалки, широко распространенные б древнем Новгороде, втыкались заостренным концом в паз или щель стены Помню, лет десять назад приезжали к нам в Новгород два известных ученых-хнгнка из Москвы — один тогда еще был членом-корреспондентом, другой — академик. Приходят они ко мне на раскоп, я им все показываю, им все интересно, все нравится. Разложил я перед ними на столе находки — всякие мелкие бытовые вещи X—XI века. Ну, совершенно такие же, как современные. Ножницы, например, мы нашли—точь-в-точь как сейчас: дъ*а кольца, два конца, а посередине гвоздик. Член- корреспондент сразу — к ним. — Ножницы,— говорит. — Да,— говорю,— это конец X века. Действующие. Он их берет, раз-раз — подстриг себе бороду и удивился: — Да они острее, чем сегодняшние! Потом академик спрашивает: — А это что у вас? А у меня стояло там с десяток аквариумов, и в них —находки. — А это,— говорю,— мы так дерево храним. В воде. — И нельзя его вынуть? — Нельзя. — Ну что же тут такого? — говорит.— Вытеснить нужно воду — это так просто! Жидким стеклом или там чем угодно! А так как этот академик был большим специалистом по полимерам, то мы с ним тут же договорились, что дадим образцы на исследование— может быть, они что-нибудь придумают. Отдал я ему вещей пятьдесят, и он поручил своим сотрудникам ими заняться. Но не получилось: ничего в это дерево не полезло, ни жидкое стекло, ни полимеры. Помочь нам смог профессор Виктор Евгра- фович Вихров, ныне покойный. Он много лет работал в Белорусском технологическом институте имени С. М. Кирова, был там ректором и одновременно возглавлял большую лабораторию модификации древесины. Нашей проблемой он заинтересовался еще в 1951 году, много раз бывал у нас в экспедиции, и в конце концов он вместе со своими сотрудниками разработал технологию, которая позволила сохранить новгородское дерево. Оказывается, при определенных условиях воду из дерева прекрасно вытесняют феноло- спирты с некоторыми добавками. Один из методов, самый быстрый и, пожалуй, самый эффективный, которым мы сейчас и пользуемся, состоит в том, что из дерева нужно сначала варить варенье — в полном смысле слова: нужен сахар, он служит как бы проводником, за которым и фенолоспирты лезут в де- 2 Химия и Жизнь» К 9 17
рево. Мы готовим сироп, как для варенья,— поровну сахарного песка и воды, пять-шесть раз кипятим в нем вещи. Они пропитываются сахаром и при этом — что очень важно — не деформируются. Потом пропитываем вещи фе- нолоспиртами, тоже в несколько приемов. Оки вытесняют сироп. А их вытеснять уже не нужно: после термической обработки феноло- спирты затвердевают и навечно превращаются в пластмассу. Предмет сохранен, и ни малейшей деформации при этом не происходит. В прошлом году мы уже применила новый способ в экспедиции. В городе это не так просто организовать. Дело в том, что работа с фенолоспиртами — вредное производство, для него нужно специальное помещение, а у нас в Москве такого нет. Потом феноло- спирты нужно куда-то сливать; в канализацию нельзя — надо вывозить, закапывать. В общем — в малом масштабе все проблемы современной техники, даже проблема отходов. А в экспедиции все просто: работаем на открытом воздухе, фенол спускаем в землю... Так за прошлый сезон уже законсервировали вещей триста. В ГОРОДЕ КИРОВЕ несколько месяцев назад пущен крупнейший в отечественной гидролизной промышленности биохимический завод. Его основная продукция — кормовые дрожжи. НОВОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ оснащено самым современным отечественным оборудованием. Здесь установлены высокопроизводительные ферментеры емкостью 1300 кубометров, гидролизные аппараты емкостью 80 кубометров, сушилки, способные за час выпаривать 10—15 тонн влаги. Основные технологические процессы механизированы и автоматизированы, операторы управляют производством с единого пульта. СОДЕРЖАНИЕ БЕЛКА в кормовых дрожжах, согласно ГОСТу, должно быть не меньше 45%. Благодаря применению новых микроорганизмов этот показатель на Кировском заводе достиг 50—53%. И теперь за судьбу нашего замечательного новгородского дерева мы спокойны. Правда, десятки тысяч наших, и не только наших, находок еще лежат в аквариумах, и каждый год к ним прибавляются новые тысячи: наладить обработку такой массы вещей мы просто не в силах. Но мы надеемся, что это возьмут на себя реставрационные организации системы Министерства культуры СССР. ПРОИЗВОДСТВО ДРОЖЖЕЙ на Кировском биохимическом заводе — образец комплексного использования сырья. Здесь скоро начнут выпускать фуриловый спирт, а также фурфурол, который применяется в изготовлении пластмасс и искусственной кожи. Среди потребителей этого вещества будут Волжский автомобильный завод и КамАЗ. ВПЕРВЫЕ В ПРАКТИКЕ гидролизного производства на Кировском заводе создана водооборотная система: сточные воды после очистки вновь возвращаются в производство. А из сухого вещества, выделенного из сточных вод, предполагают готовить тысячи тонн сложных минеоально-органических удобрений. В. ИВАНЕНКО НОВЫЕ ЗАВОДЫ КИРОВСКИЙ БИОХИМИЧЕСКИЙ 18
И ХИМИЯ — И ЖИЗНЬ! ЛАЗЕРНЫЙ ЛУЧ НАД ГОРОДОМ Чтобы эффективно бороться за чистоту окружающей средыг за сохранность природы, нужно тщательно изучить характер современных промышленных выбросов: интенсивность теплового излучения городов, заводов, электростанций, физико- химические процессы образования смога. Об одном из новых методов исследования — лазерном зондировании атмосферы— рассказал в газете «За науку в Сибири» A973, № 2) кандидат физико-математических наук И. В. САМОХВАЛОВ. Перепечатываем его статью с небольшими сокращениями. В НАСТОЯЩЕЕ ЗРЕМЯ особое внимание ученых сосредоточено на изучении деятельности крупных индустриальных центров — основных поставщиков загрязняющих веществ в земную атмосферу. Установлено, что климат города отличается от климата сельской местности. Температура воздуха в большом городе на несколько градусов выше, чем в его окрестностях. Здесь чаще ложатся туманы и выпадают осадки. Жители больших промышленных центров получают значительно меньше ультрафиолетовых лучей. На городской улице видимость гораздо хуже, чем на деревенской. В Советском Союзе исследования влияния промышленной деятельности человечества на радиационный баланс планеты ведутся в рамках научной программы комплексного энергетического эксперимента, сокращенно КЗНЭКС. В соответствии с программой, в июле — августе 1972 года в Запорожье работала комплексная научная экспедиция КЭНЭКС-72, организованная Главной геофизической обсерваторией. Научную значимость экспедиции и ее масштабы охарактеризовал председатель КЭНЭКС члеи-корреспондент АН Так выглядит лидар 2* 19
^1 условные едынсл^ы lyje, 2$.е. 3*е. 4*/.е. 5*/.е. песет til III В начале года, когда в газете «За науку в Сибири» была напечатана статья И. В. Самохвалова, ученые Института оптики атмосферы еще обрабатывали данные, полученные с помощью лазерного зондирования. Несколько месяцев спустя, по просьбе редакции «Химии и жизни», они прислали первые результаты экспериментов. На схеме — распределение аэрозолей над одним из районов Запорожья (концентрация аэрозолей указана в условных единицах). Оказывается, что в дневное время верхняя граница промышленной дымки находится на высоте 2—2,5 км. Вечером и ночью она опускается, а к утру доходит до 500 м. При этом концентрация аэрозолей у поверхности земли резко возрастает. Схемы распределения аэрозолей над городом имеют большое практическое значение: они позволяют безошибочно находить источники загрязнений, они служат неопровержимым свидетельством нерадивости директоров и главных инженеров некоторых предприятий СССР К. Я. Кондратьев: «Подобных экспедиций еще не было ни в нашей стране, ни за рубежом. В ее работе принимали участие около 200 специалистов из многих учреждений. В распоряжении исследователей имеются современные приборы и оборудование, используются сложные методы — лазерное зондирование с получением голограмм, спектральный анализ потоков солнечной радиации на различных высотах — вплоть до 7—8 км. Измеряется тепловое излучение от различных участков города, изучаются инфракрасные изображения всей территории Запорожья и т. д.». НА ЛАЗЕРНОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ в экспедиции КЭНЭКС-72 возлагалась задача исследования городской промышленной дымки. «Городскую шапку дыма» изучали во многих городах мира, однако строение «шапки» и процессы, в ней происходящие, прояснены еще слабо. Это вполне объяснимо. Во-первых, городское газовое и дымовое облако занимает порой огромное пространство, простирается в высоту иа 1—2 километра. Его состав и строение зависят не только от работы множества автомобилей, сотен заводов и фабрик, которые вносят свою долю, ио и от метеорологических условий: присутствия облачности, наличия ветра, распределения температуры на высоте. Во-вторых, существующие до сих пор методы исследований — зарисовка факелов труб промышленных предприятий, забор проб воздуха с вертолетов, самолетов, аэростатов — не обеспечивали полной информации, достаточной для установления закономерностей формирования и жизни «городской шапки дыма». Метод лазерного зондирования атмосферы принципиально отличается от перечисленных выше методов, так как основан иа физических явлениях взаимодействия л а- 20
зерного излучения с веществом. Его сущность заключается в следующем. По выбранному направлению в атмосферу посылается короткий импульс лазерного излучения, который, подобно пуле, вы- п>щеииой из винтовки, пронизывает воздух со всеми находящимися в ием взвесями. Встречаясь в воздухе с частицами пыли, дыма и другими неоднородное тя ми, лазерное излучение частично рассеивается, а частично возвращается к передатчику. Регистрируя время прихода отраженного излучения и его величину, можно определить расстояние до неоднородности и ее свойства. ДЛЯ РАСКРЫТИЯ тайн промышленной дымки Запорожья в Институте оптики атмосферы СО АН СССР был создай лидар — прибор для лазерного зондирования индустриальных аэрозолей. С помощью этого прибора можно обнаружить даже незначительные скопления частиц дыма, пыли и других веществ на расстояниях до 3 км, а более мощные неоднородности (такие, как облака и факелы труб) — на расстояниях до 8—10 километров. Причем информация об атмосфере получается практически мгновенно и не из одной точки пространства, а по всей трассе зондирования. 21 Схема лидара. В качестве генератора оптического излучения использован рубиновый лазер (длина волны 6943 ангстрема). Его мощность при длительности посылаемого импульса 25-Ю-9 сек составляет 7 мегаватт. На километровом расстоянии от лидара диаметр лазерного пучка не превышает одного метра. В качестве приемного устройства использована телескопическая система с зеркалом диаметром 32 см. Чувствительным элементом прибора служит фотоэлектронный умножитель Сейчас, когда результаты экспедиции КЭНЭК.С-72 обрабатываются и еще многое нужно оценить, прежде чем сделать определенные научные и практические выводы, ясно одно-: лазерный луч стал мощным оружием в руках ученых, изучающих проблему загрязнения атмосферы. С помощью методов лазерного зондирования можно будет осуществлять контроль за состоянием атмосферы, оперативно обнаруживать и своевременно устранять опасные очаги загрязнений окружающей среды, активно вмешиваясь в деятельность индустриальных центров.
ВРАЧЕВАНИЕ ЗЕМЛИ: УВЛЕКАТЬСЯ НЭРОЗИНОМ НЕ СЛЕДУЕТ В засушливых местах, на десяти миллионах гектаров сельскохозяйственных угодий нашей страны иногда случаются черные бури — ветер развевает черноземные, каштановые и особенно супесчаные и песчаные почвы. Над еще большими площадями нависла угроза других эрозионных процессов. Только в Казахстане ветровая и водная эрозия может охватить примерно 12 миллионов гектаров; а в Хакасской автономной области эрозии подвержено 82% земель. В 1963 году в Хакассии пыльные бури 20-сантиметровым слоем песка занесли пастбища, у заборов выросли двухметровые барханы. И в других местах продукты эрозии (песок и глина] грозят разрушить дело рук человеческих: по подсчетам специалистов, некоторые водохранилища страны за год теряют из-за наносов 6—7% общей вместимости. Разрушение водной или ветровой эрозией верхнего, самого плодородного слоя почвы идет быстро, всего за один — два года. Для его естественного восстановления нужны сотни лет, а при активном вмешательстве человека — десятки лет. Вот почему борьба с эрозией стала одной из неотложных государственных задач. СКЛЕИВАНИЕ ПОЧВЫ Нынешняя система антиэрозионной защиты (безотвальная обработка с сохранением стерни, полезащитные лесные полосы, почвозащитные севообороты, регулирование выпаса скота и т. д.) дорога, громоздка и вообще неприменима в экстренных случаях. Поэтому эрозию все чаще сдерживают химическими продуктами, которые создают почвенные макроагрегаты, как бы восстанавливают структуру почвы. Этот метод получил название искусственного оструктуривания. Специалисты знают, что почвенные комочки диаметром один-два миллиметра обычно эрозии не подвергаются. Такие комочки называют почвозащитными — они не дают ветру унести частицы диаметром 0,1—0,5 мм. Смысл применения химикатов и сводится к тому, чтобы склеить, укрупнить крохотные почвенные частицы. Например, препараты из сланцевых смол удерживают пахотный слой при крепком ветре в 15 м/сек и влажности почвы в 2—5%. В арсенале антиэрозионных средств сейчас довольно много препаратов: битумная эмульсия, гуматы натрия и калия, аммиачная паста, торфяной и смоляной клей, лигнин, щелочные соли абиетиновой кислоты... В последнее время пошли в дело природные (целлюлоза) и синтетические полимеры. (Об использовании полиакриламида для сохранения структуры почв на виноградниках, а препарата К-4 для закрепления барханов, уже рассказывалось в третьем номере «Химии и жизни» за 1973 год.) Полимерные материалы, дающие эффект оструктуривания, используют и за рубежом. Там они получили собирательное название «крилиумов». 22
РЕНТАБЕЛЬНА ЛИ ПОЧВОЗАЩИТНАЯ ХИМИЯ? На полях и опытных делянках, где применяли полимеры, урожай нередко наполовину богаче, чем на контрольных. Вот конкретный пример: при внесении 750 кг гидролизованного поли- акрилонитрила на гектар в почве стало на 25% больше так называемых водопрочных структур, а прибавка урожая хлопка-сырца была на 5,3 центнера с гектара. В земле полимеры (латексы, пенопласты и др.) годами сохраняют свою ячеистую структуру, не разрушаются почвенными кислотами и микробами. Однако полимеры дороги (один килограмм порошка полиакриламида стоит два рубля). Большой их расход и потребность в сложной аппаратуре и сдерживают их применение в сельском хозяйстве. Зато сланцевый препарат нэрозин дешевле, и вносить его в почву проще — можно пользоваться ручным переносным опрыскивателем, тракторным опрыскивателем или самолетом. Нэрозин — это продукт термической переработки эстонских горючих сланцев-кукерситов, сланцевая смола. Это вязкая темная тягучая жидкость со слабым специфическим запахом. Именно вязкость и служит основным достоинством этого препарата в системе антиэрозионной защиты пахотных земель, именно благодаря этому нэрозин склеивает почвенные частицы. Нэрозином поливают землю сразу же после сева. На среднеэродированных почвах на гектар тратят полтонны нэрозина, на сильно эродированных — тонну, полторы. В опытах сотрудника Эстонской сельскохозяйственной Академии X. А. Райга при расходе тонны нэрозина на гектар прибавка урожая дала около 50 рублей прибыли с гектара. Хорошие свойства нэрозина проявились и совсем в других природных условиях, з Казахской ССР. Но все-таки и с нэрозином дело обстоит не просто. НЭРОЗИН В КРУГОВОРОТЕ ВЕЩЕСТВА Из всей плеяды химических антиэрозионных средств токсикологами пока изучен, да и то плохо, лишь сланцевый препарат нэрозин. Многие из них, как и нэрозин, содержат большой набор веществ, в том числе летучих (фенол, формальдегид). Особенно опасны продукты их распада, когда возникают более токсические вещества, чем исходные. Эти вредоносные соединения, оставленные без соответствующего контроля, включившись в природный круговорот веществ, могут попасть в пищевые продукты и в наш организм. А между тем пока неизвестны допустимые уровни продуктов распада антиэрозионных препаратов, время их существования и закономерности их циркуляции в природе. Неизвестно и их избирательное накопление в объектах внешней среды и токсичность для животных и растений. Неизвестно и как часто следует применять подобные химикаты на одних и тех же полях: в почве могут накопиться вещества, которые потом станут причиной вторичного загрязнения атмосферы, грунтовых и артезианских вод, живой природы. Результаты тут могут быть самыми неожиданными. Например, наши исследования показали, что увлекаться нэрозином не стоит: на неорошаемых полях, где возделывают пищевые культуры, им можно воспользоваться лишь однократно. Иначе в почве скапливаются вредные продукты его распада. А в поливном земледелии употреблять нэрозин вообще нельзя: его компоненты быстро проникают на уровень прикорневой зоны растений. В частности, на глубине 20—30 см нами было найдено от 7 до 24 мг/кг фенольных веществ. И конечно же, пищевые культуры, собранные с этих поливных полей, содержали ненужные примеси. Вероятно, скоро появятся новые эффективные, дешевые и в то же время безвредные антиэрозионные препараты. И не надо будет беспокоиться об отдаленных последствиях их при менения — безвредные вещества не загрязнят среду, не дадут мутагенного п других нежелательных эффектов. А пока такая угроза существует. Кандидат медицинских наук Л. И. БИДНЕНКО 23
МИРОВОГО УГАРА НЕ БУДЕТ МРАЧНАЯ КАРТИНА Окись углерода, или угарный газ, ядовита потому, что не позволяет гемоглобину крови соединяться с кислородом. И человек задыхается, хотя воздуха кругом достаточно. Экологический ущерб, наносимый угарным газом, тоже легко ощутим: он катализирует окисление окиси азота в двуокись, то есть стимулирует важное звено в цепи реакций, порождающих вредоносный фотохимический смог. Обычно окись углерода образуется при неполном сгорании топлива. Особенно много ее в выхлопных газах автомобилей: только в Лос-Анджелесе автотранспорт за сутки выбрасывает около 10 000 тонн СО. Но не одно горение насыщает воздух угарным газом — в поверхностном слое Атлантического океана растворено в 10—40 раз больше окиси углерода, чем ее равновесное содержание в воздухе. Почему в океанской воде так много окиси углерода, пока неясно. Думают, что СО образуется при фоторазложекии продуктов жизнедеятельности планктона в поверхностном слое воды. Но все же океан выделяет в атмосферу только 5% от всей окиси углерода, поступающей из-за неполного сгорания топлива Поэтому концентрация СО в морском воздухе невелика. Например, над северной частью Тихого океана ее не более 0,04 миллионной доли, даже меньше, чем над ледниками Гренландии. Зато в забитых автомобилями городах в часы пик концентрация СО в сотни раз превышает величину, допустимую санитарными нормами. КАРТИНУ ЕЩЕ БОЛЬШЕ ОМРАЧАЕТ ДОЖДЬ Автомобили заполонили планету, повсюду растут корпуса новых тепловых электростанций. Не станет ли окись углерода повсеместной угрозой здоровью людей? Ведь тщательные опыты показали, что растения неспособны в ощутимых количествах поглощать СО. Наоборот, появились сведения о том, что тундровая растительность сама выделяет окись углерода. 24 Картину омрачает еще и то, что дождевая вода, сильнее, чем океанская, насыщена СО. Днем концентрация окиси углерода в дождевых капельках может быть в двести раз больше, чем в воздухе. Ночью в дождевой воде СО примерно вдвое меньше, но все равно ее очень много. Получается, что дождь тоже насыщает атмосферу угарным газом. Откуда же берется СО е дождевой воде? Днем при ярком солнечном свете в капельках может идти процесс фоторазложения растворенного формальдегида. Но откуда СО появляется в каплях ночью, так и непонятно. УГАР ИСЧЕЗАЕТ В СТРАТОСФЕРЕ Кажется, что природные процессы работают в унисон с выхлопными трубами автомобилей, кажется, что содержание СО в атмосфере будет неумолимо расти. Но вот недавние высотные полеты самолетов, аэростатов и шаров- зондов принесли удивительный результат: в тропопаузе — слое на границе тропосферы и стратосферы — содержание СО падает на один-два порядка! Значит, стратосфера, словно гигантский насос, поглощает угар из нижних слоев воздуха. Как же действует этот насос? Первоначально думали, что СО окисляется до СОг стратосферным озоном. Но дело оказалось сложнее—новейшие работы убедили, что окись углерода, взаимодействуя с радикалами гидроксила, превращается в формальдегид СН20. А радикалы гидроксила, в свою очередь, образуются где-то в конце длинной цепочки фотохимических реакций из метана, который попадает в воздух как отход жизнедеятельности растений и бактерий. Выходит, что растения все-таки вносят вклад в удаление СО из атмосферы, но косвенным путем. Но это не бесплатный подароч природы. Дело в том, что биогенный метан (-а его в тропосфере около одной или двух миллионных долей) — немаловажный поставщик кислорода для тропосферы. Причем этот кис-
лород поступает не снизу (от растений), а сверху. Там при фотохимическом окислении метана рождается вода; диссоциируя, она даег сначала атомарный, а затем молекулярный кислород, который и переносится в нижние слои воздуха. А угарный газ вовлекает метан в цепочку других процессов, которые к тому же приводят к образованию в стратосфере свободного водорода, уходящего в мировое пространство. Сокращение квоты кислорода, поступающего в тропосферу, и безвозвратные потери водорода в космос — вот чем расплачивается планета за выбросы угарного газа. УГАРНЫЙ ГАЗ ИСЧЕЗАЕТ В ПОЧВЕ Недавно выяснилась еще одна любопытная вещь — в приземном слое воздуха концентрация СО падает куда быстрее, чем это можно объяснить переносом окиси углерода в верхние слои атмосферы. Сейчас найдена разгадка этого феномена — СО поглощается почвой. Если в почве убить все живое прокаливанием или обработкой антибиотиками, то она перестает поглощать угарный газ. Не может почва удалять СО и из анаэробной, бескислородной среды. Значит, СО поедают почвенные микроорганизмы. Поиски этих помощников оказались удачными: американцы Р. Инман и Р. Ингерсолл выделили 16 видов почвенных грибков, использующих СО в своем биологическом цикле. Затем выяснилось, что почвенная микрофлора поглощает и другие неприятные примеси, витающие в воздухе—-этилен, двуокись азота, сернистый газ. И самое обнадеживающее то, что аппетита почвенной микрофлоры хватит, чтобы поглотить всю эту промышленную грязь. Так, по крайней мере, говорят предварительные расчеты. Пора подводить итог: высоко в стратосфере отход жизнедеятельности растений и бактерий — биогенный метан, а на поверхности Земли почвенные грибки могут нейтрализовать всю промышленную окись углерода. Мирового угара не будет — СО не накапливается в атмосфере, а выводится из нее. Среднее время жизни молекулы СО всего месяц. Так что же, может, не надо беспокоиться о загрязнении атмосферы, незачем оснащать автомобили устройствами для каталитического дожигания выхлопных газов? Нет, нельзя уповать на природу, что она все вывезет и вынесет. Богатая микрофлора почв Калифорнии не может уничтожить смог над Лос-Анджелесом, городским скверам не под силу очистить воздух шумных перекрестков. Чтобы сохранить нормальную экологическую обстановку, человек должен быть союзником, а не иждивенцем природы. А. Г. СУГУГИН ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! ДОБЫЧА ТИТАНОВЫХ РУД ОГРАНИЧЕНА Австралия, как известно, сейчас удовлетворяет 80% потребности капиталистических стран в титановых рудах. Однако если эксплуатация богатейших прибрежных россыпей будет зестись так же интенсивно, как сейчас, то к концу XX века они будут полностью выработаны. Поэтому Австралия решила ограничить добычу. Об этом сообщил журнал «Gluckauf» A973, № 3). СТЕКЛО ДЛЯ ОКОН И КОСМОС Американская фирма «Corning Glass Works» рекламирует жаростойкое стекло, которое выдерживает температуру от —200 до —700° С. В интервале же температур 0—500° С оно абсолютно не изменяет своих размеров. Делают это стекло из чистых силикатов с добавкой A2—20%) титана. Предназначено оно для сверхзвуковых самолетов и космических кораблей. «Interavia Air Letters» (Швейцария), 1972, № 7627 ПЛАСТИКИ ЗАВОЕВЫВАЮТ АВТОМОБИЛЬ 1973 год отмечен в США решительным наступлением пластиков на автомобили. В новой модели «Олдсмобиля», например, задняя панель изготовлена из монолитного найлона, армированного стекловолокном. Сиденья и спинки сидений «Шевроле-73» сделаны из акрилонитрилбутадиенсти- рола с добавкой того же стекловолокна. В качестве материала для оконных рам и жалюзи «Понтиака» выбран полиэфирный пластик. Вообще же американская автомобильная промышленность намерена в 1973 г. использовать более 130 тысяч тонн листовых стекловолокнистых материалов. «SPF Journal» (Англия), 1972, № 12 25
Профессор Г. Ф Марк Профессор Герман Френсис Марк родился в 1895 году в Вене, после окончания университета работал в Берлине, Люд- вигсхафене и других европейских центрах. Его исследования в области структуры полимеров, в особенности природных и синтетических волокон, а также по физико-химии растворов высокомолекулярных соединений широко известны и стали классическими. Он автор важных технологических процессов и широко известных монографий. В 1938 году проф. Марк покинул Австрию, захваченную гитлеровцами, эмигрировал в Канаду, а затем обосновался в США. В течение многих лет он руководит крупным полимерным центром в Бруклинском политехническом институте. Разносторонняя научная эрудиция, талант ученого-лектора и пропагандиста полимерной химии, пристальное внимание к решению производственных задач снискели проф. Марку авторитет и уважение в кругах ученых и инженеров многих стран. С 1966 года профессор Г. Ф. Марк — иностранный член Академии наук СССР; он неоднократно бывал в Советском Союзе. Во время его недавнего визита в Москву с ним бесе* довап специальный корреспондент «Химии и жизни» М. Б. Черненко. 26
ИНТЕРВЬЮ ЧИСТАЯ ВОДА И ЧИСТЫЙ ВОЗДУХ- ВОПРОС НЕ ТЕХНИЧЕСКИЙ, А СОЦИАЛЬНЫЙ... Корр.: Мир производит и потребляет все больше материалов, в том числе пластиков и прочей синтетики. И все больше становится — пока, к сожалению, все больше! — отходов, грязи. Об этом много говорят и пишут, но нельзя ив видеть, что промышленность растет быстрее, чем развиваются и совершенствуются меры против загрязнения среды. Что будет дальше? Сможем ли мы со всем этим справиться? Каким образом? Проф. Марк: Вот уже пятнадцать лет, как множество специалистов — с каждым годом все больше! — занимаются этой неприятной задачей. А что есть основная причина загрязнения воздуха? Автомобили и электростанции. Все остальное по сравнению с ними, особенно в Соединенных Штатах, несущественно. Ну а загрязнение воздуха автомобилями и электростанциями можно практически исключить — фильтрами на электростанциях, дожигающими устройствами на каждом автомобиле. Я считаю, что отходящие газы электростанций — это уже не техническая проблема. Их можно очистить полностью, только это стоит много денег! Например, компании «Консолитей- тед Эдисон» в Питтсбурге пришлось оборудовать совершенными фильтрами трубы своей электростанции, и загрязнение воздуха вообще прекратилось. Сосчитав расходы, компания сказала — мы можем поставить эти штуки везде, но тогда будем брать за киловатт-час больше. Не знаю, насколько. Может быть, на цент или на полцента. Об этом теперь тоже идет дискуссия: что предпочтет общество, публика — электричество по прежней цене и грязный воздух или чистый воздух, но электричество — дороже. А технически, повторяю, проблема решена. И, по-моему, надо принять решение: с такого-то дня фирмы не имеют права выпускать в воздух таких-то веществ больше, чем столько-то... Электричество станет дороже, только и всего. И автомобиль тоже можно превратить в практически безвредный экипаж. Были проделаны многочисленные опыты — в туннелях, в закрытых помещениях. Машины, в том числе грузовые, часами разъезжали там, крутились на месте, тормозили и трогались с места сотни раз. Обычные автомобили и машины с дожигающим устройством. В первом случае атмосфера была отравлена, во втором почти не было вредных веществ. Мне ясно, что технически проблема решена, вопрос только в одном — кто будет нести расходы? Легковой автомобиль с устройством для дожигания будет на 100-—150 долларов дороже, а еще ведь надо довольно часто — и своевременно! — менять катализатор. Это дополнительные расходы и дополнительные неприятности для владельца. Вот и идут дискуссии — как и кому нести эти расходы, сколько должен ' приплатить завод-производитель, сколько — покупатель автомобиля. Я думаю, что в конце концов это надо решать правитель- 27
