Текст
ИНТЕРНЕТ-ЖУРНАЛ
ЯНВАРЬ 2023
А
I I 1.Г
\л}' *
ДОМАШНЯЯ
ЛАБОРАТОРИЯ
Научно-практический
и образовательный
интернет-журнал
Адрес редакции:
homelab@gmx.us
Статьи для журнала направ-
лять, указывая в теме пись-
ма «For journal».
Журнал содержит материалы
найденные в Интернет или
написанные для Интернет.
Журнал является полностью
некоммерческим. Никакие го-
норары авторам статей не
выплачиваются и никакие оп-
латы за рекламу не принима-
ются.
Явные рекламные объявления
не принимаются, но скрытая
реклама, содержащаяся в
статьях, допускается и даже
приветствуется.
Редакция занимается только
оформительской деятельно-
стью и никакой ответствен-
ности за содержание статей
не несет.
Статьи редактируются, но
орфография статей является
делом их авторов.
При использовании материа-
лов этого журнала, ссылка
на него не является обяза-
тельной, но желательной.
Никакие претензии за не-
вольный ущерб авторам, за-
имствованных в Интернет
статей и произведений, не
принимаются. Произведенный
ущерб считается компенсиро-
ванным рекламой авторов и
их произведений.
По всем спорным вопросам следу-
ет обращаться лично в соответ-
ствующие учреждения провинции
Свободное государство (ЮАР).
При себе иметь, заверенные ме-
стным нотариусом, копии всех
необходимых документов на афри-
каанс, в том числе, свидетель-
ства о рождении, диплома об
образовании, справки с места
жительства, справки о здоровье
и справки об авторских правах
(в 2-х экземплярах).
Nft
ЩжШ П-П
- - ^
СОДЕРЖАНИЕ
Генетическая история людей (окончание)
Начала общей химии (продолжение)
Январь 2023
История
Ликбез
86
Инициирующие ВВ. Справочник
Некоторые реагенты и растворители (окончание)
Некоторые методы органической химии
Химичка
116
159
210
Вольтамперметр на Attiny85
Вольтметр на AttinylO
Веб-сервер на Arduino
Большая катушка Теслы
Измеритель влажности
Электронный нос
Пьезокристаллы
Линзы
Полупроницаемые мембраны
Яды вокруг нас
Видоизмененный углерод
Яды страшные и не очень
Обзор технологий ЗБ-печати
Список опубликованного
Электроника
240
247
Системы
255
Техника
289
302
308
Технологии
319
326
335
Мышление
343
Литпортал
447
Разное
557
589
610
НА ОБЛОЖКЕ
Рисунок к публикации «Яды вокруг нас»,
История
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИСТОРИЯ ЛЮДЕЙ
Адам Резерфорд
ЧАСТЬ ВТОРАЯ. КТО МЫ ТЕПЕРЬ
4. КОНЕЦ РАСЫ
Я думаю, мне стоит уйти от этого вопро-
са, связанного с такой массой предубеж-
дений .
Чарлз Дарвин в письме Альфреду Расселу
Уоллесу, 22 декабря 1887 г.
Октябрь 1981 года,
Капел-Сент-Мэри, Саффолк
В тот день, когда я впервые столкнулся с проявлениями расизма, я оказался
Лероем, а моя сестра получила имя Коко. Мы зашли в супермаркет в крохотной
деревушке Капел-Сент-Мэри в Саффолке, где тогда жили, и туда же прибыла на
велосипедах группа мальчишек, которые стали выкрикивать эти прозвища в мой
адрес и в адрес моей сестры, на 17 месяцев младше меня. В то время необыкно-
венной популярностью пользовался фильм «Слава», героев которого звали Коко и
Лерой. Из того, что произошло потом, я помню две вещи. Поначалу нам было ве-
село, поскольку эти замечательные танцоры из фильма, оба афроамериканцы, были
чрезвычайно симпатичными персонажами: Лерой немного угрюмый и харизматичный,
с заплетенными в мелкие косички волосами, а Коко - красивая и упрямая.
А еще я помню, как от гнева побледнел мой отец. Может быть, его реакция бы-
ла преувеличенной из-за недавней гибели его лучшего друга Блэра Пича, убитого
полицейским на антинацистском митинге в Лондоне за год или за два до этого. В
тот момент мы совсем не поняли причину бурной реакции отца, тем более что Ко-
ко и Лерой действительно были замечательными персонажами. Наверное, в 1980-х
годах в сельском Саффолке мы с сестрой казались смуглыми по сравнению с ос-
тальными . Помню еще, что по дороге домой мы с сестрой поссорились.
Вскоре после этого случая при первой же встрече в новой школе какой-то се-
милетний мальчик назвал меня «паки». К этому времени я уже знал, что это ру-
гательство, и ударил его, как мне кажется, в живот56. Как и большинство хули-
ганов, он закричал и стал звать на помощь учителя, и в результате я оказался
в кабинете директора школы. Мистер Йелланд, обладавший совершенно понятным
отвращением к драке, был взбешен. Я рассказал ему, что произошло, он отпустил
меня, и я вышел, все еще страшно напуганный. По-видимому, мистер Йелланд от-
личался еще большим отвращением к проявлениям расизма, поскольку мой соперник
был на неделю отлучен от школы.
Эти банальные примеры примитивного расизма весьма незначительны, и я не мо-
гу сказать, что страдал от проявлений расизма на протяжении всей жизни. Моя
мать индианка, но у меня не очень темная кожа, так что меня часто принимают
за итальянца или испанца. У меня настоящее английское имя и такой акцент, ко-
торый позволил бы работать диктором на радио ВВС. Я был в Индии несколько
раз, но только по работе или в качестве туриста. В одном из путешествий я на-
шел место, откуда происходит моя родня, но с научной точки зрения это не
представляло большого интереса; я выяснил только, что ДНК, доставшаяся мне от
матери, появилась где-то в районе Мумбаи примерно 20 тысяч лет назад. Никако-
го озарения не произошло: я имею к Индии такое же отношение, как крикет. Ни
моя мама, ни ее родители никогда не бывали в Индии. Еще до их рождения их ро-
дители переселились в Гайану (Южная Америка), где моя мама провела первые 20
лет жизни, прежде чем перебралась в Англию, как сделали многие женщины из
Гайаны, когда Англии понадобился медицинский персонал для Национальной систе-
мы здравоохранения. Теперь мама живет в Канаде.
Мой отец родился в Скарбурге, Йоркшир, а его семья жила на северо-востоке
Англии как минимум с XVII века. Семья Резерфордов прочно связана с этой мест-
ностью и имеет собственный тартан57 и девиз: пес sorte, пес fa to (не случай и
не судьба). На мой взгляд, этот девиз имеет непосредственное отношение к эво-
люции и генетике.
Когда отцу было пять лет, семья эмигрировала в Новую Зеландию, где уже было
немало Резерфордов, включая знаменитого Эрнеста58, но в двадцатилетнем воз-
расте отец отправился обратно на родину. Сестра отца, моя тетя, по-прежнему
живет на другом краю света и от австрийского еврея имеет сына, моего двоюрод-
ного брата - такого же совершеннейшего новозеландца, как и две его дочери,
мои двоюродные племянницы. Мои родители развелись, когда мне было примерно
восемь лет, и мы стали жить с подругой (а теперь уже женой) отца, которая вы-
растила нас, как собственных детей. Она родом из Восточной Англии, и надгро-
56 Теперь я не думаю, что драка - лучший способ увещевания расистов.
57 Шотландка определенного рисунка и расцветки; цвета тартана определяли, в частно-
сти, социальный статус семьи.
58 Не родственник. Эрнест Резерфорд — британский физик новозеландского происхожде-
ния. Известен как отец ядерной физики. Лауреат Нобелевской премии по химии 1908 го-
да.
бия ее предков по материнской линии от XVII века до наших дней возвышаются на
церковном кладбище в Эссексе. Ее отец и его сестра были сиротами. Их вырасти-
ли сестры милосердия в Ливерпуле. Однако когда мы пытались восстановить се-
мейное дерево, оказалось, что ее дед, возможно, был евреем из России по имени
Джозеф Абрахаме, принявший при натурализации имя Джозеф Адаме и полностью по-
рвавший со своей историей59. У подруги моего отца уже было двое своих детей,
но ветви наших семейных деревьев сплелись, когда через 16 лет после моего ро-
ждения у отца и его подруги родился общий ребенок.
Теперь мы все уже взрослые. Моя сестра вышла замуж за англичанина из Южной
Африки с голландскими и немецко-еврейскими корнями, и у них родились две до-
чери. Мой средний брат женился на шведке и живет на родине создателя биологи-
ческой таксономии, в Уппсале60. Их дети имеют две национальности и с рождения
говорят на двух языках. Мой младший брат живет с иранкой, чья семья находится
в изгнании. Сестра моей приемной матери замужем за человеком, который ребен-
ком был брошен в Греции и усыновлен английской семьей. У них три сына: стар-
ший женат на англичанке, мать которой наполовину немка, наполовину мальтийка.
Я женат на англичанке с ирландскими и уэльскими корнями с обеих сторон. Всех
троих наших детей я родил в Лондоне, причем один из моих сыновей появился на
свет всего в километре от работного дома Хакни, где, если верить документам
XIX века, жил и умер в нищете один из 32 моих пра-пра-пра-прадедушек, носив-
ший великолепное имя Ликургус Хэнди61.
Вот такие дела. За одно поколение семья русских евреев превратилась в анг-
лийских язычников, мой двоюродный брат родился в Новой Зеландии, а племянница
и племянник оказались шведами. Иногда, когда меня спрашивают или когда я за-
полняю официальные документы, я объявляю себя наполовину индийцем, наполовину
англичанином. Но так ли это? Я родом из Ипсвича, но теперь, когда мне перева-
лило за 40, я гораздо больше времени провожу в Лондоне. И моя родословная
представляется мне «семейным деревом дворняги» - не столько деревом, сколько
запутанными зарослями.
Насколько типична такая ситуация? Хотя на протяжении всей истории человече-
ства люди женились неподалеку от дома, всегда существовала тенденция к аут-
бридингу (неродственному скрещиванию). Во всяком случае, в некоролевских
семьях. А в предыдущей главе на примере истории Габсбургов мы увидели, к чему
приводит инбридинг. Нет смысла повторять, что расовая дискриминация - идио-
тизм, но в моем случае прозвище «паки» вообще не имеет смысла. И еще более
абсурдно сравнивать меня и мою сестру с афроамериканцами, какими бы чудесными
ни были или ни казались нам Коко и Л ер ой62. Я не знаю родословной актеров Ай-
рин Кары и Джина Энтони Рэя, но практически уверен, что в генетическом плане
59 В еврейских семьях это происходит довольно часто. К примеру, у меня есть друг по
фамилии Коэн, хотя в его случае фамилия никак не связана с еврейской религиозной
службой (козны - сословие священнослужителей в иудаизме). Дело в том, что прибывав-
шие в XIX веке в Великобританию из Восточной Европы евреи не говорили по-английски.
В результате иммиграционные службы присваивали многим из них фамилию Коэн как типич-
ную еврейскую. Аналогичным образом, у меня есть друзья по фамилии Джи (Gee) и Кей
(Кау) . Эти фамилии - лишь первые буквы их еврейских фамилий: иметь типичную еврей-
скую фамилию Гинсбург (Ginsberg) в 1930-х годах было небезопасно, а фамилия Крупник
(Krupnik) считалась трудной для произношения.
60 Где жил и умер Карл Линней, совершивший революционный переворот в биологии, осо-
бенно в том, что касается системы классификации живых существ.
61 По-видимому, по месту рождения моего сына следует считать кокни. (Кокни - пред-
ставители низшего и среднего класса Лондона, говорящие на весьма специфическом про-
сторечном диалекте; истинным кокни считается только тот, кто родился в пределах зо-
ны, где слышен звон колоколов церкви Сент-Мери-ле-Боу. - Примеч. пер.)
62 Все же мы стали ученым и музейным работником, а не актерами.
я намного ближе к мальчикам-расистам из Саффолка, чем эти двое черных ребят
из «Славы» друг к другу. Причем это относится к моим предкам как с британской
стороны, по отцу, так и с индийской стороны, по матери.
Дело в том, что 100 тысяч лет назад Африку начали покидать небольшие попу-
ляции людей, которые постепенно разрастались и расселялись по всему миру, о
чем мы говорили в главе 1. В формировании нашего генетического пула участво-
вали лишь некоторые популяции; их было гораздо меньше, чем тех, кто остался
на родине. В статистике такую ситуацию назвали бы ошибкой выборки. Отбирая
всего несколько образцов из большой разнородной популяции, вы получаете нере-
презентативную выборку по отношению к исходной группе. И вот из этого неболь-
шого и нерепрезентативного образца и сформировалась ДНК всех современных лю-
дей, за исключением африканцев. По этой причине, даже будь я русским, шведом
или маори, генетическое сходство между мной и мальчиками из Саффолка больше,
чем между потомками большой популяции людей, оставшихся в Африке.
Генетика показывает, что рас не существует, а их концепция является крайне
ошибочной, однако эту науку придумал расист.
Я догадываюсь, что у тех мальчиков не было прочной базы знаний относительно
вариабельности генетики человека и миграционных процессов, и они, по-
видимому, вовсе не хотели прокомментировать идею эволюции человека. Расизм -
это способ запугивания окружающих и усиления самоидентификации в ущерб другим
людям: кто бы ты ни был, ты не такой, как мы. Но если из анализа моего семей-
ного дерева можно сделать хоть какой-то вывод, то он сводится к следующему:
история семей смеется над концепцией рас и показывает, что определение расы в
бытовом понимании является глубоко ошибочным. Современная генетика подтвер-
ждает этот вывод, и вскоре я об этом расскажу. Сейчас я только сформулирую
свой тезис: не существует никаких важных генетических элементов, на основании
которых какая-либо группа людей могла быть идентифицирована как «раса». В ге-
нетическом смысле рас не существует.
Я не знаю такой группы людей, которую можно было бы научно обоснованным пу-
тем описать по составу их ДНК. Между людьми существует масса генетических и
физических различий, но никакие из них не позволяют оперировать термином «ра-
са» . Вопрос о смысле этого термина в научном плане остается весьма сложным и
противоречивым. Повторю, что в целом для генетиков такого понятия просто не
существует. В этой главе мы увидим, насколько это утверждение соответствует
действительности. Оставим в стороне политические соображения, хотя в обсужде-
нии этого вопроса невозможно не почувствовать несправедливости, неправоты и
морального унижения. Роль ученого заключается в том, чтобы удалить эти субъ-
ективные оценки из объективной реальности и показать, как обстоят дела на са-
мом деле, а не как мы их себе представляем.
Забавно, что генетика как наука родилась из исследований расовых различий,
и начал эту работу расист. История моей науки неразрывно связана с идеями,
которые сегодня считаются позорными: расизм, господство, предубеждения и ев-
геника. Как любая реальная история, как любое реальное семейное дерево, эта
наука развивалась весьма непростым путем. Все генетики, все статистики и,
вообще говоря, все ученые находятся в большом интеллектуальном долгу перед
Современная генетика немыслима без статистики. Эволюционная биология сделала не-
вероятный скачок в первой половине XX века, когда несколько замечательных ученых ре-
шили применить аппарат математики и статистики к анализу идеи Дарвина о естественном
отборе, хотя многие из этих ученых имели весьма неприятные идеи. Имена Пирсона и
Спирмена известны всем, кто хоть каким-то образом сталкивался с вопросами статисти-
ки . В эпоху геномики статистика играет еще более важную роль, раскрывая связи между
человеческими популяциями, но большинство современных статистиков не являются откро-
венными расистами.
одним расистом викторианской эпохи, гений которого во многом сформировал со-
временный мир. Этого человека звали Фрэнсис Гальтон, и его история, как мно-
гие важные истории в биологии, начинается с Чарлза Дарвина.
Книгу «О происхождении видов»64 Дарвин опубликовал в ноябре 1859 года, и
она незамедлительно стала бестселлером. Первое издание было распродано прак-
тически сразу (точно не известно, было ли оно распродано, но Дарвин писал об
этом в дневниках), и в январе 1860 года тиражом 3000 экземпляров было выпуще-
но второе издание.
Дарвин не отличался крепким здоровьем и, возможно, подхватил какую-то бо-
лезнь (мы не знаем какую) во время путешествия на «Бигле», когда обнаружил
доказательства эволюции и движения земной коры, начал размышлять о развитии
жизни на Земле и различиях и сходстве между людьми и континентами. Он вел об-
ширную переписку, но редко и неохотно выступал на публике. К счастью, у него
были такие громкоголосые сторонники, как Томас Хаксли и Джозеф Гукер, распро-
странявшие главную идею Дарвина об эволюции за счет отбора и наследования мо-
дификаций .
В 1850-х годах Дарвин уже был известен в научной среде благодаря своим пу-
тешествиям, но после публикации книги он стал звездой. В наши дни слово «ге-
ний» используется на каждом шагу, но Дарвин, бесспорно, был гением во всех
смыслах, лично для меня - величайшим из всех ученых во всех областях. Никто
не сделал больше, чем он, чтобы определить место человека и жизни в целом во
всей Вселенной. Он объяснил, почему жизнь на Земле именно такая, а не иная, и
очень четко определил связь между человеком и другими животными. Более того,
хотя обычно я считаю выстраивание по ранжиру бессмыслицей и идолопоклонством,
я с радостью помещаю Дарвина на самый верх интеллектуальной пирамиды, по-
скольку он был чрезвычайно скромным человеком и воздавал должное всем Томам,
Дикам и Гарриет, которые хотя бы самым незначительным образом способствовали
созданию его теории.
Фрэнсис Гальтон тоже был гением, но он был тяжелым человеком, и писать о
нем намного труднее. Гальтон приходился Дарвину двоюродным братом, и книга
Дарвина и его идеи очень сильно на него повлияли. У них был общий дед, Эразм
Дарвин, женившийся дважды. Эразм тоже был крупным ученым и мыслителем и вме-
сте с Самюэлем Гальтоном участвовал в создании Лунного общества, объединявше-
го интеллектуалов и деловых людей Бирмингема, таких как Джозайя Веджвуд и
Джеймс Уатт, а также нескольких ученых. Члены общества встречались раз в ме-
сяц в ближайший к полнолунию понедельник (при лунном свете легче было доби-
раться домой). Их общение подготавливало почву для рождения лучших идей Вик-
Полное название книги (я говорю о шестом издании, которое стоит у меня на полке,
в других изданиях названия могут несколько различаться) звучит так: «Происхождение
видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятных рас в борьбе за
жизнь». Обратите внимание на слово «раса». Здесь это слово употреблено в том смысле,
в котором мы больше его не используем: это нечто, подлежащее разведению, подвид или
просто тип организма. Я обращаю на это внимание, поскольку поверхностные критики как
расистского, так и антирасистского толка пытались публично или в частной переписке
использовать это выражение Дарвина для его критики или продвижения своих идей. Если
бы они внимательно прочли великую книгу от начала и до конца, они бы знали, что Дар-
вин упомянул об эволюции человека всего один-единственный раз, и эту фразу я исполь-
зовал в качестве эпиграфа к своей книге. И оставалось лишь догадываться, что его
теория означала для таких голых обезьян, как мы с вами. (Начиная с третьего англий-
ского издания книги, перед началом основного текста публикуется «Исторический набро-
сок развития воззрений на происхождение видов, предшествовавших публикации первого
издания этого труда», в котором Дарвин отдает должное заслугам своих предшественни-
ков, и в частности, упоминает о том, что Ламарк писал о происхождении видов животных
и человека. - Примеч. пер.)
торианской эпохи.
Обе части семьи Эразма Дарвина здравствовали и процветали. Дарвины были
учеными и врачами, Гальтоны - квакерами и оружейниками (весьма странное соче-
тание, поскольку религиозные люди обычно являются противниками насилия).
Фрэнсис был сыном Самюэля Гальтона и Франс Дарвин. Он родился в 1822 году не-
далеко от Бирмингема в доме, который прежде занимал еще один научный гений -
философ, теолог и химик Джозеф Пристли.
Гальтон всю жизнь превозносил двоюродного брата и находился под сильным
впечатлением от дарвиновского magnum opus, вышедшего в 1859 году. Эта книга
оказала сильнейшее влияние на его деятельность. Через три недели после выхода
книги Гальтон написал Дарвину теплое письмо в характерном викторианском сти-
ле:
«Позвольте мне добавить свои поздравления в связи с завершением Вашего уди-
вительного труда ко всем тем словам, которые Вы, я уверен, получаете со всех
сторон. Я с невыразимой радостью, которую редко испытываешь по окончании юно-
шеских лет, был вовлечен в совершенно новую область знаний, которая, тем не
менее, тысячью путями связана со многими другими вещами. Я слышал, Вы готови-
те второе издание.
На странице 68 тривиальная ошибка, касающаяся носорогов...»
Кроме ошибки относительно носорогов, первая глава книги Дарвина содержит
также информацию о скрещивании голубей и растений, а также о множестве разных
ползающих и летающих существ. Дарвин продемонстрировал изменчивость живых ор-
ганизмов : они не созданы раз и навсегда, но их форма и поведение могут подчи-
няться человеческой воле за счет селективного скрещивания. Это исследование
послужило основой для развития идеи о процессе естественного отбора в приро-
де.
Изучив основополагающий труд двоюродного брата, Гальтон начал размышлять
над тем, нельзя ли улучшить человечество с помощью селективного скрещивания.
По сравнению с Гальтоном, Дарвина можно назвать специализированным ученым,
хотя слово «ученый» появилось только в 1834 году65. В некотором роде произ-
вольное деление на сферы научного знания, к которому мы привыкли со школьных
лет, тогда не было в ходу, и многие ученые занимались самыми разными вещами.
Дарвин, кроме голубей, интересовался червями, хищными растениями и усоногими
рачками, называемыми «морскими уточками»66, хотя его также увлекала геология,
что сыграло важнейшую роль в формировании его эволюционного мышления.
В сравнении с кузеном Гальтон был скорее математиком, но внес весьма суще-
ственный вклад в различные сферы познания. Среди его многочисленных подарков
миру можно назвать первую карту погоды, напечатанную в газете67, научные ос-
новы дактилоскопического анализа, множество статистических методов обсчета
данных, легших в основу современной статистики, фундаментальное исследование
Английский энциклопедист и историк науки Уильям Уэвилл впервые предложил исполь-
зовать слово scientist (ученый) в 1834 году, хотя и писал, что оно «не слишком бла-
гозвучно» .
66 Интерес Дарвина к водным ракообразным был так велик, что один из его сыновей, по-
видимому , не подозревавший, что не все отцы имеют подобную страсть, однажды спросил
у своего товарища, где его отец держит коллекцию морских уточек. Поскольку эту исто-
рию поочередно рассказывали о Леонарде, Джордже и Фрэнсисе Дарвинах, я подозреваю,
что ничего такого на самом деле не было. Существует специальный проект, цель которо-
го заключается в анализе и хранении всей объемной переписки Дарвина, но и он не смог
выявить «того самого» сына, так что, я думаю, эта история отойдет к разряду апокри-
фов.
67 Обзор погоды был опубликован 1 апреля 1875 года в The Times, но он вовсе не был
первоапрельской шуткой, а описывал породу предыдущего дня.
по психологии синестезии , проветриваемую шляпу, в которой голова не потела
даже при активной умственной работе69, а также многое другое, что он сделал
за свою долгую и плодотворную жизнь. Он подарил нам слово «евгеника», о чем
мы поговорим позже, а также формулу «питание против воспитания», которая при-
липла к генетике, и смысл которой я попытаюсь разъяснить. Еще он придумал но-
вый способ резать пирог, о чем сообщалось в научном журнале Nature, где позд-
нее было опубликовано сообщение о расшифровке структуры ДНК и первые резуль-
таты анализа человеческого генома, ставшие достоянием широкой общественно-
70
сти
Моя собственная история (в науке) связана с историей Гальтона не каким-то
специфическим образом, а так же, как история всех тех, чьи интеллектуальные
корни тянутся от Университетского колледжа Лондона. Как Дарвин и Гальтон, я
поступил в университет, чтобы изучать медицину. Однако я не захотел быть вра-
чом, и долгое время искал для себя что-то более подходящее. Дарвин в Эдинбур-
ге тоже отвлекся от занятий медициной и переключился на таксидермию. Его учи-
тель Джон Эдмонстоун был активным сторонником отмены рабства, и его влияние
способствовало формированию Дарвина в качестве аболициониста71. А я вместо
лекций ходил в кино. Гальтон несколько лет все же обучался медицине в Бирмин-
геме и Лондоне, но переключился на математику и оставил наиболее заметный
след именно в мире чисел.
За всю свою долгую и разноплановую карьеру Гальтон был постоянен в одном:
он искал числа. Он измерял. Он развернулся именно в статистике и неустанно
стремился измерить человеческие признаки и формализовать и описать границы
различий. Мы с вами уже обсуждали современные возможности поиска генетических
предков, когда за 100 фунтов и один плевок в пробирку коммерческие лаборато-
рии выдадут вам описание вашей ДНК. Результат, на мой взгляд, не содержит ни-
чего важного для конкретного человека, но у коммерческих компаний, таких как
23andMe, накапливается колоссальный объем данных относительно человеческого
генома, намного превосходящий объем данных, с которым работают в научных уч-
реждениях .
Гальтон делал то же самое. Он понял значение больших массивов данных (те-
перь мы называем их «большими данными» - big data), а также был достаточно
проницателен, чтобы оценить наше невероятное восхищение самими собой и готов-
ность платить за удовлетворение самолюбия.
В 1884 году на Международной выставке здравоохранения в южном Кенсингтоне,
там, где сейчас расположен Музей науки, развернулся невероятный спектакль:
здесь были воссозданы грязные улицы городов и представлены новейшие дренажные
системы, призванные улучшить санитарные условия жизни и состояние здоровья
населения, и были даже фонтаны с электрической подсветкой. Выставку посетили
четыре миллиона человек.
Гальтон тоже был здесь. Он организовал Антропоморфную лабораторию, где с
посетителей брали 3 пенса (примерно 80 пенсов в современном выражении) и про-
сили их заполнить карточку с персональными данными (анонимно; копия остава-
Синестезия - неврологический феномен, при котором возбуждение одного чувствитель-
ного центра вызывает отклик в другом чувствительном центре.
69 Конечно, если человеку жарко, он может просто снять шляпу. Но речь идет о Викто-
рианской эпохе, когда появление мужчины без шляпы могло быть сочтено неприемлемым,
аморальным и, возможно, даже преступным.
70 И где я (случайное совпадение) проработал более десяти лет.
71 Из бытовой жизни Дарвина: Эмма наградила его прозвищем «Негр». «Мой дорогой
Негр», - обращалась она к нему в письмах (они часто писали друг другу письма, даже
когда жили под одной крышей). Возможно, в Викторианскую эпоху это милое прозвище от-
ражало веру Дарвина в необходимость отмены рабства. Но все же несколько режет слух.
лась у Гальтона) . «Целью лаборатории, - сообщал Journal of the Anthropologi-
cal Institute после завершения выставки, - было показать публике, насколько
просто можно измерить и зарегистрировать основные физические характеристики
человека».
Да, их можно измерить и сравнить. Какие-то показатели были очевидными:
рост, вес, цвет волос, обхват плеча. Другие - более сложными: острота зрения,
сила удара, способность распознавать цвета и слышать высокие звуки, что про-
верялось с помощью свистка, созданного обществом «Тисли и Ко.», Бромптон Роуд
и господином Хоксли, Оксфорд Стрит. «У посетителей не возникало никаких про-
блем, - комментировал Гальтон, - хотя иногда в лабораторию заходили люди, ко-
торые , очевидно, были не совсем трезвы».
Какая понятная схема. Сегодня происходит то же самое - люди платят, чтобы
получить какую-то информацию на основании своей ДНК, буквально, как в Антро-
поморфной лаборатории Гальтона. Наш интерес к самим себе приводит к тому, что
мы не только соглашаемся на сдачу биометрической информации, но и готовы пла-
тить за эту привилегию. В сумме Гальтон получил по три пенса с 9337 человек;
он собрал данные и проанализировал сходства и различия всех параметров.
Марк Твен в 1869 году писал, что путешествия убивают предрассудки, мракобе-
сие и ограниченность мышления. Гальтон в 1840-х годах много ездил по миру,
как делали в XIX веке многие молодые люди из привилегированного класса. Он
побывал в Турции, на Среднем Востоке и в Египте. Во время двухлетней экспеди-
ции с Королевским географическим обществом он отправился даже дальше, туда,
где теперь находится Намибия, и публиковал бестселлеры о своих путешествиях в
самое сердце черноты.
Биометрическое оборудование Гальтона.
На рисунке 1 изображен изогнутый уровень для поочередного определения ост-
роты зрения обоих глаз. Листки взяты из молитвенника издательства Shilling
Diamond (хотя Гальтон указывал, что знакомые тексты дают необъективные ре-
зультаты, и что лучше использовать таблицу логарифмов - он ведь был математи-
ком) . На рисунке 2 изображено устройство для определения «ощущения цвета»:
участника просили идентифицировать оттенки зеленой шерсти в пяти картриджах.
Однако формула Твена в случае Гальтона не сработала. Он хранил и питал глу-
боко укоренившееся ощущение иерархии людей и позднее отразил это в ряде ра-
бот. В 1873 году он опубликовал в The Times статью о том, что Африку можно
было бы использовать эффективнее, заселив ее китайцами, поскольку свойства
«негритянской расы» не позволяли популяциям активно развиваться без помощи
Британии. Гальтон признавал, что некоторые «негроиды» накопили какое-то со-
стояние и обладали интеллектуальным багажом, характерным, по его мнению, для
«англосаксов», но, тем не менее, «в среднем обладают недостаточным интеллек-
том, самостоятельностью и самоконтролем, чтобы вести достойную цивилизованную
жизнь без серьезного контроля и поддержки со стороны».
Поэтому он предполагал, что Африка расцветет, став колонией Китая: «Китаец
- человек иного сорта, обладающий выдающимися способностями к созданию циви-
лизации высокого уровня. Он - единственное достоинство своей страны, в кото-
рой все еще продолжаются темные века, которые, однако, не заглушили способно-
стей этой расы».
Впрочем, сначала Гальтон все же упомянул имеющиеся в изобилии недостатки
«китайца», к которым отнес хитрость, отсутствие оригинальности и застенчи-
вость . Для сравнения, «араб - лишь потребитель того, что производят другие;
он, скорее, разрушитель, чем созидатель, и он непродуктивен».
Сегодня эти определения заставляют содрогнуться, но и тогда такой образ
мысли вовсе не был нормой и принимался далеко не всеми, так что не стоит ду-
мать , что таковы были викторианские принципы всего общества. Расизм предрешил
судьбу империи, это был конец рабства, пик которого пришелся на довикториан-
скую эпоху, хотя Британская империя все еще была крепка и горда собой. В 1807
году Уильям Уилберфорс провел в парламенте Закон о запрете работорговли, зна-
чительно пошатнувший систему рабства, однако Закон об отмене рабства был при-
нят только в 1833 году.
Семейное дерево Дарвинов, Гальтонов и Веджвудов оказалось удивительно пло-
довитым. До Чарлза Дарвина жили основатель династии оружейников Джозайя Вед-
жвуд и Эразм Дарвин. Одновременно с Чарлзом жил Гальтон, а среди потомков
Дарвина множество выдающихся ученых, писателей и актеров. Гальтон гордился
своей родословной, и после выхода книги Дарвина собрался заняться изучением
выдающихся семей.
Дарвин исследовал кости самых разных пород голубей и обнаружил, что, не-
смотря на невероятное разнообразие перьев, клювов или ног, все они принадле-
жат к одному виду, а все различия получены в результате многолетних экспери-
ментов по скрещиванию. Это было очень важно для теории, поскольку показывало,
что виды пластичны, а не созданы в неизменном виде раз и навсегда. Гальтон не
думал о перьях. Он думал о гении и таланте - не в последней степени по той
причине, что в его собственной семье этого было предостаточно.
Через 10 лет после того, как его двоюродный брат перевернул мир, Гальтон
опубликовал книгу «Наследуемый гений», в которой сформулировал идею о том,
что выдающиеся мужчины (главным образом, мужчины) появляются в основном в од-
них и тех же семьях.
«Общая цель моего исследования заключается в том, чтобы показать, что высо-
кая репутация является прекрасным доказательством больших способностей; затем
обсудить связи между множеством выдающихся людей, в частности, английских су-
дей от 1660 до 1868 года, государственных деятелей эпохи правления Генриха
III и премьер-министров за последние 100 лет, и на этом основании вывести об-
щее заключение относительно законов наследования умственных способностей. Да-
лее я исследую родственные связи наиболее известных глав государств, деятелей
литературы, ученых, поэтов, художников и музыкантов, о которых рассказывает
история. Я также рассмотрю родословную некоторых высокопоставленных священно-
служителей и современных философов».
Репутация не относится к разряду признаков, измеряемых в ярдах или футах,
вольтах или амперах. Поэтому отправная точка исследования кажется спорной.
Нужно отдать должное Гальтону как настоящему ученому: он признавал ограниче-
ния своей методологии и позднее переключился на сравнительный анализ близне-
цов для изучения роли биологии и окружающей среды, питания и воспитания. Дар-
вин прочел книгу «Наследуемый гений» (точнее, Эмма прочла ее мужу вслух) и
отправил автору эмоциональное письмо, отмечая четкость изложения.
Гальтон предположил, что общество можно улучшить, если учесть наследование
способностей, продемонстрированное им на примере великих исторических лично-
стей, и удерживать слабых от вступления в брак, заключая их в мужские и жен-
ские монастыри. В 1883 году он придумал слово «евгеника».
На основании этого труда и своих путешествий Гальтон объяснял, почему одни
люди лучше или успешнее других. Эти идеи со всей прямотой он и изложил в сво-
ей статье в The Times. В последнем десятилетии XIX века политики и мыслители
были обеспокоены тем, сможет ли Британия со своими «человеческими ресурсами»
одержать победу в англо-бурской войне, разгоревшейся в Африке с начала 1880-х
годов. Они обратились к Гальтону.
Влияние Гальтона было велико. В 1912 году его лекцию посетил Уинстон Чер-
чилль и через несколько лет поднял в парламенте вопрос о британских человече-
ских ресурсах. Как Черчилль, так и Рузвельт желали нейтрализовать «слабых ра-
зумом» (так в эпоху правления Эдуарда называли людей с различными нарушениями
психики, поведения и умственных способностей). До того как стать президентом,
Рузвельт высказал мысль, что очищение американских человеческих ресурсов по-
служит «на благо цивилизации и интересов всего человечества».
Мэри Стоупс сегодня известна как борец за репродуктивные права женщин, и ее
именем названы сотни клиник всего мира, где женщинам оказывают различную по-
мощь в сфере деторождения. Но у нее было несколько чудовищных идей, касающих-
ся, в частности, насильственной «стерилизации тех, кто непригоден стать роди-
телем» (например, ирландцев в Лондоне). В 1930-х годах она писала восторжен-
ные письма одному возвышавшемуся европейскому политику, восхваляя его рефор-
маторский подход к изменению структуры населения с помощью методов евгеники.
Звали политика Адольф Гитлер.
Евгенику поддерживали многие политики. Один из главных стратегов построения
здорового общества, чьи идеи легли в основу Национальной системы здравоохра-
нения , барон Уильям Беверидж, говорил следующее:
«...те люди, которые из-за различных дефектов не могут занимать полноценное
место в индустриальном обществе, должны быть признаны недееспособными. Они
должны находиться на содержании у государства, но с полной и окончательной
потерей всех гражданских прав, включая не только право голоса, но и граждан-
ские свободы и право иметь детей...»
Джордж Бернард Шоу, примыкавший к левому политическому крылу, говорил:
«Единственный настоящий и возможный социализм заключается в социализации из-
бирательно скрещиваемых людей».
К счастью, Британия не включила евгенику в свою политическую программу, хо-
тя была интеллектуальной родиной этой идеи. Еще до Дарвина и Гальтона о росте
народонаселения и контроле над ним беспокоился Томас Мальтус, заложивший ос-
новы идеи об улучшении «человеческих ресурсов». Однако в США. и в нескольких
других странах (например, в Швеции) насильственная и часто тайная стерилиза-
ция применялась с энтузиазмом. Начиная с 1907 года, когда первый мандат на
стерилизацию был выдан в штате Индиана, до 1963 года насильственная стерили-
зация была узаконена в 31 штате, но наиболее активно применялась в Калифор-
нии. Последние случаи насильственной стерилизации в этом известном своим ли-
берализмом штате произошли в 2010 году. В XX веке было стерилизовано более 60
тысяч мужчин и женщин (особенно женщин), обладавших нежелательными для обще-
ства качествами; мужчины часто подвергались стерилизации после совершения
противоправных действий. Женщины американских индейцев подвергались стерили-
зации тысячами, и вплоть до 1970-х годов негритянских женщин, уже имевших не-
скольких детей, стерилизовали под угрозой лишения социального обеспечения, а
иногда и без уведомления.
Все эти ужасы совершались в XX веке, как и экстремальные проявления контро-
ля над численностью населения путем умерщвления и стерилизации в период холо-
коста. Нацисты уничтожили не только миллионы евреев, но и множество гомосек-
суалистов, цыган, поляков и людей с умственными заболеваниями.
Но это не принесло значительного результата в плане «очищения популяции».
Чтобы «оздоровить» немецкую нацию, нацисты уничтожили или стерилизовали более
четверти миллиона людей с шизофренией. В результате количество шизофреников в
стране на протяжении нескольких лет после падения Третьего рейха было доволь-
но низким, но неожиданно сильно возросло в 1970-х годах. Шизофрения связана с
несколькими десятками или даже сотнями генетических вариаций, которые есть у
совершенно здоровых людей. А многие шизофреники не имеют детей, так что евге-
ническая программа «очищения», по-видимому, не имела долгосрочных последст-
вий.
Само слово «евгеника» поначалу не имело такого мрачного значения, как те-
перь. В 1904 году усилиями Гальтона было создано Бюро евгенических записей,
во главе которого стоял он сам. Это Бюро было частью Университетского коллед-
жа Лондона - первого в мире светского университета, первого университета, ку-
да стали принимать женщин, первого университета, где профессором стал ев-
рей72, истинного бастиона прогрессивной мысли, свободной от влияния религиоз-
ной доктрины. После смерти Гальтона в 1911 году Бюро стало именоваться Нацио-
нальной евгенической лабораторией Фрэнсиса Гальтона.
К тому моменту, когда я поступил в университет в 1990-х годах, из названия
лаборатории давно исчезло ужасное слово, и она стала Лабораторией Гальтона на
факультете Генетики и биометрии человека. На протяжении тридцати лет она раз-
мещалась в тусклом строении 1960-х годов на Стивенсон-вэй, к северу от основ-
ного кампуса колледжа: застланные линолеумом полы, матовые стекла и типичные
оранжевые панели на стенах. Большую часть лекций я слушал в здешней аудитории
и именно здесь выполнил свою первую исследовательскую работу. Каждый день я
много раз проходил мимо стеллажа, где были выставлены некоторые биометриче-
ские приборы Гальтона (на которые я практически не обращал внимания): устрой-
ства для измерения размера головы и силы звука, а также копия составленной им
карты расселения наиболее привлекательных женщин Великобритании (в соответст-
вии с его критериями, самые красивые женщины жили в южном Кенсингтоне, самые
некрасивые - в Абердине)73.
Теперь факультет переехал на полкилометра к югу, в Дарвиновский павильон с
синей табличкой, на которой написано, что Чарлз Дарвин жил здесь в промежутке
между путешествием на «Бигле» и долгим пребыванием в Даун-Хаусе, где он соз-
дал свой знаменитый труд. Здание, где раньше размещалась Лаборатория Гальто-
на, практически пустует. Там осталось лишь несколько отделов, в одном из ко-
торых хранится коллекция Гальтона74, а также его письма, записки и научное
оборудование.
Забавно провести сравнение между этими двумя выдающимися учеными XIX века.
Этим человеком был Джейкоб Коэн (случайное совпадение) - дед Розалинд Франклин,
работа которой позволила Уотсону и Крику определить структуру ДНК. Еще одно забавное
совпадение заключается в том, что в последней статье Чарлза Дарвина, опубликованной
в журнале Nature в апреле 1882 года, обсуждалась работа ученого-любителя из Ноттин-
гема, посвященная морским уточкам и пресноводным моллюскам. Этим ученым был Уолтер
Дробридж Крик, дед Фрэнсиса Крика. Как выясняется, запутанными и переплетенными яв-
ляются не только биологические, но и академические семейные деревья.
73 Гальтон носил в кармане устройство, которое называл «пробойником». Это был дыро-
кол, с помощью которого он мор подсчитывать красивых женщин, проделывая дырки в бу-
маге прямо в кармане, не боясь показаться извращенцем.
74 Исключительное совпадение: теперь в этом музее работает моя сестра.
Дарвин рассказал нам, как происходит эволюция. Гальтон разработал механизмы
изучения наследственности. Он ввел практику исследования идентичных близнецов
как способ определения роли биологических и социальных факторов - питания и
воспитания.
Во многом эти двое - прямая противоположность по отношению друг к другу.
Дарвин был чрезвычайно чувствительным, Гальтон - надменным. Дарвина всегда
грызли сомнения, Гальтон решительно отстаивал свои идеи. Дарвин изобрел эво-
люционную биологию, Гальтон основал и формализовал многие аспекты биологиче-
ских исследований человека. Оба работали в эпоху, когда изучение жизни про-
двигалось семимильными шагами, и зарождались общие биологические теории. Ве-
ликий моравский ученый XIX века Грегор Мендель, который жил и работал в то же
самое время, но о трудах которого не вспоминали вплоть до начала XX века, оп-
ределил законы наследования - как признаки передаются из поколения в поколе-
ние от двух родителей одному ребенку75.
В первых десятилетиях XX века, в значительной степени в стенах Университет-
ского колледжа Лондона, от союза дарвинизма и статистики родилась новая от-
расль биологии, описавшая механизм эволюции посредством естественного отбора.
Вскоре было установлено, что носителем генетического материала является ДНК,
а в 1953 году Уотсон и Крик показали, что ДНК представляет собой двойную спи-
раль , что позволяет ей не только копировать саму себя для передачи следующему
поколению, но и хранить закодированную информацию, воспроизводящуюся при каж-
дом делении клетки. В расшифровке кода в 1960-х годах принимали участие мно-
гие ученые. Оказалось, что этот код содержит инструкции для синтеза белков,
что помогло понять, почему возникают некоторые болезни и почему люди выглядят
по-разному. Небольшая модификация кода приводит к синтезу слегка различающих-
ся белков, что может иметь видимые последствия: другой цвет глаз и кожи или
тип волос.
В том удивительном столетии победоносного развития науки мы занялись изуче-
нием биологических различий между людьми. Измеряя физические параметры и ана-
лизируя их в широком масштабе, Гальтон заложил основы биометрии - измерения
человеческих признаков. Генетика позволяет нам заглянуть под кожу и обнару-
жить истинные причины различий, а также определить время и место их появле-
ния. У нас есть инструменты для анализа различий между отдельными людьми и
целыми популяциями на молекулярном уровне. Вместо видимых признаков (феноти-
па) мы теперь исследуем параметры, которые определяют эти признаки и которые
являются главной мерой всех истинных различий между людьми (генотип). Такие
изменчивые и непостоянные признаки, как национальная или религиозная принад-
лежность, следует отбросить как грубый анахронизм, поскольку окончательные
ответы на вопросы о различии и сходстве мы найдем только с помощью ДНК и ге-
нетики .
Генетика
расы
Вообще говоря, всё и так, и не так.
Центр внимания биологии сместился с анализа формы костей и перьев (морфоло-
гических признаков) на анализ молекулярных механизмов задолго до того, как мы
узнали о центральной роли ДНК. И даже до того, как мы смогли предположить,
что ДНК имеет какое-то отношение к передаче наследственной информации. Систе-
ма групп крови (I, II, III и IV, или А, В и 0), которой мы пользуемся до сих
Мендель был монахом, о чем часто упоминают. Я предпочитаю подчеркнуть чрезвычай-
ную важность его научных результатов, а его монашество интересует меня гораздо мень-
ше.
пор, сформировалась во время Первой мировой войны. В 1919 году польские уче-
ные Людвик и Ханка Хиршфельд исследовали распределение групп крови у солдат
из 16 различных популяций (разделение происходило, главным образом, по стра-
нам, но евреи были вынесены в отдельную группу). Они анализировали белки,
синтезирующиеся на основе аллелей одного и того же гена, и обнаружили разли-
чия в частоте встречаемости разных групп крови в разных популяциях76. Такую
же систему использовал в 1970-х родах генетик Ричард Левонтин, анализировав-
ший группы крови с гораздо более высокой точностью, что стало возможно благо-
даря развитию молекулярной биологии. Он проанализировал сотню аллелей генов,
отвечающих за группы крови - небольшие различия в одном и том же гене у раз-
ных людей. В знаменитой статье, опубликованной в 1972 году, Левонтин количе-
ственно описал различия между молекулами групп крови и показал, что наиболее
сильные различия имеют место не между расами, а внутри каждой расы. По данным
генетического анализа до 85 % вариаций в группах крови имеет место внутри ка-
ждой расовой группы. Из оставшихся 15 % вариаций только 8 % связаны с принад-
лежностью к той или иной расе.
С тех пор эти результаты были воспроизведены в других исследованиях с дру-
гими генами. Это означает, что биология на фундаментальном уровне не всегда
соответствует тому, что мы видим своими глазами. В генетическом плане два
чернокожих человека с большой вероятностью отличаются друг от друга сильнее,
чем белый человек от черного. Другими словами, хотя мы отчетливо видим неко-
торые различия между белыми и черными людьми, общее количество различий между
ними значительно меньше, чем между черными людьми. Если с лица Земли исчезнут
все люди за исключением какой-то одной расовой группы, скажем, жителей Вос-
точной Азии, оставшиеся все равно будут содержать 85 % генетических вариаций,
которые сегодня несет в себе все человечество. Возможно, люди внутри одной
расовой группы кажутся более или менее одинаковыми, но это означает только
то, что гены, отвечающие за физические характеристики, с которыми мы обычно
связываем расовую принадлежность, оказывают исключительно фенотипическое
влияние. Конечно, морфологические различия реальны, и мы это знаем, но они не
отражают содержания всего генома.
Однако различия есть: видимые, измеряемые и скрытые. Было бы нечестно не
признавать их существование. У жителей Восточной Азии кожа темнее, чем у ев-
ропейцев, волосы плотнее и темнее, и есть так называемая «монгольская склад-
ка» (эпикантус), определяющая характерный разрез глаз, который отличает азиа-
тов от других жителей планеты77. Генетика отслеживает причины этих вариаций.
Некоторые из них - просто результат генетического дрейфа: ДНК меняется со
временем и закрепляется в популяции не из-за пользы, а просто по той причине,
что ею обладали люди, от которых произошла эта популяция. Другие признаки,
возможно, дают какое-то селективное преимущество, но доказать это очень слож-
76 Отбирая пробы крови у солдат, Людвик Хиршфельд продемонстрировал собственные пре-
дубеждения и стереотипы. Вот что он писал в автобиографии: «Англичанам было доста-
точно сказать, что кровь нужна для научных целей. Нашим французским друзьям мы сооб-
щали , что анализ поможет найти того, с кем они могут безнаказанно согрешить. Неграм
мы говорили, что анализ крови покажет, кто заслуживает отпуска, и они немедленно
протягивали нам свои черные руки».
77 Не от всех. Этот признак встречается и в других популяциях, не имеющих отношения
к Восточной Азии, таких как берберы, эскимосы, скандинавы, поляки и индейцы. Более
того, «монгольская складка» у разных жителей Юго-Восточной Азии имеет разную форму,
так что по внешнему виду можно различить корейцев, китайцев, японцев и представите-
лей других народов. Люди с синдромом Дауна тоже часто имеют выраженную «монгольскую
складку», что делает их похожими на монголов. По этой причине на протяжении XIX века
людей с синдромом Дауна называли «монголоидами». Когда я был мальчишкой, у нас было
дворовое ругательство «монг», но теперь это слово считается оскорблением.