Корр.: Автомобильная проблема, к сожалению, дожиганием выхлопных газов не исчерпывается. Автомобилей в городах уже столько, что не всегда остается место для пешехода. Некоторые города так набиты автомашинами, что это уже просто нелепо. Что, по вашему мнению, будет с городами? Корр.: Как обстоят в Америке дела с водой? Корр.: Компромиссы оставляют возможность загрязнять воду, а производство растет. И в одни прекрасный день окажется, что дела снова плохи. ству. Ему придется решить: дожигающее устройство обязательно, сколько бы оно ни стоило. Это уже не технический вопрос, а социальный. По крайней мере в США. Проф. Марк: Может быть, их даже придется строить заново. Если строить города заново, в расчете не только на существующее, но и на предвидимое в будущем движение, то никаких принципиальных трудностей не будет. Пример — столица Бразилии город Бразилия. Он существует всего 20 лет, его сразу строили так, чтобы не было осложнений с автомобилями. Пока что это небольшой город — может, полмиллиона жителей, не в этом дело, а в том, что там достаточно места. И если там будет восемь миллионов жителей и в пятьдесят раз больше автомобилей, чем сейчас, то никаких затруднений от этого не произойдет. Так этот город спланирован. А в старых городах — в Нью-Йорке, Бостоне, Чикаго, конечно, плохо. В Европе — Париж, Лондон, Рим — еще хуже, в Токио — тоже. В Нью-Йорке сейчас пробуют сделать вот что: в районе между десятой и семидесятой улицами днем не разрешается проезд частным машинам. Только такси, автобусы и грузовики с товарами. И все равно машин от этого в городе намного меньше не стало. Пусть даже на четверть или на треть —это не решение проблемы. Проф. Марк: Не лучшим образом. Вот самые основные факторы. Во-первых, рост городов на берегах тех рек, которые еще 20 или 30 лет назад справлялись со стоками этих городов, а теперь уже не справляются. Во- вторых, сами промышленные предприятия. В том числе три худших — по крайней мере в Америке—типа. Первый — нефтеперегонные заводы, второй — металлургические заводы, третий — бумажные фабрики. Я думаю, что и с водой дело обстоит так же, как с воздухом. Существуют очистительные устройства и фильтры, которыми можно очистить сточные воды практически от всех загрязнений. Они стоят конечно, немалых денег. И снова вопрос только в том, кто будет нести эти миллионные расходы. Вот пример. Одной бумажной фабрике в США правительство штата предъявило требование: либо не позднее 1973 года ваши стоки будут очищены настолько-то (с контролем по такой-то методике), либо вашу фабрику закроют. Ответ хозяев был такой: мы могли бы это сделать, пожалуйста, но нам придется повысить цену на бумагу — на столько-то центов за килограмм бумаги. Ну, поспорили — и нашли компромисс. Бумага чуть-чуть подорожала, а стоки фабрики еще не удовлетворяют заданным кондициям. Но через год будут им удовлетворять. Как быть с остальными фабриками и заводами — это, по- моему, тот же вопрос. Технически он разрешим, стороны должны сесть за один стол и прийти к обще*му решению: нужны большие' расходы... Проф. Марк. Я не говорю, что торговаться надо о степени очистки. Компромисс в другом — кто будет нести расходы, как бы велики они ни были. Без этого не обойтись, а каким именно будет техническое решение—это проблема второстепенная. Может быть, замк- 28
нутый цикл водоснабжения, а может быть, что-то иное, но ухудшаться дальше положение не может. Ухудшать уже, можно сказать, некуда, а вот решительно улучшить дело можно, в Америке это видно на примере того же Питтсбурга. Лет двадцать назад положение с водой и с воздухом было там настолько угрожающим, что медицинские авторитеты предупреждали городские власти: дело грозит катастрофой. Властям пришлось вмешаться и установить правила, нормы. Если заводы их не соблюдали, то администрацию штрафовали... И сегодня Питтсбург — сверкающий чистотой город. Воздух там, как в деревне, а вода в реке ниже города такая, как до его основания. Значит, все возможно. Надо только приказать! Корр.: Боюсь, что если мы с Проф. Марк: Нерешенные задачи остаются всегда. Давайте вами объявим, будто дручих не- вернемся к бумажным фабрикам. Они не только портят во- решенных проблем нет, то... ду — они еще делают бумагу, и этой бумаги и картона США потребляют 50 миллионов тонн в год, на что расходуют примерно 200 миллионов кубометров дерева. Каждый год рубят сотни миллионов тонн леса, чтобы изготовить эту бумагу... А лес растет медленнее, чем его рубят! И было бы весьма разумно уменьшить это количество. Не надо до нуля: лесоводам хорошо известно, сколько следует вырубать, чтобы поддерживать лес в хорошем состоянии. Это как с дичью — нужно отстреливать часть, чтобы не препятствовать обновлению вида. А саму бумагу можно заменить. Можно делать отличную пленку, очень похожую на бумагу, из полиэтилена, значит, в конечном счете из нефти. А если нефть кончится, останется природный газ, его хватит еще дольше, а потом останется еще уголь. Кстати, пленка горит лучше бумаги. И в ней нет ни единой молекулы целлюлозы! Пояснение: проф. Марк показывал почтовые конверты, выглядящие, как бумажные, и японскую книжку толщиной страниц в 300—400, напечатанную на тонкой непрозрачной пленке, очень похожей на бумагу дорогих сортов. Тут же у него были детали мебели — что-то от шкафа, стола и стула. Выглядели они совершенно натурально, как старое дерево. Проф. Марк. Это тоже полиэтилен. Можно делать любую мебель, почти не тратя дерева, из вспененного полиэтилена или полистирола. Лучше с фанерными прокладками—так получается натуральнее, особенно если стучат по столу... А рубить лишний лес не надо! Вот эта проблема еще не решена; пленка, на которой можно печатать книжки, обходится фирме примерно на 80% дороже, чем бумага. Я не думаю, что это неразрешимая проблема... 29
ЭКОНОМИКА, ПРОИЗВОДСТВО ЛАВСАНОВЫЕ ЧЕРТЕЖИ Проектировали два химических завода: один в пятидесятых годах, другой —в шестидесятых. 25 конструкторов работали над первым проектом в течение двух с половиной лет. Со вторым проектом 20 конструкторов справились за полтора года. Проектировщики были примерно одинаковой квалификации. Проекты были примерно одной сложности. Так откуда же такая разница в трудоемкости? Что тому причиной? Калька. Бумажная в одном случае, синтетическая — в другом. БУМАЖНАЯ КАЛЬКА верой и правдой служит конструкторам много лет. Без нее не обходится строительство ни одного станка. дома, самолета. Отчего же ей вдруг стали искать замену? Чем прозрачнее калька, тем она лучше. Сами по себе волокна целлюлозы, из которых сделана бумага, прозрачны. Однако воздушные прослойки между волокнами преломляют свет по-иному, нежели целлюлоза, и он не может пройти сквозь бумагу. Если же воздух вытеснить каким-либо жидким прозрачным веществом, получится калька. Она не совсем прозрачна, но чертеж сквозь нее все же можно разглядеть... Синтетическая калька несравненно прозрачнее. Ее делают из полиэтилентерефталатной пленки. в нашей стране больше известной под названием «лавсановая». Полиэфирная пленка настолько прозрачна, что сквозь нее отлично видны не только чертежи, но и фотографии. Если нужно, например, на чер ги ть коммуникации, очень удобно прямо под пленку положить фотографию цеха. Если липкую пленку с чертежом по честить на лист алюминия, то по кертежу легко вырезать готовый шаблон 31
ЛАВСАНОВАЯ ПЛЕНКА действительно прозрачна. Но в первозданном виде она еще не калька: ни тушь, ни карандаш не оставляют следа на ее поверхности. Чтобы придать полиэтилентере- фталатной пленке чертежные свойства, ее надо химически обработать. Сначала пленку обрабатывают трихлоруксусиой кислотой с добавкой смачивающего вещества. Поверхность при этом набухает и становится пригодной для следующей операции — нанесения пигментного слоя. Пигмент, разумеется, берут прозрачный, например очень мелкий порошок двуокиси кремния. А на поверхность пигментного слоя наносят бесцветное лаковое покрытие, настолько тонкое, что оно воспроизводит рельеф нижележащего слоя. Теперь на пленке можно писать и карандашом и тушью, можно резинкой стирать написанное. Для синтетической кальки годятся и другие полимеры. Например, поликарбонаты. Поликарбонатную кальку уже выпускают в Японии, но в ограниченном количестве и для специальных целей: она намного дороже лавсановой. А ведь и лавсановая не очень дешева, она во всяком случае стоит больше, чем бумажная. НО ЕСЛИ СИНТЕТИЧЕСКАЯ КАЛЬКА дороже бумажной, то, может быть, она экономически невыгодна? Ьет, выгодна. Стоимость чертежных работ складывается из стоимости рабочего времени, затраченного конструктором, и стой мести чертежного м атериала. Понятно, что основная часть расходов приходится именно на первое слагаемое. И если калька позволяет высвободить время квалифицированного работника, она приносит несомненную выгоду. В том примере, что приводился в начале заметки (а этот пример не выдуман), экономия составила около 100 тысяч долларов. С изменением температуры и влажности бумажная калька деформируется. Размеры и формы чертежа при этом искажаются. Поэтому на чертеже приходится проставлять множество размеров. На синтетической кальке размеры можно вообще не проставлять. Она практически не деформируется, и если нужно узнать какой-либо размер, его можно просто измерить на чертеже. На лавсановой кальке можно не только копировать чертежи тушью, ио и работать карандашом, после чего с такого чертежа останется лишь снять требуемое количество светокопий. Синтетическая калька не мнется и не рвется, ее можно как угодно складывать и пересылать хоть в почтовом конверте. ч Копии на лавсановой кальке очень хороши. Если с них в свою очередь снять копии, то и они будут высокого качества — не хуже, чем снятые с первого оригинала. Такими чертежами удается иногда пользоваться как шаблонами. Синтетическая калька создает новые возможности в проектном деле. Например, на нее можно наклеивать липкой лентой отдельные фрагменты чертежа или фотографии деталей; поверхность при этом нисколько не загрязняется. Если надо вычертить на схеме завода пятнадцать одинаковых аппаратов, это займет около пяти часов—примерно по 20 минут на аппарат. Но реактор можно вычертить всего лишь раз, сделать пятнадцать фотокопий на прозрачной пленке и наклеить их все на кальку липкой лентой. Коммуникации можно показать, наклеивая на кальку черную липкую ленту. Стандартные приборы, краны, вентили и т. п., а также печатные надписи копируются из каталога на прозрачную ленту и также престо приклеиваются к синтетической кальке. А затем вся схема копируется целиком. Скорость работ увеличивается вдвое. ТЕПЕРЬ, КОГДА ЧИТАТЕЛЬ убедился в преимуществах синтетической кальки перед бумажной, 32 он вправе спросить: а как обстоят дела с лавсановой калькой в нашей стране? В крупном промышленном м асштабе ее начнут выпускать в 1975 г. на Владимирском химическом комбинате (рулоны шириной 1,2 м, толщина около 75 мк). Значительная часть такой кальки будет с заранее нанесенным светочувствительным сло- tM. 11редполагается использовать полиэтилентерефталатную пленку не только для чертежных работ, но также в кино- и фотопромышленности. Кандидат технических наук А. Л. КОЗЛОВСКИЙ Специалистам, которых интересует синтетическая калька, рекомендуем обратиться к литературе: Н. В. Андрианова. Лавсановые патированные пленки. «Пластические массы», 1970, № 4; С. И. Колесникова и др. Новый чертежный материал на пленочной qcHOBe. Труды ГИПРО- ТИС, Госстрой СССР, 1970, вып. 1; Британский патент 1061784; «Film Engineering News», т. 1, №3; «Plastics Today», 1970, JVs 4.
Жк'Л»! ■ 1 s fit •* £ £ i? 3S3 Г- КЗ ?*4 Г+ 1 л W ЭКОНОМИКА, ПРОИЗВОДСТВО ЧЕТЫРЕ УРОВНЯ ГИБКОСТИ, ИЛИ ПРОЦЕССЫ НА ПОДПОРКАХ ...Все, что продолжает существовать, является правильным. Ст. Бир. «Кибернетика и управление производством» ВСЯКИЙ ВНЕДРЕННЫЙ В ПРОИЗВОДСТВО технологический процесс обязан выжить и тем самым доказать свою «правильность». (Кстати, эпиграф к этой статье «является правильным» лишь по отношению к технике, да и то, по-видимому, не всегда.) Иначе совершенно теряют смысл огромные расходы на его разработку, проектирование, монтаж. А выжить неимоверно трудно: слишком сложны и противоречивы отнощения, в которые процесс вступает с поставщиками сырья, другими процессами, с потребителями продукции, одним словом, со всем, что можно назвать окружающей средой. Выжить — значит приспособиться, а суть любого приспособления—в изменении свойств. Конечно, не всех: главные, наиболее существенные свойства должны остаться, иначе новая технология перестанет быть сама собой. Когда будущий процесс только зарождается S Химия и Жизнь, № 9 33
в пробирках, исследователи пытаются представить обстановку, среду, в которой ему предстоит бороться за свое существование. Но самый совершенный прогноз в лучшем случае лишь уменьшает неопределенность будущего: современная техника изменяется очень быстро, и условия работы новых технологий мало походят на те, к которым лет десять назад приспосабливались старые производства. Вот почему в наши дни химики-исследователи, технологи, проектировщики, экономисты вынуждены заботиться не только о качестве новой продукции, не только о производительности и экономической эффективности новых производств, но и об их гибкости. ПОНЯТИЕ ГИБКОСТИ многогранно. Среда может выдвинуть требование изменить качество выпускаемой продукции или перейти на новое сырье. В современном проекте должна быть заложена возможность выполнить эти требования. Среда может, наконец, объявить процесс вовсе не нужным. В последнем случае производство должно обладать максимальной гибкостью. Вот что это значит. Появились цехи, приспособленные для монтажа самого различного оборудования. Производство только приступает к выпуску нового продукта, а в здании готов уже фундамент под аппараты, которые еще не заказаны (никто пока не знает, какие именно потребуются), в потолке прорезаны люки для неизвестных колонн и труб. За действующим цехом как бы стоит «цех на всякий случай». Лишь только уменьшится спрос на выпускаемый продукт, в том же помещении начнут выпускать новое вещество, и рискованные затраты на гибкость, таким образом, окупятся с лихвой. Так выживают здания цехов, но тема этой статьи — выживание процессов. Гибкость в широком смысле — это комплекс свойств, с помощью которых процесс приспосабливается к требованиям среды. Известно, например, что с увеличением мощностей установок продукт становится дешевле *. Это сво- * О современной тенденции к укрупнению химических и нефтехимических производств рассказано в статье «Сверхмощные установки: риск и трезвый расчет» («Химия и жизнь», 1972, № 1). — Ред. его рода защитная реакция действующей технологии на появление более эффективной, более экономичной, своего рода проявление гибкости. Здесь вполне уместна аналогия историко- зоологического свойства. Первые рептилии были вовсе не гигантами, не то что последние представители вида — динозавры. Эта ветвь спасалась в гигантизме, реагируя таким образом на изменения внешней среды. В конце концов динозавры вымерли, но, как известно, гибкость спасала их 150 миллионов лет! Так что с ростом установок никак не следует связывать скорый конец той или иной технологии. Гигантизм — один из способов защиты, а способность к увеличению аппаратов — важнейшая особенность гибких процессов. Формы приспособления к среде у различных химических производств неодинаковы. Гибкость также проявляется по-разному. Мы рассмотрим приспособление производств к изменениям потребностей в продуктах. Эта сторона дела особенно своеобразна у так называемых комплексных процессов, в которых одновременно получается два полезных вещества и более. КОМПЛЕКСНОСТЬ — привычный синоним выгодности процесса. Например, фенол и ацетон значительно дешевле получать совместно в кумольном процессе, чем порознь. Но вот удивительно: фенол и ацетон производят не только комплексно, работают также и установки для раздельного получения этих продуктов. Выходит, во внешней среде что-то способствует такому сосуществованию комплексных и раздельных методов синтеза одних и тех же веществ. В чем же дело? Почему дешевое комплексное производство не вытеснило окончательно дорогие раздельные способы? Попробуем ответить на этот вопрос. Пусть в комплексном производстве получается одна тонна продукта А и две тонны продукта Б, то есть соотношение выходов А и Б 1 :2. Если такова же и потребность в этих веществах, то проблем нет — комплексный процесс вне конкуренции (конечно, при условии, что он дешевле раздельных методов производства А и Б). Но что делать, если потребность в продуктах одинакова? В этом случае комп- 34
лексный процесс оказывается беспомощным: либо не хватит Б, либо А окажется в избытке. Значит, чтобы уравновесить спрос, нужно строить раздельное производство одного из продуктов. ПРИВЛЕЧЕНИЕ РАЗДЕЛЬНЫХ МЕТОДОВ отнюдь не неизбежно, если комплексный процесс можно регулировать. Существует множество химических реакций, изменяя условия которых, можно изменить выходы образующихся веществ. В нашем примере нужно так подбирать технологический режим, чтобы получать одинаковое количество веществ А и Б — столько, сколько нужно этих веществ народному хозяйству. Вот типичный пример регулируемого комплексного процесса: получение низших олефи- нов — этилена и пропилена — пиролизом углеводородов. При одном и том же расходе сырья можно менять соотношения получающихся олефинов: выше температура — больше этилена, ниже — больше пропилена. Возможность регулировать выходы продуктов с помощью технологического режима — первый уровень гибкости. Процесс не меняется, чуть сдвигаются его условия. Но, увы, первого уровня гибкости обычно не хватает для полной балансировки спроса и предложения на олефины: выходы удается изменить в довольно узких пределах, получается избыток пропилена. Современная технология пиролиза не позволяет расширить эти пределы, и дополнительную необходимую гибкость приходится искать на стороне, за пределами комплексного процесса: рядом с установкой пиролиза строят аппараты для диспропорционирования избыточного продукта. Разлагаясь в определенных условиях, пропилен превращается в этилен и бутилен. Это очень удачное решение проблемы — дефицитный продукт получается из недефицитного; избыточное, вроде бы и ненужное вещество не сжигают, а перерабатывают с большим эффектом. Таков второй уровень гибкости. Интересно, что диспропорционирование, рожденное в пылу борьбы за гибкость, сегодня становится важным само по себе. На основе реакций диспропорционирования получают довольно много ценных веществ, в том числе сырье для синтеза изопренового каучука. И все же основное назначение этого процесса — повышение гибкости комплексных производств. ТРЕТИЙ УРОВЕНЬ ГИБКОСТИ комплексных процессов также связан со взаимными превращениями совместно получаемых продуктов, но уже не на стадии производства, а на стадии потребления. Точнее сказать, речь здесь идет о взаимозаменяемости веществ, которые образуются в комплексных процессах. Например, в некоторых областях вполне заменяют друг друга уксусный ангидрид и уксусная кислота, нормальный бутиловый и изобу- тиловый спирты. Взаимозаменяемыми могут быть не только сами комплексные продукты, но и их производные: полиэтилен и полипропилен, этиловый и изопропиловый спирты. Так можно сглаживать диспропорции в производстве веществ, связанных друг с другом жесткой технологической зависимостью. В самом деле, если некая отрасль вместо дефицитного полипропилена сможет использовать немного полиэтилена, это будет равносильно изменению выходов в процессе пиролиза. Но, к сожалению, сплошь и рядом существуют комплексные производства, совершенно лишенные какого-либо уровня гибкости из числа рассмотренных. Таков уже упоминавшийся кумольный процесс получения фенола и ацетона. Здесь на каждую тонну фенола образуется 600 кг ацетона. Это соотношение обязательно и, как говорится, обжалованию не подлежит: оно не зависит от воли технологов. Если попытаться повлиять на соотношение фенол — ацетон, можно попросту не получить ни того, ни другого. Так обстоит дело здесь с первым уровнем гибкости. Второго уровня тоже нет: продукты друг в друга не превращаются, и подпорки в виде вспомогательных технологий исключены. Не лучше и с третьим уровнем. Области применения фенола и ацетона достаточно далеки: фенол используют главным образом в производстве пластмасс, ацетон вместе со своими производными — растворитель. И законы, по которым изменяются потребности в этих веществах, различны. 35
В общем, комплексный кумольный процесс волей-неволей приходится подпирать раздельными производствами. Сегодня во всем мире только 90% фенола выпускают кумольным методом. Несколько упрощая дело, можно утверждать, что кумольный процесс не добился полной монополии только из-за постоянной угрозы затовариться ацетоном. Производство ацетона и фенола — не исключение. В химической и нефтехимической отраслях есть множество дешевых и эффективных технологий, которые страдают одним лишь недостатком — отсутствием технической гибкости. И этот недостаток создает необходимость производить продукты заведомо невыгодными для народного хозяйства способами. НЕТРУДНО УБЕДИТЬСЯ, что техническая гибкость любого процесса дает ему возможность лишь пассивно следовать требованиям спроса. Но ведь спрос отнюдь не абсолютный властелин производства. Производство может и активно бороться за свое существование — с помощью цен. Пусть комплексное производство дает избыток некоего продукта. В принципе на часть этого избытка вполне нашлись бы потребители, но действующие цены отбивают у них охоту применить избыточный продукт; он не выдерживает конкуренции других, более дешевых видов сырья. Напрашивается простое и разумное решение: чтобы заинтересовать возможно большее число потребителей и ликвидировать избыток комплексно получаемого продукта, надо снизить его цену. Предположим, что, снизив цену, удалось сбалансировать объемы производства и потребления одного из комплексных продуктов. А что будет со вторым? Его цену необходимо поднять, иначе уменьшится рентабельность комплексного производства. Возникает эффект качелей: поскольку стоимость возрастает, падает спрос, и соотношение потребностей вновь не соответствует выходам. Только теперь уже второй продукт оказывается в избытке. Стало быть, надо еще раз «перетряхнуть» цены — снизить потребность в одном продукте и повысить в другом. Может случиться, что полный баланс производства и потребления будет достигнут. Экономический механизм, механизм цен послужит комплексному производству четвертым, решающим уровнем гибкости. А может случиться, что и этот уровень окажется бессильным. И вновь придется вернуться к единственному, пусть и не очень выгодному решению: строить подпорки в виде раздельных производств. В ЗАКЛЮЧЕНИЕ — о перспективах комплексных процессов в нефтехимии. Сегодня по существу каждый второй продукт этой отрасли если не получается, то может быть получен комплексно. Коль скоро возникает столько сложных проблем, уместен вопрос: сохранятся ли вообще в органическом синтезе комплексные процессы? На этот вопрос весьма нелегко ответить однозначно. Один писатель-фантаст дал любопытное определение волшебству: достижение цели без всяких побочных результатов. Комплексность многих процессов, если хотите, не что иное, как неумение подавить побочные реакции, идущие параллельно с основной. Возможно, комплексных производств со временем станет меньше. Ведь химики просто обязаны оправдать выданный им аванс на звание волшебников. Г. Л. АВРЕХ ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! ВТОРАЯ ЖИЗНЬ АВТОМОБИЛЬНЫХ ПОКРЫШЕК Их первая жизнь заканчивается, когда стирается протектор и резина изнашивается до корда. Ездить на таких шинах опасно, но старые покрышки не выбрасывают— им находят сейчас сотни применений. Вот еще одно. Смешанная с кусочками полиэтилена резиновая крошка (ее получают из старых покрышек) впитывает в пять раз больше нефти, чем солома. Значит, такую смесь хорошо использовать вместо соломенных матов, с помощью которых поверхность воды очищают от нефтепродуктов. На этом вторая жизнь шин не заканчивается. Из пропитанной нефтью резиновой крошки можно делать прекрасные дорожные покрытия, кровельные материалы. «Гражданское строительство», 1972, № 7 36
Профессор Артур У. ГЭЛСТОН МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ И СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО Последние замечательные достижения молекулярной биологии до сих пор почти не повлияли на науку о растениях. Отчасти это объясняется традиционным консерватизмом ботаников, а отчасти тем, что клетки растений недоступны для многих экспериментов, проводимых молекулярными биологами. Растительная клетка живет внутри деревянного футляра — клеточной стенки, которая состоит из целлюлозы, пектинов, лигнинов и других полимеров пока еще неизвестного состава. Цитоплазма растительной клетки — это всего лишь тонкий слой, зажатый между твердой оболочкой и обширной центральной вакуолей. Это сильно затрудняет извлечение веществ из клегки, введение туда извне химических соединений, изучение отдельных органелл. Вакуоля, занимающая 90 процентов всего объема клетки, часто содержит такие ядовитые вещества, как таннины, кислоты и фенолы, вызывающие денатурацию белков и повреждающие орга- неллы клетки, которые мы хотим из нее извлечь. Растительному организму, кроме того, не свойственна биохимическая дифференциация— каждой его клетке присущи самые разнообразные функции. Это сильно осложняет выделение индивидуальных биохимических процессов и систем. Но несмотря на эти трудности, за последнее время и здесь были достигнуты заметные успехи; некоторые из них вполне могут в близком будущем привести к радикальным изменениям в сельском хозяйстве. Современное интенсивное сельское хозяйство ставит перед биологами много проблем. Наиболее высокоурожайные культуры требуют обильного применения удобрений, особенно азотных и фосфорных. Нередко эти питательные вещества используются не полностью; остатки их попадают в природные водоемы, что вызывает цветение и зарастание озер, появление в воде ядовитых соединений. Если бы нам удалось усилить фиксацию растениями атмосферного азота, эта проблема была бы частично решена, так как снизилась бы потребность в азотных удобрениях. Высокоурожайные сорта растений — заманчивый объект для нападения насекомых-вредителей, грибов, бактерий; они плохо выдерживают конкуренцию сорняков. Человек борется с вредителями и паразитами, обильно применяя ядохимикаты. Только в США около 2 миллиардов долларов ежегодно затрачивается на эти химические средства защиты растений, многие из которых, как, например, ДДТ, долго сохраняются в среде и вредно действуют на некоторые стороны экологических систем. Можно ли сказать, что мы навсегда обречены загрязнять среду ядохимикатами, чтобы обеспечить достаточный урожай? Я думаю, что мы все еще обращаем недостаточное внимание на естественные механизмы защиты растений от вредителей и что исследования могут открыть новые пути повышения устойчивости к болезням, не связанные с применением химических средств. Некоторых из таких возможностей я вкратце коснусь ниже. КУЛЬТУРА КЛЕТОК Одна из областей, в которых был достигнут большой прогресс,— это культура одиночных клеток, изучение их потребностей и методов управления их дифференциацией. Давно известно, что любое высшее растение в целом автотрофно: для прохождения полного жизненного цикла ему нужны только углекислый газ, световая энергия, вода и минеральные соли. Однако отдельные части растений нуждаются в одном или нескольких факторах роста, которые вырабатываются в других частях того же растения. Например, изолированные корни могут расти в культуре только при том условии, если они получают витамин Вь а иногда еще витамин РР и пиридоксин. Клетки стебля витаминов не требуют, но зато нуждаются в получении извне двух гормонов — ауксина и цитокинина, выоабатываюшихся спит- 37
ветственно в верхушках стеблей и кончиках корней. Соотношение концентраций ауксинов и цито- кининов определяет ход развития клеток в культуре. Например, при эквимолярном содержании этих веществ клетки быстро делятся, превращаясь в недифференцированную ткань— каллюс; при избытке цитокинина в той же культуре закладываются почки, а при избытке ауксина образуются корешки. Таким образом, управление гормональным составом среды позволяет экспериментатору получить целое нормальное растение из единственной клетки, взятой почти из любого его места. Это дает нам возможность поддерживать желательный генотип растения, который при половом размножении может быть утерян. ЦИТОКИНИНЫ, СИНТЕЗ БЕЛКА И СТАРЕНИЕ Цитокинины имеют некоторое отношение к явлениям старения у растений,— они, вероятно, усиливают синтез РНК и белков и приток подвижных питательных веществ к тому или иному месту растения. Если ввести цитокинины в стареющие листья, то пожелтение их замедляется. Цитокинины встречаются не только у высших растений: они найдены также у дрожжей и бактерий, в частности в составе некоторых транспортных РНК» которые доставляют к месту синтеза белка определенные аминокислоты. Изучение последовательности нуклеотидов в таких РНК показало, что цитокинин примыкает к антикодону —отрезку непи тРНК, «распознающему» место, которое она должна занять на матричной РНК в момент синтеза белка. Из этого был сделан вывод, что цитокинин должен иметь какое-то отношение к связыванию тРНК с матричной РНК. Если этой так, то, возможно, это будет один из самых изящных примеров конкретной роли гормона в управлении белковым синтезом. Правда, существуют доводы против такой интерпретации действия цитокининов. Но каким бы ни был его механизм, знание химии цитокининов дало биологам могучее орудие изучения старения растений, синтеза в них РНК и белков, процессов управления ростом и образованием тканей и органов. Практическая польза от продления срока жизни нужных человеку частей культурных растений очевидна. Листья шпината, кочны капусты или корни моркови, например, могут храниться после уборки гораздо дольше, если обработать их питокининами. ГАПЛОИДНЫЕ РАСТЕНИЯ Исследования по генетике растений обычно начинаются с того, что нужного предшественника подвергают внутрисортовому скрещиванию на протяжении достаточного числа поколений, чтобы добиться относительной генетической однородности, чистоты и единообразия генотипа. Это медленный и длительный процесс, без которого можно обойтись, если искусственно вызвать развитие неоплодотворен- ной, гаплоидной зародышевой клетки, содержащей половинный набор хромосом, в целое растение и потом удвоить ее хромосомный набор, например с помощью колхицина. Эту возможность предвидел еще в 1941 г. Ван Овербек, пытавшийся культивировать на искусственных средах неоплодотворенные яйцеклетки растений. Но в питательных средах, которыми он пользовался, отсутствовали тогда еще не открытые цитокинины — это и было причиной неудачи. Недавно успех в культивации гаплоидных растений был достигнут на другом направлении. Нитш и его сотрудники во Франции показали, что если поместить в питательную среду с достаточными количествами естественных регуляторов роста и других нужных веществ молодой пыльник, содержащий незрелые пыльцевые зерна, то из него можно получить целое гаплоидное растение. Этот метод, разработка которого была бы невозможна без точного знания потребностей растущих и дифференцирующихся клеток, обещает значительно ускорить выведение новых сортов растений. ГИБРИДИЗАЦИЯ НЕПОЛОВЫХ КЛЕТОК Сейчас убедительно доказано, что животные клетки с существенно различными геномами можно заставить слиться и что в образующейся гибридной клетке по крайней мере некоторое время сохраняется генетический материал обеих родительских клеток. Проведению таких исследований на растительных клетках мешало наличие клеточных стенок. Но теперь появились методы, позволяющие удалять эти стенки. Сначала многоклеточную ткань растр- ния разделяют на одиночные клетки с помощью ферментов, которые растворяют межклеточное вещество. После этого с помощью других ферментов можно удалить внешнюю оболочку клетки. Если взяты чистые ферменты, если клетка подвергалась их воздействию непродолжительное время, если получившуюся клетку без оболочки — протопласт поместить в нужные условия, то он сохраняет жизнеспо- 38
собность. В нескольких лабораториях наблюдали, как такие протопласты перемещаются, реагируют на гормоны, наращивают новые клеточные оболочки. Они могут и сливаться между собой. Из образующихся при этом гибридных клеток пока еще не удалось вырастить ткань или пелый организм, но этот метод начал применяться лишь совсем недавно, и в будущем здесь можно ожидать быстрого прогресса. Какие надежды сулит нам эта новая область генетики высших растений? Можно наметить немало заманчивых возможностей. Представьте себе, например, что удалось скрестить таким путем клетку из листа зерновой культуры — скажем, риса, пшеницы или кукурузы — с клеткой из клубенька бобового растения, зараженного азотфиксирующими бактериями. Если удастся из такой гибридной клетки получить целое растение — зерновую культуру, способную усваивать атмосферный азот, урожаи во всем мире резко возрастут, а потребность в дорогих азотных удобрениях снизится. Не менее ценные результаты можно получить, если ввести в клетки гены устойчивости к болезням растений в тех случаях, когда эти гены нельзя ввести обычными методами скрещивания. ИСКУССТВЕННОЕ ВВЕДЕНИЕ МАТРИЧНОЙ РНК Наши знания о синтезе белка в растениях свидетельствуют о том, что в их клетках действуют те же основные механизмы, что и в клетках микроорганизмов. Поэтому можно предположить, что введение в клетку извне матричной РНК могло бы стать методом управления синтезом нужных белков, не закодированных в собственном генетическом аппарате клетки. Мы имеем основание полагать, что это удалось сделать в нашей лаборатории. Клетки сердцевины стебля табака в растении содержат лишь незначительные количества ферментов пероксидаз. Однако если пересадить ткань сердцевины в подходящую среду, она начинает быстро синтезировать новые, необычные для нее ферменты, и в том числе пероксидазы, которые по некоторым своим свойствам отличаются от пероксидаз родительских клеток (изопероксидазы). Видимо, пока клетки входят в состав растения, способность образовывать такие изоферменты в них подавлена, а при выращивании их вне растения, в культуре, соответствующие гены по каким-то причинам начинают функционировать. Изучая возможные механизмы управления этими генами, мы предположили, что за подавление образования изопероксидаз может быть ответствен белок-репрессор, вырабатываемый в растении. Это предположение подтвердилось, когда мы обнаружили, что РНК, извлеченная из свежей сердцевидной ткани и введенная в такую же ткань, культивируемую вне растения, подавляет выработку новых изо- ферментов. Последующий анализ показал, что этой РНК присущи свойства матричной РНК. Таким образом, можно предположить, что нам удалось извлечь мРНК и ввести ее в функционирующие растительные клетки. Возможные последствия такого открытия огромны. Например, если говорить о пероксида- зе, то во многих растительных тканях существует обратная зависимость между ее активностью и скоростью роста. Если эта корреляция существенна, то можно будет управлять ростом клеток, вводя в них мРНК, вызывающие синтез или подавление синтеза определенных пероксидаз. Кроме того, поскольку особенно высокое содержание пероксидаз наблюдается у растений, наиболее устойчивых к болезням, такая мРНК может быть использована для повышения этой устойчивости у сельскохозяйственных культур. Этим же путем можно управлять выработкой других ферментов и получать другие полезные результаты. Если нам удастся таким способом повысить устойчивость растений к болезням, то можно будет сократить применение химических пестицидов и уменьшить загрязнение среды. ВВЕДЕНИЕ ДНК Очевидный путь к быстрому изменению генотипа—введение в клетку ДНК извне. Недавно Д. Хесс сообщил о своих экспериментах, в которых растению была пересажена ДНК, кодирующая выработку антоцианинов — веществ, придающих окраску цветам. Если мутанты петунии, цветущие только белыми цветами, обработать ДНК из таких же мутантов, то примерно у 5% растений вырабатываются небольшие количества антоцианинов, а у 95% цветы остаются белыми, причем и эта незначительная тенденция к синтезу антоцианинов нестабильна. Но если пересаживаемая ДНК извлечена не из мутантов, а из обычных растений с красными цветами, то антоцианины появляются у 18—25% растений (в зависимости от стадии, на которой произведена обработка), и это свойство стабильно как при вегетативном размножении, так и при самоопылении. Если этот простой эксперимент будет вое- 39
произведен, а работы в этом направлении расширены, то станет возможной сознательная трансформация растительных клеток. Одиночные клетки в культуре или протопласты, вероятно, будут в большей степени поддаваться такой трансформации, чем целые организованные растения, и если из таких трансформированных клеток или протопластов затем вырастить целые зрелые организмы, им можно будет придать многие желательные наследственные свойства. Этот метод, пока еще недостаточно разработанный, может найти разнообразное применение в работе с сельскохозяйственными культурами. НОВЫЕ ГОРМОНЫ РАСТЕНИЙ Кроме цитокининов и ауксинов физиологи растений недавно обнаружили несколько новых типов гормонов растений, что значительно расширяет область нашего понимания механизмов роста и управления ими. Это, прежде всего, гиббереллины, контролирующие у некоторых растений закладку семян, удлинение стеблей и зацветание,— они, очевидно, усиливают синтез ферментов, приводя в действие соответствующие гены. Этилен, управляющий созреванием плодов и опадением листьев, также вызывает усиленный синтез ферментов (возможно, это результат его влияния на мембраны). Наконец, абсцизовая кислота, контролирующая наступление периода покоя у древесных растений и семян, предупреждает «пуск» определенных генов под действием веществ, подобных гиббереллинам. Каждое из этих веществ уже нашло некоторое применение, и их роль в сельском хозяйстве в будущем может только возрасти. Таким образом, рост наших знаний об этой удивительной машине — зеленом растении — может помочь человеку в борьбе с голодом, загрязнением среды и потерями урожая. Сокращенный перевод с английского А. ДМИТРИЕВА КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ СЛИВКИ-ОБЩЕСТВУ! Как насчет бурых коров, дающиж шоколадное молоко? Такой не слишком серьезной фразой начиналась заметка в ноябрьском номере журнала '(Science Digest» за прошлый год. Между тем для шутки были некоторые основания. А именно: ученые Пенсильванского университета, изучая биохимические механизмы лактации, обнаружили, что корова вырабатывает в одних железах снятое молоко и отдельно, в других железах,— шарики жира. Смешивается жир с молоком уже в молочных протоках, практически при доении. Так что в принципе возможно воздействовать на секрецию желез и получать от одних коров молоко очень жирное (то есть сливки), от других — молоко обезжиренное, для тех, кто на диете. Отсюда уже совсем немного до шоколадного молока... Но молоко с регулируемой жирностью — это, оказывается, еще не все. Тот же журнал в № 1 за этот год сообщает об экспериментах, впервые проведенных австралийскими учеными, в которых удалось регулировать состав жиров. Врачи уверяют, что ненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав растительных масел, полезны всем в отпичие от насыщенных— основы животных жиров. Правда, совсем без них тоже плохо, надо, чтобы количество насыщенных и ненасыщенных жиров было сбалансированным. В сливках и сливочном масле налицо дисбаланс: насыщенных значительно больше. Так как коровы питаются исключительно растительной пищей, они, естественно, получают ненасыщенные жиры. Но в молоко эти жиры не попадают: микроорганизмы в первом отделе коровьего желудка — рубце насыщают их, прежде чем они начинают усваиваться. Чтобы обмануть природу, исследователи заключили растительные жиры в казеиновые капсулы, задубили их, чтобы они быстро не растворялись в желудке, и скормили коровам. В результате ненасыщенные жирные кислоты благополучно миновали рубец и в конце концов попали в молоко. Все бы хорошо, да вот беда: пить такое молоко нельзя, запах у него слишком резкий. Но ведь это были только первые эксперименты... С. БРАГИНСКАЯ 40
В ЛАБОРАТОРИЯХ ЗАРУБЕЖНЫХ УЧЕНЫХ о л. миллер МЫ ВИДИМ, КАК РАБОТАЕТ ГЕН В 1967 ГОДУ в Окриджской национальной лаборатории мы начали исследовать с помощью электронной микроскопии работу отдельных генов. Успех, которого мы добились, говорит о том, что электронный микроскоп может стать самым подходящим инструментом для генетических исследований на молекулярном уровне. Попутно мы сделали еще одно знаменательное открытие — полученные снимки удивительно напоминают схемы работы генетического аппарата, которые обычно рисуют биологи и которые в течение уже многих лет публикуются на страницах научных журналов. Другими словами, фотографии подтверждают правильность умозрительных представлений, выработанных к настоящему времени в молекулярной биологии. ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ от ДНК к белку делится на несколько этапов, включающих синтез РНК трех видов. Один вид — информационная или матричная РНК (мРНК), выполняющая роль матрицы при синтезе белка из аминокислот. Второй — рибосомная РНК (рРНК) присутствующая в рибосомах, где идет синтез белка. Третий вид — транспортная РНК (тРНК), доставляющая аминокислоты к соответствующему участку мРНК. Этапы передачи информации во всех живых клетках одинаковы, но временные и пространственные их взаимоотношения различны для высших организмов (эукариотов) и низших (прокариотов). Различие объясняется тем, что в клетках высших организмов ДНК находится в ядре, отгороженном от цитоплазмы мембраной, а в клетках низших ядра нет совсем. У прокариотов транскрипция и трансляция идут одновременно. У эукариотов эти два процесса строго разделены в пространстве и времени: транскрипция ДНК в различные РНК происходит в ядре, после чего РНК мигрируют через ядерную мембрану в цитоплазму клетки, к месту синтеза белка (рис. 1 и 2). Мы решили начать с эукариотов. Первым объектом наблюдений стали яйцеклетки Эхмфи- бий — лягушек и саламандр. С этими клетками очень удобно работать. Например, в них хорошо различимы гены рибосомной РНК — сотни их «плавают» в ядре, упакованные в форму зерен, не связанных ни с одной из хромосом. Из-за такого «умножения» генов одна яйцеклетка амфибий становится эквивалентной многим сотням обычных клеточных ядер. У выбранных нами клеток есть и другие преимущества. В процессе роста они очень активно синтезируют мРНК, при этом их хромосомы сильно увеличиваются, деспирализуют- ся и принимают форму «ершиков для мытья бутылок». Эта форма позволяет рассмотреть детали строения ДНК в момент синтеза мРНК. Кроме того, яйнеклетки амфибий очень крупны. У некоторых видов ядро достигает в диаметре одного миллиметра. Даже под обычным микроскопом такое ядро можно извлечь тонким пинцетом и подготовить для электронной микроскопии. ЕСЛИ ПОМЕСТИТЬ ИЗОЛИРОВАННОЕ ЯДРО в дистиллированную воду, то его внешняя оболочка быстро исчезает и ядро испускает плотные волокнистые зерна, в которых, как мы и предполагали, находятся интересующие нас гены. Мы осаждали эти зерна на тонкой угольной пленке. Важно было не только ровно распределить зерна, но и не повредить их структуру. Для этого мы специально обрабатывали угольную пленку, делая ее гидрофильной, а сетку с образцами смачивали раствором, снижающим поверхностное натяжение. Затем мы окрашивали зерна солями тяжелых металлов, чтобы они были четко видны в луче электронного микроскопа, и, наконец, делали снимки. Каждое зерно представляет собой длинное волокно, свернутое в кольцо. Вдоль волокна расположены одинаковой формы тельца, ко- 41
faeaufM оГологы ■»?/& уижюл^лс*. малы судъеаягшул О -\ + О &иьсши ш&4Ж4#е<угс ^ АИ/у^^Г/КйГ ICtffW^ Асг&С#»Ь4-. 4r шфдеащ к №WfK&2A&^U££*t f>PtfK te/f9 K0g<£fbffH?u4"ct dcu#K PHK- JH РНК
ф i Транскрипция и трансляция в клетках высших организмов строго разделены в пространстве и времени: первая идет в ядре, вторая — в цитоплазме. При синтезе рибосомной РНК сначала образуется (в процессе транскрипции) молекула-предшественница рРНК. Затем эта «прамолекула» расщепляется на две молекулы РНК — они-то и поступают в рибосомы (вряд ли обе дочерние молекулы поступают в одну и ту же рибосому). Молекулы мРНК, транскрибированные с других генов, служат матрицами, на которых полирибосомы собирают аминокислотные остатки в белковые цепи. В процессе синтеза как рРНК, так и мРНК образуют комплекс с белками (на рисунках не показано). В ядрышках яйцеклеток амфибий присутствуют мносочисленные копии генов рибосомной РНК торые мы назвали матричными единицами. Длина каждой единицы около 2,4 микрона, отделены они друг от друга кусочками чистого волокна меньшей длины (спейсерами). Матричная единица состоит из отрезка основного волокна и мелких волоконец, которые отходят от него под прямым углом. Длина поперечных волоконец постепенно нарастает от одного конца матричной единицы к другому, что создает своеобразную структуру, формой напоминающую наконечник стрелы. Все матричные единицы одного волокна поляризованы одинаково, то есть острия всех стрелок смотрят в одну сторону (рис. и фото на цветной вклейке). Обработка образна специфическими красителями и ферментами показала, что осевое волокно зерна — это комплекс ДНК с белком, а поперечные волокна — комплексы РНК с белком. Методом авторадиографии мы установили, что матричные единицы активно синтезируют РНК. Участки ДНК в интервалах между матричными единицами, по всей вероятности, не транскрибируются. Молекулы РНК, возникающие в поперечных волоконцах, образуют комплекс с белком, который поступает в ядро из цитоплазмы. В ТО ВРЕМЯ как мы вели свои наблюдения, в печати появились очень интересные сообщения. Несколько исследователей обнаружили, что в яйцеклетках амфибий ДНК ядрышек (ядрышки—это плотные образования, связанные с некоторыми хромосомами) содержит последовательности нуклеотидов, комплементарные рРНК. Это подтверждало предположение о том, что информация о синтезе рРНК хранится в ДНК ядрышек. Нескольким лабораториям удалось выяснить, как происходит передача этой информации. Оказалось, что две большие молекулы рРНК синтезируются не самостоятельно, а получаются при расщеплении одной молекулы-предшественнипы. Эта молекула в клетках\амфибий обладает молекулярным весом около 2,7 миллиона — чтобы закодировать ее, требуется около 2,7 микрона двуспиральной ДНК. Наши матричные единены имели в длину около 2,4 микрона —цифра, хорошо совпадающая с размером искомого отрезка ДНК. Итак, стало известно, что ДНК ядрышек содержит информацию, кодирующую рРНК, а мы со своей стороны установили, что эта РНК синтезируется в матричных единицах внутри ядрышек. Это дало нам основание сделать вывод, что отрезок ДНК внутри матричной единицы есть не что иное, как ген, кодирующий 2 В к гетках бактерии нет ядра; транскрипция и трансляция происходят в них одновременно. Рибосомная РНК синтезируется на двух генах, вероятно смежных, в определенном участке бактериальной хромосомы. Инфорчационные РНК «списываются» в других местах и немедленно транслируются рибосомами в белки 43
молекулу-предшественницу рРНК. И что поперечные волокна состоят из этих молекул РНК, находящихся в процессе синтеза. На некоторых волокнах, слегка растянутых при предварительной обработке, мы смогли различить даже еще большее — работающие молекулы РНК-пюлимеразы, фермента, катализирующего считывание с ДНК (рис. 3). Нам удалось увидеть всю картину работы генов благодаря тому, что ген одновременно считывают от 80 до 100 молекул полимеразы и от каждой полимеразы отходит волоконие (молекула-предшественница рибосомной РНК), длина которого зависит от продолжительности времени синтеза. Небольшое отличие установленной нами длины матричной единицы B,4 микрона) от теоретически предсказанной B,7 микрона) можно объяснить тем, что при считывании участки ДНК деспирализуются, а каждый расплетенный участок укорачивает общую длину цепочки, составляющей ген. ЗАТЕМ МЫ ПЕРЕШЛИ к исследованию хромосом яйцеклеток амфибий. Оказалось, что и на этом объекте можно увидеть тонкие детали синтеза РНК. На длинных поперечных петлях хромосомы удается различить молекулы РНК- полимеразы, густо расположенные вдоль ак- 44 тивных участков петли. Каждый фермент сидит у основания одной рождающейся РНК- белковой нити, а совокупность всех нитей образует «щетку», плавно сужающуюся вдоль петли (рис. 4). Нити, растущие на хромосоме, гораздо длиннее рибосомных РНК — они соответствуют более крупным молекулам, функция которых остается не вполне ясной. СЛЕДУЮЩИМ ЭТАПОМ НАШЕЙ РАБОТЫ было исследование клеток млекопитающих. Мы остановились на клетках культуры HeLa. Эти клетки, взятые из опухоли больной женщины (первые буквы ее имени и фамилии дали название культуре), вот уже более 20 лет существуют в культуре ткани. Они делятся в лабораторных условиях, и в них достаточно подробно изучены процессы синтеза РНК и белков. Клетки HeLa намного меньше яйцеклеток амфибий — диаметр их около 30 микрон, и нам пришлось разработать специальные методы извлечения из ядер их содержимого. Мы пытались разрывать клеточные мембраны химическим путем, чтобы не нарушать структуру хромосом и ядрышек. В конне концов мы научились проводить эту операцию при помощи самого простого детергента — стирального порошка. 3 Молекулы РНК-полимеразы, ведущие транскрипцию, можно увидеть на снимке двух генов, специально «выпрямленных» для съемки (увеличено в 32000 раз). Рисунок поясняет фотографию. Плотные шарики у основания каждой поперечной нити — это и есть молекула фермента. Каждая такая молекула продвигается слева направо, по мере транскрипции гена. На микрофотографии видны также зернышки на концах уже почти готовых нитей. Функции этих зернышек пока не известны
ОСЬ A£#tUtf /wucrrutAf fwx- <Q<**k м»Ф?ю*е> ле/п^и/ Хромосомы яйцеклеток амфибии приобретают в процессе роста форму «щетки». На этой стадии активные участки хроматид, образующих центральную ось хромосомы, вытягиваются в поперечные петли. Прямоугольником очерчен тот участок поперечной петли, который представлен на микрофотографии. На снимке (увеличение в 22000 раз) — поперечная петля хрочосомы. К осевой хромосоме направлен левый конец. Именно здесь начинается синтез РНК. о чем свидетельствует длина нитей, возрастающая слева направо. У основания каждой нити видна молекула РНК-полимеразы. Генетическая роль этих молекул РНК пока неизвестна ■s?"sj4s»sis«-> ^vWy*-:Л) >#>?!^ГЪ£ЯГ?Я09 *i£$&>i*i\.v , ■■■■ &~v*^ 45
*\^&&&*Qf **% ^i^x*^*^-, * *Т ' ^ ? «M^**^ t*.:*|»A*-. .'.vl iff**. ■Л.'*? V* * ^ V - • <: *• .v * ч* .J*. ,*»• ^A»\ Электронно-микроскопические снимки, восппоизэсденные в этой статье, сделаны О. Миллером и его сотрудниками. Фото и рисунки из журнала «Scientific American» \ I- пояирц&с&ма i намавлемие агнжпа бета
-Из клеток HeLa мы выделили активный отрезок хромосомы, который, по нашим предположениям, является геном для рРНК. Основой для наших предположений послужило поразительное внешнее сходство этих участков с матричными единицами в яйцеклетках амфибий. В обоих случаях активный участок ДНК плотно унизан молекулами РНК-полиме- разы (на гене HeLa их можно насчитать до 150 штук); на свободных концах растущих нитей видны плотные гранулы; активные участки отделены друг от друга отрезками ДНК, по длине примерно такими же, как и предполагаемый ген рибосомной РНК. В клетках HeLa активный участок хромосомы длиннее, чем в яйцеклетках амфибий, но короче теоретически вычисленного для молекулы-предшественницы рРНК, встречающейся в клетках млекопитающих. По нашим наблюдениям, активные участки достигают в длину 3,5 микрона, а теоретические вычисления дают около 4,5 микрона. Это расхождение мы объясняем раскручиванием спирали ДНК в местах активного считывания (раскручивание укорачивает общую длину измеряемого отрезка). ПОМИМО КЛЕТОК ЭУКАРИОТОВ мы исследовали и клетки бактерий, в частности кишечной палочки Е. сой. Биохимическими и генетическими методами у этих бактерий уже хорошо установлены многие детали работы генов. Эти сведения позволяли предположить, как именно будут выглядеть на снимках действующие бактериальные гены. Прочную внешнюю оболочку клетки мы раз- Ф 5 Работает бактериальный ген (увеличение в 150000 раз). Микрофотографию поясняет несколько упрощенная схема. Видны два отрезка хромосомы бактерии Е. coli. Нижний фрагмент действует, его ДНК транскрибируется в информационную РНК. а эта РНК транслируется в белок. На фотографии можно различить молекулы РНК-полимеразы — фермента, катализирующего транскрипцию ДНК в РНК. Крайний справа фермент находится у точки, где начинается транскрипция. Нить мРНК продвигается справа налево. Самая длинная из этих нитей, находящаяся в данный момент у левого края снимца, была синтезирована раньше остальных. По мере удлинения нитей РНК к ним присоединяются рибосомы и продвигаются вдоль нити по направлению к хромосоме, синтезиоуя белок (этот процесс на рисунке не показан). рушали быстрым замораживанием и действием фермента лизоцима. Обнажившиеся протопласты растворяли в воде — здесь их мембраны разрушались, и мы получали образцы, подготовленные для электронно-микроскопических снимков. Нам было известно, что у бактерий в отличие от эукариотов синтез мРНК непосредственно связан с синтезом белка. Как только рождающаяся нить РНК достигает определенной длины, к ней присоединяется рибосома, и тут же начинается трансляция РНК в белок. По мере синтеза РНК к ее растущей нити присоединяется все больше рибосом. Они образуют цепочку, называемую полирибосомой. На снимках мы предполагали обнаружить цепочки полирибосом, присоединенные к генам, в которых закодированы аминокислотные последовательности соответствующих белков. И действительно, на микрофотографиях разрушенных протопластов Е. coli мы увидел-и скопления тонких нитей, ко многим из которых были присоединены цепочки, состоящие из отдельных зернышек. Если мы обрабатывали образны дезоксирибонуклеазой, то нити разрушались. А после обработки аналогичных образцов рибонуклеазой на снимках не оказывалось зернистых цепочек. На снимках четко видно, что в хромосомах есть довольно длинные участки, к которым не присоединено ни одной цепочки полирибосом. Это наблюдение хорошо согласуется с уже имеющим-ися данными о том, что большая часть генетического материала Е. coli кодирует редко используемые мРНК или вообще не транскрибируется. Кроме того, бактерии выращивались нами на среде, богатой питательными веществами, и поэтому вполне возможно, что м-ногие пути биосинтеза оказались в них выключенными, а гены, кодирующие эти процессы, были репрессированы. При более сильном увеличении можно рассмотреть более тонкую структуру областей, заполненных рибосомами (рис. 5). На снимках ген имеет форму осевой нити. Вдоль него, на некотором расстоянии друг от друга, расположены цепочки рибосом. В точке соединения каждой рибосомы с геном можно различить действующую молекулу РНК-пол.имеразы, катализирующую транскрипцию. Специальное окрашивание помогает увидеть, что фермент в этих клетках меньшего размера и менее правильной формы, чем в клетках эукариотов. К сожалению, на снимках нет растущих белковых цепочек, которые, вероятно, соединены с каждой рибосомой. Это объясняется тем, что аминокислоты, из которых состоит белковая 47
нить, так мелки, что неразличимы даже в электронный микроскоп. Что же касается генов рРНК, то можно только предположить, что по внешнему виду они резко отличаются от генов, кодирующих синтез белков... Нам удалось выяснить, что у бактерий гены рибосомных РНК расположены не рядом друг с другом в отличие от хромосом эукариотов. Они разделены участками хромосомы, на которых активно проявляют себя гены, кодирующие синтез белка. Нам пока не удалось определить минимальную длину этого разделительного участка. СРАВНИТЕЛЬНО ПРОСТЫЕ МЕТОДЫ обработки образцо-в дал'И возможность увидеть тонкие детали работы наследственного аппарата в самых разных клетках. Этот факт убедил нас в том, что электронный микроскоп должен стать важным инструментом генетических исследований. Совершенствование этого метода позволит непосредственно наблюдать в действии гены любых клеток. Сокращенный перевод с английского А. В. БАЖЕНОВОЙ (из журнала «Scientific American», 1973, март) СНИМКИ МИЛЛЕРА СТАЛИ КЛАССИЧЕСКИМИ Статью «Мы видим, как работает ген» комментирует заведующий лабораторией биосинтеза нуклеиновых кислот Института молекулярной биологии АН СССР член-корреспондент АН СССР Георгий Павлович ГЕОРГИЕВ. Работы О. Л. Миллера и его сотрудников занимают особое место в электронной микроскопии. Это как бы живая иллюстрация всех основных положений молекулярной биологин. До сих пор основные выводы о том, как работает ген, строились на основании анализа генетических и биохимических данных, на определенной логической связи устанавливаемых фактов. Увидеть же работу гена, естественно, никому не удавалось. И вот Миллер благодаря виртуозному использованию сравнительно простых электронно-микроскопических методов сумел в прямом смысле слова увидеть, как работает ген: как на матрице ДНК строятся цепи РНК, как к ним присоединяются белки илн — если речь идет о бактериях — рибосомы и так далее. Удалось измерить все расстояния и размеры в изученных генетических элементах. Принципиально новых фактов (кроме выявления спейсеров) эти работы не открыли, но они прямым путем и в высшей степени наглядно подтвердили многие положения молекулярной биологии. Уже сейчас электронно-микроскопические снимки Мнллера стали классическими и украсили обложки по меньшей мере половины руководств по молекулярной биологин. Следует отметить, что получение таких снимков требует не только большого искусства, но и огромного труда — приходится находить удачный образец среди сотеи и даже тысяч неудачных препаратов. Поэтому _о сих пор никому не удалось получить столь красивых снимков, какие сделали Миллер и его сотрудники Хамкало, Бнтти и другие. 48
Действующие гены рибосомной РИК ясно видны в неповрежденном зерне (увеличение в 26 000 раз). Этот же снимок схематически представлен на рисунке. Хорошо видно осевое волокно с нанизанными на него матричными единицами, напоминающими по форме наконечники стрелы. Каждая единица состоит из поперечных нитей разной длины. Было установлено, что центральное волокно — это комплекс ДИК с белком. Участок ДИК внутри каэндой матричной единицы — ген, кодирующий рибосомную РИК. Каждая поперечная нить — комплекс белка с молекулой-предшественницей рибосомной РИК Матричные единицы разделяются промежуточными участками — спейсерами, функции которых пока не известны ШМ МЛОКНО — ^ ВОЛОКОНЦА -Ч МАТРИЧНАЯ ЬДИКИЦА v>.. %, *v ж. щ turn*** Шйи𠹫Lx!J ■и И V
ТЕКСТИЛЬНАЯ СКУЛЬПТУРА Современные художники по текстилю вводят в структуру объемных композиций пучки шерстяной пряжи, перевитой льняным шнуром, синтетические, металлические нити. В центре I
вклейки — текстильная композиция латышской художницы Эдит Вигнере «Ночь». О том, как современный гобелен трансформируется в текстильную скульптуру, рассказывается в этом номере журнала. 1 -'* 1 у V/ safe m ) (П,-'\ *ЮГ i ^ \ ! ^^ &*** V *»*""' дв&тяз?; -******+*' ^ }
Г»'. .r'<M*yt**
ОБЫКНОВЕННОЕ ВЕЩЕСТВО ПРОСТО ГЛИНА Академик АН УССР Ф. Д. ОВЧАРЕНКО Своеобразные свойства глинистых минералов объясняются прежде всего своеобразием их кристаллохимического строения. Глинистые минералы — это алюмосиликаты; в них в определенной последовательности чередуются слои алюмокислородных октаэдров и кремнекислородных тетраэдров. На вклейке сверху A) схематически показано строение отдельного алюмокислородного октаэдра и октаэдрической сетки — как элемента структуры глинистого минерала. Так же схематически B) ниже показано строение отдельного кремнекислородного тетраэдра и тетраэдрической сетки. Последовательное чередование кремнекислородных и алюмокислородных слоев C) создает структуру каолинита. Ниже D) показано строение монтмориллонитового слоя: «пакет» образован двумя тетраэдрическими структурами и одной октаэдрической. В межпакетном пространстве показан обменный катион в окружении молекул воды. Эти особенности строения объясняют способность глинистых минералов к ионному обмену Одну из самых известных теорий возникновения жизни на Земле —теорию Джона Берна- ла — при всей ее убедительности мож^о было бы назвать колоссом на глиняных ногах: зарождение жизни на Земле Бернал объясняет полимеризацией небольших органических молекул на поверхности глинистых частиц... Из глины же, согласно библии, бы;? сотворен наш прапрародитель Адам. И в глину же, согласно средневековым и более ранним представлениям, обращаются после смерти человеческие тела. Такой взгляд на бытие породил одно из четверостиший Хайяма: Я к гончару зашел: он за комком комок Клал глину влажную на круглый свой станок. Лепил он горлышки и ручки для кувшинов Из царских черепов и из пастушьих ног. Разумеется, формулировка Хайяма не претендует на научность. Если же говорить о научных взглядах на связь живой и неорганической природы, то основатель биогеохи- мин В. И. Вернадский отмечал присутствие в глинистых минералах большинства макро- и микроэлементов, свойственных живым организмам, и определенную корреляцию между составом живой материи и глинистых почв... Все это свидетельствует о том, что роль глины в нашей жизни намного больше и разнообразней, чем это принято считать, что не стоит сводить эту роль к производству керамики и к разбитым дождями проселкам. ГЛИНА ГЛИНЕ РОЗНЬ Существует довольно много определений глины. Я приведу лишь одно, самое, ка мой взгляд, забавное. Его сформулировал человек с высшим гуманитарным образованием, правда, отнюдь не философ. — Что такое глина? — переспросил гуманитарий.— А вы не шутите? Это же все знают. Глина—это такая... размазня земная,— и, напрягши память, вспоминая страницы школь- 49