но. Бледная кожа, связанная с вариациями всего нескольких генов, практически
наверняка появилась как адаптация к недостатку солнечного света в туманной
Европе и, соответственно, сниженной способности синтезировать витамин D, но
еще и как результат целого ряда других факторов, таких как повышенная устой-
чивость к обморожению или просто предпочтение при выборе партнера. У людей
существуют естественные предпочтения, которые могут определяться не только
бессознательным отбором признаков, делающих жизнь более успешной (умение на-
ходить еду или крепкие мышцы, чтобы удирать от саблезубых кошек). Кто-то про-
сто предпочитает людей с определенными чертами, например рыжих, и в результа-
те в пуле генов сохраняются гены рыжих волос.
Эпикантус (см. выше).
Пресса, да и в какой-то степени ученые, без устали рассуждают об эволюции
некоторых особенностей поведения и объясняют их тем, что они обеспечивают те
или иные преимущества. Многие из этих теорий абсолютно бессмысленны и смешны:
женщины любят розовый цвет, поскольку охотникам и собирателям нужно было
уметь находить спелые ягоды; дети кричат по ночам, чтобы не давать родителям
заниматься любовью и создавать им конкурентов в виде братьев и сестер78. По-
добные псевдонаучные гипотезы мы называем адаптациями, некоей формой панглос-
сизма (по имени доктора Панглосса из «Кандида» Вольтера). Этот вечный опти-
мист считал, что для всего на свете есть причина. Так, форма нашего носа по-
зволяет носить очки, а форма ног прекрасно подходит для брюк хорошего покроя.
Скучная правда заключается в том, что мы знаем всего несколько отличитель-
ных человеческих признаков, очевидно являющихся адаптациями, эволюционировав-
шими в специфических географических зонах. Один из этих признаков - цвет ко-
жи. Другой - способность переваривать молоко, возникшая в результате развития
молочного животноводства.
Ярчайший пример региональной адаптации касается самой главной причины смер-
ти людей за всю историю человечества. У людей, живших в малярийных районах,
возникли две мутации, обеспечивающие некоторую степень защиты от двух версий
заболевания, вызываемого паразитами Plasmodium falciparum и Plasmodium vivax.
Оба примера из научных статей. Идея о розовом цвете абсолютно бессмысленна по не-
скольким причинам. Во-первых, такие цветовые пристрастия полов - явление XX века. В
Викторианскую эпоху спальни мальчиков часто были розовыми, а спальни девочек голубы-
ми. Во-вторых, никто не доказал, что женщины выступали в роли собирательниц, а не
охотниц. Что же касается детского крика, мешающего родителям заниматься любовью, то
действительно, такое явление наблюдается и известно всем родителям. Однако я не уве-
рен, что причина именно в этом.
Изменение гена гемоглобина А приводит к изменению формы клеток крови. Они
становятся серповидными и жесткими. Люди с одной мутантной формой гена явля-
ются носителями серповидно-клеточного признака: в их крови есть некоторое ко-
личество аномальных клеток, но в обычных условиях они не больны. Люди с двумя
мутантными копиями болеют серповидно-клеточной анемией - серьезным заболева-
нием, с которым ежегодно рождается 300 тысяч детей. Проявления болезни - бо-
левые ощущения, частые инфекции, повышенный риск инсульта и ранней смерти.
Дело в том, что поврежденные кровяные клетки хуже снабжают ткани кислородом и
образуют сгустки в кровеносных сосудах и органах. Однако носители болезни за-
щищены от малярии. По этой причине, если посмотреть на распределение мутант-
ного гена в человеческой популяции, мы увидим, что оно совершенно четко кор-
релирует с зонами распространения малярии. Кроме того, некоторые исследовате-
ли утверждают, что защитный ген существует у тех народов, предки которых вы-
ращивали сладкий картофель. Для посадок картофеля люди вырубали лес, а на
пустом месте возникали болота. Где болота и стоячая вода - там комары, а где
комары - там малярия. Так что вполне возможно, что появление болезни и, как
следствие, возникновение гена устойчивости в какой-то степени связано с раз-
ведением сладкого картофеля. Таким образом, серповидно-клеточная анемия -
расплата за положительный отбор генов устойчивости к самой смертоносной бо-
лезни за всю нашу историю.
Интересно, что серповидно-клеточную анемию воспринимают как «болезнь чер-
ных» . До такой степени, что она часто упоминается (иногда в качестве руга-
тельства) в лирике хип-хопа79. Однако носительство и проявления серповидно-
клеточной болезни не являются прерогативой чернокожих людей - не в последней
степени по той причине, что термин «чернокожий» вообще не имеет смысла для
описания людей африканского происхождения. Как мы уже выяснили, значительная
часть всех генетических различий между людьми встречается именно на этом кон-
тиненте, поскольку именно отсюда вышла небольшая группа людей, расселившаяся
позднее по всему миру. Действительно, ген серповидных клеток чаще всего
встречается к югу от Сахары, но он также распространен у жителей всех других
регионов, подверженных сильному влиянию малярии, включая Средний Восток, Фи-
липпины, Южную Америку и юг Европы, особенно Грецию. По-видимому, болезнь и
эволюция устойчивости не очень сильно связаны с континентами или расами. В
большинстве случаев мы не знаем, являются ли адаптацией те признаки, которые
мы наблюдаем в том или ином регионе. Однако это не означает, что они не под-
вергались отбору.
Автостоп, сёрфинг и
выметание отбором
Людей вроде меня чрезвычайно сильно интересует ушная сера. Засуньте мизинец
в ушную раковину и покрутите там немного. То, что прилипло к вашему пальцу,
называется ушной серой: это смесь мертвых клеток, волосков, пыли и других
продуктов жизнедеятельности. Эта субстанция интересна тем, что ее свойства
напрямую связаны с ДНК, так что по ним можно наблюдать связь между генотипом
и фенотипом.
Существуют два основных типа ушной серы: влажная и сухая. Ген, определяющий
эти два состояния, называется ABCCII и встречается в двух формах. Ген состоит
из 4576 пар оснований, и в позиции 538 содержит либо основание G, либо осно-
вание А. Если в последовательности гена в этом месте находится G, в соответ-
ствующем месте в белке располагается аминокислота глицин, а если А - то арги-
нин. В зависимости от того, какая аминокислота находится в этом положении,
79 Например, в яростной композиции Hit'Em Up рэпера 2Рас.
белок принимает одну из двух слегка различающихся форм, а форма белка опреде-
ляет тип ушной серы. Наследование этого невероятно важного фенотипическохю
признака происходит в полном соответствии с законами Менделя. Ген влажной се-
ры является доминантным: если в обеих копиях гена в положении 538 стоит G, у
человека влажная ушная сера, если только в одной копии - у него тоже влажная
ушная сера, но если в обеих копиях гена в этом месте располагается А, у него
крошащаяся, рассыпчатая, сухая ушная сера. И вам станет еще интереснее, когда
вы узнаете, как эти версии гена распределены в человеческих популяциях.
В генетике нас больше интересует не фенотип, а генотип и частота встречае-
мости различных аллелей в популяциях. Однако, в случае ушной серы генотип и
фенотип связаны напрямую. Например, если аллель сухой серы встречается в 50 %
случаев, в группе из 100 человек у 25 будет сухая ушная сера, а у 75 - влаж-
ная (не 50:50, поскольку у людей с двумя разными версиями гена влажная ушная
сера). В Африке вероятность встретить людей с геном сухой ушной серы практи-
чески равна нулю. А в Южной Корее все наоборот. В целом у жителей Восточной
Азии сухая ушная сера встречается гораздо чаще, чем у других жителей Земли, и
чем дальше к востоку, тем чаще встречаются люди с сухой ушной серой (можете
проверить).
А в чем дело, почему это так? Одно из объяснений заключается в дрейфе ге-
нов : в дочерней популяции, от которой произошли жители Восточной Азии, гены
сухой серы были распространены в большей степени, чем в популяции, которая
мигрировала на запад, но никакой особой причины для закрепления этого призна-
ка не существовало. Это можно проверить, обратившись к генетике. Вот как это
делается. Гены располагаются на хромосомах, но генетиков редко интересуют це-
лые гены. Их в большей степени интересует однонуклеотидный полиморфизм (SNP),
а именно единичные замены внутри генов, определяющие различия между людьми.
Эти вариации не подразделяют ни на какие типы, поскольку они не вызывают за-
болеваний: это просто варианты написания, как «чашка чая» или «чашка чаю»,
«кило песка» или «кило песку». При изучении человеческой эволюции не ограни-
чиваются анализом какого-то одного SNP, а сканируют всю ДНК на интересующем
отрезке в поисках других SNP, поскольку ДНК передается от одного поколения к
другому в виде крупных фрагментов. Поэтому ген, обеспечивающий какое-то пре-
имущество, может наследоваться вместе с фланкирующими последовательностями
ДНК.
Джордж Бернард Шоу был не только писателем и сторонником евгеники, но и
лингвистом. В частности, он описывал Великобританию и Америку как две страны,
разделенные общим языком80. Вот список из пяти слов, которые пишутся по-
разному в Великобритании и США, но состоят они из одинакового количества
букв: grey (серый), disk (диск), barbeque (барбекю), theatre (театр) и
adviser (советник). Составим из них бессмысленное предложение:
Your grey disc is a theatre barbecue adviser.
А теперь составим предложение (такое же бессмысленное) из тех же слов, но с
допустимыми вариантами написания:
Your gray disk is a theater barbeque advisor.
Если эти слова не зависят друг от друга, собирая варианты написания по все-
му миру, мы получим все возможные комбинации этих пяти слов (всего 25) с оди-
наковой частотой. Если же какие-то из этих слов связаны между собой, напри-
мер, прилагательное grey сочетается с существительным disc, эти два варианта
чаще будут встречаться вместе. Именно такое явление и наблюдается в генетике.
Возможно, впервые эта мысль отразилась в рассказе «Кентервильское приведение» Ос-
кара Уайльда, написанном в 1887 году: «На самом деле, во многих отношениях она была
совершеннейшей англичанкой и прекрасным примером того, что сегодня нас и американцев
объединяет абсолютно все, за исключением, конечно же, языка».
Как обычно, оно носит замысловатое техническое название: неравновесное сцеп-
ление генов. Слова grey и disc связаны, поскольку они объединены расположени-
ем и значением: прилагательное связано с существительным. В ДНК никакой смы-
словой связи между вариантами нет, но расположение двух соседних SNP играет
очень важную роль. Генетиков интересуют варианты ДНК, встречающиеся в одина-
ковых сочетаниях. И теперь, имея доступ к полному человеческому геному, мы
анализируем не пять вариантов, а десятки, сотни, тысячи и сотни тысяч. От-
дельные сочетания SNP могут подвергаться неравновесному сцеплению в процессе
отбора (если оба варианта полезны) или в результате так называемого «генети-
ческого автостопа», когда один вариант полезен, а второй просто находится ря-
дом, и они вместе передаются следующему поколению. Поскольку я англичанин,
для меня предпочтительной формой является grey disc, а с этими словами соче-
тается форма theatre. Поскольку они связаны, они с большей вероятностью на-
следуются не независимо, а вместе. Именно такие статистические данные позво-
ляют понять, каким образом происходила наша эволюция.
Однонуклеотидный полиморфизм.
Существует еще один родственный эффект - так называемое «выметание отбо-
ром». Этот эффект наблюдается, когда какой-то специфический вариант гена дает
организму преимущество, и в результате переноса этого гена «автостопом» на
протяжении многих поколений все остальные варианты удаляются из общего пула,
пока не остается одна-единственная версия: your grey disc is a theatre
barbecue adviser - теперь все эти варианты связаны между собой.
Перечисленные механизмы - ключевые инструменты в генетическом анализе. Ска-
нируя ДНК людей из разных частей света и выявляя признаки неравновесного сце-
пления и селективного «выметания отбором», мы можем попытаться восстановить
пути перемещения популяций. Для извлечения теней прошлого требуется весьма
тонкий математический аппарат. Эти тени спрятаны внутри живых людей, так что
вполне резонно предположить, что географическое распределение вариаций корре-
лирует с недавними перемещениями. Это логично, поскольку большинство проана-
лизированных на сегодняшний день вариаций постепенно изменяются в пределах
географических зон и более резко - на границе суши и моря. Хотя из-за быстро-
ты перемещений людей в современном мире эти генетические картины постепенно
размываются, пока еще мы можем определить место происхождения предыдущих по-
колений .
Вернемся к ушной сере. В 2011 году было высказано предположение, что ген
сухой ушной серы подвергался положительному отбору при продвижении людей к
востоку. Это вовсе не означает, что он дает своим обладателям какие-то явные
преимущества; даже играя в Панглосса, достаточно трудно придумать, зачем че-
ловеку нужна хлопьевидная ушная сера. Возможно, положительный отбор этого ва-
рианта происходил просто в результате миграции людей в новые места обитания:
у них рождались дети, и там, где они селились, частота встречаемости гена бы-
ла выше, чем там, откуда они ушли. Это пример распространения гена с волной
миграции; некоторые генетики называют этот механизм «сёрфингом». Возможно
также, что этот вариант гена проделал свой путь на восток «автостопом» вместе
с каким-то неизвестным геном, дающим некоторое реальное преимущество.
В 2009 году японские ученые предложили объяснение такой картины распределе-
ния ушной серы. Они предположили, что причина заключается в нашем обонянии.
Наши подмышечные впадины, находящиеся там, где плечо соединяется с грудной
клеткой, покрыты волосами, и человечество ежегодно тратит миллиарды долларов
на дезодоранты, пытаясь скрыть естественный запах, издаваемый этой частью те-
ла. Выясняется, что существует связь между типом ушной серы и нарушением, на-
зываемым аксиллярным (подмышечным) осмидрозом, который намного реже встреча-
ется у наших братьев с сухой серой в ушах. Людям с этим нарушением запах соб-
ственного пота мешает жить, и иногда они даже удаляют потовые железы хирурги-
ческим путем.
Возможно, ABCCII играет какую-то роль в активности потовых желез, но точно
мы этого не знаем. Может быть, отбору подвергался запах (точнее, его отсутст-
вие) , а гены сухой ушной серы лишь следовали за ним «автостопом»? По-
видимому , я только что прибегнул к тому же приему, который недавно описал:
это всего лишь адаптационная гипотеза. Может быть, она справедлива, но пока
мы этого не знаем. Это всего лишь интересная версия. Может оказаться, что жи-
тели Южной Кореи пахнут меньше остальных обитателей Земли, однако до сих пор
этого чрезвычайно важного исследования никто не проводил.
Пока мы с вами находимся на Дальнем Востоке, можно привести пример еще од-
ного так называемого «расового признака». Он более заметен, чем тип ушной се-
ры, но тоже связан с потовыми железами и тоже встречается тем чаще, чем даль-
ше мы продвигаемся к востоку. В данном случае речь идет о гене EDAR. Важно
заметить, что этот ген имеет не одну функцию. Он располагается на второй хро-
мосоме и кодирует белок, называемый рецептором эктодисплазина А, который на-
ходится на поверхности некоторых клеток развивающегося эмбриона. Здесь он
обеспечивает связь между двумя важнейшими классами клеток эмбриона - эктодер-
мой и мезодермой. В этом процессе формируется множество типов тканей, включая
волосы, зубы, ногти и потовые железы. Функцию многих генов можно понять, если
проанализировать ситуацию, когда эти гены не работают. Так и в данном случае.
Мутация гена EDAR вызывает такие нарушения, как гипогидротическая эктодер-
мальная дисплазия, при которой у пациентов частично или полностью отсутствуют
потовые железы, нет волос и ногтей, а зубы имеют весьма необычный вид81.
Одна из нормальных версий (аллелей) гена EDAR, называемая 370А, есть почти
у всех жителей Восточной Азии и индейцев, но практически не встречается у ев-
ропейцев и африканцев. Наличие этой аллели связано с большей толщиной волос,
большей плотностью потовых желез и особой конической формой зубов (когда че-
ловек улыбается, это не видно, но задняя сторона резцов вырезана необычным
образом). Заметьте, я говорю «связано», а не «определяет», поскольку чрезвы-
Любители фильмов ужасов знают актера Майкла Берримана. Необычные черты лица по-
зволили ему сыграть в таких фильмах, как «Ворон», «Ох уж эта наука» и «Пролетая над
гнездом кукушки». Его внешность, как на обложке видеокассеты 1980-х годов с фильмом
ужасов «У холмов есть глаза» (и более слабых следующих серий), является классическим
проявлением гипогидротической эктодермальной дисплазии и хорошо знакома всем, кто,
как я в молодости, брал напрокат видеокассеты.
чайно сложно показать, что мутация какого-то одного гена изменяет ход внутри-
утробного развития. И все же эксперименты на мышах показывают, что эти при-
знаки могут быть результатом мутации 370А.
Гипогидротическая эктодермальная дисплазия.
В 2013 году международная группа ученых выполнила замечательное исследова-
ние генетических аспектов нашей эволюции. Генетики из Массачусетскохю техно-
логического института, Гарварда, Фуданьского университета в Китае и, конечно
же, из альма-матер Гальтона - Университетского коллежа Лондона - проанализи-
ровали геномы 1064 человек, относящихся к 52 народностям, в поисках SNP,
фланкирующих аллель 370А. Они идентифицировали фрагмент ДНК, состоящий из 139
тысяч оснований и содержащий 280 интересных SNP. Вот с какой легкостью сего-
дня мы обращаемся с геномом! Был получен гигантский объем данных, в частно-
сти, относительно генетических вариаций, которые могли бы пролить свет на ме-
сто и время происхождения 370А. Поскольку эта аллель редко встречается в Аф-
рике и Европе, следовательно, она была приобретена случайным образом при пе-
редвижении людей на восток. Ученые создали компьютерную модель с множеством
входных данных, таких как переход к сельскохозяйственной деятельности, мигра-
ция, эвфемистический обмен генами между популяциями и другие факторы. На вы-
ходе модель выдает время появления признака. Точнее, временной диапазон, по-
скольку ученые с величайшей осторожностью используют результаты статистиче-
ского анализа. Выяснилось, что мутация произошла у одного человека от 13 ты-
сяч до 40 тысяч лет назад, но, скорее всего, 31 тысячу лет назад на террито-
рии современного Центрального Китая. Это предшествует миграции людей через
тогда еще существовавший Берингов перешеек и заселению обеих Америк.
Вторая часть исследования была посвящена выяснению роли этой мутации, и тут
генетики прибегли к помощи стандартной генетической модели с привлечением на-
ших старых друзей мышей. Если у человека идентифицирован аномально работающий
ген, его функцию проверяют на мышах, вызывая у них точно такую же мутацию.
Если ген полностью теряет функцию, его (и соответствующее животное) называют
«нокаутным» (knock-out), поскольку он полностью отключен. Полезен бывает и
обратный тест, когда ген «включают» (knock-in). У мышей с включенным мышиным
геном EDAR с мутацией 370А была более плотная шерсть, больше потовых желез и
более мелкие и разветвленные молочные железы. Резцы у грызунов растут всю
жизнь, поскольку их края постоянно истираются, так что сравнивать форму зубов
мышей и человека бесполезно. Однако другие фенотипические проявления удиви-
тельно похожи на то, что мы наблюдаем у жителей Восточной Азии.
Было выдвинуто множество гипотез, объясняющих успешность распространения
данной мутации. Количество потовых желез вполне может быть связано с клима-
том, поскольку система потоотделения обеспечивает эффективное охлаждение тела
в условиях высокой температуры и влажности, особенно при длительной ходьбе
или беге, являвшихся частью жизни охотников и собирателей. Судя по геологиче-
ским данным, в период появления мутации в Китае действительно было жарко и
влажно, чему способствовали муссоны. Один из способов проверить эту гипотезу
заключается в том, чтобы продолжать копать. Нужно найти тела людей, живших в
этот период, и выделить их ДНК. Раскопки также помогут лучше проанализировать
изменение климата в историческом плане. В науке все время приходится копать.
Другая гипотеза состоит в том, что эта мутация связана с восприятием запа-
ха, что подкрепляется исследованием гена ушной серы. Как всегда, в прессе
рассматривались самые захватывающие версии. Некоторые утверждали, что умень-
шение размера молочных желез было заметным и являлось предметом полового от-
бора, что помогло закрепить новую мутацию в популяции. Вот уж странная идея!
Прямо скажем, размер груди не является универсальным параметром сексуальной
привлекательности, как ни пытаются нам это доказать новомодные течения совре-
менной западной культуры. Более того, ни размер молочной железы, ни внутрен-
няя структура молочных протоков не связаны напрямую с размером бюстгальтера.
Но почему бы не выстроить хорошую гипотезу, особенно если ее можно преподне-
сти под пикантным заголовком?
Так что пока мы не знаем, каковы селективные преимущества этих мутаций. Ма-
ловероятно, что все признаки давали преимущества, и уж точно не стоит пред-
ставлять себе эволюцию в виде линейного процесса. Механизмом закрепления му-
тации мог быть «сёрфинг», «автостоп» или «выметание отбором», а длительность
этого процесса составляла тысячи лет и тысячи поколений людей. Профессор эво-
люционной биологии из Гарварда Дэн Либерман, участвовавший в этом исследова-
нии, заявил журналистам: «Эти находки говорят о том, какие были мутации, где
они произошли, когда и как. Но мы по-прежнему хотим знать почему».
Данное исследование еще с большей очевидностью демонстрирует, что те ключе-
вые физические характеристики, которые мы называем «расовыми признаками», яв-
ляются поверхностными и новыми. Даже при наличии прямой зависимости между фе-
нотипом и генотипом, как в случае гена EDAR, мы все еще не совсем понимаем,
почему данная мутация распространилась и закрепилась у миллиарда людей. Вы-
вести эту мутацию из семьи довольно просто: если тайванец женится на европей-
ке, и их дети тоже женятся на европейцах, новая аллель исчезнет из генома се-
мьи. В принципе, ее можно вывести за два поколения. Дети в этой семье не бу-
дут иметь густых черных волос и приобретут потовые железы, как у европейцев
или африканцев. Какой они будут расы? Аналогичным образом, аллель можно вве-
сти за два поколения, соединившись с вьетнамцем. Будут ли дети в этой семье
азиатами? Генетика не дает таких определений, которыми мы привыкли пользо-
ваться в быту для описания человеческих рас. И ведь это только один ген, от-
вечающий за фенотипический признак. Гораздо сложнее анализировать поведение.
В 2013 году бывший издатель New York Times Николас Уэйд написал книгу «Не-
спокойное наследие», в которой было сделано несколько спорных заявлений отно-
сительно генетики рас. В книге утверждалось не только, что расы четко опреде-
лены на генетическом уровне, но что лежащие в основе различий элементы ДНК
определяют как физические, так и социальные и культурные особенности разных
групп населения.
Автор пытался доказать, что недавняя эволюция внутри рас объясняет более и
менее развитые способности людей, но при этом представлял некоторые факты в
искаженном свете. Если верить Уэйду, англичане «склонны экономить и отклады-
вать выплаты», чего нет у представителей некоторых других культур. Гены евре-
ев «адаптированы для успешного накопления капитала». Китайцы охотно подчиня-
ются начальству (как это похоже на фразу Гальтона из письма в The Times, на-
писанного в XIX веке!). Эти утверждения совершенно недопустимы с учетом всех
наших знаний об истории, генетике и познавательных способностях человека. Не-
уклюжие стереотипы, которые, по моему мнению, попахивают расизмом!
Книга вызвала множество откликов в прессе, поскольку выдвигала противоречи-
вые и провокационные идеи, как утверждалось, основанные на научных фактах, а
генетиков она возмутила, и они выступили с опровержением сформулированных в
ней идей. Однако мне кажется небесполезным обсудить некоторые заблуждения и
несоответствия, представленные в виде научных фактов, поскольку это поможет
понять, почему данная тема является такой скользкой.