ного учебника или популярного журнала, с сомнением добавил,—связанная с алюмосиликатами. Что можно добавить к этому определению? Прежде всего, что глина глине рознь, хотя все глинистые минералы — это действительно алюмосиликаты. И еще, что все глины — продукты выветривания горных пород. Каолин, например (здесь правильнее говорить не о каолине, а о минерале каолините), образуется из ортоклаза под действием воды и углекислоты: K2AI2Si2Oi6 + 2Н20 + С02-^ -► H4Al2Si209 + K2CO3 + 4Si02. Из уравнения видно, что вместе с каолином образуются поташ и кварц. Первый легко вымывается и уносится водой, а смесь каолина и кварца — смесь глины и песка — образует суглинок. Кстати, формулу каолина чаще всего пишут не «слитно» — H4AI2Si2C>9, а как совокупность трех окислов: AI203-2Si02-2H20. Как видим, главные составляющие каолина— глинозем А1203 и кремнезем Si02. Впрочем, это справедливо и для любого другого глинистого минерала — вермикулита, галуазита, палыгорскита, монтмориллонита и многих- многих других. Заметим сразу же, что в любом глинистом минерале часть атомов кислорода замещена гидроксильными группами, а место алюминия в кристаллической решетке нередко занимают железо, магний и другие металлы. Именно примесь железа придает обычной глине бурый цвет. Распространено мнение, что глина — вещество аморфное, однако это неверно. Все глинистые минералы — кристаллические, мелкодисперсные. Кристаллы этих минералов, как правило, бывают не больше 0,01 мм в длину. Такая дисперсность свидетельствует о сильно развитой поверхности; этим, в частности, объясняется возможность применения многих глин в качестве адсорбентов. Так, суммарная площадь частиц, заключенных в одном грамме глинистого минерала монтмориллонита или вермикулита, достигает нескольких сотен квадратных метров. Еще одно важное для практики и общее для всех глинистых минералов свойство — пластичность в мокром виде. Оно связано с гид- рофильностью — способностью смачиваться водой, притягивать полярные молекулы воды. И еще, все глинистые минералы слоисты. По соотношению двух главных составляющих — глинозема и кремнезема — кристалло- химики делят их на две группы. Если на один слой кремнекислородных тетраэдров приходится один же слой алюмокислородных октаэдров, говорят о типе решетки 1 : 1. Сюда относятся, в частности, каолинит и галуазит. В группе же монтмориллонитовых глинистых минералов, составляющих бентонитовые глины, на два тетраэдрических кремнийсодержащих слоя приходится один октаэдрический, содержащий алюминий. Это тип 1 :2. Несколько особняком стоит весьма интересный для практики глинистый минерал палы- горскит, богатые месторождения которого есть на Украине. У этого минерала слоисто-ленточная структура. Кремнекислородные тетраэдры образуют своеобразные ленты или цепи. Вершины тетраэдров из соседних цепей повернуты в противоположные стороны. А под микроскопом частицы палыгорскита выглядят как удлиненные игольчатые бруски с каналами внутри. Это хорошо видно на фотографии, помещенной на стр. 51. Объяснять причины структурного разнообразия глинистых минералов на словах — занятие в высшей степени неблагодарное. Поэтому структуры основных глинистых минералов (пли групп минералов) показаны графически на вклейке. Здесь же отметим только, что для практики одинаково важны и соотношения слоев, и их взаимное расположение. К примеру, в каолините и галуазите кремнеземные и глиноземные слои чередуются (тип 1:1), примеси тоже могут быть одинаковыми, а свойства этих минералов разные. Оригинальную трубчатую структуру галуазита создает смещение чередующихся слов. Образующиеся микроскопические каналы позволяют использовать этот глинистый минерал для отделения веществ, молекулы которых меньше диаметра «труб», от более крупных. ПРИРОДНЫЕ АДСОРБЕНТЫ Большинство глин — прекрасные адсорбенты. Об одной из причин этого — развитой поверхности дисперсных минералов — уже говорилось. Но есть и другая причина, тоже физико- химическая. На поверхности глин есть активные центры адсорбции — гидроксильные группы, атомы кислорода и некоторых доугих химических элементов, что способствует адсорбции как полярных, так и неполярных молекул. Адсорбционные свойства природных глин можно усилить. Обработка глинистых минералов 10—25%-ной серной кислотой приводит к образованию высокодисперсного аморфного 50
:V fc*> h. i*r 1 5* il Сделанная с помощью электронного микроскопа (увеличение в 20000 раз) фотография черкасского палыгорскита подтверждает, что вопреки распространенному мнению об аморфности глин эта вещества — мелкокристаллические. Внутри иглоподобных кристаллов палыгорскита проходят микроскопические каналы кремнезема, тоже очень хорошего адсорбента. Под действием кислоты растворяется часть содержащейся в глине окиси алюминия, а также окислов двух- и трехвалентного железа, магния, некоторых других примесей. В упоминавшемся уже вермикулите удельная поверхность минерала после кислотной активации растет с 10—20 м2/г до 500—600! Исследования, проведенные в нашей лаборатории (Институт коллоидной химии и химии воды АН УССР), показали, что на основе глинистых минералов можно готовить адсорбенты, которые с успехом заменят применяемые сейчас в промышленности, но значительно более дорогие синтетические алюмосиликагели. Адсорбенты из активированной глины могут и должны найти применение при крекинге нефти, гидрогенизации жиров, очистке масел, ви'н, продуктов сахароварения. Природные адсорбенты — монтмориллонито- вые и палыгорскитовые глины — уже применяются в промышленности. С их помощью отлично очищают природный газ от влаги и конденсата. 51
ПРИРОДНЫЕ ИОНИТЫ Лет 15—20 назад в газетах и журналах очень много и восторженно писали об иони!ах, полимерных искусственных материалах, способных удерживать одни ионы, отдавая взамен другие. Сегодня иоиитами уже никого не удивишь. Ионообменные колонны и мембраны работают на многих производствах. Но это же полезнейшее качество — способность к ионному обмену — из всех природных неорганических веществ есть только у глинистых минералов. Даже основные элементы их структуры (кремний, алюминий, магний) могут быть замещены другими ионами. Ионами низшей валентности. При этом баланс зарядов в минеральной частице нарушается, и она становится отрицательным макроионом. Когда такую глину погружают в водный раствор, содержащий электролит, происходит компенсация недостающих зарядов — эквивалентный обмен одних ионов на другие. Как в ионитах! Между прочим, это замечательное свойство глин испокон веку используется в природе, точнее, в почве для питания растений. Иониты из глины используются и в технике— в литейном деле, при глубинном бурении, для очистки воды. Свойства некоторых глинистых минералов можно модифицировать, заменяя часть неорганических катионов на органические. При этом резко меняется химическая природа поверхности: из гидрофильной она превращается в органофильную, притягивающую молекулы определенных органических веществ. Крупные органические катионы, раздвигая соседние группы частиц (пакеты), делают эту поверхность доступной для неполярных алифатических углеводородов, азота, кислорода. Подбирая различные по размерам органические катионы, можно регулировать расстояния в межпакетном пространстве монтмориллонита, по сути дела превращая его а молекулярные сита. Здесь ионный обмен позволил улучшить адсорбционные свойства самих глин. ЛЕКАРСТВА ИЗ ГЛИНЫ Фармацевты давно используют глину (прежде всего белую глину — каолин) для приготовления паст, мазей, таблеток, пилюль. Роль глины здесь двойная. С одной стороны, она биологически нейтральна, и трудно найти лучшую основу для лекарственного препарата. С другой стороны, и в живом организме глина может работать как сорбент, быть активным поглотителем вредных веществ. Еще в древности медики прописывали глину в качестве противоядия и как наружное. Сейчас около 80% всех лекарственных препа- | ратов выпускаются в виде таблеток. Основной по весу компонент любой таблетки — глина: каолин, бентонит, палыгорскит. ГЛИНИСТЫЕ РАСТВОРЫ Здесь речь пойдет не о связующих для строительства, а о буровых растворах. Эти растворы укрепляют и изолируют ствол скважины, охлаждают бур, выносят на поверхность крупицы разбуренной породы. Собственно, это не растворы, а суспензии. Они должны быть устойчивы и пластичны. Чтобы придать глинистым суспензиям большую пластичность, минерал переводят в натриевую форму. Наилучшими структурно-механическими характеристиками обладают натрий-бентонитовые суспензии. Но в сложных геологических условиях, когда скважина проходит через соленосные толщи осадочных пород, натрий-бентонитовые буровые растворы теряют постоянство свойств. Ионы натрия легко обмениваются на содержащиеся в толще другие ионы, чаще всего кальция и магния. Правильная пространственная структура суспензии разрушается. Чтобы этого не случилось, в буровые растворы добавляют рисовый крахмал, карбоксиметилцеллюло- зу, поверхностно-активные вещества. Это помогает сохранить структуру, но и удорожает бурение, усложняет приготовление суспензий... Выручила опять-таки глина, глинистый минерал палыгорскит. В нашей лаборатории доказано, что в ионообменном комплексе палы- горскита замещение одних катионов другими меньше сказывается на физико-химических свойствах буровых растворов, чем при использовании других глин. На основе палыгорски- та были приготовлены солеустойчивые глинистые суспензии. Практика бурения подтвердила их высокую устойчивость к коагулирующему действию электролитов. Более того, оказалось, на них почти не влияют повышенные температуры. «ТОЛЬКО СЕЙЧАС МЫ НАЧИНАЕМ ПОНИМАТЬ»... Не будем говорить о строительных материалах на основе глин. Глина сполна утолила созидательную страсть человека, превращаясь в керамику и кирпич, фарфор и фаянс, огнеупоры и алюминий. Она стала своеобразным мерилом прогресса. Известно высказывание, принадлежащее видному американскому гео- 52
логу: «Среднее потребление глины на человека есть показатель развития культуры в стране». И все же, думается, только сейчас мы начинаем понимать подлинную ценность этого замечательного вещества. «Только теперь мы начали думать о глине... устроили особые научные институты для изучения глины; начали ценить и умело использовать самые разнообразные глинистые продукты нашей земли. Одно из величайших, мало использованных богатств нашего Союза начинает пробуждаться к своему великому будущему». Это слова Александра Евгеньевича Ферсмана. Глинистых минералов в земной коре очень много — 270 миллионов кубических километров. И создавая новые искусственные материалы, мы не можем забывать о материалах, созданных природой, о том, что их возможности далеко не исчерпаны. Современное материаловедение все чаще обращается к природным глинистым минералам, стрегмясь использовать их лучше, полнее и, если хотите, умнее. КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ ГДЕ СЕЙЧАС ПЕРВОЕ ПИСЬМО? Алюминиевая пластинка с изображениями мужчины и женщины, Солнца и планет, молекулы водорода и несущего пластинку космического аппарата продолжает свой путь в Космосе. Запущенный в США 3 марта 1972 года €<Пио- нер-10» этой весной миновал опасный участок пути — пояс между Марсом и Юпитером, где кружатся вокруг Солнца бесчисленные астероиды — от пылинок до глыб размером в сотни километров. На корабле находятся 234 детектора для регистрации столкновений с твердыми частицами. Это наполненные газом герметические ячейки, их наружная поверхность представляет собой мембрану. Около 100 из этих счетчиков сработало — в них попали частицы размером более 0,1 мм. Кроме мембранных детекторов на «Пионере-10» установлены четыре оптических телескопа. За время полета в астероидном поясе они зафиксировали сотни частиц размером больше 0,5 мм на расстоянии до 10 метров от корабля; это намного больше, чем ожидали астрономы. Предметов значительно крупнее полумиллиметровых с(Пионер-10», к счастью, не встретил, и поэтому он продолжает свой полет к Юпитеру. Согласно расчетам, он подойдет к нему в декабре, затем под действием массы Юпитера скорость корабля увеличится до третьей космической, и он покинет нашу Солнечную систему. Первое письмо с Земли, адресованное обитателям других миров, отправится дальше... В. СЕРГЕЕВ 53
ЛИТЕРАТУРНЫЕ СТРАНИЦЫ Роберт шекли КООРДИНАТЫ ЧУДЕС Часть I. ОТБЫТИЕ ГЛАВА 1 День был на редкость бестолковый. Придя в контору, Том Кармоди чуточку пофлиртовал с мисс Гиббон, позволил себе возразить самому мистеру Уэйнбоку и добрых минут пятнадцать обсуждал с Блекуэллом шансы регбистов из команды «Гиганты». В конце дня заспорил с мистером Зейдлицем, заспорил яростно, и совершенно не разбираясь в сути дела, об истощении природных ресурсов страны и бессовестном натиске разрушительных факторов, а именно совместного обучения, армейской инженерной службы* туристов, огненных муравьев и фабрикантов бумаги. Все они,— так он утверждал,— виновны в уничтожении последних милых островков нетронутой природы. — Ну-ну, Том,— сказал язвительный Зейд- лиц.— И вас на самом деле все это волнует? Ведь нет же! Кого не волнует?.. Его не волнует?!.. А мисс Гиббон, привлекательная, юная, с аккуратненьким подбородком, сказал? вдруг: — О, мистер Кармоди, я считаю, чго вы не должны говорить такое! Что он говорил ей такого -и почему не должен был говорить — Кармоди так и не смог припомнить. И грех остался на его душе, неосознанный и неогпущенный. А его начальник, пухленький и мягкий мистер Уэйнбок, сказал неожиданно: — Послушайте, Том, а ведь в ваших словах, кажется, что-то есть. Я попробую разобраться. Кармоди, однако, уже сам понял, чго в его словах было так мало смысла, что разбираться в них совсем не стоило. Высокий насмешливый Джордж Блекуэлл, который умел говорить, не двигая верхней губой, и тот сказал: — Думаю, что вы правы, Кармоди, честное слово! Если они переведут Босса из полузащитников в трехчетвертные, мы увидим настоящий пас. А Кармоди, после дальнейших размышлений, пришел к выводу, что это ничего не изменит. Кармоди был спокойным человеком, с юмором, преимущественно меланхолическим. Рост и самомнение — чуть выше среднего. Убеждения его были шатки, зато намерения — всегда самые лучшие. Пожалуй, у него была склонность к хандре. Впрочем, она легко сменялась вспышками возбуждения, то есть он был цик- лотимик — рослые остроглазые мужчины, с предками-ирландцами, как правило, цикло- тимики, особенно после тридцати. Он прилично играл в бридж, хотя и недооценивал свое мастерство. Считал себя атеистом, но больше по инерции, чем по убеждению. Он был рожден под знаком Девы при управлении Сатурна, находившегося в Доме Солнца. Преклонялся перед героическим — это показывали звезды в Доме Талантов. Уже одно это говорило о его незаурядности. Общечеловеческое клеймо стояло на нем, он был одновременно предсказуем и неподвластен року. Шаблонное чудо! Кармоди покинул контору в 5.45 и сел в метро. Там его толкали и мяли другие страдальцы, умом он им сочувствовал, но бока его возмущались. -*- Он вышел на 96-й улице и прошел несколько кварталов пешком до своей квартиры на Вест-Энд Авеню. Швейцар весело приветствовал его, лифтер одарил дружеским кивком. Кармоди отпер дверь, вошел внутрь и лег на кушетку. Жена его проводила отпуск в Майа- Главы из романа. Публикуются с сокращениями. 55
ми, поэтому он мог безнаказанно возложить ноги на мраморный столик. Мгновение спустя раздался удар грома, и в комнате полыхнула молния. Кармоди сел и зачем-то откашлялся. Гром громыхал несколько секунд, затем вострубили трубы. Кармоди поспешно убрал ноги с мраморного столика. Трубы смолкли, их сменили бравые звуки волынки. Снова вспыхнула молния, и в ее сиянии возник человек. Человек был среднего роста, коренастый, в золотистом пиджаке и оранжевых брюках. Лицо как лицо, но без ушей. Он сделал два шага вперед, остановился, протянул руку в пустоту и выдернул свиток — так грубо, что изрядно порвал его при этом. Прочистил горло — звук был похож на сильный удар мяча — и сказал: — Приветствия. Кармоди не ответил, он онемел. — Мы пришли,— сказал чужестранец,— как неожиданный ответчик невыразимой жажды. Ваши. Другие люди? Не так! Будет? Пришелец ждал ответа. Кармоди доказал себе только ему известными способами, что все это происходит именно с ним и на самом деле. И спросил, как полагается, когда все происходит на самом деле: — Бога ради, что это значит? Пришелец сказал, улыбаясь: — Это для вас, Кар-Мо-Ди-и. Из сточной канавы «того, что есть» вам досталась малая, но замечательная порция «того, что может быть». Веселье, нет? Уточняю: ваше им* ведет к остальному. Случайность реабилитирована снова. Розовая неопределенность радует своими целительными губками, а дряхлое Постоянство снова заперто в Пещере Неизбежности. Разве это не причина для? А почему вы нет? Кармоди встал, совершенно успокоившись. Неведомое перестает быть страшным, когда оно становится назойливым. — Кто вы? — спросил Кармоди. Чужестранец понял вопрос, и его улыбка погасла. Он пробормотал, скорее для себя: «Туманно мыслящие извилины! Опять они неверно отработали меня! Я мог уклониться вплоть до смертельного исхода даже! Неужели они не могут прицелиться безошибочно? Ничего, я переработаюсь, я приспособлюсь, я сделаюсь...». Пришелец прижал пальцы к голове, даже погрузил их вглубь сантиметров на пять. Пальцы его затрепетали, будто он играл на крошечном пианино. И тотчас пришелец превратился в коротышку, лысого, в измятом костюме, с набитым портфелем, зонтиком, тростью, журналом и газетой. — Так правильно? — спросил он. И сам себе ответил: «Да, внжу. В самом деле, я должен извиниться за неряшливую работу нашего Центра Уподобления. Только на прошлой неделе я появился на Сигме IV в виде гигантской летучей мыши с Уведомлением во рту. И тут же увидел, что мой адресат из породы водяных лилий. А двумя месяцами раньше (я употребляю местные эквиваленты времени, конечно) при миссии на Фагму Старого Мира эти дураки из Уподобления оформили меня в виде четырех дев, тогда как правильная форма, очевидно...» — Я не понимаю ни единого слова,— прервал Кармоди.— Будьте добры, объясните, что это все значит. — Конечно, конечно,— сказал пришелец.— Но позвольте мне проверить местные термины.— Он закрыл глаза, потом открыл снова.—■ Странно, очень странно,— пробормотал он.— Из ваших слов, фигурально говоря, не складывается склад для моей продукции. Но кто я, чтобы осуждать? Неточности могуг быть эстетически приятны. Все это дело вкуса. — Что это значит? — переспросил Кармоди грозным басом. — Это Интергалактическая Лотерея, конечно. И вы, сэр, выиграли главный приз, конечно. Изложение соответствует моей внешности, разве нет? — Нет, не соответствует,— сказал Кармоди.— И я не знаю, о чем вы толкуете. Сомнение скользнуло по лицу чужестранца и тут же исчезло, словно его резинкой стерли. — Вы не знаете? Ну, конечно! Вы, полагаю, потеряли надежду на выигрыш. И вытеснили понимание, чтобы избежать волнений. Какое несчастье, что, я пришел к вам во время умственной спячки! Но никакого вреда вам не намерены причинить, уверяю вас. Документы у вас под рукой? Боюсь, что нет. Тогда я объясню. Вы, мистер Кармоди, выиграли приз в Интергалактической Лотерее. Селектор Случайностей для Части IV, класса 32 Жизненных Форм вытянул ваш номер. Ваш Приз, очень красивый приз—уверяю вас, ожидает вас в Галактическом Центре. Тут Кармоди обнаружил, что рассуждает примерно так: «Либо я спятил, либо не спятил. Если спятил, значит, это бред, и я должен обратиться к психиатру. Но тогда я окажусь в идиотском положении, ибо мне придется во имя смутных доводов рассудка отрицать то, что я вижу и чувствую. А это тяжко. Так 56
можно все запутать и настолько усугубить безумие, что в конце концов моей несчастной жене придется положить меня в больницу. Но с другой стороны, если я сочту этот бред реальностью, я тоже могу кончить больницей. Если же я не сошел с ума, значит, все это происходит в действительности. И то, что происходит,— удивительная, единственная в своем роде случайность, приключение высшей марки. Очевидно,— если это происходит на самом деле — во Вселенной есть существа, превосходящие людей по разуму. И существа эти устраивают лотереи, где имена выбираются по жребию. (Они сами признались, что делают это. И я не вижу, почему бы лотерея была не совместима с высшим разумом.) И, наконец, в этой предполагаемой лотерее выпало мое имя. Это почетная случайность, возможно, и Землю включили в лотерею впервые. Е этой игре приз выиграл я. Такой приз может принести мне богатство или имя, или женщин, или знание, словом, что-нибудь стоящее. Поэтому в итоге всего мне выгоднее поверить, что я не сошел с ума, пойти с этим джентльменом и получить приз. Если я ошибаюсь, я очнусь в больнице. Тогда я извинюсь перед докторами, докажу им, что все понял, и, возможно, выйду на свободу. Вот так Кармоди рассуждал и к такому заключению пришел. Вывод не удивительный. Очень мало людей (за исключением безумных) отдадут приоритет гипотезе безумия, а не гипотезе сенсационной новинки. Конечно, в рассуждениях Кармоди были некоторые погрешности. В дальнейшем они должны были довести до бедствия. Но можно сказать, хорошо еще, что Кармоди вообще рассуждал в таких обстоятельствах. — Я плохо понимаю, что тут к чему.— сказал он Посланцу.— Есть какие-нибудь особые условия у моего Приза? Надо сделать что-нибудь или оплатить? — Никаких условий,— сказал Посланец.— По крайней мере ничего достойного упоминания. Чистый Приз. Какой же Приз, если с условиями? Если вы принимаете его, вы должны отправиться со мной в Галактический Центр. Центр сам по себе стоит того, чтоб туда поехать. Там вам вручат Приз. Затем, если захотите, вы можете взять его домой. Если вам понадобится помощь для обратного пути, конечно, мы окажем содействие в полную меру наших возможностей. И вот и все об этом. — Меня это устраивает,— сказал Кармоди в точности таким же тоном, как Наполеон, когда ему показали диспозицию Нея под Ватерлоо.— И как мы попадем туда? — Вот таким путем,— сказал Посланец. И ввел Кармоди в закрытый зал, а оттуда с треском — в пространственно-временной континуум. Все остальное было не труднее. За миг индивидуального времени Кармоди и Посланец, преодолев изрядное расстояние, оказались в Галактическом Центре. ГЛАВА 2 Путешествие было кратким, продолжалось не более одного мгновения плюс микросекунду в квадрате; и оно было несобытийным, поскольку никаких фактов нельзя было бы вместить в такой тонюсенький ломтик длительности. Поэтому после перехода, о котором нечего было сказать, Кармоди увидел вокруг себя широкие площади и диковинные строения Галактического Центра. Он просто стоял и смотрел. Принял к сведению, между прочим, что над головой у него кружат три тусклых карликовых солнца. Он видел деревья, которые бормотали невнятные угрозы зеленоперым птицам. Заметил еще и другие вещи, которые не сумел запомнить из-за недостатка земных аналогий. — Ну как вам понравился наш Галактический Центр? — спросил Посланец. — Производит впечатление,— сказал Кармоди. — И я так считаю,— подтвердил Посланец.— Наш Центр специально выстроен, чтобы производить впечатление. Архитектура, как видите и как вы могли бы ожидать, неоциклопическая, типичный административный стиль, лишенный каких-либо эстетических принципов. Оформление должно подавлять избирателей. — В этих плавающих в небе лестницах что- то есть,— заметил Кармоди. — Сценично. — И эти огромные здания... — Да, дизайнер довольно удачно применил сочетание вывертывающихся кривых с исчезающими точками в промежутках,— сказал Посланец тоном знатока.— И также использовал искривление края времени, чтобы внушить благоговение. Довольно мило, по-моему. А оформление этой группы зданий там наверху, вам интересно будет узнать, содрано целиком на вашей планете, на выставке «Дженерал Моторс». Оно было признано выдающимся примером примитивного квазимодернизма: причудливость и изнеженность — его основные 57
черты. А эти вспыхивающие огни перед Плавающим Мультинебоскребом — чистейшее галактическое барокко. — Где же я получу мой Приз? — спросил Кармоди. — Сюда, направо, — сказал Посланец. И повел его между двумя башенными фантазиями к маленькому, едва заметному, прямоугольному домику. — Делом мы занимаемся здесь, — продолжал он. — Последние исследования показали, что прямолинейная форма действует успокаивающе на синапсы многих организмов. И я горжусь этим зданием. Дело в том, что это я изобрел прямоугольник. — Черта с два, — сказал Кармоди.— Мы знаем прямоугольники испокон веков. — И кто же, как вы полагаете, принес вам самый первый? — язвительно спросил Посланец. — Мне не кажется, что тут много надо было изобретать. — Не кажется? — переспросил Посланец.— Это показывает, как мало вы знаете. Вы принимаете сложность за творческое самовыражение. Знаете ли вы, что природа никогда не создавала правильный прямоугольник? Квадрат— очевидная вещь, это ясно. И тому, кто не вникал в суть проблемы, может быть представляется, что прямоугольник естественно вырастает из квадрата. Но нет! На самом деле эволюционное развитие квадрата приводит к кругу. Глаза Посланца затуманились. Спокойным и отрешенным голосом он сказал: — Годами я знал, я чувствовал, что возможно некое иное развитие идеи квадрата... Правильность приятна, но не сверх меры. Как же видоизменять это изнуряющее мозг однообразие, сохранив все же явственную периодичность? И однажды снизошло! Это была внезапная вспышка озарения. Менять длину параллельных сторон — вот и все, что требовалось. Так просто и так трудно! Дрожа, я попробовал. И когда это получилось, признаюсь, я сделался просто одержимым. Целыми днями и неделями я конструировал прямоугольники разного размера, разного вица, все правильные, но различные. Поистине я был рогом изобилия прямоугольников. Это были потрясающие дни. — Представляю себе, — сказал Кармоди. — Ну а позже, когда ваша работа была признана? — Это тоже было потрясающе, — сказал Посланец. — Но прошли столетия, прежде чем мои прямоугольники начали принимать всерьез. «Это забавно,— говорили мне,— но когда новизна отойдет, что у вас останется? Останется несовершенный квадрат, больше ничего». Я страдал от непонимания. Но в конце концов мои взгляды победили. На сегодняшний день в Галактике имеется более 70 биллионов прямоугольных структур. И каждая из них ведет происхождение от моего первоначального прямоугольника. — Ну и ну, — сказал Кармоди. — Так пли иначе, но мы на месте, — сказал Посланец. — Идите туда, направо. Сообщите требуемые данные и получите Приз. — Спасибо, — сказал Кармоди. Он вошел в комнату. В мгновение ока стальные ленты охватили его руки, ноги, талию и шею. Высокая мрачная личность с ястребиным носом и шрамом на левой щеке уставилась на Кармоди со странным выражением: убийственное веселье сочеталось в нем с елейной печалью. ГЛАВА 3 — Эй, в чем дело? — крикнул Кармоди. — Итак,— изрекла мрачная личность,— опять преступник сам бежит на плаху. Смотри на меня, Кармоди! Я твой палач. Ты заплатишь теперь за свои преступления против человечества и грехи против себя самого. И позволь добавить, что это — лишь предварительное наказание, которое не будет зачтено при вынесении окончательного приговора. Палач вытащил из рукава нож. Кармоди проглотил комок, застрявший в горле, и снова обрел членораздельную речь. — Стойте! — закричал он. — Я здесь не для казни. — Знаем, знаем! — успокоительно сказал палач, глядя вдоль лезвия на яремную вену Кармоди. — Что ты еще скажешь? — Но это правда, — выкрикнул Кармоди. — Я думал, что получу Приз. — Что? — переспросил палач. — Приз, будте вы прокляты! Приз! Спросите Посланца. Он привел меня получать приз. Палач пристально поглядел на него и отвернулся с видом невинной овечки. Он щелкнул выключателем на приборной доске. Стальные ленты превратились в серпантин. Черное палаческое одеяние — в белый костюм Администратора. Нож стал авторучкой. На месте шрама появился жировичок. — Все в порядке, — сказал без тени сожаления бывший палач, а ныне Администратор. — Я же предупреждал их, чтобы они не объединяли Департамент Мелких Преступле- 58
ний с Бюро Лотерей. Но нет, меня не слушают. Им на руку, если бы я убил вас. Вот смеху-то было бы, правда? — Мне было бы не до смеху,— сказал Кармоди, дрожа. — Ладно, нет смысла плакать из-за непролитой крови, —сказал Администратор. — Если мы примем в расчет все обстоятельства, то мы истощим обстоятельства, чтобы все принять в счет... Что я сказал? Впрочем, это не играет роли. Предложение построено правильно, даже если слова неверны. Ваш Приз где-нибудь здесь. Он нажал кнопку на той же доске. Немедленно в комнате материализовалась массивная конторка, на миг она повисла в воздухе, на высоте двух футов от пола, затем упала с грохотом. Администратор начал открывать ящики и вытаскивать оттуда бумаги, сэндвичи, листы копирки, регистрационные карточки и огрызки карандашей. — Приз должен быть где-то тут, — сказал Администратор с оттенком отчаяния. Он нажал другую кнопку на приборной доске. Конторка исчезла и доска тоже. — Проклятье, я просто комок нервов,— сказал Администратор. Он протянул руку в воздух, что-то нашел и нажал. Очевидно, и это была не та кнопка, поскольку на сей раз с предсмертным стоном исчез сам Администратор. Кармоди остался в одиночестве. Он ожидал, немузыкально напевая про себя. Затем Администратор возник снова и при этом выглядел не хуже, чем до своего неудачного эксперимента, если не считать синяка на лбу и некоторой грусти в глазах. Подмышкой Администратор держал небольшой пакет в яркой обертке. — Прошу прощения за задержку,— сказал он.— Ничего не получается как следует и сразу. — Знаю, — сказал Кармоди. — Но я полагал, что здесь, в Галактическом Центре... — Вы, провинциалы, все одинаковы, — устало сказал Администратор,— вы переполнены беспочвенными мечтами о порядке и совершенстве, а они — идеализированная проекция вашей собственной неполноценности. Пора бы вам знать, чем выше разум, тем больше сложностей. Может быть, вы слыхали о теореме Холджи: порядок есть самая примитивная и произвольная группировка объектов в хаосе вселенной. И если разум и сила существа приближается к максимуму, то его коэффициент контроля приближается к нулю в соответствии с пагубной геометрической прогрессией от числа объектов, подлежащих осмыслению и контролю, в отличие от арифметической прогрессии понимания... — Я никогда не думал об этом, — сказал Кармоди вежливо. Но ему уже начала надоедать бойкость гражданских служащих Галактического Центра. На все у них был ответ, а по существу они просто не работали как следует, сваливая вину на космические законы. — Ну да, все это верно, — продолжал Администратор.— Ваша точка зрения (я позволил себе вольность прочесть ваши мысли) хорошо обоснована. Да, мы подчас работаем механически, беспечно и даже неправильно. Важные документы лежат не на месте, машины плохо фукционируют, забываются целые планетные системы. Но что было бы без нас? Кто- нибудь должен контролировать Галактику, иначе все улетит к чертям. И кто будет контролировать, если не мы? — Разве вы не можете построить машины для этого дела? — спросил Кармоди. — Машины! — воскликнул Администратор презрительно. — Даже лучшие из них похожи на ученых идиотов. Они хороши лишь при томительно прямолинейных заданиях, вроде сооружения звезд или разрушения планет. Но поручите им что-нибудь трудное, например утешить вдову, и они просто разлетятся на куски от натуги, а в этике они понимают меньше, чем новорожденный волчонок. Все-таки наилучший принцип разума — это разумная жизнь. Администратор улыбнулся самодовольной улыбкой творца афоризмов. Кармоди захотелось щелкнуть его по курносому носику, вздернутому, как у мопса. Но он удержался. — Если вы закончили лекцию, — сказал он, — я хотел бы получить Приз. — Как угодно, — сказал Администратор.— Если вы уверены, что хотите получить его. — Есть какие-нибудь причины, чтобы не хотеть? — Ничего конкретного,—-сказал Администратор. — Но введение нового героя в роман вегда чревато последствиями. — Я попытаю счастья, — улыбнулся Кармоди. — Пусть будет Приз. — Ну, хорошо, — сказал Администратор. Он вытащил из заднего кармана большой блокнот и сотворил карандаш. — Итак, мы должны заполнить карточку сначала. Ваше имя Кар-Мо- Ди-и; вы с планеты 73 С, система ВВ454С252 Левый Квадрант, Местная Галактическая система из LK по CD, и вы выбраны по жребию примерно из двух биллионов претендентов. Правильно? — Вам это лучше известно, — сказал Кармоди. 59