Совершенно очевидно, что люди эволюционировали в недавнем прошлом и продол-
жают эволюционировать и сейчас. Но смысл изменений генетического материала за
десятилетия, столетия и тысячелетия обсуждается до сих пор. Уэйд часто делает
совершенно необоснованные заявления, касающиеся изменений генов в «расах» за
самый последний период, и даже не пытается их обосновать. Давайте не будем
забывать, что эволюция - это изменение во времени, так что вопрос заключается
не в том, эволюционируем ли мы, а в том, эволюционируем ли мы под действием
естественного отбора. Адаптируемся ли мы к местным условиям в соответствии с
нашим генетическим материалом? И если да, то существует ли корреляция между
этими адаптациями и тем, что мы называем расами?
Что такое
раса?
Что мы понимаем под этим словом? Ответить на этот вопрос нелегко, хотя мно-
гие думают, что знают ответ и могут назвать «расовые» различия между людьми с
той или иной степенью детализации. Типичная для жителей Восточной Азии «мон-
гольская складка» у разных народов этой части света разная, и при определен-
ном опыте можно отличить южнокорейца от камбоджийца. Но никто не отнесет
представителей этих народов к разным расам. И те и другие относятся к азиа-
там. У эскимосов тоже есть такая складка, но они не относятся к этой расе,
хотя тоже произошли из Восточной Азии. Черный цвет кожи, как мы выяснили,
практически не имеет смысла в качестве научного критерия, а африканцы не мо-
гут определяться как единая расовая группа, поскольку на генетическом уровне
они намного сильнее отличаются друг от друга, чем чернокожие от белых. И об-
ладая некоторым опытом, можно отличить эфиопа от сенегальца. Эти различия в
форме лица, цвете кожи, ширине носа как раз и показывают, почему такие терми-
ны, как «чернокожий» или «раса» не имеют значения для науки. Словом «черноко-
жий» мы описываем «человека с темной кожей, чьи предки недавно жили в Африке»
(в отличие от «человека с такой же кожей из Индии»). Эти определения весьма
расплывчаты.
Гальтон свободно пользовался расплывчатыми определениями и небрежными фор-
мулировками : индийцы, негры, арабы, китайцы и т. д. И как неточен язык! Китай
- это страна, так что ее жителей и тех, кто там родился, можно назвать китай-
цами. А индийцы или индусы - скорее приверженцы определенной религии или
культуры, хотя этим словом также называют основную часть населения Индийского
полуострова, в которую, однако, не входят ни 180 миллионов пакистанских му-
сульман, ни индийские мусульмане, которых генетически невозможно отличить от
индусов, исповедующих индуизм. А кто такие арабы? Одной грубой формулировкой
Гальтон выдает свои расистские взгляды.
При ранних попытках классификации все человечество было разбито на пять
групп, и эта классификация прилипла надолго. Немецкий антрополог XVIII века
Иоганн Блюменбах выделил кавказскую (европеоиды), монгольскую, эфиопскую (в
основном жители Африки к югу от Сахары) , малайскую (в основном жители Юго-
Восточной Азии и тихоокеанских островов) и американскую расу (индейцы). В
конце XIX века появилась упрощенная схема деления на европеоидов, монголоидов
и негроидов. В середине XX века американский антрополог Карлтон Кун опять
вернулся к пяти расам, но в несколько ином виде. Он выделил европеоидов, мон-
голоидов (куда относились жители обеих Америк и Восточной Азии), австралоидов
(австралийские аборигены) и негроидов, которые подразделялись на капоидов и
конгоидов (термины образованы от названий мыс (cape) Доброй Надежды и Конго),
происходивших, соответственно, из юго-восточной или центральной и западной
частей Африки.
Минимальное число групп, на которые предлагалось разделить все человечест-
во , постоянно менялось. В частности, Николас Уэйд в своей книге выделяет от
трех до семи рас, связывая их, в общих чертах, с континентальными популяция-
ми: африканцы, жители Восточной Азии и европеоиды, но также индийцы, жители
Среднего Востока и др. Как видим, многие рассуждают о расах весьма расплывча-
то, что, очевидно, вызвано некоторыми сложностями классификации. Мы знаем,
что светлая кожа, как у жителей Европы, особенно северной, появилась лишь в
последние тысячелетия, и тогда же возникли гены, позволяющие переваривать мо-
локо. Мы с вами говорили о гене EDAR и о том, как он обеспечивает азиатам их
типичную жесткую черную шевелюру. Иными словами, мы смотрим лишь на несколько
генов из тысячи и на несколько вариантов генов среди миллионов вариантов ге-
нов в геноме. Не существует уникального гена, на котором могла бы базировать-
ся концепция расового деления. Аналогичным образом есть лишь несколько инди-
видуальных генов, которые определяют какие-то сложные человеческие признаки
или серьезные физические различия представителей разных популяций. Но даже
такие гены, как EDAR, отвечают лишь за внешние признаки и объясняют лишь ма-
лую долю из всего множества генетических различий между людьми.
Проект «Геном человека» очень сильно расширил наши знания в этой области,
поскольку теперь мы можем анализировать не единичные гены или вариации генов,
как было вначале при анализе белков групп крови. Теперь мы можем анализиро-
вать сотни и тысячи генов у тысяч людей. Ноа Розенберг из Стэнфордского уни-
верситета в Калифорнии работает в этом направлении, используя новые возможно-
сти геномики и компьютеров, чтобы разглядеть не только то, что лежит на по-
верхности, но и заглянуть в самые глубины нашей эволюции.
В 2002 году его исследовательская группа проанализировала SNP в геноме 1056
человек из 52 географических регионов и проследила за изменчивостью нуклео-
тидных оснований в 377 положениях из трех миллиардов букв генома. В то время
это была гигантская работа, и хотя 377 точек в океане из трех миллиардов то-
чек кажутся каплей в море, этого вполне достаточно, чтобы проследить за рас-
пределением каких-то признаков у разных народов. Данные были обработаны с по-
мощью компьютерной программы STRUCTURE, сортирующей людей со сходными призна-
ками по кластерам. Было проделано несколько серий экспериментов с разбивкой
данных на 2-6 кластеров: всех людей на основании сходных характеристик разби-
вали на две группы, потом на три, четыре и т. д. При разбивке на два кластера
машина объединила африканцев, европейцев и жителей Западной Азии в одну груп-
пу, а жителей Восточной Азии, американцев и австралийцев - в другую. Это ло-
гично : именно так изначально происходило расселение людей. При разбивке на
три кластера Африка оказалась в отдельной группе. Это тоже логично: люди, вы-
шедшие из Африки, несли лишь малую выборку всех возможных аллелей. При раз-
бивке на пять кластеров в отдельные группы были выделены Австралия и Восточ-
ная Азия. В этом случае генетика, казалось бы, подтвердила традиционную раз-
бивку народов на расы: африканцы, европейцы и жители Среднего Востока, жители
Восточной Азии, австралийцы и американцы.
Но при разбивке на шесть кластеров произошло нечто странное. В отдельную
группу были выделены калаши - народность с севера Пакистана, насчитывающая
всего 4000 человек. Это странный народ, существующий изолированно в диких и
ледяных горах Гиндукуша, куда добраться можно только по горным тропам и вере-
вочным мостам. Эндогамное племя (люди женятся внутри своего сообщества) с
собственным языком и религией, хотя теперь многие из них приняли ислам, как
сделали в конце XIX века их соседи нуристанцы из Афганистана.
Калаши.
Калаши действительно интересный во многих отношениях народ. Однако они не
настолько необычны, чтобы выделять их в отдельную расовую группу. До этого не
додумался бы и самый откровенный расист. Если и дальше увеличивать число кла-
стеров, мы будем получать все больше и больше групп людей с некими географи-
ческими и культурными особенностями. И чем пристальнее мы вглядываемся в тон-
ко организованную структуру из трех миллионов букв генетического кода, содер-
жащуюся в каждом из нас, тем более расплывчатыми оказываются границы между
нами. Действительно, наибольшее сходство проанализированных признаков наблю-
дается внутри каждой группы, но многие признаки являются общими для предста-
вителей разных групп. Графическое изображение данных такого рода расплывается
по краям. Самые резкие границы проходят по воде: Европа, Африка ниже Сахары и
Восточная Азия. Но чем больше групп вы добавляете, тем меньше водных границ,
и человеческие вариации становятся практически непрерывными. Идея дискретных
или чистых рас рассыпается в прах.
Исследование Розенберга - серьезная работа, предпринятая с целью ответить
на разумные вопросы о генетических закономерностях распределения различных
человеческих популяций. Сканирование отдельных позиций в геноме тысячи чело-
век позволило усилить (или, если хотите, умножить) ранние результаты Левонти-
на, показавшие, что самые значительные генетические различия наблюдаются меж-
ду людьми одной и той же расы, а не между представителями разных рас. Но при
этом выяснилось, что прочесывание генома «мелким гребнем» выявляет те же са-
мые различия, на которых строились традиционные представления о расах еще в
донаучную эпоху, во времена Гальтона и на протяжении всего XX века. Не все
генетические различия между людьми проявляются на фенотипическом уровне, и
анализ генома позволяет найти как видимые, так и скрытые различия.
Если вы ищите кластеры - вы найдете кластеры. Картина расположения этих
кластеров удивительна, и возникает вопрос, почему они существуют. Почему мы
видим эти группы, особенно если остальная часть генома - основная его часть -
не имеет таких географических корреляций?
Для объяснения сути генетики мы часто пользуемся сравнением с языком, и
сейчас я тоже воспользуюсь этой метафорой. Представьте все книги в мире, ко-
торые в настоящий момент находятся в продаже. Для простоты будем учитывать
только книги на английском языке и только документальную прозу. Издатели и
книжные магазины любят классифицировать книжную продукцию, чтобы стимулиро-
вать продажу и помочь читателю разобраться, что купить. Возможно сейчас вы
держите в руках научную книгу, главным образом, относящуюся к сфере биологии,
чу чу 82
хотя в ней множество различных истории. Моя предыдущая книга о происхожде-
нии жизни тоже относилась к разряду научной литературы и тоже содержала мно-
жество историй, но хотя в ней было много биологии, в ней также был материал
по физике, астрофизике, геологии и химии, поскольку речь шла о превращении
неживых химических соединений в живые системы на первозданной Земле.
Если обратиться к классической научной литературе, мы увидим, что Дарвин
писал о геологии, космолог Карл Саган в своей знаменитой книге «Космос» писал
о биологии и физике, как и физик Брайан Кокс в наши дни. А анатом Элис Ро-
берте часто пишет об археологии и истории. Таким образом, в нашей небольшой
выборке научных книг на английском языке никакая более подробная классифика-
ция невозможна. И если мы включим в наш список все виды документальной лите-
ратуры - от новомодных диет до правил дорожного движения, руководств по ре-
монту автомобилей и биографий знаменитостей, вы поймете, в чем заключается
проблема. Однако мы оцениваем книги не по обложке или названию, а по содержа-
щимся в них словам. Помогут ли ключевые слова создать оптимальную классифика-
цию? Если мы пройдемся по тексту всех книг и попытаемся отыскать в них слово
«наука», мы чаще будем находить его в научных книгах, но не только в них.
Наука (неверно истолкованная) также является частью модных диет и сомнитель-
ной духовной литературы.
Попытаемся сузить критерии поиска, добавив к слову «наука» слово «биоло-
гия». Но куда в таком случае отнести книги, в которых есть слово «биология»,
но нет слова «наука»? Нужно ли включить их в список книг, где встречаются оба
слова? Допустим, мы хотим найти книги по биологической эволюции, так что нам
нужны такие ключевые слова, как «наука», «биология» и «эволюция». И вот доса-
да, даже Дарвин не использовал слово «эволюция» в первом издании книги «О
происхождении видов», так что этот подход не работает. Зато Дарвин много пи-
сал о морских уточках и о корабле «Бигль», на котором плавал. С другой сторо-
ны, существует множество книг, например «Таинственное путешествие мореплава-
теля» (Mystics Seafarer's Trail) Лизы Сондерс83 и алфавит в картинках Plant
Creation. The Origin of Life. The Future of Life. - Viking, 2013; в русском пере-
воде: Биография жизни. От первой клетки до генной инженерии. - Бином: Лаборатория
знаний, 2016.
83 Я обнаружил это с помощью поисковой программы Google, но сам не читал. В «Улиссе»
Джеймса Джойса есть персонаж Нора Барнакл, а также упоминаются собаки породы бигль,
но это беллетристика, и классифицировать ее еще сложнее, чем научную литературу.
(Нора Барнакл - жена и муза Джойса; по-английски barnacle (барнакл) - ракообразное
животное морская уточка. - Примеч. пер.)
and Animal Alphabet Colouring Book (1979) , где говорится о собаках и моллю-
сках, но не говорится о Дарвине, исследовательских судах или эволюции. Но они
относятся к другой категории.
Вот такие дела. Продавцы книг делают, что могут, и в целом можно сказать,
что перечисленные книги относятся к разряду научной литературы, однако при
ближайшем рассмотрении выясняется, что это определение как минимум расплывча-
тое . Понятно, что в книгах, расположенных на полках магазинов рядом с той,
что вы сейчас держите в руках, слова «наука», «биология», «эволюция» и т. д.
встречаются чаще, чем в книгах по кулинарии, так что в целом их можно отнести
в соответствующую категорию. Но при этом какие-то из них, вообще говоря, яв-
ляются книгами по физике или математике. И не нужно далеко ходить, чтобы най-
ти «научную» книгу, заполненную всяким вздором, не имеющим отношения к науке.
Так что я не знаю, где провести границу.
И такая ситуация имеет место всюду и всегда. В искусстве существуют кубизм,
дадаизм, сюрреализм, паблик-арт, видеоинсталляции, портреты и фотографии. В
политике есть левые и правые, консерваторы и реакционеры, либералы и либерта-
рианцы. Фильмы делятся на вестерны, научную фантастику, фильмы ужасов и ро-
мантические комедии. А еще моя бывшая подружка говорила, что не любит черно-
белые фильмы. И дело не в том, что между всеми перечисленными категориями нет
измеряемых или определяемых различий. Дело в том, что большинство из них не
вписываются в какую-то одну графу, а образуют континуум. Как выразительно за-
метил Ричард Докинз, все мы от природы пленники прерывистого сознания.
До этого момента аналогия с языком работает хорошо. Она не подтверждает,
что некоторые генетические группы каким-то образом соответствуют географиче-
ским зонам. Но не только это. Аналогия помогает оценить вопрос о количестве
человеческих рас и понять, что ответить на него нельзя. Этот вопрос не имеет
смысла.
На 50 % развитие алкоголизма определеяется генетикой, но не существует про-
стого генетического фактора, превращающего человека в алкоголика.
Но он возникает снова и снова. Прибывшие на американский континент европей-
цы почему-то решили, что американские индейцы генетически предрасположены к
алкоголизму, и эта идея жива до сих пор. В 1802 году Томас Джефферсон написал
письмо вождю ирокезов, приветствуя решение племени воздержаться от употребле-
ния «спиртовых жидкостей»: «Поскольку ваши люди не могут удержаться от болез-
ненной привязанности к ним, я горячо приветствую ваше решение не использовать
их совсем». Проблема зависимости очень сложна, поскольку при ее анализе при-
ходится учитывать множество биологических, социальных и культурных факторов,
включая социальный статус, уровень образования, семейную историю и перенесен-
ные в детстве психологические травмы. Но на 50 % риск развития алкоголизма,
по-видимому, действительно определен генетическими факторами. Однако у нас
нет доказательств, что индейцы имеют какие-то версии генов, из-за которых они
расщепляют алкоголь иначе, чем белые обитатели Америки. И не существует про-
стого генетического фактора, который мог бы сделать человека алкоголиком. За-
то у нас есть множество свидетельств тяжелого социального и культурного опыта
индейцев, многолетних унижений в виде отсутствия работы, бедности и низкого
социального статуса, а все эти факторы способствуют развитию алкоголизма. И,
тем не менее, все еще жив миф о том, что высокий уровень алкоголизма среди
индейцев - почти вдвое выше, чем среди белых иммигрантов в Америке, - отчасти
объясняется генетическими причинами.
В 1880-х годах одновременно два врача идентифицировали ужасную новую бо-
лезнь , причем оба обнаружили ее в еврейских семьях. В одной еврейской семье в
Лондоне Уоррен Тей заметил разрозненные красные точки на сетчатке глаз ма-
леньких детей, а потом следил за постепенным развитием этой смертельной бо-
лезни , сопровождающейся атрофией нервов. Бернард Сакс из Нью-Йорка обнаружил
похожие симптомы и предложил назвать болезнь амавротической семейной идиоти-
ей. Теперь эту болезнь называют болезнью Тея - Сакса. Это рецессивное заболе-
вание хорошо изучено, его вызывает мутация гена НЕХА. Ужасный синдром, при
котором у маленьких детей развивается поражение мозга, влекущее за собой бы-
струю смерть. За несколько лет после открытия Теем и Саксом новой болезни
идентичные симптомы были описаны у детей из нееврейских семей, но поскольку
болезнь Тея - Сакса уже прозвали «еврейской болезнью», было решено, что это
что-то другое.
Симптом болезни Тея - Сакса на сетчатке глаза.
Так вот, болезнь Тея - Сакса не является «еврейской болезнью». Она примерно
с такой же частотой встречается у франкоязычных жителей Луизианы и Квебека.
Никаких «еврейских болезней» не существует, поскольку евреи не являются гене-
тически различимой группой людей. Безусловно, в семьях и группах родственни-
ков более высок уровень генетического сходства, и болезнь Тея - Сакса долгое
время действительно чаще обнаруживали у евреев ашкенази, чем у каких-то дру-
гих народов. Но ею, тем не менее, болеют не только евреи, или евреи ашкенази,
или евреи сефарды, или франкоговорящие жители Луизианы, или какая-то другая
группа людей. Однако миф живет: когда я выступаю с лекциями на тему рас и ге-
нетики, меня часто спрашивают: «А что вы можете рассказать о еврейских болез-
нях, например о болезни Тея - Сакса?»
Здесь есть определенная ирония: генетикой евреев занимались больше, чем ге-
нетикой какой-либо другой нации. Возможно, это связано с большим количеством
евреев среди генетиков и в целом среди ученых, а также с очень необычной ис-
торией еврейского народа, сделавшей его интересным объектом для анализа взаи-
модействия между генами и культурой. Именно в связи с этим интересом и были
обнаружены многочисленные случаи болезни Тея - Сакса. Благодаря генетическому
консультированию болезнь в популяции ашкенази теперь практически не встреча-
ется. Подозреваю, что вы можете назвать это мягкой формой евгеники - в «хоро-
шем смысле слова», без применения насилия. Болезнь поначалу была названа «ев-
рейской», и название закрепилось из-за предубеждений и неграмотности. Теперь,
когда мы начали разбираться в механизмах генетики и наследования, назвать
«еврейской» эту болезнь уже никак нельзя.
Несмотря на все научные открытия, аналогичные идеи все еще живут и в спор-
те. После победы Аллана Уэллса на Олимпийских играх в Москве в 1980 году в
финальных забегах на стометровку больше не участвовал ни один белый спорт-
смен. По быстроте бега на 100 метров афроамериканцы занимали 13 верхних пози-
ций из 20-ти за всю историю (оставшиеся семь позиций тоже занимают чернокожие
спортсмены - из Канады или Ямайки). Подобные результаты вызвали к жизни тео-
рию, что мастерство и успешность чернокожих людей в спорте объясняется их
биологической и, следовательно, генетической природой, отличающей черных
спортсменов от белых. Вспомните Джесси Оуэнса на пьедестале Олимпийских игр в
1936 году в нацистской Германии. Он выиграл забег на 100 метров с результатом
10,3 секунды и заработал еще три золотые медали. Позднее помощник тренера ко-
манды Дэн Кромуэлл объяснил это выдающееся достижение биологическим фактором:
«Этот преуспел, поскольку он более примитивен, чем белый человек. Еще недавно
в джунглях его умение бегать и прыгать было для него вопросом жизни и смер-
ти».
Красоту невероятной победы перед лицом смертоносного расистского режима ом-
рачила общая атмосфера расизма. Подобные расистские настроения чрезвычайно
широко распространены в спорте и в обществе в целом. Социологи из Университе-
та Коннектикута Мэтью Хьюи и Дэвон Госс проанализировали реакцию на победы
чернокожих спортсменов за 100 лет и обнаружили, что идея «генетической пред-
84
расположенности» витала в воздухе постоянно На протяжении всего XX века
появлялись различные гипотезы, пытавшиеся объяснить кажущееся численное пре-
восходство выдающихся чернокожих атлетов. Наиболее популярной стала идея, что
у чернокожих выше доля «быстросокращающихся» мышечных волокон - внутриклеточ-
ных белков, задействованных в быстрых движениях.
Скажу вам, что в этом контексте слово «черный» абсолютно бессмысленно. Ге-
нов, ответственных за цвет кожи, совсем немного, и они скрывают более глубо-
кие генетические вариации внутри африканского населения по сравнению с ос-
тальными людьми. Отличие цвета кожи намибийца и нигерийца от цвета кожи шведа
скрывает тот факт, что большинство генов этих африканцев различаются сильнее,
чем гены каждого из них отличаются от генов того же шведа. Генетические раз-
личия внутри группы чернокожих людей слишком велики, чтобы подтвердить гипо-
тезу о генетическом превосходстве чернокожих спортсменов. Известно, например,
что в некоторых регионах Африки, в частности в высокогорных районах Эфиопии,
живут люди с генетической адаптацией к условиям высокогорья. В этом отношении
они больше похожи на жителей Тибета, чем на других африканцев, которых мы
скопом называем «чернокожими». Однако такого признака нет у тех, кто живет
южнее Сахары. При прочих равных условиях (гипотетическая ситуация) моя гене-
тическая способность использовать кислород с помощью гена АСЕ такая же, как у
большинства африканцев, но не такая, как у жителей Восточной Африки. Анало-
гичным образом, определенная версия гена альфа-актинина-3, связанного с быст-
росокращающимися мышечными волокнами, имеется у чернокожих спринтеров, но не
является исключительным признаком африканцев или какой-то определенной регио-
нальной или культурной группы африканцев.
В 2014 году бразильский ученый Родриго Ванчини опубликовал обзор научной
литературы по генетике африканских атлетов и заключил, что изучение вариаций
двух генов, с которыми чаще всего связывают успехи чернокожих спортсменов,
«не могут полностью объяснить их спортивные достижения. Маловероятно, что Аф-
рика рождает уникальный генотип, который нельзя найти больше нигде в мире».
Бытует мнение, что на физические способности чернокожих спортсменов повлия-
Более того, успех чернокожих атлетов часто объясняют биологическими факторами, а
успех белых - упорными тренировками и развитыми умственными способностями. Интерес-
но, однако, что акценты со временем менялись. В первой трети XX века в беге на 5000
метров упорно побеждали финские спортсмены. Подчеркивая превосходство арийской расы,
немецкий писатель Джек Шумахер писал, что «бег в крови у каждого финна. ...Они подобны
лесным животным».
ли культурные факторы; в частности, указывают на возможную роль многовекового
рабства. Суть идеи в том, что рабам нужно было быть сильными и выносливыми,
чтобы преуспеть и, следовательно, родить детей, которым и передавались роди-
тельские гены. Это аргумент из разряда «здравого смысла». Однако наука в дан-
ном случае противоречит «здравому смыслу». Наука предлагает методологию раз-
деления объективной реальности и субъективного восприятия. Она пренебрегает
нашими предрассудками и выделяет истину.
Идея о том, что рабство способствовало выведению супергероев, содержит не-
сколько несоответствий. Во-первых, 400 лет - недостаточный отрезок времени
для установления в популяции аллелей с подобным эффектом. Распространение в
аллели с важной биологической нагрузкой популяции (или ее устранение) проис-
ходит как минимум за 10 или 12 поколений. Однако, как и в отношении большин-
ства человеческих признаков, речь не идет о единственном гене. Генетическая
составляющая спортивных возможностей связана с десятками генов, причем они
неравномерно распределены среди спортсменов разной специализации: спринтеры
плохо бегают на длинные дистанции. Во-вторых, лично я ничего не слышал о ка-
ких-либо исследованиях, выявивших положительный отбор таких аллелей у людей с
рабским прошлым. А без таких исследований предположение о роли рабства в ка-
честве положительного фактора отбора является новым проявлением расизма,
предрассудком или очередной адаптационной гипотезой.