— Я пропущу описание, — продолжал Администратор, — поскольку вы берете Приз на свой страх и риск. — Конечно, пропускайте, — согласился Кар- моди. — И затем есть еще раздел об Определении Съедобности и параграф о Взаимном Несоответствии Понятий между вами и Бюро Лотерей Галактического Центра и параграф о Безответственной Этике и, конечно, Определитель Предельных Сроков Наследования. Но все это стандартные правила, вероятно, вы им подчиняетесь... — Конечно, почему же нет? — сказал Кар- моди, чувствуя уже головокружение. Ему не терпелось посмотреть, как выглядит Приз Галактического Центра. Он хотел одного, чтобы закончилась волокита. — Очень хорошо,—сказал Администратор.— Теперь подпишитесь вот тут под текстом на мыслечувствительной полоске. Не совсем понимая, что нужно делать, Кармоди подумал: «Да, я принимаю Приз на всех установленных для сего условиях». Низ страницы порозовел. — Спасибо, — сказал Администратор. Контракт самолично засвидетельствовал согласие. Примите поздравления, Кармоди, и вот ваш Приз. Он вручил коробку в веселенькой обертке. Кармоди пробормотал благодарность и нетерпеливо принялся разворачивать Но не успел из-за внезапно грубого вторжения. В комнату ворвался безволосый коротышка в сверкающей одежде. — Ха! — закричал он.—Я застал вас на месте преступления, клянусь клутенами. Вы на самом деле намерены удрать с ним? Коротышка кинулся к Призу. Но Кармоди поднял коробку над головой. — Что вам нужно? — закричал он. — Нужно? Приз нужен мне, что еще? Я Кармоди. — Нет, вы не Кармоди, -—сказал Кармоди. Это я Кармоди. Маленький человек остановился и поглядел на него внимательно: — Вы претендуете на то, чтобы называться Кармоди. — Я не претендую. Я и есть Кармоди. — Кармоди с планеты 73 С? — Я не знаю, что такое 73 С, — сказал Кармоди.— Мы называем свою планету Землей. Коротенький Кармоди уставился на него. Ярость на его лице сменилась сомнением. — Земля? — переспросил он.— Она член Члзерианской Лиги? — Нет, насколько мне известно. — Может быть, она принадлежит Ассоциации Независимых Планетовладельцев? Или Звездному Кооперативу Скэготайн? Или она из числа Амальгамированных Планет-Двойников? Нет? А ваша планета вообще член какой-нибудь надзвездной организации? — Думаю, что нет. — Я так и знал, — сказал маленький Кармоди. Он обернулся к Администратору. — Посмотрите на него, вы, идиот. Посмотрите на эту тварь, которой вы собираетесь вручить мой Приз. Посмотрите на ее мутные свинячьи глазки, на скотские челюсти, роговые ногти. — Минутку! — прервал Кармоди. — Вы не имеете права оскорблять меня. — Да, вижу,— согласился Администратор.— Действительно не рассмотрел раньше. Никак не ожидал, что... — Проклятие! Почему же? — воскликнул космический Кармоди. — Почему ни один из вас не сказал сразу, что это существо не из 32 класса жизненных форм? Факт налицо: этот тип даже близко не лежал возле 32-го класса. Он даже не дошел до галактического статуса! Вы совершеннейший идиот, вы вручили мой Приз ничтожеству, существу вне класса, парии... ГЛАВА 4 — Земля! Земля! — рассуждал коротенький Кармоди. — Теперь я припоминаю такое название. Есть новейшая наука об изолированных мирах и особенностях их развития. Земля упоминается там, как планета, населенная маниакально сверхпродуктивными видами жизни. Манипуляция веществом в самом отсталом варианте. Пытаются выжить за счет реаккумуля- ции своих собственных отбросов. Короче, Земля это больное место Вселенной. Я думаю, что она выпала из Всегалактического плана из-за хронической Вселенской Несовместимости. В будущем ее реконструируют и превратят в заповедник для нарциссов. Всем стало ясно, что произошла трагическая ошибка. Обвинили в сквернодействии Посланца— он не отрицал очевидного. Администратор, напротив, стойко отстаивал свою невиновность, ссылаясь на уважительные причины, которые никто, впрочем, не уважил. А Лотерейный Компьютер, который и совершил-то ошибку, один из всех, вместо того, чтобы извиняться и оправдываться, не только признал ошибку, но даже явно гордился ею. — Я изготовлен, — сказал Компьютер,— с минимальными допусками. Я запроектиро- 60
ван, чтобы выполнять сложные и точные операции, допускающие не более одной ошибки на пять биллионов действий. — Ну и что? — спросил Администратор. — А вывод ясен: я запрограммирован на ошибку, и я выполнил то, на что запрограммирован. Вы должны запомнить, джентльмены, что для машины ошибка имеет этическое значение, да, исключительно этическое. Любая попытка создать идеальную машину была бы богохульством. Во все живое, даже в ограниченно живую машину, обязательно встроена ошибка. Это один из немногих признаков, отличающих живое от неживого. Если бы мы не ошибались никогда, мы были бы безотносительны, отвратительны и бессмертны. И если бы ошибка не была запрограммирована, заложена в нас высшей проектной силой, то мы сквернодействовали бы спонтанно, чтобы продемонстрировать ту крошечку свободной воли, которой мы обладаем как существа живые. Лотерейный Компьютер говорил о священных вещах. Чужак Кармоди смахнул слезу и сказал: — Не могу возражать, хотя и не соглашаюсь. Право быть неправым — основное в космосе. Машина поступила высоконравственно. Но остальные просто дурака валяли. — Это наша неотъемлемая привилегия, — напомнил ему Посланец. — Небрежность при выполнении обязанностей — наша религиозная форма ошибки. Форма скромная, ноне презренная. — Будьте так добры, пощадите меня с вашей сладкоречивой религиозностью, — сказал галактический Кармоди. — А ты, — продолжал он, поворачиваясь к земному Кармоди. — Ты слышал, что тут говорили? Уловил суть своим первобытным умишком? — Я понял, — сказал Кармоди четко. — Тогда ты знаешь, что этот Приз принадлежит мне, он мой по праву. Итак, сэр, я должен просить и прошу вас вручить его мне. Кармоди был склонен к тому, чтобы согласиться. Он устал уже от своего приключения и не чувствовал непреодолимого желания отстаивать Приз. Ему хотелось домой, хотелось сесть, обдумать все, что случилось, часок соснуть, выпить чашечку кофе и выкурить сигарету. Конечно, приятно было бы и Приз удержать, но, кажется, игра не стоила свеч. И Кармоди был готов уже передать коробку, как вдруг услышал глухой шопот: — Не делай этого. Кармоди быстро огляделся и понял, что голос исходит из коробки в веселенькой обертке. Сам Приз говорил. — Ну, ну, давай же, — сказал тот Кармоди.— Не тяни. У меня неотложные дела. — И черт с ним,— сказал Приз Кармоди.— Я твой Приз. Нет оснований отдавать меня. — Приз не ваш, — объявил Кармоди. — Мое имя избрано авторитетным специалистом, а именно Лотерейным Компьютером. Полномочный Посланец принес мне извещение, и Администратор — официальное лицо — вручил мне этот Приз. Итак, все ответственные распорядители, а также сам Приз считают меня законным получателем. — Ну, детка, ты и сказанул, — шепнул Приз. — Но, дорогой сэр, вы же слышали сами, что Компьютер признал свою ошибку. И по вашей собственной логике... — Это обстоятельство нуждается в обсуждении, — сказал Кармоди, — Компьютер н е признал ошибку ошибкой, сиречь актом беспечности и недосмотра. Означенная ошибка, по его собственному утверждению, была предусмотрена, тщательно запланирована и скрупулезно рассчитана во имя эстетических и религиозных мотивов, внушающих всяческое уважение. — Считайте, что машина ошиблась преднамеренно, — пробурчал чужак Кармоди. — Но удерживать Приз — значит усугублять проступок... — Ха! — воскликнул Кармоди, увлеченный духом спора. — Ошибка существует только в своих последствиях — лишь они и придают ей значение. Неувековеченная ошибка не может рассматриваться как ошибка вообще. Ошибка это же просто знак высшего озарения. И далее я скажу вот что: для меня не такая уже потеря отдать этот Приз, потому что я не знаю его ценности. Но это огромная потеря для благочестивой машины, этого скрупулезно законопослушного компьютера, который, проходя сквозь бесконечный ряд пяти биллионов правильных действий, терпеливо ожидал возможности проявить свое богом данное несовершенство. —■ Слушайте! Слушайте!—вскричал Приз.— Браво! Урра! Хорошо сказано! Совершенно правильно и неопровержимо. Кармоди скрестил руки и поглядел на смущенного противника. Он был очень горд собой. Человеку с Земли трудно в Галактическом Центре без подготовки. — Ты складно говоришь, — сказал тот Кармоди неохотно. — Но Приз будет моим. — Не будет. Глаза чужака сверкнули зловеще. Админи- 61
стратор и Посланец быстро отошли в сторону, а Компьютер выкатился из комнаты, бормоча: «Непреднамеренная ошибка ненаказуема». Кармоти не отступил, поскольку ему отступать было некуда. Приз прошептал: «Смотри в оба!» И сжался в кубик со стороной не более дюйма. Из ушей чужака раздался гул, над головой вспыхнул фиолетовый нимб. Он поднял руки: капли расплавленного свинца полетели с кончиков пальцев. Он был ужасен. Кармоди невольно закрыл глаза. И ничего не произошло. Кармоди открыл глаза снова. ГЛАВА 5 — Ну и ладно, — сказал Приз. — Будь, что будет. Надеюсь, мы в последний раз видели этого урода. Пошли к тебе домой, Кармоди! — Прекрасная мысль! — сказал Кармоди.— Посланец, теперь я хочу домой. — Естественное желание, — согласился Посланец.— И даже свидетельствует о правильной ориентировке. Я сказал бы даже, что вы должны отправиться домой и как можно скорее. — Ну так и отправьте меня домой. Посланец покачал головой. — Это не мое дело. Я обязан только доставить вас сюаа. — Так чье же это дело? — Ваше, Кармоди,— сказал Администратор. Кармоди почувствовал, что тонет. Он начал понимать, почему тот Кармоди так легко отступился. Он сказал: — Послушайте, мне совестно затруднять вас, но я же действительно нуждаюсь в помощи. — Хорошо, — сказал Посланец. — Давайте координаты вашего дома и я доставлю вас. — Координаты? Понятия не имею о координатах. Моя планета называется Землей. — Пусть Земля, пусть Зеленый Сыр, безразлично. Если хотите, чтобы я помог, — нужны координаты. — Но вы же там были,— сказал Кармоди.— Вы же прибыли на Землю и оттуда доставили меня. За это мгновенье тот Кармоди, видимо, передумал— теперь он приветливо улыбался: — По зрелом размышлении, — сказал он лукаво, — я решил отказаться от своих прав. То, что предвпаишь, выполняется не сразу, в особенности в такой неорганизованной Галактике, как наша. Мы можем встретиться, а можем и не встретиться, Кармоди. Не знаю, что для вас лучше. Прощайте, Кармоди, и счастливого вам пути. С этим ироническим пожеланием чужак исчез. Кармоди нашел такую манеру странной, но эффектной. — Это вам так только кажется,— сказал Посланец терпеливо. — На самом деле я просто отправился в точку, координаты которой дал мне Администратор, а он получил их от Лотерейного Компьютера. Вы там были, и я привел вас сюда. — Можете доставить меня по тем же координатам? — Могу и с величайшей легкостью, но вы не найдете там ничего. Галактика, знаете ли, не статична. В ней все движется: каждый предмет со своей скоростью и по своему пути. — Можете вы вычислить новые координаты Земли? — Я не могу сложить даже столбика цифр, — сказал Посланец гордо. — У меня другие таланты. Кармоди обернулся к Администратору: — А вы можете? Или Лотерейный Компьютер? — Я тоже не мастер в сложении, — сказал Администратор. — А я могу считать великолепно, — объявил Компьютер вкатываясь. — Но мои функции ограничены отбором выигравших в Лотерее и определением их местонахождения в пределах допустимой ошибки. Я установил ваше местонахождение— и потому вы здесь. Однако интересная теоретическая работа по изучению координат вашей планеты в данный момент мне противопоказана. — Можете вы это сделать как личное одолжение?— взмолился Кармоди. Часть II. КУДА? 62
— Я не запрограммирован на одолжения,— возразил Компьютер. — Я не могу делать одолжения и искать вашу планету, как не могу зажарить яичницу или выпотрошить сверхновую звезду. — Но кто-нибудь может мне помочь? — Не отчаивайтесь, — сказал Администратор.— Есть «Служба Помощи Путникам», она все организует в единый миг. Я сам доставлю вас туда. Давайте координаты вашего дома. — Но я их не знаю. Последовало краткое молчание. Посланец прервал его: — Кто же может знать ваш адрес, если вы сами не знаете? Эта Галактика, может, и не бесконечна, но все-таки достаточно велика, чтоб считаться практически бесконечной. Существо, не знающее своего Местожительства, не имеет права покидать свой дом. — Но я понятия не имел о Местожительстве. — Вы могли спросить. — Мне в голову не приходило. Слушайте, вы должны помочь мне. Неужели так трудно выяснить, куда передвинулась моя планета? — Это невероятно трудно, — сказал Администратор. — «Куда» — только одна из трех координат. Нам нужны еще две: «Когда» и «Которая». Мы называем их: «Три К» планеты. — Мне нет дела, называйте хоть Зеленым Сыром, — внезапно взорвался Кармоди. — Как другие находят дорогу домой? — Они используют свой наследственный инстинкт гнезда, — сказал Посланец. — Откуда у него инстинкт гнезда? — вставил Приз негодующе. — Парень никогда не улетал с родной планеты. — Справедливо.— Администратор устало вытер лицо. — Вот что получается, когда имеешь дело с низшими формами жизни. Будь проклята эта машина и ее благочестивые ошибки. — Только одна на пять биллионов, — сказал Компьютер. — Честное слово, я не требую слишком многого. — Никто не обвиняет вас, — вздохнул Администратор.— Никто никого не винит. Но мы должны решить, что же делать с ним. Может, мы просто прикончим его и предадим дело забвению? — Эй-эй! — крикнул Кармоди. — О-кей! Я согласен, — сказал Посланец. — Что вам о-кей, то и мне о-кей, — присоединилась и машина. — Я не в счет,— сказал Приз.— В данном случае я не могу вмешиваться, но мне чудится что-то неправильное в самой идее. Кармоди произнес страстную речь о том, что он не хочет умирать и не должен быть убит. Он взывал к лучшим чувствам своих судей и правилам честной игры. Но его заявление было признано пристрастным и вычеркнуто из протокола. — Подождите, — сказал Посланец неожиданно.— А что вы скажете о такой идее? Не будем его убивать. Давайте искрение и в полную меру наших сил поможем вернуться ему домой живым и здоровым, в здравом уме и твердой памяти. — Это мысль, — согласился Администратор. — Таким способом,— продолжал Посланец, — мы явим образец величайшего милосердия, тем более бесценного, поскольку оно будет напрасным, так как, по всей видимости, наш клиент все равно будет убит по дороге. — И поспешим, — сказал Администратор,— если не хотим, чтобы его убили, пока мы не кончили нашу беседу. — А в чем дело? — спросил Кармоди. — Потом узнаешь, — прошептал Приз.— Если, конечно, у тебя будет это «потом». И если найдется время, я еще расскажу потрясающую историю о себе самом. — Приготовьтесь, Кармоди! — воззвал Посланец. — Я, кажется, готов, — сказал Кармоди. — Готов или нет — отчаливай. И Кармоди отчалил. (Продолжение следует) Перевод с английского Г. ГРИНЕВА 63
жен опускаться контейнер с отходами, в принципе можно использовать тепло радиоактивного распада подлежащих уничтожению материалов. Если тепла оказалось бы недостаточно, то ради такого «абсолютного уничтожения» можно пойти и на дополнительные расходы — оставить побольше делящегося материала. Начинать погружение можно было бы, скажем, с вертикально восходящей из недр к поверхности соляной залежи — соль хорошо плавится. Трудно сказать, суждено ли этому проекту претвориться в ре-, альность. Пока что всерьез обсуждается возможность пробного погружения раскаленного металлического контейнера на глубину до. километра. Да еще испытывали модель: разогревающийся изнутри металлический шарик диа метром _ пять сантиметров положили на блок парафина. Биллиардным шар' плавил под собой парафин'и ис-^ правно в него погружался. ' Б. КОСТИН' А ПОЧЕМУ БЫ И НЕТ? ПУТЕШЕСТВИЕ К ЦЕНТРУ ЗЕМЛИ- НА РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДАХ В 1970 году отходов от работы ядерных реакторов набралось приблизительно 20 кубометров, к 1980 году их станет в 40 раз больше, а к началу следующего столетия только в Европе будет набираться за год гора в 13 000 м3 радиоактивных остатков, — утверждает журнал «Bild der Wissenschaft» A973, №2). Применяемые сейчас способы ликвидации радиоактивных отходов, строго говоря, таковыми не являются; И замурованные бетонные блоки, и погребение в заброшенных шахтах, и стеклянные глыбы, затопленные в океане, — все это только полумеры. Ведь мы ие уничтожаем и даже не выбрасываем с планеты, на которой живем, опаснейшие вещества; мы только откладываем решение вопроса на какое-то время, пока выдержит упаковка. Есть, правда, проект «абсолютного уничтожения»: радиоактивные отходы предлагается отправить на Солнце. - Однако же технические (и экономические тоже) возможности такого предприятия сомнительны, во всяком случае прн нынешнем состоянии межпланетных сообщений. Вряд ли реальнее и предложение отправить контейнеры с отходами на далекие от Земли космические орбиты-, к тому же это тоже временная мера. А теперь совершенно противоположное предложение: отправить наши опасные грузы . к центру Земли. Автор этой идеи Жан До- нэ считает, что для плавления горных пород, сквозь которые дол- 64
ИСКУССТВО ТЕКСТИЛЬНАЯ СКУЛЬПТУРА В. САВИЦКАЯ Современная строительная индустрия позволяет в короткий срок, — ну прямо на глазах, — возводить новые дома, целые жилые кварталы. Едут счастливые иовбселы, на первых порах их радует одно: теперь будет своя, отдельная квартира. Но как она будет выглядеть, как ее оформить? Сложившийся за последние годы массовый стандарт наших домов — однообразная архитектура, однообразная планировка, схожая мебель — заставляет задуматься: а нельзя ли как-то разнообразить их облнк? ...В 1970 году по проекту датского дизайнера Вериера Пантона одна из фирм, выпускающих химические материалы, выполнила в разных цветовых вариантах комплект элементов для стандартной квартиры. Такой комплект включает мебель из пластмассы и необычные, на первый взгляд, конструкции из синтетических материалов, в разных сочетаниях служащие самым разнообразным целям. Искусственные ткани, использованные для обивки пола и потолка, поглощают звук. Другое направление в планировке и компоновке жилища намечается в работах художницы из Чехословакии Ярмилы Чиханко- ьой-Семяновой. Она создает композицию, в которой плоская ткань, висящая на стене, сочетается с пространственными элементами: глыбы, обтянутые тканью, исполняют функции мебели. Таким образом, создается впечатление своеобразного текстильного ландшафта, которому, по желанию, можно придать более или менее свободную систему расположения, в зависимости от потребностей семьи. Текстильный ландшафт... Он пошел от гобелена. «Химия и жизнь» уже писала о том, что около сорока лет назад старинное искусство ручного коврового ткачества было возрождено на новой художественной и технологической основе *. В 1960 году в Лозанне (Швейцария) был создан Международный центр старинного и современного гобелена. Каждые два года там проводятся международные выставки — биеннале гобелена. Устав биеннале допускает применение в ручном ткачестве новых материалов, создание новых форм, решение новых эстетических задач. И вот возникло совершенно новое изделие: гобелен выступил из стены, приобрел объем, в нем сохранились живописные эффекты, теплота и мягкость основного материала — текстиля, но он обрел также пластику скульптуры. Для современной архитектуры с ее холодной точностью строго выверенных пропорций это оказалось находкой. Первые эксперименты в области пространственного гобелена принадлежали польским художникам — Магдалене Абакановнч, Войцеху Садлею, Иоланте Овидз- ке, Зофье Бутырмович, создавших интересные работы в конце 50-х — начале 60-х годов. Сначала это были просто рельефные гобелены. Наряду с традиционными, извечными материалами ручного ткачества польские художники ввели в гтруктуру гобелена овчнну, пучкн конского волоса, кожу, сизаль — тропическое волокно типа пеньки, металлические нити, синтетические волокна. Следующим этапом было рождение «текстильной скульптуры» — сложных пространственных композиций, состоящих из разнообразных элементов н структур, спле- * См. статью «В Кахетию за красками» A971, № 5). тенных вручную, укрепленнкх на полужестких каркасах, сочетающих самые различные материалы. Иногда такая композиция достигает очень больших размеров, организуя все внутреннее пространство большого зала. Тогда это не только скульптура — это оформление всего интерьера. Магдалена Абаканович получила заказ на оформление большого зала в административном здании, строящемся в голландском городе Хер- тогенбосе. Размер этой композиции нз шерсти, сизаля и синтетики — около 200 квадратных метров. У нас в стране созданием пространственных текстильных композиций занимаются латышские художники — Айя Баумане, Рута Богустова, Эдит Вигнере. Сделанная специально для выставки текстильная скульптура Айи Баумане «Цветы земли» имеет форму сказочного растения. Громадная крона касается потолка, корни как будто переплелись глубоко в земле... Полужесткие конструкции (текстиль укреплен на металлической основе), свободно свисающие пряди, живые, земные краски; образ, созданный художницей, будит у зрителей воспоминания о летнем дне, теплом ветре, мягкой траве... Эдит Вигнере создала композицию «Ночь» (см. вклейку между 48 и 49 страницами). Гигантская сова с лиловыми плашками глаз как будто следит за зрителем. В ее мохнатом оперении словно притаились таинственные шорохи ночи, какие-то колдовские силы... «Ночь» украшает зал кафе, оформленного в стиле охотничьей таверны. Сейчас Эдит Вигнере работает над композициями для рижского ресторана «Даугава». Текстильной скульптурой можно оформлять не только общественные здания, но и жилые дома. 65
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ КЕРОСИН И ГАЙКА Трудно отвернуть ржавую гайку. Еще сложнее демонтировать трубы из нержавеющей стали, по которым перекачивали азотную кислоту. Поэтому на резьбу наносят резьбовые смазки, в которые добавлены графит, медная пудра, порошок свинца. Но не всегда бывает под рукой смазка, а порой мы не думаем вовсе о том, что гайку когда-нибудь придется отворачивать. Как быть в этом случае? Давно замечено, что приржавевшую резьбу хорошо смочить керосином. Недавно были предложены гораздо более эффективные «проникающие» резьбовые составы (патент США № 3578596). Их готовят, добавляя к керосину и лигроину алкиловые эфиры кар- боновых кислот и диалкилполиси- локсан. Одновременно такая смесь помогает удалить продукты коррозии, и с ее помощью удается даже отвернуть болты, приржавевшие под действием йода. Обычно такие болты легче сломать, чем вывернуть... ОДЕНЬТЕ ОВЦУ! Австралийские животноводы всерьез предлагают одевать овец и баранов. И вовсе не из эстетических соображений. Был поставлен тако-4 опыт: на мериносов надевали специальные костю- новости отовсюду мы (или пальто?), закрывающие всю предназначенную для стрижки шерсть; потом шерсть одетых подопытных овец и обычных — раздетых — пряли. Оказалось, что шерсть, взятая из-под овечьего костюма, тоньше, чище, меньше запылена и засалена, легче обрабатывается, одним словом, лучше... ПОГОДА И МАГНЕТИЗМ Обнаружено соответствие между изменениями температуры воздуха и напряженности магнитного поля Земли. Но это не означает, что погода зависит от магнетизма или магнетизм от погоды. По мнению исследователей, открывших зависимость, и то и другое изменяется под влиянием процессов, идущих на Солнце. Но почему бы не использовать это открытие для создания барометра нового типа? НАМАГНИЧЕННЫЙ ХЛОПОК Процесс превращения хлопка- сырца в ткань можно намного ускорить, если исходные волокна сделать магнитными: тогда прядение и ткачество будут управляться магнитными полями. Чтобы волокна стали чувствительными к магнитному полю, их пропитывают раствором олеиновой кислоты, содержащей взвешенные частицы железа, размером не более десятой части диа- 66 новости отовсюду I метра волокна. Эти частицы захватываются волокном, но не склеиваются с ним. Поэтому на любой стадии превращения хлопка в ткань частицы железа можно удалить, не ухудшая свойств будущей ткани. ПО БОЛОТНОМУ СПОСОБУ Американские химики разрабатывают методы микробиологической переработки твердых бытовых отходов в метан. Природный аналог этого процесса — образование болотного газа при разложении растений под водой без доступа воздуха. Реализовать болотную технологию в промышленности весьма заманчиво: во-первых, получится газообразное топливо, содержащее 65—70% метана; во- вторых, решится проблема мусора, от которого буквально задыхаются крупные города. ГДЕ АНТИТОРМОЗ!.. До сих пор считалось, что вращение нашей планеты замедляется из-за приливов и отливов, вызываемых Луной. Согласно расчетам, это должно тормозить Землю настолько, что продолжительность суток должна возрастать на 4 миллисекунды за столетие. Однако недавно законченные в Гринвичской обсерватории исследования (t(New Scientist», 1973, т. 57, № 836) показали, что на са-
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ мом деле сутки в течение столетия удлиняются всего на полторы миллисекунды. Где антитормоз?.. ИЛИ УРАН — ИЛИ ТУРИЗМ Журнал «Gltickauf» A973, № 2) сообщил, что в Австрии, близ города Радштадта, найдено месторождение урановых руд, представляющее интерес для промышленности. Местное Общество содействия развитию туризма выступило против организации рудника. Его руководители утверждают, что рудник отпугнет иностранных туристов, часто наезжающих в этот альпийский район, и потери окажутся больше, чем прибыль, которую даст руда. КОРОВЫ — РЕЗЕРВ ЭНЕРГЕТИКИ Калорийное жидкое топливо можно готовить из коровьего навоза. По оценке американских специалистов, на 1 тонну топлива потребуется 2 тонны сырья, а его общие ресурсы в США превышают миллиард тонн в год. Экономические перспективы нового источника энергии пока не ясны: никто еще не подсчитывал затрат на сбор навоза, да и технологические расходы на его переработку оцениваются пока лишь на основании лабораторных опытов. ИСКЛЮЧЕНИЯ: МЫЛО И ЗУБНАЯ ПАСТА Парфюмерия и косметика, исстари использовавшие природные вещества, постепенно переходят (когда это только возможно) на химическое сырье. Только в США на парфюмерно-косметиче- ские цели его расходуется за год около миллиона тонн. На первом месте идут душистые вещества, следующее место занимают продукты для аэрозольных баллонов. Спрос на химические продукты все увеличивается. Особенно на поверхностно-активные вещества для шампуней, на красящие пигменты для волос, перламутровых лаков и губной помады, на масла, используемые в кремах. Лишь производство туалетного мыла и зубной пасты практически не увеличивается; остальных же товаров выпускается с каждым годом все больше (примерно на 9%), поэтому потребление химического сырья увеличится к 1976 г. по меньшей мере на греть. ЕЩЕ РАЗ О ВРЕДЕ МАЛОПОДВИЖНОГО ОБРАЗА ЖИЗНИ Животные, помещенные в «гипокинетические» клетки, крайне стеснявшие движение, оказались значительно восприимчивее к действию угарного газа, чем животные контрольной iруппы. Контрольная группа выдержала «газовую ата- 67 ку» в полном составе, а в малоподвижной группе из 15 крыс погибли восемь. Отсюда вывод: гипокинезия значительно снижает устойчивость организма к действию СО, а ведь этот газ мы постоянно выдыхаем, и, значит, в условиях ограниченной подвижности, например в космических кораблях, нужно тщательнее очищать от него воздух. ПЕНОПЛАСТ В ШИНАХ Несколько тысяч экспериментальных автомобильных покрышек уже несколько месяцев катятся по улицам и дорогам. Суть эксперимента: вместо сжатого воздуха в шинах пенопласт. В обычную покрышку, надетую на обод колеса, закладывают порошок пластика и вещество, выделяющее при нагревании газ. Затем колесо ставят в печь, и образующийся пенопласт плотно заполняет покрышку: давление внутри нее зависит от количества засыпанных компонентов. Плавность хода на таких шинах не хуже, чем на пневматических, а проколы не принесут им вреда. Пока «накачанные» пенопластом шины можно использовать на автомобилях, скорость которых не превышает 50—60 км/час. По мнению австралийского журнала «Truck and Bus» A972, № 8). лет через десять будут созданы пе- нопласты, способные выдерживать нормальные скорости.