Безусловно, физические параметры играют важнейшую роль в спортивных дости-
жениях. Средний рост игроков NBA составляет 2 метра, поскольку в баскетболе,
понятное дело, выгодно быть высоким. Напротив, жокеи обычно маленькие и лег-
кие, что вполне соответствует общему смыслу законов Ньютона. Рост и вес опре-
деляются генетически, но эти показатели не имеют никакого отношения к расовой
принадлежности, определяемой по цвету кожи или географическому происхождению.
В среднем самые высокие люди на Земле - голландцы, и я не сомневаюсь, что ес-
ли бы численность голландцев была такой же, как численность американцев, а
баскетбол был бы распространен повсеместно и нес важную культурную нагрузку,
у голландцев были бы не менее достойные команды, чем LA Lakers.
Спорт иногда называют великим уравнителем, в котором выиграть могут только
самые талантливые и целеустремленные. Идея о том, что чернокожие люди преус-
певают в спорте благодаря генетическим качествам и, возможно, в результате
нескольких столетий отбора в условиях рабства, держится на шатких основаниях,
и ее повсеместное распространение представляет собой еще один пример расхож-
дения между тем, что нам кажется, и тем, что говорит наука.
Некоторые считают, что разделение людей на расы обусловлено историей мигра-
ции нашего вида. В свое время велись споры относительного того, откуда проис-
ходят современные люди. Вопрос сводился к следующему: вышли ли мы все из Аф-
рики как один вид и превратились в современных Homo sapiens, или какие-то
другие виды Homo еще раньше расселились по миру, и мы произошли от этих до-
черних популяций. Это второе предположение составляет суть так называемой
мультирегиональной гипотезы, которая, однако, была полностью и повсеместно
отвергнута. Судя по костям, физические различия между ныне живущими и давно
умершими людьми не столь велики, чтобы обосновать иное происхождение совре-
менных жителей Земли. Не существует физических или биологических препятствий
для воспроизведения людей из разных уголков Земли: несмотря на генетические
различия, австралийский абориген может произвести способное к деторождению
потомство с южноамериканским индейцем или африканцем.
В последние годы, благодаря новым возможностям генетики, произошли некото-
рые изменения в традиционной гипотезе африканского происхождения человека.
Современный человек успешно скрещивался как с неандертальцами, так и с дени-
совскими людьми, и мы до сих пор несем в себе их ДНК. Речь идет не о появле-
нии новых видов человека, а о включении генов других видов в наш геном. Их
генетический вклад весьма значителен, и в ряде случаев обеспечил современным
людям некоторые специфические характеристики, которыми без их участия мы бы
не обладали. Однако этот вклад недостаточно велик и недостаточно специфичен,
чтобы поддерживать гипотезу о независимой эволюции рас. Исходя из подвижности
человеческих популяций и сексуальной активности людей, можно предположить,
что последний общий предок всех ныне живущих людей жил всего лишь 3400 лет
назад. Это означает, что генетические признаки, которые мы относим к расовым
признакам, являются новыми.
Я считаю, что у нас нет никаких генетических и эволюционных оснований для
определения рас в том виде, в котором мы привыкли о них говорить. Генетика
показывает, что различия человеческих признаков и их распределение на планете
гораздо сложнее и требует гораздо более тщательного анализа, чем грубая и все
определяющая концепция рас или совсем уж примитивное деление на белых и чер-
ных. Именно по этой причине мне, как генетику, хочется еще раз подчеркнуть,
что рас не существует. Этот термин не имеет научного смысла.
Наука требует точности - точности измерений и точности формулировок. Стрем-
ление к классификации - неотъемлемое качество человека, и многие хотят под-
ключить к этому науку. Однако у нас нет определения жизни и нет адекватного
определения вида. Жизнь чудесным образом делает бессмысленными все наши по-
пытки классифицировать жизнь и живых существ, и в этом ее волшебство. Да, из-
меряемые различия в геномах в грубом приближении соотносятся с картой конти-
нентов, но даже наличие океанов не позволяет выделить четких границ, причем
эти вариации генов определяют лишь некоторую часть различий между людьми. Вы-
явление различий между людьми и народами имеет смысл, когда речь идет о забо-
леваниях, неравномерно распределенных среди людей и в наибольшей степени за-
трагивающих какие-то отдельные популяции.
И опять-таки, это не имеет никакого отношения к концепции расы. К сожале-
нию, это не означает, что расизма не существует. Пережить проявления расизма
- весьма специфический опыт. В отличие от миллионов людей, лично я никогда не
подвергался гонениям из-за того, что часть моей ДНК делает меня непохожим на
других. И понять опыт других людей, не пережив нечто аналогичное, довольно
сложно. Мой опыт весьма банален, но даже он разжег такой огонь, который никак
не затихнет. Генетика показывает, что в «расовом» конфликте виноваты люди, а
не биология.
В книге «О происхождении видов» Дарвин не говорил о человеке, зато он сде-
лал это в своем следующем замечательном труде. Книга «Происхождение человека»
посвящена именно этой теме. Во время путешествия на «Бигле» он видел много
различных популяций и внимательно проанализировал их физические характеристи-
ки. Он рассуждал о расах и подвидах, используя терминологию своей эпохи, и
применял довольно мягкие определения, но даже они сегодня кажутся неприемле-
мыми:
«Но с тех пор как он достиг ранга человека, он образовал отдельные расы
или, как их можно было бы назвать с большим основанием, разные подвиды. Неко-
торые из них, как, например, негр и европеец, настолько различны, что если бы
натуралисту прислали два подобных экземпляра без дальнейших пояснений, он,
несомненно, счел бы их настоящими видами»85.
В книге «О происхождении видов» Дарвин использовал слово «раса» для описа-
ния разнообразия живых существ: «включая несколько рас, например, капусты».
Однако важнейшим аспектом его теории было признание постоянного изменения су-
ществ во времени, и в 1871 году в книге «Происхождение человека» с удивитель-
ным и типичным для него предвидением он признавал, что видимые признаки чело-
Дарвин Ч. Происхождение человека и половой отбор. М. : Терра-Книжный клуб, 2009.
Пер. И. Сеченова.
веческих рас не являются ни перманентными, ни важными: «Сомнительно, чтобы
неизменно существовал какой-то признак, определяющий расу».
И уже не в первый раз генетика подтвердила предположения Дарвина. У Дарвина
были лишь подозрения, основанные на наблюдениях. Он не знал механизма насле-
дования, который был открыт позднее, в том числе, благодаря работам его двою-
родного брата. По иронии судьбы Гальтон лично участвовал в осуществлении ев-
генической программы. Всю жизнь он был женат на Луизе Батлер, но у них не бы-
ло детей, и он не передал свой генетический багаж следующим поколениям.
Сегодня расистские утверждения Гальтона совершенно неприемлемы, и, вообще
говоря, никакие традиционные идеи о расовом делении общества не выдерживают
генетической проверки. Семейные деревья слишком растрепаны, история человече-
ства слишком запутана, люди слишком подвижны. Колоду тасовали и перетасовыва-
ли. Генетика показала, что все люди разные, и эти различия связаны с геогра-
фией и культурой, но вовсе не так, как представляет традиционная расовая тео-
рия . Вы можете возразить, что цвет - социальный конструкт, но это не означа-
ет , что он не существует. Действительно, то, что мы называем «голубым цветом»
- по договоренности лишь то, что мы испытываем, когда видимый свет с длиной
волны от 450 до 495 нм проходит сначала через сетчатку нашего глаза, а потом
попадает в мозг. Однако электромагнитный спектр непрерывен, и такое условное
обозначение помогает описать наш опыт. Спектр вариаций человеческих признаков
тоже непрерывен, но, в отличие от света, он складывается из множества элемен-
тов. При анализе любого отдельного признака мы можем разбить людей на группы,
и иногда при анализе нескольких признаков мы тоже можем это сделать. Однако
если мы проанализируем другие характеристики внутри этих групп, выяснится,
что разбивка на новые группы происходит совершенно иным образом, и никаких
постоянных групп не существует, поскольку популяции тоже непостоянны. Раньше
в еврейских семьях (но не только в них) достаточно часто отмечались случаи
болезни Тея - Сакса. Теперь они практически не встречаются. У каких-то евреев
бледная кожа и рыжие волосы, как у многих шотландцев. У других нет. У жителей
Андаманских островов в Индийском океане кожа того же цвета, что и у жителей
Центральной Африки, однако, этот признак они получили другим историческим и
биологическим путем. Некоторые чернокожие африканцы способны жить на больших
высотах, как и жители Тибета, но большинство такой способностью не обладают.
Чернокожий - такая же «раса», как бегун на длинную дистанцию.
Обычно нам безразлично, считают ли себя люди правыми или неправыми, но
Гальтон - особый случай. Многие его научные результаты великолепны. Многие
догадки блестящи. А многие идеи - чудовищны. Возможно, отчасти он занимался
наукой именно для того, чтобы подтвердить эти ужасные идеи. Но наука помогает
нам отделить наше ограниченное понимание мира и укоренившиеся предубеждения
от объективной реальности. Истина часто не такая, какой видится, и люди при-
думали и развивают процесс научного поиска, позволяющий скорректировать субъ-
ективность взглядов: данные - король всего. Любовь Гальтона к сбору данных
привела к развитию науки, которая, как он надеялся, обоснует его предположе-
ния . Но вышло совершенно наоборот.
5. САМАЯ УДИВИТЕЛЬНАЯ КАРТА,
СОЗДАННАЯ ЧЕЛОВЕКОМ
Для любой сложной задачи есть простое,
прямое, понятное и ошибочное решение.
Г. Л. Менкен86
Генри Луис Менкен (1880-1956) - американский журналист и сатирик.
Май 2000 года,
Колд-Спринг-Харбор,
штат Нью-Йорк
Каждый ученый знает, что самые плодотворные встречи происходят в баре. Нау-
ка - дело коллективное, и представление об одиноком ученом, замкнувшемся на
всю жизнь в своей работе в ожидании момента истины, является отжившим мифом.
Вы производите данные, надеясь, что они правильные, но их интерпретация тре-
бует обсуждения, споров, доказательств, и поэтому ученые устраивают конферен-
ции и представляют там свою работу, отстаивают ее, и если это получается,
движутся дальше. Доклады и лекции на научных встречах могут быть чрезвычайно
важными, но (это, однако, секрет) и чрезвычайно скучными. Иногда потрясающие
результаты представлены в виде такого безумного количества непонятных слай-
дов, что возникает желание воткнуть себе в глаз бесплатно выдаваемую на кон-
ференции ручку или повеситься на шнурке от бейджа. А иногда бывает и так, что
в блестящей форме представляются банальные или даже сомнительные результаты.
Так что иногда во время докладов с трудом удается не заснуть.
А вот в баре обсуждается настоящая наука, и рождаются блестящие идеи. Скла-
87
дываются деловые и дружеские отношения, возникают ссоры и неприязнь
В мае 2000 года множество лучших генетиков мира приехали в Колд-Спринг-
Харбор на северном побережье Лонг-Айленда. Все ожидали завершения самого
крупного и дорогого проекта в истории биологии и второго по объему во всей
истории науки после создания 27-километрового ускорителя частиц в ЦЕРНе, ко-
торый позднее поведал миру о существовании бозонов Хиггса. В то время как фи-
зики занимались изучением фундаментальной структуры Вселенной, генетики со-
брались , чтобы разгадать самый сложный пазл, когда-либо созданный природой.
Проект «Геном человека» продолжался уже восемь лет, и дело приближалось к
концу (точнее, к концу первого этапа). Цель - прочесть три миллиарда букв ге-
нетического кода, составляющих 23 пары хромосом человека.
Расшифровку генома человека сравнивали с созданием карты, и это прекрасная
аналогия, хотя задача генетиков на самом деле была обратной по отношению к
задаче картографа. На протяжении тысячи лет путешественники наносили на карты
реки, берега и горы, и со временем их карты становились больше и подробнее, а
отдельные части все лучше совпадали друг с другом даже в максимальном прибли-
жении. Но всю картину в целом мы увидели лишь в 1968 году, когда астронавт
Билл Андерс, совершавший полет на корабле «Аполлон-8», впервые сфотографиро-
вал поднимающуюся над Луной Землю. На этой фотографии мы видим наш мир таким,
какой он есть. На фотографиях нашего общего дома, снятых с тех пор с Междуна-
родной космической станции, со спутников, а теперь и с помощью компьютерных
программ, таких как Google Earth, мы видим реки, холмы, горы, леса, города,
деревни, отдельные дома и дороги. Ночные фотографии, сделанные из космоса,
доносят до нас мерцание городских огней и освещенные ленты дорог и берега
больших рек, которые, как артерии и вены, поддерживали цивилизацию на протя-
жении всей истории человечества. Вот так выглядит мир, и так в нем запечатле-
на наша цивилизация, торговля, сельское хозяйство и наши войны.
С геномом все было наоборот. Классическое изображение хромосом - вывешенные
для просушки пары носков, а также непарные X и Y - можно сравнить с фотогра-
фией Земли, сделанной в большого расстояния, без подробностей. Такая картина
практически ничего не говорит о работе клеток, не говоря уже об особенностях
конкретного человека. Если поглядеть в микроскоп, можно увидеть генетические
континенты и океаны, но опять же без подробностей. А генетика - наука о под-
Один раз я был свидетелем настоящей драки между весьма уважаемыми пожилыми учены-
ми , но я ни за что не скажу, кто это был, даже не спрашивайте. Это длилось недолго.
робностях. О масштабных повреждениях ДНК нам было кое-что известно и до нача-
ла проекта. Некоторые виды рака связаны с разрывом двух хромосом и их ано-
мальным соединением. Такой разрыв может привести к нарушению функции закоди-
рованного на этом участке белка, а этот белок может контролировать скорость
деления клетки. При его повреждении клетки начинают делиться бесконтрольно, а
это и есть рак. Генетический дефект, являющийся причиной рака такого типа,
виден на изображениях низкого разрешения, однако сотни других типов рака, с
которыми мы так активно пытаемся бороться, связаны с мельчайшими элементами
генома, невидимыми даже через самый мощный микроскоп.
Синдром Дауна возникает из-за того, что у человека вместо двух копий хромо-
сомы 21 имеются три. Синдром Шерешевского - Тернера, женская болезнь с нару-
шением целого ряда физических параметров и репродуктивных функций, является
результатом отсутствия второй Х-хромосомы. А синдром Клайнфельтера проявляет-
ся при наличии у мужчин лишней Х-хромосомы. Первооткрыватели синдрома XYY не
пожелали, чтобы болезнь была названа их именами, так что ее так и называют.
Все эти нарушения можно сравнить с крупными катастрофами континентального
масштаба, которые, как извержение вулкана, видны из космоса. К счастью, они
встречаются сравнительно редко. Почти все генетические заболевания (как и
нормальные признаки) спрятаны в горах, на равнинах, в домах, на улицах и в
небольших речушках.
Цель проекта «Геном человека» как раз и заключалась в нанесении на карту
каждого дома, улицы и притока. Геном - это сумма всего генетического материа-
ла организма. Почти весь этот материал содержится на хромосомах, за исключе-
нием небольшой кольцевой ДНК, находящейся в клеточных электростанциях - мито-
хондриях. Локализация этой дополнительной ДНК связана с эволюционным происхо-
ждением митохондрий: их источником были бактерии, попавшие внутрь других кле-
ток около двух миллиардов лет назад. В геноме человека в сумме содержится
примерно три миллиарда букв ДНК (нуклеотидов). Если проводить аналогии, то
это сравнимо с количеством букв в двадцати стандартных телефонных справочни-
ках (иногда я говорю об этом школьникам, но большинство из них никогда в жиз-
ни не видели телефонного справочника).
Суть в том, что это число очень велико. К моменту конференции в Колд-
Спринг-Харбор было идентифицировано несколько тысяч генов, по большей части
за счет медленного и трудоемкого процесса, предложенного в конце 1980-х и на-
чале 1990-х годов людьми, обнаружившими первые «болезнетворные» гены. Речь
идет о кистозном фиброзе, болезни Хантингтона и мышечной дистрофии Дюшенна.
Однако даже в условиях «золотой лихорадки» в погоне за генами процесс иденти-
фикации шел медленно, и в 1990-х годах в наших знаниях о нашей собственной
ДНК было еще множество глубоких провалов. И самый острый и очевидный вопрос
заключался в следующем: сколько же именно генов содержится в человеческом ге-
номе?
В 2000 году в баре конференц-зала прохаживался молодой генетик Эван Бирни.
Сам того не зная, он делал очень важное дело. Теперь появилось устойчивое вы-
ражение: про человека говорят, что какая-то страсть или особенная черта зало-
жена у него «в генах». Сатирический журнал Private Eye даже отвел целую ко-
лонку, посвященную этой фразе в устах журналистов и знаменитостей. Так вот, в
генах Эвана Бирни точно была заложена страсть к исследованию ДНК. Сегодня он
возглавляет Европейский институт по биоинформатике в Хинкстоне, недалеко от
Кембриджа, один из ведущих мировых центров геномных исследований. А раньше
Эван получил место в лаборатории Джеймса Уотсона в Колд-Спринг-Харбор, и было
это как раз на заре геномики - биологической науки, которая со временем под-
чинила себе все другие разделы биологии.
То ли этот бар был ему слишком хорошо знаком, то ли свою роль сыграло выпи-
тое пиво, но Бирни сделал нечто совершенно банальное и нелепое, в чем, одна-
ко, отразилась сама суть науки. Он обошел всех ведущих генетиков мира, при-
сутствовавших на конференции, взял с них по доллару и спросил, сколько генов,
по их мнению, содержится в геноме человека. Победитель получал все деньги и
бутылку шотландского виски.
Как и сам геном, условия пари изменялись - и тем вечером, и в последующие
годы. Страницы со списком участников и условий пари содержат неразборчивые
каракули, многочисленные вычеркивания, девять дополнительных условий и пять
сносок. Все эти изменения внесены по той причине, что участниками пари были
ученые, и им необходимы были точные определения, в частности, нужно было вве-
сти строгое определение гена. Так что, наряду с правилами пари и различными
договоренностями (контактная информация, время принятия окончательного реше-
ния, ставки только наличными, одна ставка с человека в год), в сносках приво-
дится определение гена - наилучшее, которое они смогли в то время найти.
Участвовали все. В последующие три года в пари включилось 460 генетиков (в
2001 году ставки выросли до 5 долларов, а в 2003 году - до 20) . Теперь этот
документ напоминает список ведущих генетиков конца XX века. Здесь фигурируют
имена научных гениев, о которых мы узнали еще в годы учебы, и чьи методы вос-
производили. В этом списке есть лауреаты и кандидаты в лауреаты Нобелевской
премии88. Это была единственная группа людей, способных ответить на этот про-
стой вопрос, - ради науки и бутылки виски single malt.
Все они ошиблись. И намного. Ограничений не было, и многие ошиблись на ты-
сячи , а некоторые - на десятки тысяч генов. Самое большое число назвал брита-
нец Пол Денни - целых 291 059 генов. Многие считали, что генов должно быть
более 150 тысяч, некоторые называли число порядка 70 тысяч. Первую ставку
сделал Бирни: 48 251 ген. По условиям пари итоги должны были подводиться в
2003 году путем подсчета по оговоренному здесь же методу.
Пари выиграла сорокадевятилетняя Ли Роуэн, работавшая в одном из крупнейших
геномных центров под руководством Лероя Худа - тогда и сейчас одного из веду-
щих генетиков мира. Ли была в баре в тот вечер, когда за пивом обсуждалось
определение гена. Она назвала число 25 947.
Реальное число составляет более 20 тысяч генов. Столько деталей содержится
в четырех самых больших коробках лего89. Ведущие эксперты мира ошибались.
Сегодня даже старое определение гена не выдерживает серьезной критики. В
условиях пари ген определялся как участок ДНК, кодирующий белок. Теперь нам
известно множество участков ДНК, которые кодируют только молекулу РНК, выпол-
няющую роль посредника и никогда не превращающуюся в белок, но при этом игра-
ют важнейшую роль в функционировании организма. Считать ли их генами? Навер-
ное, да. Как всегда, биология оказалась сложнее и интереснее, чем мы предпо-
лагали .
Ли Роуэн получила конверт с деньгами, но от виски отказалась. Мне она ска-
зала, что деньги не трогала: «Как я могу их потратить, если знаю, что число
неправильное?» Ошибки - неотъемлемая часть научной работы, и я ни в коем слу-
чае не смеюсь над предсказаниями, сделанными на конференции. Незнание - стар-
товая позиция в поисках истины. Условия пари Эвана Бирни являются ярчайшей
Сэр Ричард Роберте получил премию в 1993 году (совместно с Филлипом Шарпом) за
идентификацию странных пробелов в генетическом коде, называемых интронами, о которых
мы поговорим позже. Джон Салстон, один из главных участников проекта «Геном челове-
ка» со стороны Великобритании, получил премию в 2002 году в связи с исследованиями
клеточной смерти у нематод. (Звучало так: «За открытия в области генетического регу-
лирования развития человеческих органов», соместно с Робертом Хорвицем и Сиднеем
Бреннером) .
89 « ** « «
Например, Тадж-Махал, «Тысячелетний сокол» из «Звездных воин», лондонский Тауэр и
«Звезда смерти», тоже из «Звездных войн».
демонстрацией научного метода и ценности незнания. Они показывают, что в то
время мы не понимали, как устроена генетика человека. Теперь, рассказывая о
тех временах, Бирни вспоминает горькое высказывание доморощенного философа
Дональда Рамсфелда. Вот что он сказал о наличии у Ирака оружия массового по-
ражения в феврале 2002 года, находясь в должности министра обороны США:
«...как мы знаем, есть известные известные; есть вещи, о которых мы знаем,
что мы их знаем. Мы также знаем, что существуют известные неизвестные, то
есть мы знаем, что существуют какие-то вещи, которых мы не знаем. Но есть
также неизвестные неизвестные - вещи, о которых мы не знаем, что мы их не
знаем».
В этой кошмарной фразе заключена глубокая мудрость. Диапазон ошибки в пари
ясно показывает, что до начала XXI века генетика человека полностью находи-
лась в сфере неизвестных неизвестных. Мы не знали, сколько у нас генов, и в
целом предполагали, что за каждую болезнь и каждый признак отвечает отдельный
ген. Мы сложные существа, но наша биология, по своей сути, не отличается от
биологии шимпанзе или кошки, хотя по интеллектуальному потенциалу мы намного
превосходим всех остальных живых существ. Дельфины, обезьяны, вороны, осьми-
ноги - все они разумные существа: умеют решать задачи, использовать орудия,
общаются между собой сложным образом. Можно сколько угодно восхищаться их по-
трясающими способностями, но в любом из этих умений они отстают от нас на
множество световых лет. Так что вполне резонно предположить, что наш геном
отражает эти невероятные способности, по крайней мере, в количественном отно-
шении .
Но, как выясняется, у нас не больше генов, кодирующих белки, чем у шимпан-
зе . И меньше, чем у круглых червей. Или у банана. Или у дафнии - крохотной
v-» ^ 90
водяной блохи размером с зернышко риса. Или у самого риса У нас примерно
столько же генов, сколько у нашего самого верного помощника в генетических
исследованиях - мыши, и чуть больше, чем у нашей второй излюбленной рабочей
лошадки - дрозофилы. Посмотрите, что происходит: я печатаю эти слова с уни-
кальной для живых организмов ловкостью и сочиняю историю, опираясь на память,
глубокое понимание вопроса, творческий подход и способность предвидеть буду-
щее, а вы используете те же способности, читая их, и даже можете представить,
как я печатаю. На основании количества нейронов и связей между ними в нашем
головном мозге можно предположить, что наш с вами мозг - самый сложный объект
в известной нам Вселенной. Однако генетический код, создающий этот потрясаю-
щий кусок серого вещества, фактически такой же, как у животных, которые ниче-
го этого не умеют.
Величайшее значение проекта «Геном человека» заключалось в том, что он по-
казал, как многого мы не знаем. Когда вам известно, что существует нечто, что
следует узнать, перед вами открывается путь в будущее. Теперь, когда карта в
общих чертах составлена и примерно определен ландшафт, мы знаем, что и где
искать.
Если первое удивительное открытие, сделанное в рамках проекта, заключалось
в том, что в нашем геноме содержится сравнительно небольшое количество генов,
второе состояло в том, что значительная часть генома вообще не содержит ге-
нов. Экзом (часть генома, кодирующая белки, которые осуществляют всю работу в
клетках) составляет менее 2 % общего количества ДНК. Аналогия из литературы:
представьте, что в романе Достоевского «Преступление и наказание» лишь 300
Структура геномов растений еще более запутанная и непредсказуемая, чем у живот-
ных. Многие растения имеют гигантские геномы, и мы точно не знаем почему; некоторые
растения имеют по нескольку копий хромосом. Они устроены по тем же основным и уни-
версальным биологическим законам, отражающим общность происхождения жизни, но по
сравнению с таинственными геномами растений наш геном прост, как кубики лего.
осмысленных предложений, а еще 211 591 слово - лишь непонятный мусор. Или
публикация, которую вы читаете сейчас, содержит всего 150 интересных фраз
(ну, это уж вам судить).
Мы уже довольно давно знали, что в геноме есть некодирующие области, и
большая часть генома выполняет структурную функцию. Всем известно, что ДНК
представляет собой двойную спираль - знакомую всем правозакрученную лестницу,
открытую в 1953 году Уотсоном и Криком. Однако в реальности ДНК почти никогда
такой не бывает. Она постоянно пребывает в действии и в динамике. Она скручи-
вается и раскручивается, редактируется и корректируется. В клеточном цикле,
когда клетка растет и делится надвое, как это делают все клетки на протяжении
четырех миллиардов лет, происходит удвоение всей клеточной ДНК, так что до-
черние клетки получают точно такой же геном, как у родительских клеток (за
исключением половых клеток, которые превращаются в четыре дочерние клетки,
каждая из которых содержит половину генетического материала). Этот процесс
обеспечивается за счет спланированной до мельчайших подробностей хореографи-
ческой постановки, в ходе которой раскрученные нити ДНК упаковываются в хро-
мосомы, имеющие всем известную характерную форму. В таком виде ДНК находится
только краткий миг, но в этом представлении участвуют гигантские участки ДНК,
выполняющие не кодирующую, а структурную функцию.
Кроме того, в ДНК содержатся все инструкции по поводу того, что, где и как
делают гены. Во всех клетках есть абсолютно все гены, но в каждый момент вре-
мени и в каждом конкретном месте функционируют только некоторые из них. Ген,
активирующий клеточное деление, не должен работать в тканях, рост которых уже
закончен, иначе произойдет опухолевое перерождение ткани. Ген, участвующий в
производстве сперматозоидов, не должен работать нигде, кроме как в семенни-
ках. Каждый ген нужен в определенное время и в определенном месте, особенно
это касается развития эмбриона.
Когда-то я исследовал ген СНХ10, который у млекопитающих участвует в форми-
ровании глаз. Он активируется сразу после формирования общей структуры глаза:
у мышей - примерно через 10 дней после зачатия, у человека - примерно через
10 недель. В это время СНХ10 запускает программу, заставляющую делиться буду-
щие клетки сетчатки. Эти клетки располагаются между внешней поверхностью гла-
за и хрусталиком. Если СНХ10 поврежден, глаза зародыша развиваются неправиль-
но, и ребенок родится слепым с сощуренными и глубоко посаженными глазами; это
состояние называют микрофтальмией.
Кодируемый геном СНХ10 белок не имеет в организме никаких других функций,
кроме как заставлять работать другие гены в этот ответственный период эмбрио-
нального развития. Это не фермент, ускоряющий переваривание пищи, и не струк-
турный белок кожи, кости или волоса, он не переносит кислород в крови и не
превращает фотоны света в электрические сигналы в головном мозге. Белок СНХ10
упакован в виде ленты с прорезью на одной стороне. Смысл этой прорези (и, во-
обще говоря, всего белка СНХ10) заключается в том, чтобы садиться на последо-
вательность ДНК. Белок связывается только с определенной последовательностью
ДНК, содержащей восемь букв: TAATTAGC. Эта последовательность - не ген, но
находится рядом с геном, обычно перед его началом, и связывание СНХ10 застав-
ляет ген «включиться». Ген СНХ10 относится к семейству так называемых транс-
крипционных факторов, задача которых заключается в регуляции работы других
генов путем их включения и выключения. Обычно гены действуют каскадами, осо-
бенно в процессе эмбрионального развития, и следуют генетическим инструкциям:
«эта группа клеток станет глазом», «эта часть глаза станет сетчаткой», «эта
часть сетчатки должна стать палочками и колбочками» или, напротив, «эта часть
не будет содержать фоторецепторов». Подобные каскады контролируются другими
генами, находящимися ниже на иерархической лестнице, и на каждом этапе клетки
удаляются от своего исходного состояния бесконечного потенциала возможностей
в сторону усиления специализации: «Вы не просто клетки мозга, вы фоторецеп-
торные клетки, способные распознавать только определенный свет, который мы
называем голубым». Транскрипционные факторы можно сравнить с управляющими
большими строительными проектами, которые смотрят на карту, выбирают конкрет-
ный участок и командуют: «Это строим здесь». Конечно же, транскрипционные
факторы кодируются генами, но активируемые ими переключатели - нет, и таких
последовательностей, рассеянных по всему геному, существуют тысячи.
Кроме того, внутри последовательностей генов находятся некодирующие участ-
ки, интроны. Интроны есть во всех человеческих генах, причем зачастую после-
довательности интронов длиннее последовательности самого гена. Странный прин-
цип - разбивать осмысленный текст хххххххххх таким количеством уууууу бес-
смысленных фрагментов zzzzz, и я не перестаю удивляться, что клетки умеют их
удалять, превращая основной код ДНК сначала во временную версию кода в форме
РНК, а затем в полностью функциональный белок.
Еще в геноме есть псевдогены: когда-то они были рабочими генами, но в про-
цессе эволюции их функция оказалась не нужна, и на них стал действовать отри-
цательный отбор. Сначала они подверглись мутациям, как происходит со всякой
ДНК, но это не оказало заметного влияния на функции организма, и они так и
остались в таком виде, постепенно разрушаясь. Мы знаем, что когда-то это были
важные гены, поскольку другие организмы все еще их используют. У китов, вос-
принимающих запахи только на поверхности воды, сохранились обломки сотен ге-
нов обоняния, которые до сих пор в ходу у собак и мышей. Нам, с нашим образом
жизни, многие гены обонятельных рецепторов тоже оказались не нужны, и они
медленно ржавеют в нашем геноме.
Также в геноме есть длинные последовательности ДНК, которые представляют
собой лишь повторы. Также есть длинные последовательности ДНК, которые пред-
ставляют собой лишь повторы. Также в геноме есть длинные последовательности
ДНК, которые представляют собой лишь повторы. Многие «фразы» повторяются сот-
ни раз. Иногда в них есть смысл, и количество повторов у разных людей разное.
Это не самые интригующие участки генома, но они относятся к категории неиз-
вестного, которое ждет, чтобы его открыли.
В геноме существуют такие последовательности ДНК, назначение которых неиз-
вестно , поскольку они вообще ничего не делают.
Кроме того, в геноме есть длинные последовательности ДНК, которые вообще
ничего не делают, и мы не знаем, зачем они нужны. В 1960-х годах такую ДНК
назвали «мусорной», и название прижилось. Возможно, это просто наполнитель
или фрагменты хромосом, которые были где-то приобретены, но не оказывают ни-
какого действия. Не вся некодирующая ДНК является «мусорной», но вся «мусор-
ная» ДНК является некодирующей. Эту ДНК активно исследуют, и когда-нибудь мы
узнаем, напоминает ли она забытые вещи, которые временно за ненадобностью
сложили на чердаке, или это действительно эволюционный хлам, который ждет,
что его выбросят в мусорную корзину.
Отчасти проблема связана с терминологией. Когда мы даем биологическим явле-
ниям или идеям легко запоминающиеся имена, они часто приживаются, даже если
не имеют глубокого научного смысла. Один такой пример - выражение «первичный
бульон», введенное в 1920-х годах для описания гипотетической среды, в кото-
рой возникла жизнь. Однако предположение, что жизнь зародилась в результате
перемешивания необходимых химических соединений, оказалось ошибочным и надол-
го затормозило исследования в этой области или направило их в ложном направ-
лении. В 1956 году Фрэнсис Крик сформулировал «центральную догму» молекуляр-
ной биологии: ДНК кодирует РНК, которая, в свою очередь, превращается в бе-
лок. Вообще говоря, начиная с XVII века ученые стараются избегать таких тер-
минов, как «догма», поскольку догма - это неопровержимый тезис, сформулиро-
ванный без каких-либо фактических оснований. Странно, что Крик вновь ввел
этот термин в науку, в которой все строится исключительно на доказательствах,
а не на авторитете. Историк биологии Гораций Джадсон привел слова Крика по
этому поводу:
«Я просто не знал, что означает слово ЛЛдогма". Я с тем же успехом мог на-
звать свою идею ллцентральной гипотезой". Слово "догма" просто звучало краси-
вее» .
Этот пример лишь показывает, что даже самые великие гении могут быть идио-
тами91 .
Так вот, выражение «мусорная» ДНК относится к тому же разряду. Его придумал
корейский генетик Сусуму Оно , и оно привлекает внимание людей, не принадле-
жащих миру генетики. Годами позже Эван Бирни, в своем обычном амплуа, собрал
гигантский международный консорциум, чтобы попытаться выяснить роль некоди-
рующей ДНК в человеческом геноме, включая ту ее часть, которую можно было бы
назвать «мусорной». Это был невероятный проект, закончившийся в 2012 году вы-
пуском десятков статей и появлением гигантской базы данных, открытой для
всех, кто ищет что-либо в нашей ДНК. Вокруг этого дела была раздута фантасти-
ческая шумиха, в частности, журналом Nature, где была опубликована главная
93 ^ ^
итоговая статья , а также прессой в целом. Из заголовков статей следовало,
что примерно 80 % генома имеет биохимическую функцию. Однако исследователи
анализировали биологическую активность ДНК в эксперименте, а это совсем не то
же самое, что в организме. Таким образом, мы точно не знаем, какая часть не-
кодирующего генома важна для жизни.
Ученые отреагировали на заявления прессы язвительно, жестко и быстро. Одни
утверждали, что результаты были неправильно интерпретированы, поскольку хими-
ческая активность ДНК в пробирке не означает, что она проявляет функциональ-
ную активность в организме. Других возмутил размах проекта - еще один пример
работы, которую могут выполнить только гигантские международные сообщества,
привлекающие деньги и общественный интерес. А мелкие лаборатории вынуждены
заниматься непопулярными проектами, о которых никто не знает и которые никто
не финансирует. Отчасти это верно. Политика в науке часто столь же сложна и
запутана, как сами данные.
Но часть проблемы опять-таки связана с терминологией. Последовательности
ДНК, кодирующие белки, составляют менее 2 % общего объема человеческого гено-
ма. Но большая часть остальной ДНК тоже выполняет какую-то работу. Например,
это переключатели, которые заставляют включаться и выключаться наши гены, по-
ка мы развиваемся в утробе матери, обеспечивают наши физиологические функции
и взаимодействуют с остальной Вселенной. Есть и другие последовательности,
которые имеют некую функцию, но мы пока не знаем какую. Мусор ли это? Нет.
Зачем нужна эта ДНК? Мы не знаем. Большая часть генома (до 85 %) , по-
видимому, не подвергается селективному отбору. Многие авторы называют некоди-
рующую ДНК «темной материей генома», сравнивая ДНК с основной массой материи
Вселенной, о которой мы пока ничего не знаем.
Мы не знаем, что это такое, но мы знаем, что она существует, поскольку на
Это просто шутка, к тому же, так оно и было. Однако позднее Крик объяснил выбор
термина тем, что, каким бы правдоподобным ни казался механизм центральной догмы в
1957 году, у него почти не было доказательств. Крик употребил слово «догма», имея в
виду, что «все религиозные верования не имеют под собой серьезных оснований».
Кроме того, Оно пытался извлечь музыку из реальных последовательностей ДНК, заме-
няя четыре основания четырьмя нотами обычной музыкальной октавы. На мой взгляд, по-
лучилось не слишком удачно.
93 В то время я работал в Nature и с Эваном, и поэтому был частью всей этой истории.
Я придумал и выпустил мультфильм, озвученный актером и музыкантом Тимом Минчиным,
посвященный завершению проекта. Мне этот мультфильм нравится, хотя я и признаю, что
шумиха вокруг этого дела была чрезмерной.
это указывают наши модели Вселенной. Мне это сравнение очень не нравится. В
науке метафоры нужны для того, чтобы прояснять или информировать, а не запу-
тывать . И их не следует использовать только по той причине, что они красиво
звучат. По-моему, данная метафора - попытка объяснить одну вещь, которую мы
не понимаем, с помощью другой вещи, которую мы тоже не понимаем. Такая мета-
фора еще больше сгущает туман, как будто здесь имеет место не просто научная
проблема известных неизвестных, а какая-то тайна. Но в науке нет места тай-
нам.
Генетические переключатели, структурные элементы, «мусор» и участки с неиз-
вестной функцией составляют практически весь геном. Проект «Геном человека»
продвигался непросто, продолжался почти 10 лет и потребовал развития новых
технологий, создания компьютеров невиданной мощности и финансовых вложений на
сумму три миллиарда долларов США. И вот почему.
Вообразите, пожалуйста, что вот это предложение представляет собой ген.
У него есть структура, и каждое слово выполняет определенную функцию, хотя
некоторые слова (например, «пожалуйста») менее важны, чем другие, и без них
предложение по-прежнему имеет смысл. Глагол в повелительном наклонении нужен,
чтобы привлечь внимание, а существительные «предложение» и «ген» определяют
суть. Без них смысл исчезнет или исказится.
Как мы уже видели, при обсуждении ДНК и генов часто используют языковые
аналогии, безусловно, по той причине, что в обоих случаях существует алфавит,
и порядок букв важен для передачи смысла. ДНК - это текст на основе буквенно-
го кода, который с помощью клеточных механизмов превращается в белок. Жизнь
состоит из белков и создается белками. Так что аналогия между языком и генами
неплохо работает, но лишь до некоторого предела, в частности, поскольку напи-
санное на этой странице предложение имеет какой-то смысл (я надеюсь). В ДНК
смысл не только закодирован, но и записан неочевидным образом. Слепая и мед-
ленная эволюция, действовавшая на протяжении миллиардов лет, не пыталась об-
легчить расшифровку своих законов кому-то из миллиардов своих детей.
В английском языке для облегчения прочтения мы разделяем слова пробелами,
но в ДНК нет пробелов и знаков препинания. Так что в форме ДНК наше предложе-
ние приняло бы такой вид:
Вообразитепожалуйстачтовотэтоп редложениепредставляетсобойген
Кроме того, гены записаны в геноме не в виде цельных «предложений». Они
случайным образом разделены интронами, а места разрыва не имеют отношения к
смыслу фразы:
Вообразитепожалу йстачтовотэтопредложе ниепредстав ляетсоб ойген
Фрагменты, несущие смысловую нагрузку, называются экзонами: в нужный момент
они раскодируются и превращаются в белок. Интроны и экзоны состоят из одних и
тех же четырех букв. Интроны бывают самой разной длины, обычно порядка тысячи
нуклеотидов. В нашем примере для простоты я изображу три интрона длиной по 30
букв. Это случайный набор букв, содержащий, однако, символы начала и конца
разрыва последовательности. Я использую символы СТОП и СТАРТ, что позволит
нам определить, где заканчивается экзон, и начинается и заканчивается интрон.
Вообразитепожал уСТОПАНДРУФТЬЖАППВНЕТВО ОПУСТАР
ТйстачтовотэтопредложеСТОПРЕИСВАУКЦРРАПФДЛОТ ТРНСТАРТниепредставСТОПРОТВРН-
ПУЦФ ДЖАТРНЕЕУВТСТАРТляетсобойген
Кроме того, в начале и в конце гена имеются некодирующие последовательно-
сти. В начале гена часто приводятся рабочие инструкции, такие как последова-
тельность, с которой связывается ген СНХ10.
Чтобы мы с вами не перегрелись, я опять взял последовательность всего из
нескольких десятков букв, задал инструкции в виде формулы ФРАЗАНАЧИНАЕТСЯ, а
затем поставил слово ПОЕХАЛИ, указывающее начало гена:
ЮОАРПВЦФФРАЗАНАЧИНАЕТСЯАВВТУСКЫ
ХЭЯШЩЦПРЯО ЕХ^ТЯВообразитепожалу-
СГОЯАНДРУФТЬЖАППВНЕТВООПУСГАР-
ГйстачтовотэтопредложеСГОТТРЕИСВАУК-
ЦРРАПФДЛОТТРНСГАРГниепредставСт
ЛРОТВРНПУЦФДЖАТРНЕЕУВТСГАРГляет-
|собойгенКАПРАВССУФЙДЖАНЙФПК
Я сохранил строчные буквы в исходном предложении, так что мы по-прежнему
можем его увидеть, а инструкции выделил курсивом. Однако в ДНК ничего подоб-
ного нет. В геноме все буквы имеют абсолютно равный вес. Поэтому, будь наша
формула последовательностью ДНК, она выглядела бы следующим образом:
100АРПВЦФФРАЗАНАЧИНА ЕТСЯАВВ-
ТУСКЫХЭЯШЩЦПРПОЕ ХАЛИВОО-
БРАЗИТЕПОЖАЛУСТОПАНДРУФТЬЖА
ППВНЕТВООПУСТАРТЙСТАЧТ ОВОТЭТО-1
ПРЕДЛОЖЕСТОПРЕИСВАУКЦР РАПФД-
ЛОТТРНСТАРТНИЕПРЕДСТАВ СТОПРОТ-
ВРНПУЦФДЖАТРНЕЕУВТСТАРТЛЯЕТС
|оБОЙГЕНКАПРАВССУФЙДЖАНЙФПК
Найти смысл в этом куске текста достаточно сложно. Теперь вы понимаете, по-
чему чтение генома непростое занятие? Это короткая фраза всего из 215 знаков
на знакомом нам языке. А вот фрагмент настоящего гена:
ATGACGGGGAAAGCAGGGGAAGCGCTGAGC
AAGCCCAAAT CCGAGACAGTGGCCAAGAGTA
CCTCGGGGGGCGCCCCGG CCAGGTGCACTG
GGTTCGGCATCCAGGAGATCCTGGGCTT GAA
CAAGGAGCCCCCGAGCTCCCACCCGCGGGCA
GCGCTC GACGGCCTGGCCCCCGGGCACTTG
CTGGCGGCGCGCTCA GTGCTCAGCCCCGCG
GGGGTGGGCGGCATGGGGCTTCTG GGGCCC
GGGGGGCTCCCTGGCTTCTACACGCAGCCCA
СС TTCCTGGAAGTGCTGTCCGACCCGCAGAG
CGTCCACTTGC AGCCATTGGGCAGAGCATCG
GGGCCGCTGGACACCAGCCA GACGGCCAGCT
CGGATTCTGAAGATGTTTCCTCCAGCGAT CG
AAAAATGTCCAAATCTGCTTTAAACCAGACCA
AGAAACGG AAGAAGCGGCGACACAGGACAAT
CTTTACCTCCTACCAGCT AGAGGAGCTGGAG
AAGGCATTCAACGAAGCCCACTACCCAG ACG
TCTATGCCCGGGAGATGCTGGCCATGAAAAC
GGAGCT GCCGGAAGACAGGATACAGGTCTGG
TTCCAGAACCGTCGA GCCAAGTGGAGGAAGC
GGGAGAAGTGCTGGGGCCGGAGC AGTGTCA
TGGCGGAGTATGGGCTCTACGGGGCCATGGT
GC GGCACTCCATCCCCCTGCCCGAGTCCATC
CTCAAGTCAGC CAAGGATGGCATCATGGACT
CCTGTGCCCCGTGGCTACTG GGGATGCACAA
AAAGTCGCTGGAGGCAGCAGCCGAGTCGG G
GAGGAAGCCCGAGGGGGAACGCCAGGCCCTG
CCCAAGC TCGACAAGATGGAGCAGGACGAGC
GGGGCCCCGACGCTCA GGCGGCCATCTCCC
AGGAGGAACTGAGGGAGAACAGCATT GCGGT
GCTCCGGGCCAAAGCTCAGGAGCACAGCACC
AAAG TGCTGGGGACTGTGTCTGGGCCGGAC
AGCCTGGCCCGGA GTACCGAGAAGCCAGAGG
AGGAGGAGGCC ATGGATGAAGA CAGGCCGG
CGGAGAGGCTCAGTCCACCGCAGCTGGAGGC
ATGGCTTAG
В этом фрагменте 1086 знаков. Умножьте на три миллиона, и вы получите наш
геном. Эта конкретная последовательность - маленький фрагмент гена СНХ10 с
хромосомы 14. На самом деле это именно тот фрагмент, в котором закодирована
структура зажима, обхватывающего ДНК. Здесь всего четыре знака, и это лишь
кодирующая область, без всяких прерывающих смысловую последовательность ни-
тронов . Но, как вы видите, даже в таком виде этот текст непонятен и совершен-
но неинтересен. Ясно, что для разгадки этой записи существует код, но расшиф-
ровать текст можно, лишь зная этот код заранее, - никаких указаний внутри
текста не существует. К счастью, генетический код был расшифрован эксперимен-
тальным путем (хотя предположения о структуре кода начали появляться сразу
после того, как Уотсон и Крик определили строение ДНК). Русский физик-ядерщик
Джордж Гамов94 в 1953 году предложил Крику первую версию трехбуквенного кода.
Код был неправильным, но он позволил Крику понять, что происходит на самом
деле.
Итак, среди трех миллиардов букв человеческой ДНК спрятано около 20 тысяч
генов всех размеров, разделенных множеством интронов. Каждый ген занимает оп-
ределенное место на одной из хромосом. У нас 23 пары хромосом, доставшихся
нам от обоих родителей. Каждая хромосома содержит тысячи генов, но гораздо
больше наполнителя. Когда в 1994 году Ли Роуэн разместила в открытой базе
данных первый отсеквенированный отрезок человеческой ДНК длиной более 500 ты-
сяч знаков, это был просто массив данных, не доступный для анализа с помощью
обычных компьютеров.
Предстояла колоссальная работа. Пока мощность компьютеров не достигла тако-
го уровня, который позволял отыскивать в геноме информативные фрагменты ДНК,
вся эта работа напоминала поиски иголки в стогу сена. Представьте поле с 50
гигантскими стогами сена длиной по 100 метров. А теперь представьте 600 тысяч
таких полей. И вам нужно найти в этих стогах 20 тысяч иголок. Причем иголки
сделаны не из металла, а из того же сена, и разъединены на отдельные кусочки.
Однако эта работа была выполнена. С середины 1990-х годов технология начала
развиваться с невероятной скоростью, и появились новые методы быстрого секве-
нирования. Один из наиболее популярных методов называется «методом дробовика»
(shotgun sequencing); он состоит в том, что множество копий длинных фрагмен-
тов ДНК разбивают на тысячи случайных кусочков меньшего размера, и их секве-
нируют. Читать короткие фрагменты гораздо проще, чем длинные, а во множестве
случайных фрагментов обязательно найдутся перекрывающиеся участки, что позво-
лит воспроизвести исходную последовательность ДНК.