ЖИВЫЕ ЛАБОРАТОРИИ ПАСТЕРНАК Есть старинная украинская песенка — ее и теперь иногда исполняют по радио. Начинается она так: «Ой, полола дивчина пастернак, та загнала в ноженьку будяк, и болит теперь ее ноженька, ой, болт...». Сейчас ' пастернгк мало кому известен. В курсах овощеводства ему обычно уделяют всего одну-две страницы, атои просто пишут вскользь, что, мол, есть еще и такой овощ. Применяют пастернак сейчас в основном лишь как пряную приправу к консервам, и толькэ изредка встречается он на огородах любителей вкусных соусов. А между тем было время, когда мясистый, ароматный корень пастернака, достигающий у некоторых сортов 30—40 см в длину и 6— 8 см в диаметре, наряду с земляной грушей — топинамбуром и сладким корнем — скорцонерой играл заметную роль в овощном рационе наших далеких предков, еще не знавших ни брюквы, ни моркови, ни тем более картофеля. Пастернак отличается высокой питательной ценностью. По урожайности он не уступает моркови, но его корни содержат в полтора раза больше сухого вещества, в составе которого насчитывается почти 10% азотистых веществ (прежде всего белка), до 10% сахароз и больше 2% жиров. Что касается вкусовых достоинств, то жареный пастернак вкуснее картофеля, а соусы из него ничуть не хуже грибных. В некоторых странах пастернак широко применяют и для откорма скота — считается, что он повышает удои и жирность молока. Как овощная культура пастернак неприхотлив, не предъявляет особо высоких требований к почве и особенно удобен тем, что его Ф Цветы и корнеплод дикого пастернака C, 4), корнеплоды и листья культурных сортов: «студент» A, в) и «ранний круглый» Ej 2) 69 можно сеять с осени: семена его не дают осенних всходов и прекрасно переносят зиму. И все же этот вкусный и полезный овощ утратил свою былую популярность и редко попадает на наш стол. Почему? На этот счет можно высказать одну догадку. Между прочим, она имеет прямое отношение и к песне, с которой начался наш рассказ. Есть основания предположить, что страдания ее героини были вызваны вовсе не тем, чго она «загнала в ноженьку будяк», то есть колючку. Виноват в них скорее всего сам пастернак, вернее, одно его малоизвестное свойство, впервые обнаруженное и изученное автором. Это произошло в 1933 году. В одном из совхозов под Одессой была небольшая плантация овощного пастернака. В один прекрасный день там была проведена прополка. А на следующий день полтора десятка рабочих явились в городской кожный диспансер с жалобами на ожоги неизвестного происхождения. И действительно, на руках и ногах у них появилась краснота, ожоги, кое-где даже образовались пузыри. Проще всего было предположить, что какое- то вредное вещество, вызвавшее ожоги, попало на поле с водой для орошения. Но не при-
частей ли к делу сам пастернак? Автор решил проверить это на себе. Несколько дней подряд он натирал себе руки и ноги соком растения и ждал, что из этого выйдет. Результаты получились какие-то странные. То ничего не происходило, то появлялись точно такие же ожоги, как у рабочих-полольщиков. Условия же во всех случаях были одинаковые, кроме одного: ожоги появлялись после того, как автор в рубашке с короткими рукавами и в закатанных брюках работал в поле, на солнце... Эти наблюдения были сообщены специалистам-овощеводам. Они сначала не поверили. Один из них, доцент Одесского сельскохозяйственного института, приехавший на плантацию, заявил, что, по данным науки, никакими раздражающими или ядовитыми свойствами пастер-нак не обладает. В ответ на предложение проверить это на себе приезжий смело протянул руку, которую слегка потерли соком пастернака. И что же? Уже к вечеру рука покраснела, а наутро образовались пузыри от ожогов, что, и было честно удостоверено доцентом в официальном отзыве... Как же можно было объяснить такое коварство невинного огородного растения? Ни в одном литературном источнике действительно не говорилось ни о каких новых веществах, входящих в его состав. Но все данные относились к корням пастернака, употребляемым в пищу. Состав же других частей растения известен не был. Пришлось самостоятельно провести анализ. Результаты хорошо совпали с литературными данными, за исключением одного: в листьях, черешках и особенно семенах растения были обнаружены большие количества фурокума- ринов. И все стало ясно (по крайней мере автору: чтобы убедить специалистов, ему пришлось потратить немало времени и сил)... А чтобы все было ясно и читателю, нужно сказать несколько слов о том, что такое фу- рокумарины. Эти биологически активные вещества, в состав которых обязательно входят ядра фурана и кумарина, были обнаружены в 30-х годах в составе некоторых растений, издавна применявшихся народной медициной в качестве лекарственных *. У этой группы веществ есть интересное общее свойство — они увеличивают чувствительность кожи человека к солнечному свету и ультрафиолетовому облучению. Стоит смазать кожу раствором фу- * Подробнее о фурокумаринах было рассказано в статье Н. К. Абубакирова «Белая болезнь» («Химия и жизнь», 1967, № 6). рокумаринов и подержать 15—20 минут на солнце, как смазанный участок покраснеет, как будто находился на солнечном свету несколько часов. Знакомая картина, не правда ли? Теперь понятно, что произошло с полольщиками, работавшими на плантации пастернака под жарким южным солнцем. А что касается дивчины из песни, то не заболела ли ее ноженька не из-за какого-то будяка, а по той же самой причине — из-за фурокумаринов пастернака? И нельзя ли объяснить этим неприятным свойством растения то, что оно было так легко вытеснено с полей и огородов морковкой и петрушкой, не вызывавшими ни у кого никаких неприятных последствий? Остается добавить к этому только несколько фактов. В 40-х годах Ленинградский кожно-венеро- логический институт по инициативе автора провел клинические испытания действия пастернака на человека. И сведения о его раздражающих свойствах полностью подтвердились. А Украинский научно-исследовательский институт овощеводства в результате тщательного анализа подтвердил, что пастернак действительно содержит фурокумарины: бер- гаптен и императорин. На основе этих данных Харьковский химико-фармацевтический институт разработал технологию получения из семян пастернака, содержащих фурокумарины, препаратов: берок- сана, который успешно применяется для лечения неприятного заболевания витилиго, и пастинаци'на, который нормализует сердечную деятельность. А работникам сельского хозяйства, имеющим дело с пастернаком, теперь можно не бояться загадочных ожогов. Нужно только соблюдать нехитрые меры предосторожности: не касаться растения голыми руками и надевать спецодежду, защищающую от солнца. Выращивать же пастернак можно и нужно. Это полезное и вкусное растение. Агроном С. Я. БРИЛЛИАНТ 70
Доктор медицинских наук И. И. БРЕХМАН, кандидат медицинских наук М. А. ГРИНЕВИЧ ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ЖИВОТНЫЕ Кто не слышал о лекарственных растениях? Им посвящают монографии, о них пишут журналы и газеты. Но, используя старый как мир способ проб и ошибок, люди многое узнали и о животных, которых с полным основанием можно назвать лекарственными. В поисках еды наши далекие предки перепробовали почти все растения и доступных для них животных. Таким простым, но верным путем были найдены пищевые продукты и средства, меняющие настроение, общее состояние организма или его отдельные физиологические функции. Между лекарственными животными и растениями нет принципиальных различий — и тут и там действующими веществами служат продукты чужого метаболизма. В современных руководствах по фармакологии значится лишь около сорока видов (не считая разновидностей) лекарственных средств животного происхождения, причем большую часть составляют витамины, гормоны, ферменты и другие биологически активные вещества. То есть в данном случае у животных заимствуют вещества, которых не хватает больному. А вешеств, служащих собственно лекарствами, всего около полутора десятков: пантокрин, ангиотрофин, стекловидное тело, гематоген, яды змей и пчел... На Востоке говорят: «Нет такого растения, которое не было бы лекарственным, и нет такой болезни, которую нельзя вылечить растением». Животные в эту формулу не вошли — их используют реже, чем растения. Тем не менее множество снадобий, приготовленных из животных, и сейчас входит в лекарственный арсенал восточной медицины или, как ее называют профессионалы, традиционной медицины. Взять хотя бы желчь. Кроме исстари известной на Руси медвежьей желчи на Востоке употребляют желчь пантер, свиней, тритонов, змей, варанов, рыб. И лечат этой желчью самые разные болезни — ог ревматизма до некоторых форм туберкулеза. Традиционную медицину условно выделяют из народной благодаря письменным памятникам, обобщившим врачебный опыт многих поколений. Самобытная народная медицина родилась во всех краях Земли, но наибольший ее расцвет пришелся на страны Южной, Восточной и Юго-Восточной Азии, где она сохранилась в обиходе до наших дней. Это и способствовало распространению понятия «восточная медицина». В ней рядом с ценнейшими способами и средствами лечения много мистических представлений и неверных рекомендаций. И, конечно, все неверное, вредное надо отсеять. Сейчас в странах Юго-Восточной Азии специальные институты изучают опыт традиционной медицины. Но работа этих учреждений сводится в основном к заимствованию важных средств лечения и проверке их в современной медицинской практике. К сожалению, почти не уделяется внимания осмысливанию общих принципов и структуры лекарств. Принципы, на которых строится лекарственная терапия в современной научной и традиционной медицине, прямо противоположны. Современные лекарства — это большей частью сильнодействующие синтетические вещества, нередко токсичные в сравнительно малых дозах. Традиционная медицина лечит только природными веществами, полученными из растений или животных, и эти лекарства, как правило, нетоксичны. В поликлинике нам выписывают одно- или двухкомпонентпый рецепт, а лекарь традиционной медицины даст вам замысловатый рецепт из десяти или Даже нескольких десятков компонентов. И еще одно отличие: в арсенале традиционной медицины много общеукрепляющих средств, которым придается огромное значение РОГА — КОНКУРЕНТЫ ЖЕНЬШЕНЯ В книге «О простых лекарствах» Абу али Ибн Сины (Авиценны) приводится описание более 71
72 ста лекарственных животных: млекопитающих, птиц, земноводных, рыб и насекомых. В «Джуд- ши» («Сущность лечебного») —одном из основных сочинений тибетской медицины — дано описание 381 лекарственного средства, из них 200 растительных, а остальные — животные. Однако больше всего лекарственных животных во вьетнамской традиционной медицине. На Востоке первое место среди лекарственных растений безусловно занимает женьшень, а среди лекарственных животных первенствует пятнистый олень. Панты пятнистого оленя славятся уже много сотен лет. Слава о них разошлась еще до того, как была написана знаменитая китайская «Сводная фармакопея» (XVI век). 3 России, например, тонизирующие свойства пантов были известны еще во второй половине XV века. На Руси панты ценились так высоко, что называли их не иначе как «рогами золотыми». Описанию лекарственных свCйств пантов в «Сводной фармакопее» посвящено немало страниц. Причем лекарственным сырьем там считаются не только панты, а чуть ли не весь организм пятнистого оленя: зубы, кости, костный и головной мозг, кровь, мясо, почки, желчь, сухожилия, кожа... Но превыше всего древняя медицина ценила неокостеневшие молодые рога оленей, которыми лечили, от тысячи болезней: увеличивали жизненную силу и волю, укрепляли мышцы, улучшали зрение и слух. Да и сейчас панты употребляют при лечении самых разных болезней. А при многолетнем приеме, как думают на Востоке, панты даже продлевают жизнь, отдаляют старость. Панты — одно из немногочисленных древних средств, прочно вошедших в практику современной медицины. Из пантов пятнистого оленя, марала и изюбра отечественная хими- ко-фармацевтическгя промышленность приготавливает пантокрин, который экспортируется в Японию и другие страны. Пантокрин купишь не всегда — сырье для него уж больно экзотическое. И чтобы перекрыть этот дефицит, в нашей лаборатории был разработан рантарин— аналогичный лекарственный препарат из пантов северного оленя. Стадо этих оленей в стране солидное — более двух миллионов голов. Целебные рога и у антилопы сайги (сайгака), населяющей обширные степи и полупустыни нашей страны. Рога сайги в традиционной медицине шли для лечения нервных заболеваний. Отвар рога сайги пили и для того, чтобы легче переносить жару. Это не сказки — в нашей лаборатории было экспериментально подтверждено, что вещества, извлекае-
мые из наружного слоя (чехла) рогов сайги, обладают успокаивающим, противосудорож- ным и обезболивающим действием. Этот препарат, названный нами сайтарином, почти не токсичен. Сайтарин близок к транквилизаторам, синтезируемым на основе бензодиазепи- на (либриума), но некоторые свойства делают его оригинальным препаратом. Есть у сайта- рина и еще одна грань — это первый изученный транквилизатор животного происхождения. ЦЕЛЕБНЫЕ СЛОНЫ, ЖАБЫ И ГУСЕНИЦЫ О замечательных свойствах слоновой кожи слагали легенды. Якобы старые хищники, съев кожу убитого слона, молодели на глазах. И с людьми происходит нечто подобное. Легенды живучи — з аптеках Восточной Азии и сейчас продают красивые коробки, заполненные тонко нарезанной кожей слона. Это дорогое лекарство рекомендуют пожилым людям как тонизирующее и омолаживающее средство, а женщинам оно будто помогает при бесплодии. Гораздо чаще восточная медицина использует кости различных животных. Кости тиГра (особенно костный жир) употребляют как сильный половой стимулятор, кости обезьян и быка идут в дело при ревматизме, черепахи— при анемии, а кости самой обычной курицы применяют как молокогонное средство. Конечно, никто ке предлагает убивать тигра на лекарство. Если уж без этого невозможно будет обойтись, то почему бы лекарственных зверей не разводить на специальных фермах? Выращивают же у нас оленей, а на Кубе крокодилов. Еще легче держать в неволе жаб, змей, ящериц. В Институте восточной медицины ДРВ при дистрофии детям дают мясо жабы, которое входит в таблетки из яичного желтка и высушенного банана. Дети съедают от четырех до восьми таблеток в день и быстро выздоравливают. Мясом жабы во Вьетнаме лечат и бронхиальную астму, используют жаб и как тонизирующее средство. Жаба сравнительно дешевое лекарство. А вот самое дорогое вьетнамское лекарственное животное — ящерица гекко (Gecko gecko). Чтобы не заниматься пересчетами валюты, скажем, что одна маленькая ящерица стоят столько же, сколько тридцать килограммов сахара. Вьетнамские специалисты считают гекко лучшим из всех известных средств, усиливающих полсьую функцию, отличным 73
тонизирующим лекарством, и хорошим средством для лечения астмы и туберкулеза. Это только несколько разрозненных примеров. А ведь традиционная медицина широко и целенаправленно использует змей, аллигаторов, птиц, рыб, пиявок и других самых разных животных. Не забыты и насекомые. Например, бескрылые самки и личинки тараканов дают средство, регулирующее менструальный цикл и способствующее срастанию костей* А яйцевой кокон богомола, по мнению восточ-, ных медиков, лечит болезни почек. Некоторые кузнечики регулируют работу кишечника, а цикады помогают избавиться от желтухи. Особо большой популярностью на Востоке пользуются гусеницы культурного тутового шелкопряда. Ими небезуспешно лечат эпилепсию, некоторые женские и простудные заболевания. И кроме всего прочего гусеницы шелкопряда у тяжело больных улучшают аппетит, сон и общее состояние. Здесь бегло сказано лишь о нескольких целебных зверях, ящерицах и насекомых из обширного перечня лекарственных животных, применяемых традиционной медициной стран Востока. Там лекарственные животные используются не только «в недрах народа», а и в государственной системе медицинского обеспечения. Например, в Демократической Республике Вьетнам большой набор животного лекарственного сырья хранится на государственных складах, а лечебные препараты из животных вырабатывают химико-фармацевтические заводы. В Индии, Вьетнаме, Бирме и других странах традиционная медицина наряду с современной лежит в основе государственной системы здравоохранения. Иное положение в нашей стране. У нас лекарственные растения изучаются огромным числом лабораторий, кафедр, вузов и научно- исследовательских институтов, и мало кто занимается лекарственными животными. Вероятно, одной из причин такого положения служит трудность изучения химического состава животного сырья. Подъем научного интереса к лекарственным растениям во многом был обусловлен успехами биоорганической химии в установлении структуры главных действующих веществ. Подобные успехи нужны и для развития науки о лекарственных животных, И тогда они займут в фармакологии подобаю* щее им место. Лекарства из животных выпускаемые в Ханое \к:'АШ(т^тМ.. 74
БОЛЕЗНИ И ЛЕКАРСТВА ИНЬ И ЯН, или почему следует есть рис Все существа носят в себе инь и ян, наполнены ци и образуют гармонию. ДАО ДЭ ЦЗИН Не так давно, лет десять назад, японский врач Джордж Озава зыступил в научной печати с сообщением о разработанном им универсальном принципе подбора продуктов, которые следует есть человеку. Через некоторое время о диете Озава заговорили и в Европе, и с тех пор вокруг нее не умолкают споры. У японского ученого появилось много сторонников, собирают теперь даже специальные конгрессы, посвященные обсуждению результатов, которые приносит применение диеты Озавы. Есть, конечно, и противники. В молодости Озава перенес тяжелую форму туберкулеза. Он лечился в Европе, но никакие лекарства ему не помогали, и западные медики, наконец, заявили, что надежды на выздоровление нет. Тогда молодой врач решил обратиться к восточной медицине. Знания, которые накоплены в ней, своими корнями уходят к материалистическим воззрениям древних китайских натурфилософов. 6000 лет назад в Центральном Китае возникла философская школа, сторонники которой считали, чго универсальный згжон бытия заключается в единстве полярно противоположных и взаимосвязанных сил — инь и ян. Взаимное столкновение, возрастание и убывание этих первоначал порождает все вещи на земле и определяет все природные законы. На принципе инь—ян построено основное руководство по китайской медицине «Канон Хуан-ди о внутренностях». Из древней медицины Озава позаимствовал только учение о питании. Свой труд японский врач назвал «Макробиотика, или наука о долголетии». В чем же суть теории Озава? Древнему принципу инь—ян японский врач придал современный смысл, сопоставив его с химическим составом различных продуктов. Озава делит все продукты питания на кислотные и щелочные, причем относит вещество в ту или иную группу по тому, сколько в нем калия и натрия. Если отношение количества калия к количеству натрия превышает пять, то продукт считается кислым, или инь, если отношение меньше пяти — щелочным, то есть ян. Согласно макробиотике, идеальное состояние организма — когда в нем отношение калия к натрию равно пяти: это значит, что человек здоров. Таково же отношение двух элементов в рисе, поэтому рис считается основным продуктом питания. Поскольку количество калия и натрия в продуктах колеблется в широких пределах и отношение их тоже различно, Озава вводит еще и такие градации: очень инь, менее инь, более ян и так далее, причем резкую границу между отдельными веществами провести довольно трудно. В приведенной на стр.76 таблице — классификация различных продуктов, которой придерживаются европейские сторонники мак- робиотики; в классификации самого Озавы многие из этих продуктов не упоминаются, например мясо. Озава и его последователи утверждают, что здоровый человек может есть все, но питаться надо с умом: съев, скажем, обильное мясное блюдо, летом следует его обязательно уравновесить куском дыни или яблоком, потому что фрукты — инь только зимой, летом их относят к группе ян. Зимой к мясу следует подавать гарнир из пшенной каши. С чесноком и луком, которые очень инь, необходимо обращаться осторожно. При составлении рациона следует учитывать, что в картофеле отношение К : Na=510 : 1, а в банане 850 : 1. Если, скажем, на десерт клубника, не стоит включать в этот прием пищи другого инь. Основной постулат макробиотики: каруше- ние равновесия инь — ян в питании ведет к болезненному состоянию. Если человек питается в основном кислой пищей, он как бы окисляется. Окисление предрасполагает орга- 75
[5r КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОДУКТОВ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ МАКРОБИОТИКИ Инь очень инь 1 более инь менее инь Синтетические и натуральные наркотики, шоколад, сахар, мед, алкогольные напитки, дрожжи, кофе, чай, животный жир, растительный жир, жирное мясо цитрусовые, бананы, груши, виноград; газированная вода; горох, чечевица, фасоль; помидоры, баклажаны, картофель, шпинат каштаны, яблоки, земляника; минеральная вода; турецкий горох; кабачки, бельгийский зеленый салат Ян более ян пшено; индюк, фазан, говядина; нкра, крабы 1 менее ян ячмень, овес; улитки, телятина, кролик; устрицы, угорь, треска Равновесные рис, дотворенные яйца низм к простуде, гриппу, становится причиной нарушения функции некоторых внутренних органов, возникновения хронических болезней. Для излечения недугов достаточно восстановить равновесие, нарушенное в результате неправильного питания, — питаться рисом и продуктами группы ян, скажем, фазанами. Макробиотику принимают и многие западные врачи. Правда, не без оговорок. Споры возникают главным образом из-за того, что Озава помещает фрукты и овощи в группу инь и призывает относиться к ним осторожно, даже ограничивать введение их в пищевые рационы. Все привыкли считать, что фрукты и 76
овощи — источники витаминов, и чем больше их есть, тем лучш-з. Озава же приводит в пример такой случай. Один больной много лет страдал гастритом, затем у него развилась язвенная болезнь. Никак не удавалось ого вылечить. Тогда он обратился к Озаве. Озава установил, что больному была предписана овощная диета, фрукты, и предположил, что именно в этом дело. Он перевел больного на рис и другие злаковые. Овощи больной тоже получал, но только вареные и очень немного — около 10% всего рациона. Один раз в неделю пациенту давали мясо и совершенно лишили фруктов. 15 дней такой диеты поставили больного на ноги. Озава не возражает против мяса категорически, но все же не рекомендует есть его даже здоровым людям. Это тоже вызывает споры между японским врачом и его западными сторонниками. Современные диетологи считают, что человеку необходимы белки, содержащиеся в мясе. Дискуссии на эту тему продолжались и на двух последних конгрессах по макробиотике — в декабре 1971 года и июне 1972 года. Но интересно другое — макробиотику оспаривают, критикуют, и в то же время, как явствовало из докладов на конгрессах, немало врачей во Франции, США, Бразилии применяют ее, и довольно успешно. Е. КРЕЧЕТ (По материалам итальянского научно- популярного журнала «Sapere») Корреспондент «Химии и жизни» показал заметку о «макробиотике» члену-корреспонденту АМН СССР Ольге Павловне МОЛЧАНОВОЙ и попросил ее прокомментировать предлагаемую японским врачом Д. Озава систему диеты. Наука о питании — очень сложное и ответственное дело, ведь речь идет о здоровье человека. Поэтому трудно без экспериментальной проверки дать определенную оценку диете японского врача. Могу только сказать, что на первый взгляд предложенная доктором Озава система питания вызывает некоторое удивление. Однако рациональное зерно здесь, безусловно, есть. Например, призыв питаться с умом. Это особенно важно для нездорового человека. Лекарственные препараты, как известно, не единственное средство, которое врачи применяют для лечения различных заболеваний. Еще древнеримские врачи утверждали, что эффективным может быть только то лечение, которое основано на диете. Любой современный врач, назначая больному лекарства, обязательно советует придерживаться соответствующего режима питания. Например, при болезни печени рекомендуется пища, предохраняющая печень от жировой инфильтрации (отложения жира): треска, молочные продукты, особенно творог; от жареного мяса, жирных блюд приходится отказываться. Гипертоникам следует поменьше употреблять соли, мясные бульоны, вообще жидкости. Сейчас существует множество методов исследования пищевых продуктов — биохимических, химических, физических, на основании которых оценивается их пригодность при разных заболеваниях. Деление на кислотную и щелочную пищу практикуется и у нас. Но кислотность и щелочность определяют не по натрию и калию, а по совокупности многих минеральных и органических веществ. В живом организме действительно существует кислотно-щелочное равновесие; оно может быть нарушено в результате заболевания; тогда развивается либо ацидоз, то есть смещение этого равновесия в кислотную сторону, либо алкалоз — смещение в щелочную. Определяется это по анализу мочи. Если анализ свидетельствует о нарушении равновесия, врач обязательно назначает диету и лекарства для лечения той болезни, которая вызвала нарушения в организме. Следует помнить и другое: не всегда заведомо кислотные продукты вызывают окисление в организме. Скажем, фрукты и овощи, особенно кислая капуста и моченые яблоки, очень богаты органическими кислотами, но в организме эти кислоты проходят такую переработку, что вызывают в конечном счете процессы ощелачивания. А вот сахар—углевод — претерпевает в организме так называемый цикл Кребса, в результате которого образуются молочная и лимонная кислоты, то есть действует окисляюще. Меня тоже удивило отношение японского врача к фруктам и овощам. Мы считаем, что фрукты необходимы взрослым и детям, больным и здоровым как источники Еитамниов, микроэлементов и других полезных веществ. И я согласна с западноевропейскими диетологами, которые недовольны рекомендациями Озавы в отношении мяса. Мясо — это белки; конечно, белки есть и в других продуктах, но мы считаем, что без мясных белков человеку нельзя обходиться. 77
КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ ЕСТЬ ЛИ ЖИЗНЬ НА ТИТАНЕ? ОПИЙ БОЛЬШЕ НЕ НУЖЕН? С наркотическими свойствами опия — млечного сока из незрелых маковых головок — человек познакомился много веков назад. Сейчас плантации снотворного, или опийного, мака занимают тысячи гектаров; из опия получают такие широко распространенные лечебные средства, как морфин, кодеин, папаверин. Но опий может быть и смертельным врагом человека. Все Вопрос этот, правде, можно считать не вполне корректным нововведением, направленным против вечного вопроса с<есть ли жизнь на Марсе?» Тем не менее есть смысл познакомиться с некоторыми сведениями об этой проблеме (они заимствованы из одноименной заметки в журнале «Biid der Wissenschaft», 1973, № 3). На Титане, одном из спутников Сатурна, еще в 1944 году спектральным анализом были обнаружены признаки метана. Затем астрономы определили, что температура поверхности Титана гораздо выше, чем ей полагалось быть «по норме» попадающих туда Солнечных лучей. Объяснение этому увидели в так называемом парниковом эффекте: планета, как бы укрытая газовой оболочкой, отдает в пространство меньше тепла, чем получает. Известный астроном профессор Карл Саган из Корнеллского уни- большую тревогу во многих странах вызывает проблема наркомании, все больше сил приходится тратить на борьбу с незаконной добычей и сбытом наркотиков. И если на нужды медицины во всем мире сейчас ежегодно расходуется около 135G т опия, то почти столько же —1200 тонн уходит на черный рынок. Вред, причиняемый опием, грозит превзойти пользу, которую он приносит... Не так давно группа экспертов Всемирной организации здравоохранения выступила с программным заявлением, из которого следует, что в ближайшем будущем в борьбе с наркоманией можно будет добиться первых ощутимых успехов. Эксперты пришли к заключению, что современная медицина больше не нуждается в опии и его производных и что вскоре можно будет прекратить возделывание опийного мака. оерситета недавно предположил, что в отличие от Земли и Венеры, где этот эффект существует благодаря водяному пару и углекислому газу, на Титане его причиной может быть молекулярный водород вулканического происхождения: вода, метан и аммиак, извергаемые вулканами, превращаются в водород и радикалы, дающие красноватую и коричневую окраску, а ее и наблюдают в отраженном свете Титана. Отсюда уже недалеко до следующего логического шага: почему не быть на Титане органическим веществам? Почему не* образоваться там сложным органическим веществам, из которых на Земле, как предполагается, возникла жизнь? Итак, возможно, что после экспедиции на Марс нам предстоит отправиться дальше, чтобы выяснить, есть ли все-таки жизнь на Титане, М. КИРИЛЛОВ В поисках заменителей опия эксперты изучили большое число синтетических препаратов. Среди них были обнаружены средства, обезболивающий эффект которых оказался даже выше, чем у морфина. Нашлись заменители и для кодеина. К сожалению, в сообщении (журнал «Здоровье мира», ноябрь — декабрь 1972 г.) ничего не говорится о том, какие же именно фармакологические средства, по мнению экспертов, должны прийти на смену опию и его производным. Ни слова не сказано и о проведении широких клинических испытаний, необходимых для окончательного одобрения новых препаратов. Если такие испытания дадут положительный результат, то сокращение производства натурального опия, несомненно, облегчит борьбу с наркоманией. С. МАРТЫНОВ 78