Двадцать шестого июня 2000 года политические игры большой науки увенчались
успехом: была составлена первая карта человеческого генома. Президент Билл
Клинтон выступил перед представителями международной прессы в Белом доме. С
одной стороны от президента стоял руководитель проекта Фрэнсис Коллинз, с
другой - руководитель частной компании, занимавшейся тем же делом, Крейг Вен-
тер. У них за спиной на экране виднелась голова британского премьер-министра
Тони Блэра, символизировавшая британское участие в проекте. Вот что сказал
Клинтон по поводу первого генома: «...это самая удивительная карта, когда-либо
созданная человеком... Сегодня мы изучаем язык, посредством которого Бог создал
Джордж (Георгий) Гамов был выдающимся физиком, чьи труды легли в основу теории
Большого взрыва. Со своим студентом Ральфом Альфером он написал статью, а потом до-
бавил в состав авторов своего друга Ганса Бете исключительно с той целью, чтобы спи-
сок авторов читался как «Альфер, Бете, Гамов»; статья вошла в историю как «Статья
cxPY». В 1932 году Гамов безуспешно пытался бежать из Советской России на лодке. Че-
рез год он выехал на конгресс в Брюссель и стал невозвращенцем. О том, как был рас-
шифрован генетический код, рассказывает книга Мэтью Кобба «Самый большой секрет жиз-
ни» (Life's Greatest Secret, 2015), которую я настоятельно рекомендую прочесть.
жизнь».
Думаю, для людей любого вероисповедания это заявление звучит слишком прямо-
линейно , и, вообще говоря, оно не совсем справедливо. Как выяснили ученые,
большая часть генома - вообще не язык, который можно перевести. Смысловую на-
грузку несут только гены, а все остальное либо используется как-то иначе, ли-
бо не используется вовсе. Язык генов мы разгадали уже несколько десятилетий
назад, а вот разобраться в невообразимом хаосе остального материала было зна-
чительно труднее.
А(,<.А(/..АААТЛТЛА
Клоны геномов
Геномы дробятся
на фрагменты
разной длины
Секвенирование
Восстановление цепи
по перекрытиям
между фрагментами
(больше перекрытий —
точнее сборка)
Итоговая расшифровка
«Метод дробовика».
Я помню тот день очень отчетливо. Я не участвовал в попытках постичь боже-
ственный язык. В это время я работал над диссертацией и пытался найти в так
называемом «полном геноме человека» интересовавший меня ген СНХ10. Я обнару-
жил место на хромосоме 14, где могла располагаться большая часть гена, но да-
леко не все, и я не знал направления гена. В отличие от текстов, например, на
английском языке, которые читаются слева направо, гены могут читаться в любом
направлении: .иинелварпан мобюл в ясьтатич тугом ынег, оварпан авелс ястюатич
еыроток, екызя моксйилгна ан, ремирпан, вотскет то еичилто В. Тысячи ученых
всего мира находились в одинаковом положении, разыскивая «свои» гены или
фрагменты ДНК, с которыми они взаимодействуют. Да, база данных давала ключ к
поискам, но в 2000 году она была еще неполной и запутанной. Я нашел нечто на-
поминавшее СНХ10 на другой хромосоме и потратил довольно много времени, пыта-
ясь определить начало, конец и возможную функцию этой ДНК. Но однажды на моем
столе оказалась статья, опубликованная исследователями из другой лаборатории,
в которой этот фрагмент был расшифрован полностью. Вот такие дела.
Если это божественный язык, Богу не помешало бы обратиться к хорошему ре-
дактору. Расшифровка генома - выдающееся событие, и, я думаю, выступление
президента было вполне уместно. Пожалуй, такие мероприятия в честь научных
достижений нужно бы проводить почаще, поскольку это привлекает внимание (и
финансовые средства) со стороны общественности. Однако прочтение генома не
было завершено. На самом деле работа была очень далека от завершения. Эту
версию в лучшем случае можно было считать черновиком.
Работа не была закончена в феврале 2001 года, когда журнал Nature опублико-
вал формальный отчет о проекте. Она не была закончена в апреле 2003 года, ко-
гда было официально заявлено о завершении проекта и расшифровке 99 % ДНК, со-
держащей генетическую информацию. Та же ситуация наблюдалась и в мае следую-
щего года, когда проверка подтвердила точность полученных данных (но это ка-
салось лишь 92 % всей ДНК). Сегодня результаты проекта «Геном человека» суще-
ствуют в виде так называемого референсного генома - некой репрезентативной
последовательности для проведения сравнительного анализа, которая время от
времени обновляется.
Работа по секвенированию генома стала стимулом для появления новых инстру-
ментов и методов анализа ДНК. Следующим большим проектом был проект НарМар,
цель которого заключалась в сканировании ДНК людей со всего мира для иденти-
фикации различий между большими группами людей и индивидуальными вариациями
внутри этих групп, которые могли бы повышать риск развития тех или иных забо-
леваний или появления тех или иных признаков. Как мы видели, аналогия с бук-
вами, книгами и языком часто применяется для описания ДНК, и это вполне оп-
равдано . Из букв строятся слова, из слов предложения, из предложений абзацы и
т. д. При печати буквы могут чуть заметно или довольно сильно изменяться, так
что фраза принимает совершенно противоположный смысл (знаете, как полностью
меняется смысл от постановки запятой во фразе «казнить нельзя помиловать»). А
какие-то замены ни на что не влияют. Большинство книг при переизданиях прак-
тически не меняется, а многие живут недолго: их судьба - сохраняться на пол-
ках в библиотеке. Но есть и другие примеры: исходная версия слова Божьего,
Библия, переводилась и переписывалась бесконечное число раз на протяжении не-
скольких тысяч лет. В ней хранится важная культурная информация, иногда изло-
женная поэтическим языком, и поэтому ее изучают и пересматривают. И в этом
деле, как в генетике, точность перевода имеет первостепенное значение.
Например, в ранних версиях Книги пророка Исайи, написанной на древнееврей-
ском, есть пророчество, в котором использовано слово almah. Это слово относи-
лось к матери мальчика по имени Эммануил, которое (имя) можно перевести как
«с нами Бог». Слово almah не имеет прямого перевода ни в английском, ни в
древнегреческом, но в целом означает «молодая женщина» или «женщина, не имею-
щая детей». Во времена Иисуса евреи говорили на греческом или арамейском, но
уже не на древнееврейском. Слово almah превратилось в греческое parthenos,
которое имеет более узкий смысл и означает «девственница». Отсюда берет нача-
ло хороший биологический термин «партеногенез», который означает рождение по-
томства у некоторых насекомых и пресмыкающихся без участия самцов - «непороч-
ное зачатие». Так, в результате изменения одного-единственного слова, женщина
стала Девой, ребенок стал Мессией, и история Иисуса кардинальным образом из-
менилась . Матфей и Лука в Новом Завете провозглашают это истиной, миллиард
католиков произносит это в виде слов молитвы, и все мы поем об этом в Рожде-
ство .
Однако в биологии изменения могут быть более существенными. Неточное копи-
рование - неотъемлемое свойство ДНК, в противном случае новые поколения орга-
низмов не могли бы адаптироваться к изменениям внешних условий. А в мире слов
мутации нежелательны, особенно если речь идет о заповедях. В 1631 году коро-
левский печатный двор в Лондоне опубликовал исправленную версию Библии короля
Якова95. В книге Исход (20:14) было пропущено одно-единственное слово - то ли
по недосмотру, то ли по сатанинскому наущению. Этим словом было слово «не».
Книга стала известна как «Библия греха», поскольку седьмая заповедь читалась
так: «Прелюбодействуй». Мутация не прижилась, поскольку вскоре весь тираж
книги был сожжен.
В ДНК такие мутации называются полиморфизмами, и одной из задач проектов
«Геном человека» и НарМар стал поиск максимального числа подобных вариаций в
геноме человека. Все десятки существующих ныне версий Библии по-прежнему яв-
ляются Библией, и во всех содержатся уроки и истории о Боге и о Христе. То же
самое в генетике. Невозможно предположить, что хотя бы один человек из живу-
щих на Земле людей не относится к виду Homo sapiens. Иногда говорят, что ДНК
всех людей совпадает на 99,9 %. Это утверждение, вообще говоря, бессмысленно,
Библия, переведенная на английский язык под патронажем короля Англии Якова I в
1611 году и до настоящего времени считающаяся утвержденным переводом книги.
поскольку не содержит никакой информации о сути различий, но сообщает только,
что ДНК всех людей различается в одной части на тысячу. Если учесть объем ге-
нома , приходится признать, что это довольно много. В нашем геноме три милли-
арда знаков. Тысячная часть этого числа составляет три миллиона индивидуаль-
ных вариаций. Это и есть полиморфизмы одного нуклеотида (SNP).
Многие различия между людьми проявляются в длине и количестве повторов от-
дельных элементов ДНК. У разных людей очень сильно различается число копий
повторяющихся последовательностей. Очень короткие повторы называются микроса-
теллитами; обычно они состоят из 5-10 нуклеотидов и встречаются от 5 до 50
раз. Минисателлиты имеют длину от 10 до 60 нуклеотидов, могут участвовать в
регуляции генов (см. главу 7) и полезны для криминалистики. Сейчас ученые ак-
тивно изучают функции и эволюцию этих странных последовательностей. Естест-
венно, в черновике так называемого «полного генома человека», каким он был
представлен в 2000 году, подобных важных элементов выявлено не было.
Но даже с учетом всей критики проект «Геном человека» был одним из величай-
ших научных подвигов человечества. Он был выполнен вовремя и не превысил от-
веденный бюджет. Это был глобальный общественный проект, оплаченный каждым из
нас и выполненный на благо всего человечества. Полученная база данных доступ-
на для всех желающих (при условии наличия Интернета). Джеймс Уотсон, Джон
Салстон, Фрэнсис Коллинз и некоторые другие выдающиеся генетики считали этот
путь единственно возможным путем развития современной биологии. Биомедицин-
ский благотворительный фонд Wellcome Trust тоже это понимал и всеми силами
пытался финансировать общий план исследований, на котором теперь строится вся
биология XXI века. Проект «Геном человека» изменил методологию биологических
исследований; теперь в биологии работают гигантские международные коллективы.
Проблемами различных заболеваний, фундаментальными вопросами биологии и эво-
люции занимаются исследователи разных специальностей, используя разные мо-
дельные организмы, и все это стало возможным благодаря созданию колоссальной
базы данных ДНК. Теперь трудно сказать, каким путем могла бы развиваться био-
логия, если бы не было этого проекта96.
Все это было более пятнадцати лет назад. С тех пор количество расшифрован-
ных геномов растет экспоненциально, поскольку стоимость анализа значительно
сократилась. Мы идентифицировали практически все гены и знаем, где они нахо-
дятся. Нам известны миллионы едва заметных различий между генами разных лю-
дей. Мы знаем, что многие гены выполняют разные функции за счет механизма
альтернативного сплайсинга: длинные транскрипты РНК, считываемые с последова-
тельности ДНК, разрезаются по-разному, а затем транслируются в белки с разной
формой и функцией. Но мы все еще не знаем, зачем нужна основная часть генома.
В тот день в июне 2000 года президент Клинтон также заявил, что скоро всем
болезням придет конец:
«Мы с еще большим благоговением взираем на сложный, прекрасный, удивитель-
ный и священный подарок Бога. Обладая этими новыми знаниями, человечество
Компания Celera во главе с Крейгом Вентером частным образом финансировала парал-
лельные работы над проектом. В обоих секторах были разработаны взаимодополняющие
технологии, способствовавшие конкуренции и эффективной реализации проекта. Конкурен-
ция стимулировала работу. Журнал Science опубликовал результаты Вентера по расшиф-
ровке его собственного генома, a Nature опубликовал результаты проекта «Геном чело-
века». По договоренности две группы одновременно объявили о завершении проекта и
опубликовали результаты в один и тот же день. Результаты проекта «Геном человека»
стали ориентиром для всех геномных исследований и постоянно находятся в открытом
доступе. Та статья в Nature является одной из наиболее часто цитируемых статей за
всю историю науки. Но лично я не встречал ни одного человека, получившего доступ к
данным Celera кроме как из любопытства. Так что в моей публикации и, по-моему, в ис-
тории науки эта работа достойна лишь сноски.
приобретает невероятную силу врачевания. Геномная наука окажет непосредствен-
ное влияние на жизнь каждого из нас и даже каждого из наших детей. Она рево-
люционизирует диагностику, профилактику и лечение большинства, если не всех,
заболеваний человека».
Это правда, что за годы после завершения проекта медицина изменилась корен-
ным образом. Мы гораздо лучше, чем когда-либо, понимаем причину возникновения
заболеваний. Мы знаем, как различаются болезни в разных популяциях и внутри
одной и той же популяции. Генетическая диагностика рака позволяет определить
тип заболевания и, следовательно, выбрать оптимальный способ лечения. Мы зна-
ем также, что геном опухоли изменяется по мере развития заболевания, что ус-
ложняет лечение, но позволяет осуществлять более индивидуальный подход в слу-
чае каждого пациента. Однако сколько болезней нам удалось искоренить, пользу-
ясь знанием последовательности генома? Ноль. Сколько болезней удается выле-
чить с помощью генной терапии? Ноль.
Благодаря исследованию генома мы стали лучше понимать причины возникновения
многих заболеваний, но это не помогло нам вылечить ни одно из них.
Непосредственная задача проекта заключалась не в этом. Геном - это набор
данных, и задача науки заключается в сборе данных. Теперь ДНК используется
для рутинного анализа при диагностике десятков видов рака и болезней сердца,
а также для выявления причин тысяч более редких заболеваний, на глобальное
изучение которых никогда не хватало средств. Возможно, наши ожидания были
слишком велики. Мы начали понимать, что сложные признаки и сложные заболева-
ния являются результатом работы многих генов, и кажущиеся незначительные ва-
риации этих генов в сумме могут оказывать влияние на развитие признака или
заболевания.
И даже такие очевидные генетические нарушения, как кистозный фиброз (КФ) ,
как выяснилось, имеют не такой простой механизм, как казалось в 1980-х годах.
Этим очень неприятным заболеванием, вызывающим накопление слизи в легких и
дыхательных путях, что, естественно, приводит к затруднению дыхания, страдают
примерно 70 тысяч людей во всем мире. Хотя современные методы лечения значи-
тельно улучшили качество жизни таких больных, их продолжительность жизни по-
прежнему намного меньше, чем в среднем, и редко кто из них доживает до 50
лет. Мы давно знаем, что КФ - генетическое заболевание, передающееся из поко-
ления в поколение предсказуемым образом. В 1980-х годах был идентифицирован
ген CFTR, ответственный за появление заболевания: если он короткий, как у
большинства больных, или поврежден каким-то иным образом, функция легких
серьезно нарушается. Эта болезнь передается по аутосомно рецессивному меха-
низму, то есть поврежденный ген находится на одной из неполовых хромосом, и
человек заболевает при наличии двух аномальных копий. Мы знали все это задол-
го до расшифровки генома человека, главным образом, в результате изучения се-
мейного анамнеза. У носителей одной аномальной копии CFTR нет никаких симпто-
мов болезни, но в семье, где оба родителя являются носителями, с вероятностью
25 % может родиться больной ребенок с двумя аномальными копиями гена97. Это
классическое распределение Менделя, и в 1980-х годах генетики активно изучали
это заболевание с понятным характером наследования.
Примерно 75 % больных КФ на Западе имеют одинаковую мутацию, однако болезнь
проявляется с разной силой. Не у всех пациентов с этой мутацией возникают
одинаковые симптомы, что является следствием случайных вариаций или каких-то
неучтенных различий между людьми. Осенью 2015 года в результате большой рабо-
ты, направленной на разгадывание загадок этой генетической болезни, было вы-
Это не означает, что если у вас четверо детей, один из них обязательно будет бо-
лен . В каждом зачатии вероятность одна и та же. Как вероятность выиграть в лотерею
одна и та же, даже если вы играете каждую неделю.
явлено пять генетических факторов, не являющихся частью гена CFTR, но значи-
тельно влияющих на симптомы заболевания. Мы не знаем, как эти генетические
вариации связаны с течением болезни - они находятся на другой хромосоме (что,
кстати, не редкость для функционирования нашего генома). Хромосомы - это не
случайное скопище генов. Любое живое существо имеет строго определенное число
хромосом, и у человека этот набор сформировался миллионы лет назад. Каждый
человек наследует по одной хромосоме с одинаковыми генами от матери и от от-
ца. Причем родители передают потомству крупные фрагменты хромосом, а не от-
дельные гены вперемешку. Но при этом в строении хромосом нет никакого логиче-
ского плана, и важность тех или иных генов никак не связана с их организацией
на хромосомах. Однако теперь мы знаем о существовании дополнительных элемен-
тов (и их число будет расти), которые оказывают влияние через этот конкретный
ген, и это одновременно и удивительно, и естественно.
Удивительно по той причине, что кистозный фиброз мы начали изучать давно,
задолго до начала проекта «Геном человека». Но в то же время это совершенно
естественно, поскольку именно такой становится современная генетика. Даже те
немногие гены, которые, как казалось, имеют единственную и понятную функцию и
за проявлением которых можно следить по семейному анамнезу, как за горохом
Менделя, на самом деле, действуют не в одиночку и не изолированы от остально-
го генома. На их функцию влияют другие гены, иногда расположенные совсем в
другой части генома.
И это лишь одно небольшое исследование среди тысяч подобных исследований.
Наши новые знания о КФ получены благодаря развитию новых методов геномики.
Стандартные методы идентификации генов и выяснения их функции заключались в
изучении больных людей и попытках нащупать корень проблемы. Эти первые гены,
ответственные за конкретные заболевания, были обнаружены в результате секве-
нирования похожих последовательностей геномов людей из тех семей, в которых
встречаются эти заболевания. В 1980-х и 1990-х годах это было долгим делом,
но за время выполнения проекта «Геном человека» технология значительно изме-
нилась .
Когда процесс секвенирования ДНК ускорился и упростился, мы смогли работать
иначе: мы стали рассматривать максимально большую выборку людей с одним и тем
же признаком (или заболеванием), а затем анализировать всю их ДНК, чтобы най-
ти нечто, что отличает их от других людей.
В поисках элементов, влияющих на развитие КФ, исследователи проанализирова-
ли геномы 6000 пациентов и просканировали в них тысячи вариабельных участков.
После статистической обработки было выявлено пять вариаций, влияющих на раз-
витие болезни. Это просто участки ДНК, которые у больных людей отличаются от
аналогичных участков здоровых людей.
Данный метод скрининга называется полногеномным поиском ассоциаций (Genome-
Wide Association Studies, GWAS). Вариабельные участки не обязательно раскроют
причину заболевания, но покажут, что в этом участке генома есть нечто необыч-
ное. Тысячи людей, тысячи участков естественных генетических вариаций, рас-
пределенных по 23 парам хромосом. Если вы сравните эти участки генома у двух
любых людей, вы обнаружите множество отличий. А если вы сравните геномы 1000
человек, отличий будет еще больше, однако в целом они будут укладываться в
общую картину генетических вариаций в популяции. Но если у всех этих людей
есть некий общий признак, какие-то различия будут достаточно заметными98.
Что видно только после статистического анализа связи этой вариации и конкретного
заболевания, для которого применяют метод «отношения шансов». Этот статистический
метод позволяет установить, существует ли непосредственная связь между двумя показа-
телями и насколько она сильна. В случае GWAS метод позволяет определить наличие свя-
зи между генотипом и конкретным заболеванием.
Результаты GWAS представляют в виде так называемых «манхэттенских графи-
ков» , напоминающих ряд небоскребов. Если ваш образец - люди без общих специ-
фических признаков, на графике вы получите 23 примерно одинаковых по высоте
блока, соответствующих отдельным хромосомам и состоящих из тысяч точек (ва-
риаций) . Но если у всех есть некое особое свойство, например все больны кис-
тозным фиброзом, в некоторых блоках появляются отдельные шпили. И в соответ-
ствующем участке ДНК может скрываться одна из причин заболевания. Это иссле-
дование выявляет наличие связи, но не идентифицирует причину проблемы как та-
ковую. Если повезет, анализ GWAS может выявить пик в известном участке генома
и даже известного гена, и тогда можно показать, что данная вариация и являет-
ся причиной конкретного нарушения. Если вновь прибегнуть к сравнению генома с
картой мира, это равносильно тому, что вы воткнете в землю флажок и объявите
не только, что проблема кроется здесь, но что посланные на место специалисты
обнаружили движение тектонических плит или отравленный источник воды. Однако
гораздо чаще GWAS позволяет воткнуть в землю десятки или даже сотни таких
флажков, но когда мы направляем на место специалистов, они не находят либо
ровным счетом ничего особенного, либо множество небольших изменений, которые,
по-видимому, оказывают кумулятивное действие.
DGKH
SLC34A1
CLDN14
CYP24A1 i
BCAS3 ' ,
7 8
Chromosome
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19202122
Результаты GWAS.
Результаты первого такого анализа были опубликованы в 2005 году. Анализ ге-
номов 93 человек с болезнью сетчатки позволил обнаружить подозрительный уча-
сток на хромосоме 1. Был выявлен ген, содержащий эту последовательность, и в
результате тщательного статистического анализа было показано, что она встре-
чается примерно у 43 % людей с возрастной дегенерацией макулы. Со времени
этого первого исследования возможности метода значительно расширились.
Важный прорыв был совершен в 2007 году, когда фонд Wellcome Trust финанси-
ровал гигантское исследование с участием 50 лабораторий. Были просканированы
геномы 17 тысяч пациентов с семью различными нарушениями (ишемическая болезнь
сердца, диабет 1-го и 2-го типа, гипертоническая болезнь, биполярное рас-
стройство, болезнь Крона и ревматоидный артрит), проанализированы 500 тысяч
SNP и выявлены сотни новых генов, оказывающих небольшое, но ощутимое влияние
на степень развития этих распространенных заболеваний.
Кроме того, это исследование установило планку на будущее. С тех пор беско-
нечные вариации генома были обнаружены в выборках еще большего размера. А чем
больше у нас данных, тем более подробную информацию о нашем генетическом
строении мы можем получить.
В мае 2016 года было предпринято исследование ДНК 300 тысяч человек. Цель
проекта заключалась в поиске генетических маркеров, указывающих, как долго
человек продолжает обучение. Исследователи обнаружили 74 статистически значи-
мые маркера. Эти генетические особенности лишь в очень малой степени влияют
на то, почему люди стремятся получить наиболее полное образование, но, тем не
менее, ДНК - дополнительный фактор в этом деле, наряду с мотивацией, влиянием
семьи, уровнем интеллекта и массой других факторов.
Иногда геномные анализы проводят на чипах: тысячи природных вариаций генома
наносят на маленькую стеклянную пластинку, к которой затем добавляют тести-
руемую ДНК. Там, где происходит совпадение, фрагменты ДНК слипаются, и это
выявляется с помощью нескольких последовательных химических реакций. Таким
путем можно обнаружить природные вариации генома, связанные с тем или иным
признаком или заболеванием. В последнее время по результатам анализа GWAS
ежегодно публикуется несколько сотен статей. В январе 2016 года, через 11 лет
после исследования геномов 93 пациентов, были опубликованы результаты гигант-
ского международного проекта по изучению возрастной дегенерации макулы: мето-
дом GWAS были проанализированы геномы 16 тысяч пациентов, и обнаружено 52 ва-
рианта последовательностей в 34 участках генома.
Следует заметить, что анализы такого рода постоянно подвергаются критике.
Иногда по техническим причинам, иногда из-за слабой постановки эксперимента
при невероятной легкости, с которой теперь делается подобная работа. Но, на-
верное, самый важный вывод, который следует из подобных экспериментов, заклю-
чается в том, что наши предположения в который раз оказываются ошибочными.
Эти исследования показывают, что в генетике существует глубочайшая тайна, о
которой мы даже не подозревали.
Тайна
отсутствия
наследуемости
Многие думали, что в целом одинаковые болезни имеют одинаковые генетические
причины. Это предположение родилось из того же непонимания, которое на заре
геномной эры заставляло нас завышать предполагаемое число генов в геноме.