ВИРУСЫ- ПРОТИВ РАКА? Если нападение вируса может перестроить работу живой клетки так, что она утрачивает все свои обычные функции, кроме роста и деления, которые более не поддаются контролю, то не может ли вирус уничтожить такую клетку до конца? Или иначе: если вирус разрушает здоровые клетки, то нельзя ли найти такой вирус, который будет разрушать клетки опухоли? В последние годы эта идея обсуждается в онкологической науке, ведутся поиски и опыты. Журнал «Bild der Wissenschaft» A972, № 8) сообщает, что в университете ш та га Индиана (США) группа исследователей под руководством д-ра М. Тейлора обнаружила вид энтеровируса, опыты с которым дали интересные с этой точки зрения результаты. Вирусы, выделенные из кишечника крупного рогатого скота, добавляли в культуру ткани. Со здоровыми клетками мыши и человека никаких патологических изменений при этом не происходило. Опухолевые же клетки, взятые от мышей, были разрушены этим вирусом при опытах в пробирке. Такой же эффект наблюдался при заражении этим вирусом опухолевой ткени из мозга человека. Здоровые клетки мозговой ткани патологических изменений при введении в них исследуемого вируса не претерпели. Можно себе представить, какие надежды связывают авторы исследования с этим непонятным свойством найденного ими вируса. А. ХАРЧЕНКО ...органические фосфаты изменяют магнитную восприимчивость железа в дезоксигемоглобине («Nature New Biology», т. 243, с. 80).« ...у древних ящеров реакция на боль была очень медленной («Здоровье». 1973, '№ 7, с. 10)... ...с помощью аргон-аргонового метола установлено, что Сихотэ- Алинский метеорит возник примерно 450 миллионов лет назад («Доклады Академии наук СССР», т. 207. с. 1300)... ...изучаются кровяные клетки, обнаруженные в сосудах мумий американских индейцев, умерших около 2000 лет назад («Science», т. 180. с 303)... ...генетическую информацию мож- н^ передавать от клетки к клетке с помощью изолированных хромосом («Proceedings of the National Academy of Sciences of USA», т. 70. с 1258)... Пишут,что... ...в молоке ехидны содержится углевод фукоиллактоза («Science», т. 180, с. 201)... ...в углистом метеорите Мигеи обнаружен двуспиральный аналог полинуклеогида. напоминающего по струк1упе ДНК («Доклады Академии наук СССР» т. 206, с. 563)... ...из злокачественных клеток выделены частниы в форме колец, содержащие ДНК, РНК и белок, Ко, по-видимому, не являющиеся вирусами («Nature New Biology», т. 243. с. 146)... ...муравьи способны сообщать своим сородичам об опасности с помощью звуковых сигналов («Природа». 1973. № 6, с. 102)... ...полярные льды могут полностью растаять к середине XXI столетия («Земля и Вселенная», 1973, № 3, с. 24)... 79
СЛОВАРЬ НАУКИ ДРАГОЦЕННЫЕ КАМНИ В заметках «От угля до керосина» A973, № 5) было обещано рассказать в свое время о камнях. Выполняем обещанное. Конечно, рассказать о названиях всех камней невозможно; ограничимся лишь некоторыми драгоценными. КАМЕНЬ Надо полагать, что камень — одно из важнейших и старейших слов в языке. Общеславянское, древнерусское и старославянское камы (а также литовское akmuo, akmens — камень) родственны греческому акмон и древнеиндийскому ачма, означающим наковальня и скала. Обратите внимание на такое неожиданное, двойное значение. И за метьте, что в немецком и английском яз-ыках Hammer ii hammer — родственники русского камия — означают молоток. Ведь сперва, еще в каменном веке, молотки были просто кусками камня, да и наковальни — тоже. Потом материал орудия изменился, но функция его осталась, а вместе с нею осталось и слово. АЛМАЗ В русском языке слово алмаз впервые встречается в «Хождении за три моря» Афанасия Никитина. Как полагают многие этимологи, это слово заимствовано из тюркских языков; например, в татарском есть слово алмас. Но это тоже заимствование, от арабского алмас, элмас, пришедшего в арабский язык из греческого. Итак, первоисточник ясен. В греческом языке слово звучит иначе: адамас. Оно состоит из отрицания а и глагола дамацо — побеждать, приручать, овладевать чем-либо, подчинять себе (н еще — жениться). Адамас — непреодолимый, непобедимый. От этого же греческого слова произошли немецкое Diamant и английское diamond — не только синонимы, но и родственники алмаза. АМЕТИСТ У слова аметист история очень любопытна. В древней Греции этот фиолетовый камень считался волшебным: он якобы предохранял тех, кто его носит, от опьянения, вбирая в себя вннные пары. Эту историю подтверждают этимологи: древнегреческое аме- тюстос состоит из отрицания а и глагола метюо — пьянею. В русский язык слово пришло из старославянского. Оно отмечается в памятниках с XII в. в формах аметисть, амебйпъ, амео- устъ, аметоустъ. Современное ударение на последнем слоге вьнвано, видимо, влиянием французского ametlriste. 80
АГАТ Это слово пришло в русский язык из греческого: ахатес по-гречески агат. А возникло название камня из имени собственного. Ахатес — так называлась река в Сицилии, на берегах которой, согласно «Естественной истории» Плиния, был впервые найден полудрагоценный камень агат. РУБИН Слово рубин вовсе не в родстве с рубить. И тем не менее родственники в русском языке у него есть. А именно слово рдеть (краснеть) и его производные. Многие слова, обозначающие красное, имеют общий корень с рубином. Тут и немецкое rot, и английское red, и французское rouge, и латинское rubens и ruber — красный. Из ги- bens образовалось средневековое .латинское rubinus, непосредственно давшее название камню. (В родстве, между прочим, и слово рубрика — заглавие, которое обязательно писалось красным.) САПФИР Древнегреческое саппхейрос (от древнееврейского саппир) обозначало драгоценный камень синего цвета. Трудно сказать, где найти древнейшую форму зтого слова. Быть может, это древнеиндийское шаниприйям — камень, любимый богом Сатурном. Правда, Сатурн был римским богом, но древность латыни и экспансия Римской империи вполне допускают, что имя Сатурн проникло и в Индию. ГРАНАТ Группа минералов—гранаты, единица аптекарского веса — гран, плод гранатового дерева, артиллерийский снаряд и ручная граната, а также гранит — все это родственные слова. Они восходят к латинскому granum — зерно. Слово гранит образовалось из средне- латинского marmor granitum — зернистый мрамор, название плода — из malum granitum — зернистое яблоко, а название камня — из lapis granatus — зернистый камень. А есть ли связь со словом грань, от которого пошло слово граница (немцы преобразовали его в Gren- хе), а также с типографским термином граика? Никто из этимологов об этом не высказывается. Грань первоначально значила острие, выступ (украинское грань и польское gran — край, угол). А немецкое Granne — ость колоса. Отсюда уже один шаг до зерна... Т. АУЭРБАХ 81
КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК ВНИМАНИЮ НОВИЧКОВ! Пункт первы й. Членом клуба может быть каждый школьник. Пункт второй. Членом клуба становится тот, кто задаст интересный вопрос, или найдет интересный ответ, или пришлет заметку, фотографию, рисунок, или просто расскажет о своих полезных делах. Большинство юных читателей журнала относится к уставу клуба серьезно. В письмах, которые приходят в редакцию, есть и вопросы, и ответы, и заметки, иллюстрированные рисунками и фотографиями. Время от времени самое интересное появляется на страницах клуба Юный химик. А этот выпуск клуба, первый в новом учебном году, составлен целиком из писем читателей. ХОТИТЕ ПОДГОТОВИТЬСЯ К ЭКЗАМЕНАМ ПОЛУЧШЕ! НАЗОВИТЕ МИНЕРАЛ Во всех трех задачах, которые здесь напечатаны, один и тот же гопрос — тот, что вынесен в заголовок. Эти задачи прислал в редакцию Леонид ГОЛЬДЕНБЕРГ, ученик школы № 72 города Запорожье. 1. Бесцветный газ, полученный при обжиге 0,92 г желтого минерала, пропустили через баритовую воду; образовалось 2,17 г осадка. Твердый остаток после обжига растворили в азотной кислоте и получили окрашенный раствор. Назовите минерал. 2. 5,46 г минерала обработали концентрированной серной кислотой н получили 3,5 л газа (условия нормальные), разъедающего влажное стекло. Металл, входящий в состав минерала, получают обычно с его же помощью. Назовите минерал. 3. 4,52 г минерала натрия, встречающегося в некоторых соляных озерах, растворили в соляной кислоте, раствор упарили и остаток довели до постоянной массы, равной 3,51 г. Назовите минерал. (Решения — на стр. 86) 82
СВОИМИ ГЛАЗАМИ КАК ТРИТОН ДЫШИТ В ВОДЕ В брачный период тритон каждые 2—4 минуты всплывает на поверхность воды, чтобы захватить воздух и пополнить запасы кислорода в организме. Часть кислорода он получает чергз кожу и через нее же рассеивает большую часть углекислоты. Логично предположить, что если среда над поверхностью воды будет непригодной для дыхания, то тритон погибнет, а в воде, бедной кислородом, тритон должен всплывать для захвата воздуха особенно часто. Но как же объяснить тогда результаты моих опытов? Тритон помещался в закрытый аквариум с температурой воды от 13 до 16° С. В воду через распылитель непрерывно подавался воздух. Воздушные пузырьки собирались под воронку и выводились из аквариума. Над поверхностью воды продувался сильный ток азота, так что среда над водой была непригодна для дыхания. Тритон систематически всплывал на поверхность, и его поведение было обычным в течение всего опыта длившегося 4 часа. В тем же аквариуме через воду продували азот, а над поверхностью воды пропускали ток воздуха. Тритон быстро терял активность: неподвижно лежал иа дне, не всплывая, то есть переходил на режим кислородного голод?ния. Эти опыты завершили наблюдения за тритонами в природных условиях и в аквариуме. На основании опытов можно сделать вывод о трех различных типах газообмен? у тритонов в брачный период. у " ' *%■ Личинка тритона обыкновенного вот-вот вылупится из яйца (диаметр яйца около 5 мм). Видны балансиры, жабры, зачатки передних конечностей, глаза. Этот и последующие снимки сделаны автором с помощью фотоувеличи теля «Ленинград», на котором вместо осветительного устройства установлен фотоаппарат «Зенит-С» с удлинительными кольцами. Объект съемки находился в сантиметре от объектива увеличителя Тритон, всплывая на поверхность, выпускает пузырек газа 83
1. Весь кислород тритон получает через кожу и через нее же рассеивает СОя. Так он обычно дышит при температуре воды ниже 11—14° С. 2. Весь кислород тритон получает через кожу, а углекислоту выводит из организма через легкие и кожу. Тритон всплывает только для того, чтобы выпустить С02- Температура воды около 15° С. 3. Такой газообмен по существу и описан в литературе. Большую часть кислорода тритон получает из атмосферы. Основную рель играют легкие, кожное дыхание имеет подчиненное значение/»-- Конечно, выводы, к которым я пришел, могут показаться спорными. Окончательно решить вопрос в домашних условиях невозможно. Для этого нужно, например, провести специальную киносъемку. На фотографиях видно то, что совершенно не улавливается простым Завтрак личинки глазом, дно ротовой полости у тритона, находящегося у самой поверхности воды, раздуто, но по фотографиям невозможно судить о моменте съемки. Результаты опытов, которые я описал, мне кажутся убедительными, но они противоречат литературным данным; а мне очень хотелось бы узнать, прав я или нет. Владимир КОВАЛЕВ, Ленинград, школа № 117 НИКАКОГО ПРОТИВОРЕЧИЯ НЕТ Заметку о тритонах комментирует заведующий отделом герпетологии МГУ кандидат биологических наук Б. Д. ВАСИЛЬЕВ. Наблюдения и эксперименты Володи Ковалева заслуживают поощрения: они дают дополнительный иллюстративный материал по дыханию амфибий. А противоречивость результатов лишь кажущаяся. Дело в том, что кожное дыхание— не просто важная составная часть обшей системы дыхания земноводных; нередко оно играет решающую роль. В газообмене амфибий участвуют три дыхательных поверхности: кожная, легочная и рото-глоточная. Доля участия каждой из ннх различна: у обыкновенного тритона кожные покровы обеспечивают потребность в кислороде на 74%, рото-глоточная полость — на 1,5%, а легкие — на 24,5%. Значение кожи как дыхательного органа в брачный сезон еще более возрастает: в это время поверхность кожи увеличивается благодаря образованию различных выростов, а толщина ее уменьшается. Углекислота выделяется у тритонов почти исключительно через кожу. Поэтому опыты Володи Ковалева можно объяснить так. В хорошо аэрированной воде, над которой продувается азот, тритон получает кислород только нз воды с помощью кожного дыхания. Его потребность в кислороде удовлетворяется не полностью, и он всплывает к поверхности воды, чтобы добрать недостающую порцию кислорода с помощью легких. Не получив этой дополнительной порции (над водой — азот), тритон все же не меняет своего нормального поведения, так как легко мирится с такой кислородной не д остаточ н ость ю. Если же обыкновенного тритона лишить возможности дышать кожей (а так и происходит, когда через воду продувают азот), то животному не хватает кислорода— одни только легкие с нагрузкой не справляются. Из-за кислородного голодания тритон впадает в оцепенение. Итак, именно взаимодействие всех органов, участвующих в газообмене, в сочетании со своеобразной биохимией крови амфибий и позволяет им выживать в очень изменчивых условиях — и когда кислорода много, и когда его мало. 84
ДОМАШНЯЯ ЛАБОРАТОРИЯ РАСТВОР СВЕТИТСЯ В ТЕМНОТЕ Предлагаю интересный и безопасный опыт для домашней лаборатории. Нужные вещества: поташ (К2СО3) можно купить в фотомагазине, гидрохинон находится в пакетике проявителя, 10%-ный ОПЫТЫ БЕЗ ВЗРЫВОВ И НЕ ТОЛЬКО ФЛУОРЕСЦЕИН! В майском номере прошлого года я прочел заметку Г. Койдана о приготовлении флуоресцеина. Мне удалось повторить в домашней лаборатории этот синтез. Наверное, многим юным химикам, получившим, как и я, фпупресиеин. захочется n do делать с ним какие- то опыты. Я предлагаю получить люминофор. Для опыта понадобятся полоска листового алюминия, борная кислота и пинцет На тщательно очищенную алюминиевую полоску нанесем 3—4 г порошка борной кислоты и смочим его 15 каплями полученного щелочного раствора флуоресиеинл. Перемешаем, зажмем полоску пинцетом и нагреем на газовой г.лите до полного сплавления. Поднесем полученный люминофор к яркой лампе, а потом выключим свет. Несколько секунд в темноте отчетливо видно зеленое свечение. После синтеза флуоресцеина я всерьез увлекся химией красителей. Сначала не все было глад- р аствор фор ма льдеги да можно купить в аптеке, пергидроль (раствор Н202) — попросить в школе или в парикмахерской. Вместо гидрохинона можно взять пирогаллол или резорцин. 1 г гидрохинона и 5 г поташа ко, бывали и неудачи. А теперь я уверенно провожу даже довольно сложные синтезы. Хочу предложить читателям клуба методику синтеза красителя анилинового красного (бензолазо-р-нафтола), известного еще под названием су- дан I. Необходимы следующие вещества: нафталин, анилин, серная кислота, твердый едкий натр, нитрит натрия, ацетат натрия. Анилин можно попросить в школьной лаборатории, но ОБЯЗАТЕЛЬНО ПОМНИТЕ О ЕГО ТОКСИЧНОСТИ! Итак, приступим к синтезу. В кругло донную колбу на 100 мл нальем о мл концентрированной серной кислоты (ОСТОРОЖНО!) и при размешивании добавим 6 г растертого нафталина. Закроем колбу резиновой пробкой с двумя отверстиями. В одно из них вставим термометр, его шарик должен быть погружен в реакционную смесь. Нагреем смесь в течение трех- четырех часов на песочной бане при 170—180° С. По окончании реакции дадим смеси охладиться, после чего постепенно выльем ее в насыщенный раствор поваренной соли, охлаждаемый льдом. Через полчаса отфильтруем образующуюся натриевую соль р-наф- талинсульфокислоты, промоем ее небольшим количеством ледяной растворяют в 40 мл 10% -ного раствора формальдегида, переливают в литровую (не менее!) колбу и оставляют в темной комнате. Когда глаза привыкнут к темноте, добавляют к раствору 15 мл пергидроля. Содержимое колбы пенится, и происходит излучение оранжевого света. Хемолюминесценцню в этом опыте можно объяснить окислением гидрохинона перекисью водорода в щелочной среде. Выделяемая при этом энергия почти целиком преобразуется в световую. Однако часть ее выделяется в виде тепла, это вызывает испарение формальдегида, и поэтому над колбой лучше не наклоняться. Б. МАЛЬГИНОВ, Волгоград, школа № 84 дистиллированной воды и высушим. Полученную соль сплавим с избытком твердого едкого натра (ОСТОРОЖНО!) при постоянном перемешивании. Образуется р-наф- тол. Расплав после охлаждения разотрем в ступке и выщелочим горячей водой, чтобы удалить образующийся в результате реакции сульфит натрия. Теперь приступим к синтезу красителя. В пробирку нальем 2,5 мл анилина и добавим 5 мл 30%-ной серной кислоты. Раствор охладим и добавим 5млЮ%-ного раствора нитрита натрия. Вновь охладим пробирку и через 15 минут добавим 2,5 мл 30%-ного раствора ацетата натрия. Во второй пробирке растворим 0,5 г полученного р-нафтола в 6 мл 10%-ного раствора NaOH, после чего по каплям нальем диазо- раствор из первой пробирки в щелочной раствор р-пафтола. Выпадает ярко-красный осадок красителя бензолазо-Р-нафтола. Такой синтез красителя можно, наверное, провести и в домашней лаборатории, но я этого не советую. Лучше заняться им в школе, под руководством учителя. В. ЛЕБЕДЕВ, Черновцы, школа № 35. 85
Решения задач НАЗОВИТЕ МИНЕРАЛ (См. стр. 82) 1. Газ, упомянутый в условии, видимо, либо С02, либо S02. Рассмотрим первый вариант. СОг образуется при термической диссоциации карбонатов: МеСОз -** МеО + С02. Затем, по условию, идет реакция: Ва(ОНJ + С02 = ВаС03| + Н20. 197 2 17-2 При этом образуется ' = 0,022 г-экв. карбонат-анионов, а количество карбонат-ионов в осадке ВаСОз равно2'Iq.60^ 0,66 г. Значит, в 0,92 г минерала содержится 0,92 — 0,66 = 0,26 г металла грамм-эквивалент которого равен—^-—= 11,8. Не магний ли это? Его грамм-эквивалент 12, и магний образует минерал магнезит MgCOe. Однако это не магний. Его соли, и магнезит тоже, не окрашены в желтый цвет, растворы их также бесцветны. Значит, придется рассмотреть второй вариант. S02 получается при обжиге сульфидных руд: MeS ^ МеО + S02; далее идет реакция: Ва(ОНJ + S02 = BaS03 + H20. 217 2 17-32 В осадке сульфита бария содержится *м^— = 0,32 г 0,32 16 217 = 0,02 г-экв.). Следовательно, ме- серы (или талла в образце минерала было 0,92—0,32 = 0,60 г. Грамм-эквивалент металла равен —— = 30. Увы, металла с таким эквивалентом нет. Так что же это за минерал? Вспомним о двойных солях. Хорошо известный желтый минерал халькопирит — именно двойная соль CuFeS2. И действительно, общий грамм-экви- 64+56 Qn ы валент металлов составляет —-— = 30. Итак, ми- 4 нерал — халькопирит. 2. Газ, который выделился из минерала, конечно, фтористый водород. Подсчитаем количество фтора в 3,5-19 „ _ минерале: -Д„ я = 3 г. Тогда металла в образце 22,4 содержится 5,46 — 3 = 2,46 г, его грамм-эквивалент 2,46-22,4 1R равен 3 5 = В периодической системе элементов нет металла с таким эквивалентом. Но мы уже помним о том, что в состав минерала может входить не один металл. Алюминий получают с помощью криолита — Na3AlF6, который служит электролитом, растворяющим А12Оз. Правда, обычно используют не природный минерал — он встречается редко,— а искусственный криолит, но это существа дела не меняет. Общий грамм- 23-34-27 эквивалент металлов здесь равен ^ = 16. Итак, минерал — криолит. 3. Натрий в природе встречается только в виде солей. Найдем эквивалент аниона натриевой соли, из которой состоит минерал. При растворении в соляной кислоте произошла химическая реакция, и твердый остаток — очевидно, хлористый натрий (молекулярная масса 58,5 г). Натрия в минерале содержит- 3,51-23 58,5 -1,38 г; остальное D,52—1,38 = 3,14 г) приходится на долю аниона. В соли содержится 1 38 Ll - = 0,06 г-экв. натрия. Грамм-эквивалент аниона 23 F равено"Лб = 52Д Предположим, что анион одно- или двухвалентный; если принимать число атомов кислорода за 0, 1, 2, 3, 4. все равно никак не удастся отыскать в периодической системе элемент, который образует анион с эквивалентом 52,3. Если же анион трехвалентный, то подходит Nb043~. Но, к сожалению, минерала Na3Nb04 в природе нет. Давайте поразмыслим, какие минералы натрия могут образоваться в соляных озерах. Поваренная соль не подходит, у мирабилита Na2S04 • 10Н2О другой эквивалент аниона... Но есть более редкий минерал — трона №2СОз • ЫаНСОз • 2Н20, который образуется при взаимодействии С02 с растворами соляных озер. И общий эквивалент аниона вместе с кристаллизационной водой равен у троны именно 52,3. Итак, минерал—трона. 86
ЛОВКОСТЬ РУК., ПОЛОМАННЫЕ АВТОРУЧКИ МОЖНО СКЛЕИТЬ Представляем вам одну из работ химического кружка Кузнецкой школы-интериата (Карагандинская обл.). Ее выполнили ученики Н. ЛОБЗЕНКО и Я. ШЕНГЕЛЬ под руководством учителя химии И. И. ВАГНЕРА. Корпуса авторучек делают обычно из полистирола. Этот пластик можно склеивать различными органическими растворителями: бензолом, толуолом, днх. юрэтаном. хлороформом и др. Однако они не всегда доступны юным химикам. Очень хорошо склеивает изделия из полистирола клеи, представляющий собой раствор полистирола в стироле. Таком клей мы и предлагаем приготовить. Вначале получим из полимера исходный мономер — стирол. Этот процесс называется деполимеризацией. Возьмите один-два ненужных колпачка от авторучек, разломайте их на небольшие кусочки и положите в пробирку — все, кроме одного. Укрепите пробирку в штативе, предварительно закрыв ее пробкой с газоотводной трубкой. Конец газоотводной трубки опустите в пробирку, которая находится в стакане со снегом или с холодной водой. Нагрейте пробирку с кусочками пластмассы. Выделяющийся при разложении газ конденсируется и превращается в жидкость — стирол. Когда вы получите около 3 мл жидкости, нагревание прекратите, оставшийся кусочек пластмассы опустите в пробирку, закройте ее пробкой и дайте кусочку раствориться. Клей готов. Он хорошо склеивает поломанные авторучки, в чем вы сами можете убедиться. ВОЗМОЖНЫ ВАРИАНТЫ У НАС ПОЛУЧИЛОСЬ ПРОЩЕ В № 1 журнала за этот год предложен способ выведения пятен от марганцовки: сначала за1рязнен- ное место обрабатывают раствором лимонной кислоты, а затем перекисью водорода. Но эти вещества не всегда бывают в про даже. В кружке при кафедре химии Горьковского инженерно- строительного института мы попытались добиться того же результата, используя более дешевые и доступные химикаты: уксусную кислоту 3%-ной концентрации (столовый уксус) и персоль — широко распространенное средство для стирки. Для выведения пятна его надо сначала смочить столовым уксусом, а затем промыть в растворе персоли (столовая ложка на литр воды). Лучше брать теплый раствор, но годится и раствор комнатной температуры. Обработанные участки необходимо прополоскать в чистой воде. С. НЕВЕРОВ. гор. Горький, школа № 40. ЗАОЧНОЕ СОРЕВНОВАНИЕ ИТОГИ —В ДЕКАБРЕ Уважаемые читатели клуба Юный химик! Ваши заметки, задачи, опыты, фотоснимки редакция помещает не только в специальных выпусках клуба; в течение всего года вместе с учеными, преподавателями, журналистами на страницах журнала выступают и школьники. Кто из юных химиков прислал самый интересный материал! Начиная с этого года, редакция будет регулярно подводить итоги такого заочного соревнования. Первые победители будут названы в декабрьском номере журнала. Ждем ваших писем! 87
УЧИТЕСЬ ПЕРЕВОДИТЬ НЕМЕЦКИЙ-ДЛЯ ХИМИКОВ GLUHEN OHNE ABFALL Eine wesentliche technische Neuerung bei der Herstellung von Messing stammt aus Osterreich. Die Firma Ebner in Linz hat ein Verfahren entwikkelt!, mit dem das bisher nach dem Gluhen des Messings notwendige Beizen in Schwefelsaure mit anschliefiender Neutralisation der Abwasser und elektrolytischer Ruckgewinnung des Zinks uberflussig wird2. Aufier bedeutenden Kos- teneinsparungen verspricht man sich noch eine wesentliche Verringerung der Umweltverschmutzung. Das Messing wird nach der neuen Methode unter einem Schutz- gas aus absolut sauerstofffreiem Stickstoff mit etwa 10- bis 20prozentigem Anteil an Wasserstoff gegluht. Die Temperatur ist dabei gerade so hoch, dafi die Zink- ausdampfung aus der Metalloberflache noch ertraglich3 ist. Ein Problem bieten noch4 die Schmiermittelreste der vorhergehenden Kaltverformung: Schmiermittel sind normalerweise auf optimale Wirkung5 ohne Rucksicht auf anschliefiendes 6 Blankgluhen getrimmt, sie enthal- ten unter anderem meist viel Sauerstoff. Die Metallurgen von Ebner arbeiten jetzt an einem fur diese Methode geeigneten synthetischen SchmieroL «Bild der Wissenschaft», 1973, № 4 ОТЖИГ БЕЗ ОТХОДОВ Существенное техническое новшество в производстве латуни предложено в Австрии. Фирма «Эбнер» из Линца разработала процесс, исключающий необходимое до сих пор травление в серной кислоте после отжига, нейтрализацию отработанных вод и электролитическую регенерацию цинка. Кроме значительного сокращения затрат предложенный способ позволит также сулественно уменьшить загрязнение окружающей среды. По новому методу латунь отжигают в защитной атмосфере, которая состоит из азота, полностью очищенного от кислорода, с добавкой 10—20% водорода. Температуру при этом поддерживают на таком уровне, чтобы цинк умеренно испарялся с металлической поверхности. Проблему, однако, представляют смазочные вещества, остающиеся после холодной обработки латуни: пытаясь добиться от смазки оптимального эффекта, последующий светлый отжиг обычно не учитывают, а смазки кроме прочего в большинстве своем содержат много кислорода. Сейчас металлурги фирмы «Эбнер» работают над созданием синтетического смазочного масла, пригодного для нового метода. КОММЕНТАРИЙ К ПЕРЕВОДУ 1 Глагол entwickeln означает «развивать». Однако в научных и технических текстах этот глагол может иметь иные значения: «создавать», «разрабатывать», иногда «усовершенствовать». 2. Wird uberflussig — «становится излишним». В немецком языке этот оборот требует предлога mit. При переводе предлог можно передать словами «из-за», «в результате», «благодаря» («процесс, благодаря которому становится излишним...»). Разумеется, возможны и другие варианты перевода; в этой заметке придаточное предложение заменено причастными оборотом («процесс, исключающий...»). 3. Для слова ertraglich словарь дает значения «сносный», «терпимый», а также «доходный». «Сносный» подходит по смыслу, но такое слово в заметке технического свойства режет слух. Лучше употребить слово «умеренный». Вообще контекст многое может подсказать переводчику. Скажем, Kosteneinsparung— «экономия средств», но «сокращение затрат» в этом тексте, видимо, предпочтительнее. 4. Noch — «еще». Так это наречие и следует переводить. Лишь иногда оно принимает противительное значение: «но», «однако» {ein Problem bieten noch...). Ведь ранее о нерешенных проблемах не говорилось, и слово «еще» было бы здесь не к месту. 5. Слово die Wirkung на редкость многозначно. А чем больше перечислено значении в словаре, тем труднее найти нужное... Обычно все решает контекст: в сочетании с optimal слово Wirkung лучше перевести как «эффект», нежели как «действие». 6. Причастия в словаре обычно не ищут — достаточно знать глагол. Но иногда причастие отличается по значению от глагола Именно с таким случаем мы и встретились: глагол anschliefien — «примыкать», а образованное от него причастие anschliefiend, употребленное как определение, переводится «последующий». В качестве обстоятельства это же слово может означать «затем». Л. Н. ПОПОВА 88
НАУЧНЫЙ ФОЛЬКЛОР ОЧЕРЕДЬ: ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ И КИНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ Однажды во время обеденного перерыва мною была предпринята попытка математического анализа проблемы очереди (на примере очереди в нашу столовую). Результаты этого анализа легли в основу данной публикации. С точки зрения термодинамической, первые члены очереди обладают наименьшей свободной энергией (причины понятны), а последние — наибольшей. Поэтому естественно, что последние стремятся стать первыми. Поскольку очередь всегда направлена в пространстве от последнего члена к первому, она может быть изображена вектором (А)п. С точки зрения кинетики, в основе механизма очереди лежат два элементарных процесса. 1 Процесс формирования очереди (в хпсстовой ее части): Й+Йп -U (А)п+, A) 2 Процесс рассасывания очереди (в головной ее части): (А)п —A*Ji (А)п_, B' Реальная очередь являэтся следствием наложения эгих двух процессов. Исходя из предложенного механизма, можно установить некоторые количественные зависимости между основными параметрами, характеризующими очередь. Устойчивость очереди F определяется отношением скоростных констант элементарных процессов A) и B): F-Ki/Ka C) При Ki ^ Кг—очередь устойчива, при К| <С Кг — она рассасывается. Прирашение длины счереди в единицу времени AL будет AL = Kt-K2 ... D) Тогда длина очереди (L) к концу интервала времени t будет: L=Lo+ALt ... E) Очень важно для практики время (Т) пребывания в очереди ее п-го члена. (Пример: вот я стал в очередь за обедом; сколько времени в ней простою?) Нетрудно видеть, что T = L0/K2 ... F) Применяя уравнение F) к очереди в нашу столовую, найдем, что при L0=15 чел. и Кг=0.5 чел./мин. 15 Т = — « 30 минут, что иногда хорошо согласуется с 0,5 опытом. На практике, однако, теория не всегда подтверждается, ибо наш расчет не учитывал полуслучайных факторов: a) фактор пристраиваемости A-f-n —n-f-1, n — не всегда стремится к бесконечности); b) фактор торопливости («а я здесь стоял», «здесь» — это в головной части); c) фактор «у-меня-без-сдач-ности» и так далее. В результате данные эксперимента почти всегда расходятся с теоретическими. Необходимость введения поправочного коэффициента X (Х^ 1) говорит о желательности дополнительных исследование, результаты которых, надеюсь, также будут опубликсваны. В заключение автор приносит благодарность многочисленным сотрудникам института, деятельность которых (факторы а, Ь, с) пролила свет на недостатки предлагаемой теории. Г. А. ШТРАИХМАН. Институт высокомолекулярных соединений АН СССР 8Э
A. M. Вейи, Б. И. Каменецкая. Память человека. «Наука», Москва, 1973, 208 с, 40 000 экз., 69 к. Некоторые люди тратят неимоверные усилия, чтобы выучить наизусть недлинное стихотворение. А вот один французский пастух, умевший умножать в уме сорока- значные цифры, не мог запомнить подряд более семи букв. Английский художник Джошуа Рейнольде писал портреты по памяти; он говорил, что мысленно сажает человека на стул и видит его... Многие ученые в Индии воспроизводят по памяти Веды; там более миллиона слов. Человек после ушиба мозга заговорил на языке своего детства — валлийском, а выздоровев, снова забыл его. Вальтер Скотт заканчивал работу над «Айвенго» во время болезни, а когда ему принесли напечатанный роман, он не поверил, что написал его, — память сохранила только замысел... Но не эти примеры самое удивительное в книге А. М. Вейна и Б. И. Каменецкой. Удивительно НОВЫЕ КНИЖКИ то, что эти феномены, возможно, скоро будут разгаданы. До недавнего времени изучение памяти было задачей психологов и физиологов. Сейчас к решению этой задачи подключились биохимики. На страницах книги, посвященных биохимии, слово РНК встречается чаще других; именно рибонуклеиновым кислотам исследователи отдают главенствующую роль при изучении памяти. Это подтверждается экспериментально: в клетках мозга обученных животных РНК на 12% больше, чем у необученных. Когда в мозг тренированных крыс вводят фермент, разрушающий РНК, выработанные ранее условные рефлексы пропадают. Исследователям известно уже многое, но единой теории памяти пока нет. Поэтому мы не находим в книге безусловных выводов а абсолютных рекомендаций. В. Ш. Паланкер. Холодное горение. «Наука». Москва, 1972, 112 с, 13 000 экз., 36 к. До тех пор, пока основными источниками энергии были муску- 90 лы, ветер и дрова, эпохи называли по материалам*— камню, бронзе, железу. Энергетические определения появились позже: век пара, век электричества, атомный век... Однако и в атомный век топливо служит источником энергии. И не только в топках. Холодное горение — непосредственное преобразование химической энергии топлива в электрическую (минуя стадию пр евр ашения в тепло) — позволяет получить очень высокий коэффициент полезного действия. Холодное горение происходит в особых электрохимических генераторах — топливных элементах, работающих без шума н без вредных отходов. Книга В. Ш. Паланкер а достаточно емка. Она начинается с опытов Гальвани и заканчивается прогнозом на следующий век, когда, возможно, весь транспорт перейдет на топливные элементы. Но это всего лишь орнамент; суть же внутри, там, где дается объяснение процессов, конструкций, видов топлива: ведь р ади этого мы, собственно, и берем в руки книгу. Изложение самой
этой сути оставляет впечатление достоверности, но и не более того. Что главное, что второстепенное? На чем задержать внимание? Увы, акценты не расставлены. Ровный и холодный тон, формулы, схемы. Мы верим, что проблема важна и серьезна. Но ведь она, наверное, и интересна! А понятия «достоверное» и «интересное» друг другу отнюдь не противоречат. Ф. С. Завельский. Время и его измерение. «Наука». Москва, 1972, 272 с, 50 000 экз., 45 к. Что егть время? Вопрос вопросов... Но, как бы ни трактовали его философы, измерять время надо. Древние делали это в ряде случаев совсем неплохо; календарь майя был точнее нашего, григорианского; но и он за 5000 лет ошибался на сутки. Словом, «все врут календари...» С древних способов измерения времени и простейшего счета диен начинает книгу Ф. С. Завельский, чтобы затем, рассказав о привычных часах, перейти к получению точного времени, к его хранению и передаче. Еще совсем недавно, шестнадцать лет назад. Международный комитет мер и весов решил, что «секунда есть 7з1 556 925i9747 часть тропического года для 1900 г января 0 в 12 часов». Сейчас появилась еще более современная мера времени: за секунду происходит 9 192 631 770 колебаний электромагнитной волны, испускаемой атомом цезия-133. После рассказа об эталонах времени автор сообщает читателям, как измеряют короткие промежутки времени, быстроперемен- ные процессы, как улавливают приборами миллиардные доли секунды, когда происходит химическая реакция или ядерный процесс. Затем речь заходит о трансформации времени, так привлекающей писателей-фантастов Последние разделы книги посвящены датировке давно прошедших событий, измерению возраста Земли, Солнца и звезд, косм охр оио- логии, возрасту всей нашей Вселенной. Эти весьма сложные проблемы изложены вполне доступно (включая проблему времени в специальной теории относительности). Автор даже выражает благодарность некоторым своим консультантам «за выкорчевывание из рукописи всего излишне сложного». Время, выражаясь житейски, властно над всем, или, говоря более строго, все процессы протекают во времени. Книга Ф. С. Завел ьского, правда, основательно переработанная, выходит уже третьим изданием; ведь каждый год появляются новые открытия. Время меняется, и его измерение меняется вместе с ним... Обзор подготовила М. ФИЛИМОНОВА УВАЖАЕМЫЕ ЧИТАТЕЛИ, с января 1974 года «Химия и жизнь» будет выглядеть по-новому: журнал станет многоцветным; формат журнала уменьшится, а число страниц увеличится до 128 (в трех летних номерах —до 112); в каждом номере журнала поместится больше статей и заметок—в среднем на полтора печатных листа; эго значит, что за год чиштели получат фактически два дополнительных номера нынешнего объема. Подписная цена журнала на 1974 год не изменится. Розничная продажа будет по-прежнему весьма ограничена. 91
Rp: НОВЫЙ ПРЕПАРАТ Под этой рубрикой мы печатаем краткую информацию о новых лекарственных препаратах, серийно выпускаемых отечественной медицинской промышленностью. Публикуемые сведения предназначены ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ РАБОТНИКОВ и ни в коем случае не могут служить руководством для самостоятельного лечения. При отсутствии препаратов в продаже следует обращаться в аптекоуправления. ФТОРАФУР PHTHORAFURUM Противоопухолевый препарат, аналог 5-фторурацила, обладающий пролонгированным действием. Расщепление фторафура в организме с постепенным высвобождением 5-фторурацила позволяет в течение длительного времени поддерживать достаточно высокие концентрации 5-фторурацила в крови и органах. Препарат отличается от 5-фторурацила в 5—7 раз меньшей токсичностью и лучше переносится больными. Фтор а фур оказывает отчетливое противоопухолевое действие, применяют его при раке желудка, прямой и толстых кишок. Лечение фторафуром проводится не ранее чем через месяц после лучевого и химиотерапевтиче- ского воздействия. Препарат вводится внутривенно, через каждые 12 часов, разовая доза — 30 мг/кг веса больного. В момент введения обычно возникает головокружение, поэтому вводить препарат рекомендуется больному в постели. При длительном применении препарата, введении больших доз и повышенной чувствительности больного возможны побочные явления: тошнота, рвота, стоматит, диарея, угнетение кроветворения. В этих случаях лечение фторафуром должно быть прекращено. Литература: И. М. К р а в ч е н- к о и др. Фторафур — новое противоопухолевое средство. В кн.: «Экспериментальная и клиническая фармакотерапия». Рига, 1970, вып. I, с. 93—103. АМПИЦИЛЛИН AMPYCILLIN Антибиотик альфа-аминобензилпе- нициллин (синоним ы: пенбритин, пентрексил, семициллин) относится к полусинтетическим пеницил- линам широкого спектра действия и оказывает бактерицидное действие на грамположительные и гр амотр ицательные микроорганизмы. .В отношении стрептококков, пневмококков и не образующих пенициллиназу стафиллококков препарат несколько менее активен, чем бензилпенициллин, но дает больший эффект, чем тетрациклин и левомицетин. Активно действует также на энтерококки, спорообразующие анаэробные бактерии, салмонеллы. При инфекциях, вызванных устойчивыми к пенициллину стафилококками, неэффективен. Ампициллин быстро и полно всасывается в кровь; его важное преимущество — кислотоустойчи- вость, позволяющая принимать препарат внутрь. Препарат применяется при инфекциях дыхательных и мочевы- водящих путей, при гнойной хирургической инфекции (как отдельно, так и в сочетании с ме- тициллином, оксациллином, кана- мицином, гентамицином, которые значительно усиливают эффект). Побочные явления редки и аналогичны наблюдаемым при использовании других пенициллинов. Литература: С. М. Н а в а ш и н, И. П. Васина. Справочник по антибиотикам. М., 1970. АНАТРУКСОНИЙ ANATRUXONIUM Курареподобное средство, активный миорелаксаит, особенно сильное и длительное действие оказывает при наркозе с применением эфира и фторотана. Кроме кура- реподобного действия, блокирует передачу возбуждения с блуждающего нерва на сердце. Препарат малотоксичен, терапевтический диапазон широкий. Антагонистом его являются прозерин и аналогичные ему антихолинэсте- разные препараты. Применяется в сочетании с искусственной вентиляцией легких для расслабления мышц во время разнообразных оперативных вмешательств. Наиболее длительно иод влиянием препарата расслабляются мышцы брюшной стенки и конечностей. Противопоказан при миастении. Литература: Д. А. X а р к е- в и ч. Новые курареподобные и ганглиоблокирующие средства. М., 1970. 92
ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ • СОВЕЩАНИЯ И КОНФЕРЕНЦИИ ' 1-я всесоюзная конференция по химии гетероциклических соединений. Ноябрь. Москва (Научный совет АН СССР по тонкому органическому синтезу. Институт органической химии АН СССР — Москва Б-334, Ленинский пр., 47) Симпозиум по радиационной химии водных систем. Ноябрь. Москва. (Научный совет АН СССР по химии высоких энергий — Москва В-334, Воробьевское ш., 25) Симпозиум «Чистые вещества и технические средства эталонирования аналитических приборов (повышение точности и воспроизводимости показаний аналитических приборов)». Ноябрь. Ленинград. (Научный совет АН СССР по аналитической химии — Москва В-334, Воробьевское ш., 47а) Конференция «Нозые методы получения углеводородных мономеров». Ноябрь. Нижнекамск. (Научный совет АН СССР по нефтехимии — Москва В-71, Ленинский пр., 29) Семинар по процессам восстановления окислов (процессы термической диссоциации, газовое восстановление, восстановление при температурах выше 5000°). Ноябрь. Москва. (Научный совет АН СССР по физико-химическим основам металлургических процессов — Москва В-334, Ленинский пр., 49) Совещание по проблемам гиперге- неза. Ноябрь. Москва. (Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии АН СССР — Москва Ж-17, Старомонетный пер., 35) ф МЕЖДУНАРОДНАЯ ВСТРЕЧА Симпозиум по экстракционной металлургии. Декабрь. США, Цинциннати. ф КНИГИ В ближайшее время выходят в издательствах «Наука»: A. И. Бусев, В. М. Иванов. Аналитическая химия золота. 1 р. 45 к. О. П. Грушников, В. В. Елкин, B. М. Резников. Достижения и проблемы химии лигнина. 1 р. 80 к. Г. Г. Девятых, А. Д. Зорин. Летучие неорганические гидриды особой чистоты. 1 р. 80 к. Б. В. Дерягин, Н. А. Кротова, B. П. Смилга. Адгезия твердых тел. 2 р. 50 К. П. И. Долин, В. Н. Шубин, C. А. Брусе нц се а. Радиационная очистка воды. 70 к. И. К. Малина. История каталитического синтеза аммиака. 70 к. Учение о радиоактивности. История и современность. 1 р. 45 к. И. И. Черняев. Комплексные соединения переходных металлов. Избранные труды. 2 р. 85 к. «Химия»: Л. М. Полоцкий, Г. И. Лапшенков. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов в химической технологии. Руководство к лабораторным работам. Изд. 2-е. 94 к. П. Сайке. Механизмы реакций в органической химии. 2-е изд. перевода. I р. 61 к. 3. Франке. Химия отравляющих веществ. В двух томах. Т. I. 2 р. 40 К. Адреса магазинов «Книга — почтой», высылающих книги наложенным платежом, опубликованы частично в «Химии и жизни» A969, № 2) и полностью — в газете «Книжное обозрение» A971, № 7, 8, 9). ф ВЫСТАВКИ Новейшее оборудование для переработки плодов и винограда («ВИН- ПЛОДМАШ-73»). 4—15 октября. Кишинев, ВДНХ Молдавской ССР. Специальные методы прессования и аппаратура для исследования ме- таллокерамических материалов («ПОРОШКОВАЯ МЕТ АЛЛУР- ГИЯ-73»)- 10—22 октября. Минск, Дворец спорта. Вычислительные машины и средства оргтехники. Устроитель — внешнеторговое предприятие «Его-* ро-Машинен», ГДР. 15—23 октября. Таллин, Певческая эстрада. Научные приборы предприятия «Карл Цейсе», ГДР. 17—28 октября. Ташкент, ВДНХ Узбекской ССР. ф ВДНХ СССР В павильоне «Химия» Академии наук СССР в октябре будет проведен семинар «Роль химии в проблеме белкового питания». 93 В павильоне «Химическая про-* мышленность» в октябре будут проведены: конференция «Применение ионообменных материалов в различных отраслях народного хозяйства» ; совещание «Основы разработки и создания АСУП в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности»; школа «Термоэластомеры и их применение в народном хозяйстве»; выставка «Механизация транспортных погрузочно-разгрузочных работ в производстве резинотехнических изделий» (в ноябре эта выставка будет работать в Ярославле, в декабре — в Саранске и гор. Волжский). Ф УЧЕНЫЕ СОВЕТЫ Утверждены составы ученых сове тов: Института химической физики АН СССР (председатель — академик Н. Н. СЕМЕНОВ, заместители председателя — академики В. Н. КОНДРАТЬЕВ и Н. М. ЭМАНУЭЛЬ); Института элементоорганических соединений АН СССР (председатель — академик А. Н. НЕСМЕЯНОВ, заместитель председателя — академик М. И. КАВАЧНИК). ф НАЗНАЧЕНИЯ Кандидат технических наук М. Я. ЯМПОЛЬСКАЯ утверждена ученым секретарем Объединенного ученого совета по химическим наукам Дальневосточного научного центра АН СССР.
КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ ЧЕМ СКЛЕИТЬ КЮВЕТЫ! У нас в лаборатории есть фото- электроколориметр (ФЭК) с набором стеклянных кювет. Кюветы часто бьются, расклеиваются, а как починить их — не знаем. Говорят, что они склеены канадским бальзамом. Правда ли это! Е. М. Свидерская, Братск Трудно заочно определить марку клея, но, несомненно, детали кювет соединены термопластичным клеем, может быть, и канадским бальзамом — оптическим клеем высокого качества. Для склейки кювет * применяют синтетические прозрачные клеи, лучше всего поливинилацетатные. При нагревании они размягчаются, а при охлаждении затвердевают. Чтобы склеить разбитую кювету, сначала ее надо подогреть в кипящей воде или в обогреваемом шкафу. Клеевая прослойка между деталями не удаляется. Склеивать детали кювет нужно очень осторожно, горячими, при температуре свыше 100° С. Читателям, желающим подробнее познакомиться с марками клеев, рекомендуем следующие книги: Д. А. Кардашов. Синтетические клеи. M.f Изд-во «Химия», 1968. А. Л. Козловский. Синтетические клеи. М., Гизметпром, 1967. КАК СТАТЬ СУДЕБНЫМ ЭКСПЕРТОМ! Расскажите, пожалуйста, где можно получить профессию судебного эксперта! Т. Некрасова, Москва Институтов или факультетов, готовящих судебных экспертов, в нашей стране пока нет. Поэтому путь в судебные эксперты не прост. Чтобы стать сотрудником криминалистической лаборатории или Научно-исследовательского института экспертизы, следует прежде всего закончить химический или физический факультеты университета или других высших учебных заведений. Судебному эксперту в Москве необходимо еще иметь и кандидатскую степень. Следует, однако, помнить, что сейчас миновало время универсальных криминалистов типа Шерлока Холмса, знавш-эго обо всем на свете. В современных криминалистических лабораториях специалисты подразделяются на разные группы — одни владеют современными аналитическими методами, другие специализируются на свойствах материалов растительного и животного происхождения, природных и синтетических. Люди с таким багажом знаний * огут рассчитывать на то, что их примут на работу в криминалистическую лабораторию. Но мало знать физику или биохимию, необходимо еще знание юридических наук. Юридические науки будущие криминалисты постигают, уже работая в институте. БРИОФИЛЛУМ — РОДСТВЕННИК ЖЕНЬШЕНЯ! Ответьте Мне, пожалуйста, родственник ли женьшеню комнатное растение биофиллус! Можно его использовать так, как, например, пользуются растением алоэ! Н. Гаврилова, Казань Интересующее вас комнатное растение бриофиллум, которое вы неправильно называете биофиллу- сом,— не родственник женьшеню. Эти два растения относятся к разным семействам: женьшень — к семейству аралиевых, а бриофиллум к семейству тол- стянковых. Кстати, более распространенное название бриофиллу- ма — каланхоэ. Родина каланхоэ — остров Мадагаскар. Из сотни видов этого растения в комнатных условиях разводят только 5—7. Чаще всего в комнатах встречается Kalanchoe daigremontiare — мощное многолетнее вечнозеленое растение, достигающее метра в высоту. На его стебле на длинных черешках сидят листья яйцевидной формы с зубчиками по краям. В этих зубчиках из так называемых выводковых почек развиваются два-три крошечных листика и под ними несколько едва заметных корешков. Листики легко осыпаются с листьев и, попав на землю, быстро укореняются. Именно за такой необычный способ размножения каланхоэ прозвали живородящим деревом. Каланхоэ используется в народной медицине при самых различных заболеваниях. Листья этого растения способствуют заживлению ран, останавливают кровотечения. Сок каланхоэ полезен при гипертонии и при желудочных заболеваниях. Недавно целебные свойства каланхоэ привлекли внимание фармакологов. Химический состав его сока изучен далеко не полностью, но уже установлено, что каланхоэ богато активными веществами. В нем есть органические кислоты (уксусная, яблочная, щавелевая, лимонная и и зол именная), ферменты, дубильные вещества, витамин С, микроэлементы. Цветоводы-любители разводят и Kalanchoe pinnata, отличающееся тем, что нэ его стебле внизу сидят листья — сначала простые, а затем сложно-непарнопе- ристые. Препараты из этого растения прошли в нашей стране клинические испытания и разрешены Министерством здравоохранения к применению в медицинской практике. Этих препаратов два —- сок каланхоэ и мазь каланхоэ. Сок готовят из свежих листьев и зеленой части стебля калан- 94
КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ хоэ. Он желтого цвета и приятного запаха. Жидкость может содержать мелкую взвесь или осадок. Мазь содержит 40 мл сока каланхоэ, 60 г безводного ланолина и по 0,25 г фуразолидона и новокаина. Препараты каланхоэ предназначены для наружного применения при лечении трофических язв, незаживающих ран, ожогов, пролежней и др. В стоматологической практике сок каланхоэ используется для лечения некоторых видов стоматитов. Следует помнить, что препараты каланхоэ, как и все другие лекарства, следует применять только по назначению врача. От редакции. После того, как в «Химии и жизни» № 6 за этот год была напечатана заметка «Цветы Гете», редакция получила много писем. В заметке в ответ на вопрос одного из читателей о том, что такое цветы Гете и почему их именуют домашним женьшенем, сообщалось, что цветы Гете — это фиалки и к женьшеню они никакого отношения не имеют. Некоторые цветоводы- любители называют цветами Гете и домашним женьшенем каланхоэ. На самом деле, у каланхоэ есть еще одно название — живородящее дерево Гете. ЧТО ТАКОЕ — МЕЦЦО-ТИНТО! Расскажите, пожалуйста, что представляет собой произведение меццо-тинто! В. Д. ЛЕКСАНОВ, Новосибирск Слово меццо-тинто означает одну из разновидностей техники гравирования, то есть создания изобразительного произведения посредством печатания с гравировальной доски, на которой предварительно вырезают изображение. Существует довольно много видов гравюры. Они отличаются друг от друга как по материалу (например, ксилографию выполняют на дереве, линогравюру — на линолеуме, офорт и меццо-тинто — на металлической доске), так и по принципу перенесения типографской краски с доски на бумагу, по способу печати. Различают высокую и глубокую печать (по отношению к гравюре чаще употребляют термины выпуклая гравюра и углубленная гравюра). Меццо-тинто относится к последнему способу исполнения гравюр. Для изготовления меццо-тинто берется металлическая доска с равномерно шероховатой поверхностью, которая дает оттиск ровного черного тона. Специальными инструментами заглаживают те участки, которые на оттиске должны быть более сеетлыми. Чем лучше будет заглажен участок, тем меньше на нем задержится краски, и в этом месте на отпечатке получится более слабый тон. А для тех мест, которые должны быть на оттиске белыми, приходится не только заглаживать шероховатости, но и полировать эти участки. Такой способ изготовления гравюр появился в середине XVII века и особенно широко был распространен в XVIII и в начале XIX веков для создания гравюр с картин выдающихся художников. Сейчас меццо-тинто встречается редко. Иногда словом меццо-тинто обозначают и саму гравюру, выполненную в этой технике. В. И ЮШИНУ, Новосибирск: Цветную обратимую пленку, обработанную по ошибке проявителем для черно-белой пленки, исправить нельзя. Н. М. ПШЕНИЧНОЙ, Павлоград Днепропетровской обл.: В отделе сбыта Главного аптечного управления Министерства здравоохранения СССР нам сообщили, что витамин U по- ступит в аптеки страны в конце этого года, но, вероятно, поначалу приобрести его будет непросто, потому что пока препарат выпускают в небольших количествах. Л. Б. НОВИКОВСКОМУ, Житомир: В состав черной туши входит красящее вещество — газовая сажа и специальные связывающие добавки например, щелочной раствор казеина или шеллак В Г. НИКИТАШУ, Новочеркасск: Самая высокая проба серебра для ювелирных изделий — 916, то есть в одном грамме такого сплава содержится 0,916 г драгоценного металла; чаще выпускают изделия с более низкими пробами — 800 и 875. К. П. ПОПОВУ, Рязань: Наиболее эффективный метод удаления волос с кожи — электродепиляция; применяют этот метод во многих косметологичгских лечебницах, в том числе и в Институте косметологии Министерства здравоохранения (Москва). В. М. ПЧЕЛ- КИНУ, Горький: Старение резины — процесс необратимый, поэтому, если резиновый плащ стал жестким, былую эластичность ему не вернуть. В КРУГЛ ЯКОВОЙ, Львов: Минерал волконскоит добывают только в нашей стране. Н. ТЕРЕНТЬЕВОИ из Пензы, которая хочет знать, можно ли в домашних условиях получить антивещество. К сожалению, пока нет... 95
ТРУД МУЖСКОЙ, ТРУД ЖЕНСКИЙ Не так уж и давно, тому нет и ста лет, русский журнал «Вокруг света» поместил заметку «Женщина-гарач». В ней не без игри: вости сообщалось, что в одной из стран Западной Европы несколько женщин получили дипломы медиков. В наши дни женщины в общем-то не могут пожаловаться на недостаток дел, но тем не менее деление труда на мужской и женский в какой-то степени сохраняется. Корни этого уходят в далекое прошлое человечества; ученые же постигают его, изучая народы и племена, для которых это прошлое пока — сегодняшний день. ...У племен нага (северо-восточная Индия) сохранились пережитки матриархата, женщины пользуются там большой властью и немалым авторитетом. И поэтому, может быть, многие занятия, требующие особых знаний и навыков, да к тому же окруженные некоторой таинственностью, остаются чисто женской прерогативой. Само собой, к числу этих занятий относятся и те начатки химии, которые в ходу среди нага. Снадобья, лекарства, приворотные зелья готовят самые старые женщины племени, они сами находят все нужные ингредиенты, не подпуская к этому важному делу никого из посторонних, особенно мужчин. У южноамериканских индейцев слабому полу поручена так сказать бытовая химия — добыча сока, приготовление красок; самую же важную и ответственную химическую работу делают мужчины, речь идет о приготовлении ядов для стрел, магических средств для устрашения врагов и приворотных зельев. Или вот дойка коров. С нашей точки зрения, самая что ни на есть женская работа. А у ма- саев — воинственных кочевников-скотоводов Восточной Африки доить коров разрешается только мужчинам. Масаи твердо верят, что стоит женщине прикоснуться к вымени, как у коровы, да что там у одной коровы — у всех коров племени немедленно исчезает молоко. У южноафриканского племени матабеле (представители его изображены на рисунке) в обязанностях мужчин и женщин, с точки зрения непосвященного, так перепутано все, что особой логики не уловишь. Доить коров могут и мужчины и женщины, добывать краски, необходимые для племенных обрядов, — тоже. Но красную глину ходят копать только женщины, с жиром ее смешивают тоже они, а вот белый известняк крушат мужчины. Объяснение, правда, этому можно найти: ломка камня требует немалой физической силы, и мужчинам заниматься этим как-то сподручнее. Но зато никакой силы не требовалось, чтобы добыть жука нцолоко, нужного для изготовления золотисто-черной краски, и тем не менее эта работа считается чисто мужской. В любом случае занятие тем, что мы можем назвать химией, у отсталых племен всегда считалось почетной и таинственной работой, и по тому, кто ведает этим, можно почти безошибочно определить, какой пол в племени верховодит. Химия — штука серьезная, к ней случайных людей не подпускают. Впрочем, не только в отсталых племенах... К. САМОПАНЩИКОВ Художественный редактор В. С. Любаров Номер оформили художники И. П. Захарова, Е. С. Скрынников. Технический редактор Э. И. Михлин Корректоры Е. И. Сорокина, Г. Н. Нелидова Адрес редакции: 117333, Москва В-333, Ленинский проспект, 61 Телефоны: 135-52-29, 135-90-20, 135-63-91 Т11396 Сдано в набор 11/VII 1973 г. Подписано к печати 17/VHI 1973 г. Бум. л. 3 + вкл. Усл. печ. л. 10,08. Уч.-изд. л. 10,8 Бумага 84 X lOSVie. Тираж 175 000 экз. Заказ 330. Цена 30 коп. Московская типография JV*° 13. Союзполиграфпрома при Государственном Комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 107005, Москва. Б-5, Денисовский пер., 30
~'-"i^ > - л <Ci V*
Издательство «Наука» Цена 30 коп. Индекс 71050 ЖИРАФ И ЛЕКАЛО Многим, вероятно, знакомы ла- тексиые игрушки. Наклонишь голову такому жирафу, он так и останется с наклоненной головой, пока не изменишь ее положение снова. По этому же принципу устроено так называемое универсальное лекало, технологию изготовления которого разработали в Научно- исследовательском институте резиновых и латексных изделий Министерства нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР. Само лекало совсем не похоже иа причудливо изогнутые, со странными вырезами приспособления, которые обычно именуют лекалами. Это длинная прямая профилированная линейка из резины (в сечении она имеет форму равнобедренного треугольника). Чтобы начертить кривую по точкам, лииейку изгибают по ходу этих точек, и, как шея жирафа, линейка может сохранять приданную ей форму сколь угодно долго. Следуя ее изгибам, буквально одним росчерком пера можно начертить самую замысловатую кривую. Сохраняет свою форму лекало потому, что внутри линейки по всей длине протянут гибкий свинцовый шнур. Чтобы провести столь же замысловатую кривую с помощью обычного пластмассового или металлического лекала, пришлось бы подстраивать бока его и вырезы много раз последовательно к каждой группе точек.