Выяснилось, что все не так. Очень многие небоскребы, высящиеся на «манхэт-
тенских графиках» GWAS, скорее подобает сравнивать не с высочайшими зданиями
Нью-Йорка или даже Лондона, а с силуэтами домов Оксфорда или Кембриджа.
Болезни, о которых мы знали на основании семейного анамнеза или изучения
близнецов и которые имели явный наследственный компонент, дали совсем немного
высоких пиков, указывающих на аномальный ген. Зато они дали десятки или даже
сотни маленьких пиков, подчас в пределах статистической ошибки, но достаточно
частых. О многих из этих вариаций мы знали, но не воспринимали их в качестве
важных этиологических признаков. Представьте, что вы читаете статью и не со-
глашаетесь с общей идеей, однако не можете найти ни одной конкретной ошибки.
Общий смысл искажен, но конкретные ошибки невидны или незначительны.
Поэтому результаты анализа GWAS заставили нас крепко задуматься. Мы не на-
шли генетических причин болезней или каких-то других признаков, о которых
знали на протяжении сотни лет, начиная с Фрэнсиса Гальтона. Для изучения на-
следования Гальтон хотел использовать природные клоны - идентичных близнецов.
Как вы знаете, близнецы бывают двух типов - гомозиготные и гетерозиготные (на
семейном дереве гетерозиготных близнецов обозначают двумя линиями, выходящими
из общей точки, а гомозиготных - замкнутым треугольником). Гомозиготные близ-
нецы идентичны: они появляются из эмбриона, разделившегося на две независимые
группы клеток на очень ранней стадии после зачатия. Гетерозиготные близнецы
развиваются из двух разных яйцеклеток, оплодотворенных одновременно, и поэто-
му похожи друг на друга не больше, чем обыкновенные братья и сестры, им про-
сто пришлось делить пространство в утробе матери.
В 1874 году Фрэнсис Гальтон разослал семьям и управляющим различными госпи-
талями вопросник с целью «собрать данные, чтобы оценить вклад "природы" и
"воспитания" в развитие тела и разума взрослых людей, подразумевая под
"природой" все врожденные признаки, а под "воспитанием" все влияние, оказан-
ное на человека после рождения» - и получил 94 ответа, касающихся близнецов.
Он не совсем понимал механизм наследования (это было до появления молекуляр-
ной генетики), но отметил, что в целом идентичные близнецы имеют одинаковый
врожденный (то есть генетический) материал, так что все измеряемые различия
между ними скорее следует объяснять влиянием внешних, чем природных факторов.
Это простое предположение является основанием современной генетики.
С помощью сравнительного анализа Гальтон разработал научную модель, разде-
лявшую вклад генетических и внешних факторов. Гены закладываются в момент за-
чатия и, следовательно, заданы изначально. На этом основании Гальтон сформу-
лировал концепцию наследуемости, на которую все мы с тех пор опирались. Это
хитрая идея и ужасное название, поскольку слово «наследуемость» напоминает
слово «наследственность», имеющее обычный бытовой смысл, - и в значительной
\j 99
мере непонимание сути вопроса проистекает из терминологической путаницы
Наследуемость - это мера того, в какой степени наблюдаемые в популяции разли-
чия можно объяснить генетическими факторами (а не влиянием окружающей среды).
Довольно просто на словах, но чрезвычайно сложно на деле.
Давайте предположим, что все японцы рождаются черноволосыми. Это означает,
что среди японцев нет вариаций по цвету волос, следовательно, наследуемость
цвета волос в Японии равна нулю. Цвет волос - на 100 % генетический признак,
но поскольку все люди имеют в этом смысле одинаковое генетическое строение,
природных вариаций не существует (пока люди не начинают седеть, но об этом
для простоты мы умолчим). Любые вариации цвета волос в Японии являются ре-
зультатом окрашивания, но этот признак, очевидно, не относится к разряду ге-
нетических .
Половая принадлежность человека определяется в момент зачатия типом прони-
кающего в яйцеклетку сперматозоида. Поскольку у человека существуют лишь два
пола100, наследуемость пола составляет 100 %: все видимые вариации определяют-
ся генетически. Или вот еще пример: все люди умеют говорить, следовательно,
способность говорить запрограммирована генетически, а то, на каком языке го-
ворит человек, полностью определяется местом рождения, то есть внешним факто-
ром. Таким образом, генетика не влияет на то, на каком языке говорит человек,
следовательно, разнообразие языков есть результат внешнего воздействия, и на-
следуемость этого признака равна нулю. Чтобы еще больше запутать ситуацию,
наследуемость привязана к популяциям. Она является мерой различий, наблюдае-
Одна моя знакомая сказала, что предпочла бы заменить термин «наследуемость» чем-
то совершенно искусственным, каким-нибудь «тральфамадорским баллом» - по названию
внеземной цивилизации из романа Курта Воннегута «Бойня номер пять». В таком случае
нам не пришлось бы вести бесконечные споры о том, что же такое наследуемость. То же
самое может относиться и к другим генетическим терминам, таким как аллель, микроса-
теллит, неравновесное сцепление или эпигенетика.
100 Строго говоря, это не совсем верно. Существует множество генетических нарушений,
опровергающих эту бинарную систему полов. Например, женщины с синдромом Шерешевского
- Тернера имеют лишь одну непарную Х-хромосому, а мужчины с синдромом Клайнфельтера
- сочетание XXY. В биологии нет ничего однозначного.
мых в группах людей, а не в отдельных людях. Меры таких различий не существу-
ет .
Безусловно, приведенные примеры являются крайне упрощенными. Я сделал это
намеренно, чтобы прояснить этот очень сложный параметр. Большая часть харак-
теристик складывается под влиянием обоих факторов. Гальтон подарил нам выра-
жение «природа против воспитания», но теперь мы знаем, что между ними нет ни-
какого противоречия. Любой человек формируется в результате сложного сочета-
ния природных (генетических) и внешних факторов (всего того, что не относится
к генам) . Гораздо правильнее говорить «природа через воспитание»101. Многолет-
нее изучение близнецов дало нам большой объем информации относительно насле-
дуемости сложных человеческих признаков. Среди них самым сложным является ин-
теллект, и за сто лет исследований мы выяснили, что наблюдаемые в популяции
различия интеллекта являются генетическими примерно на 50 %. Это не означает,
что 50 % вашего интеллекта связано с генами, а 50 % приобретено за счет обу-
чения и общения с родителями. Это означает, что половина различий в популяции
имеет генетическую природу, а половина связана с внешними факторами102. Вывод
таков: когда мы с помощью метода GWAS пытаемся выявить генетические компонен-
ты в гигантской популяции, мы находим лишь крохотную часть. И то же самое от-
носится к множеству сложных заболеваний, которые, как мы полагали, должны от-
ражаться в наших генах в виде естественных вариаций. Однако даже такие про-
стые параметры, как рост, оказались не такими уж простыми.
Мы знаем, что рост - в значительной степени наследственный признак. Десятки
исследований, проведенных за последнее столетие, показали, что значительная
часть различий по этому параметру связана с генами, и лишь небольшая часть
определяется внешними факторами. Если самый высокий человек в популяции имеет
рост 210 сантимеров, а самый маленький - 150 см, разница составляет 60 см.
Примерно 55 сантимеров - вклад генетики. Методом GWAS были проанализированы
десятки тысяч человек, и было выявлено множество аллелей, связанных с этим
параметром. Но даже если учесть суммарный вклад всех этих генетических эле-
ментов, получается прибавка лишь в 5 или 10 сантиметров. И пока мы не знаем,
откуда берутся остальные 45 сантимеров.
То же самое касается болезней сердца. И шизофрении. И наркозависимости. И
биполярного расстройства. И интеллекта. И многих-многих параметров, состояний
и заболеваний. Гены не определяют большую часть фенотипических проявлений
биологии и психики человека. В формировании каждого признака может быть за-
действовано несколько десятков или сотен генов, причем действие их кумулятив-
ное и подвержено влиянию окружающей среды.
Отчасти проблема заключается в том, что в попытках определить заболевание и
найти способ лечения мы одновременно страстно пытаемся отнести это заболева-
ние к той или иной категории. Однако любая болезнь - уникальное сочетание
причины (или причин) и конкретного пациента. Одни более уникальные, другие
менее, но те, которые относятся к сфере поведения, психологии или психиатрии,
безусловно, уникальны. Вот почему врачи постоянно заново классифицируют и пе-
реименовывают заболевания. Теперь аутизм называют расстройством аутистическо-
го спектра, поскольку это состояние имеет целый непрерывный спектр признаков.
В одних случаях проявления весьма серьезные, в других - гораздо менее выра-
101 Именно так (Nature via Nurture) называется замечательная книга Мэтта Ридли, выпу-
щенная в 2003 году; первым в такой форме это выражение использовал генетик Дэвид
Ликкен.
102
Вопрос о наследуемости интеллекта ставит вопрос о том, как его измерять, и о про-
тиворечиях в этой сфере науки написано несколько книг. Данная публикация не об этом.
Однако для радио ВВС я написал и озвучил серию репортажей на эту тему (Intelligence:
Born Smart, Born Equal, Born Different), они есть в открытом доступе в Интернете.
женные, в третьих - просто другие.
Отчасти наблюдаемое «отсутствие наследуемости» связано с ограничениями ме-
тода GOTAS. Метод направлен на выявление только распространенных SNP - таких
вариаций, которые часто встречаются в популяции. Но вполне возможно, что на-
следуемость связана с более редкими вариантами. Так называемые вариации числа
копий (copy number variations, CNV) трудно анализировать, поскольку, по опре-
делению, они представляют собой вариации числа многократно повторяющихся уча-
стков генома. Часто в этих участках обнаруживаются новые мутации, которых не
было в семейной истории и поэтому их бывает сложно найти.
В целом мы пока не знаем, с чем связано «отсутствие наследуемости». Однако
это научная загадка, а не мистика, и ответ содержится где-то в геноме. Вполне
возможно, причина кроется в каких-то неизвестных вариациях гнома. Каждая мо-
жет оказывать лишь едва заметное действие, но все вместе под влиянием внешних
факторов они вносят весомый вклад в формирование того или иного сложного при-
знака . Давайте вернемся к этому вопросу лет через десять.
Все эти истории сплетаются в один рассказ, который предлагает нам генетика,
но который нам трудно понять по причинам культурной традиции. Мы слишком
сильно верили в существование простых законов, объясняющих наше устройство.
Мы считали, что каждый ген определяет какой-то признак или заболевание, и,
прослеживая историю семьи от одного поколения к другому, мы сможем их иденти-
фицировать . Эта идея родилась за много столетий до возникновения современной
генетики.
Первые упоминания о генетическом консультировании приводятся в главной кни-
ге иудаизма, Талмуде, в трактате Йевамот:
«Если она сделала обрезание своему первому ребенку, и он умер, и сделала
обрезание второму ребенку, и он тоже умер, ей не следует делать обрезание
третьему ребенку; но рабби Шимон бен Гамлиэль сказал: Она должна сделать об-
резание третьему ребенку, но не четвертому. Так ли? - Иди и слушай, что ска-
зал рабби Хия бар Ава от имени рабби Йоханана: Вот что случилось с четырьмя
сестрами в Сефорисе. Первая сделала обрезание своему ребенку, и он умер; по-
том вторая [сделала обрезание своему ребенку], он умер, а потом третья [сде-
лала обрезание своему ребенку], и он тоже умер. Четвертая пошла к рабби Шимо-
ну бен Гамлиэлю, и он сказал ей: "Ты не должна делать обрезание [своему ре-
бенку]". Но невозможно, что если бы третья сестра пришла, он сказал бы ей то
же самое! - Если так, в чем смысл слов рабби Хии бар Авы? Возможно, он хотел
научить нас следующему: эти сестры ввели прецедент!»
По-видимому, здесь описан случай гемофилии - заболевания, при котором у
мальчиков при порезах не образуются сгустки крови и поэтому очень высок риск
кровотечений со смертельным исходом. Гемофилия - одно из первых заболеваний,
изученных в генетическом плане. В 1989 году было показано, что причина заклю-
чается в одном гене, находящемся на Х-хромосоме (поэтому страдают только муж-
чины; у женщин аномалия на одной хромосоме компенсируется наличием парной X-
хромосомы). Раввины знали о существовании этой патологии еще в 200-х годах до
н. э. и, учитывая смертельную опасность этого состояния, делали исключение
для мальчиков, родившихся в семьях носителей гемофилии, избавляя их от обре-
зания. В 1803 году врач из Филадельфии Джон Отто описал семью, в которой
мальчики страдали от такой патологии (он называл их «кровоточивыми») , а жен-
щины были здоровыми носителями заболевания. На основании семейного анамнеза
он установил происхождение болезни от одной женщины-носительницы «по фамилии
Смит, жившей недалеко от Плимута, в Нью-Гемпшире, и передавшей это свойство
своим потомкам».
О том, как признаки передаются от родителей детям, мы знали уже очень дав-
но, задолго до того, как Мендель выполнил свои потрясающие эксперименты и вы-
вел на их основании законы наследования. Мы знали о знаменитой габсбургской
губе (результате многолетнего близкородственного скрещивания), считавшейся
признаком королевской крови. Первая королева Елизавета имела ярко-рыжие воло-
сы, которые впоследствии, возможно, из-за выпадения волос после перенесенной
оспы, заменил рыжий парик. Некоторые историки полагают, что королева стара-
лась подчеркнуть сходство со своим гораздо более уважаемым рыжеволосым отцом,
королем Генрихом VIII.
Генетика - наука о семейных признаках, а за семейным сходством мы наблюдаем
уже на протяжении нескольких тысячелетий. Но на протяжении большей части ис-
тории мы отслеживали и изучали внешние и наиболее явные наследственные при-
знаки. Я не хочу сказать, что эти признаки передаются как-то неправильно, но
только они самые простые.
А человеческая природа сложна. Так почему мы считаем, что генетика человека
должна быть простой? Физики часто создают упрощенные модели Вселенной. У них
есть «стандартная модель» - набор уравнений, описывающих поведение фундамен-
тальных частиц, составляющих материю: кварков, электронов и столь важных бо-
зонов Хиггса. Со временем, по мере появления новых данных, эта модель будет
совершенствоваться, но на основании предыдущих результатов многие физики по-
лагают , что модель Вселенной станет еще проще. Биологи порой завидуют физи-
кам, поскольку каждый раз, когда мы открываем какой-то новый биологический
закон - универсальность генетики, эволюцию за счет естественного отбора, -
общая картина только усложняется.
Мендель открыл правила наследования в экспериментах с горохом и предвосхи-
тил идею гена - дискретной единицы наследования. Немецкий экспериментатор
Теодор Бовери заметил, что у морских ежей с хромосомными аномалиями, вылов-
ленных в Неаполитанском заливе, бывает очень необычная форма. В первом деся-
тилетии XX века Томас Хант Морган в Нью-Йорке обратил внимание, что единицы
наследственности, отвечающие за цвет глаз дрозофил, располагаются на хромосо-
мах: одни на половых хромосомах, другие на других. Он начал понимать слож-
ность генетики, когда установил, что расположенные рядом гены могут наследо-
ваться одновременно. Это явление называется сцепленным наследованием. В гене-
тике используется единица измерения расстояний сантиморган, названная в честь
этого ученого. Развивая эту идею и переходя от протяженных фрагментов ДНК к
отдельным нуклеотидам, можно проследить за ходом эволюции человека.
В 1990-х годах были обнаружены гены, ответственные за формирование тела че-
ловека, мухи или червя. Эти гены на удивление похожи во всех видах организмов
и, судя по всему, имеют одинаковые функции; они отдают команды: голова с этой
стороны, хвост с той, здесь будет глаз, тут лоб, а тут спина. При всех разли-
чиях между насекомыми и млекопитающими мы видим, что одни и те же гены делают
одну и ту же работу. Эти удивительные гены - свидетели не только истории че-
ловечества , но в целом истории жизни на Земле. Они показывают эволюцию в дей-
ствии, эволюцию-лудильщика, говоря словами генетика Франсуа Жакоба. Если ка-
кой-то процесс идет в одну сторону, его можно развернуть и направить в другую
сторону. Открытие генов Нох, Pax и других «мастер-генов» произвело революцию
в нашем понимании эволюции. Ведь странно, что какой-то ген может дать коман-
ду: «эта ткань станет глазом», вне зависимости от того, о чьем глазе идет
речь. Странно и невероятно, что у меня и у червяка за расположение головы и
хвоста отвечают одни и те же гены.
Это удивительное открытие укрепило нас в мысли, что для всех вещей сущест-
вуют особые гены: гены головы, гены глаза и гены хвоста. Но все генетические
программы, запускаемые этими контролирующими генами, полностью зависят от
контекста. Они могут играть решающую роль, но у дрозофилы с встроенным мыши-
ным геном РАХ6 вырастает глаз дрозофилы, а не мыши. Каждый шаг в истории ге-
нетики укреплял нас в мысли о существовании специфических генов для всех за-
дач. А из этого вытекала идея судьбы: судьба каждого существа определена его
генами.
Однако современная наука показывает другое, хотя обманчивая идея живет до
сих пор, что отчетливо проявляется в современной «генетике на заказ». Из ре-
зультатов анализа моего генома, выполненного в лаборатории 23andMe, следовало
несколько специфических выводов. Было сказано, что меня не рвет при употреб-
лении алкоголя (в небольших дозах), у меня влажная ушная сера, нет аллели
кистозного фиброза, болезни Тея - Сакса, серповидно-клеточной анемии и болез-
ни Гоше. С вероятностью 28 % у меня светлые волосы (что, по сути, означает,
что 28 % людей с такой же, как у меня, аллелью, отвечающей за цвет волос, яв-
ляются блондинами). Однако один вывод несколько выделялся из общего списка: у
меня нет аллели болезни легких, которая встречается в нашей семье. Это хоро-
шо, поскольку значительно снижает вероятность того, что мои дети будут стра-
дать от этой болезни или будут ее носителями.
Все подобные выводы отчасти подкрепляют наше традиционное восприятие гене-
тики. У меня карие глаза, что является доминантным признаком. Когда я учился
в школе, нам рассказывали, что голубые глаза - рецессивный признак, а карие -
доминантный. Следовательно, если у вас две разные аллели, у вас карие глаза.
Если у вас две аллели голубых глаз, у вас голубые глаза. А если две аллели
карих глаз, у вас карие глаза. Все просто и ясно.
Все эти варианты можно изобразить в виде решетки Паннета, придуманной в на-
чале XX века генетиком Реджинальдом Паннетом. С ее помощью можно рассчитать
вероятность появления морщинистого горошка или генов кистозного фиброза, а
также определить цвет глаз детей, родившихся от родителей с разным цветом
глаз. У двух кареглазых родителей может родиться голубоглазый ребенок, если
оба являются носителями аллели голубых глаз, но вероятность этого события со-
ставляет лишь 25 %. Три против одного, что дети в этой семье будут кареглазы-
ми.
Еще нам рассказывали, что способность сворачивать язык трубочкой тоже пере-
дается по наследству. В других школах в качестве примеров наследственных при-
знаков обсуждали возможность выгибать большой палец («палец путешественни-
ка») , сросшуюся мочку уха или ямочку на подбородке. Соедините ладони и пере-
плетите пальцы, так чтобы один большой палец оказался поверх другого. Вы де-
лаете это каждый раз одним и тем же способом, и если попытаетесь сложить руки
так, чтобы сверху оказался большой палец другой руки, сделать это будет очень
неудобно. И это свойство долгие годы тоже считалось наследственным признаком,
определяемым единственным геном.
В 1860-х годах в Брно Мендель установил эти законы в экспериментах по скре-
щиванию гороха. И его выводы оказались верны. Признаки закодированы в геноме
в виде дискретных элементов и наследуются по отдельности. Сочетание двух раз-
ных аллелей одного гена, приводящих к разным фенотипическим проявлениям, не
приводит к смешению этих признаков, а влияет на вероятность появления одного
или другого фенотипа в соответствии с законами Менделя: сморщенный или глад-
кий горошек и цвет цветка, язык трубочкой, цвет глаз. Проблема в том, что мы
устроены сложнее гороха. И те признаки, о которых нам рассказывали, не такие
уж очевидные. Одни люди умеют складывать язык трубочкой, а другие нет. Но уже
много лет, после исследований идентичных близнецов в 1950-х годах, мы знаем,
что это не простой менделевский признак. Из 33 пар близнецов семь различались
по способности сворачивать язык: один мог, а другой не мог исполнять этот по-
трясающий фокус. Один из выдающихся генетиков первой половины XX века Альфред
Стертевант в 1940 году предположил, что способность сворачивать язык трубоч-
кой является менделевским признаком: способность или неспособность зависит от
одной-единственной аллели. Однако после изучения близнецов он, как и подобает
настоящему ученому, признал, что ошибался. В 1965 году он заявил, что «был
удивлен, обнаружив, что в некоторых современных работах этот признак все еще
причисляется к менделевским признакам». Впрочем, в школах по-прежнему учат по
старинке.
Желтый
гладкий ""*
ААВВ
Желтый гладкий
АаВо \
Зеленый
морщинистый
аа Ьэ
Тйметы
©
©
Желтый
гладкий
Желтый
гладкий
Желтый
гладкий
ВВ
Желтый
гладкий
Желтый
гладкий
Желтый
морщинистый
Желтый
гладкий
Желтый
морщинистый
v9-
-Li
Желтый
гладкий
Желтый
гладкий
Зеленый
гладкий
Зеленый
гладкий
Желтый
гладкий
Желтый
морщинистый
Зеленый
гладкий
Зеленый
морщинистый
Решетка Паннета для дигибридного скрещивания гороха.
Исследование близнецов показало, что и руки они могут складывать по-
разному. И мочки ушей у них бывают разными - сросшимися и нет, а у большинст-
ва наблюдается некое промежуточное состояние. А вот генетика цвета глаз ока-
залась простой. Карие действительно доминируют над голубыми. Голубые глаза -
рецессивный признак, и у двух голубоглазых родителей не может быть кареглазо-
го ребенка. Однако нашелся другой ген, определяющий орехово-зеленый цвет
глаз. И это означает, что существует целая палитра цвета глаз от светло-
голубого до темно-темно-коричневого, и хотя многие вариации цвета объясняются
сравнительно простым механизмом наследования, этот признак тоже не является
исключительно менделевским. На настоящий момент найдено 10 других аллелей,
влияющих на цвет глаз человека. И поэтому лично я не стал бы держать пари по
поводу цвета глаз будущего ребенка на основании цвета глаз родителей. Когда
дело касается человека, простое, прямое и понятное решение с большой вероят-
ностью оказывается ошибочным.
Наука в вас
нуждается
В 2001 году некоторые журналисты восприняли первые результаты проекта «Ге-
ном человека» как провал генетики. О пари относительно числа генов в геноме
поначалу знали только сами генетики. Но некоторые журналисты поняли так, что
результаты проекта указывают на ошибочность всех наших ранних представлений о
генетических механизмах и что в данной сфере науки произошла катастрофа. Кто-
то стал утверждать, что этот проект - просто выброшенные деньги, поскольку мы
получили совершенно непредвиденные результаты. То же самое произошло, когда
из результатов GWAS стала вырисовываться неожиданно сложная картина. В ста-
тье, опубликованной в Guardian в 2011 году, говорилось следующее:
«Из всех обнаруженных генетических элементов лишь совсем немногие оказывают
значительное влияние на развитие таких распространенных заболеваний, как бо-
лезни сердца, рак и психические расстройства. Аномальные гены редко вызывают
болезнь или даже предрасположенность к болезни, и, таким образом, генетика
человека как наука оказалась в глубоком кризисе».
Но в генетике нет никакого кризиса. Так и должна развиваться наука. Попу-
лярный в Великобритании врач Оливер Джеймс в 2016 году заявил, что генетика
играет едва заметную роль в развитии поведенческих признаков и психических
расстройств. Он многократно выступал на радио, телевидении и в прессе, от-
стаивая это утверждение на радость людям, жаждущим подобных противоречивых и
неортодоксальных идей. Но он ошибается, и это очень легко доказать. Он и дру-
гие люди, которые делают подобные заявления, не понимают сути проблемы «от-
сутствия наследуемости» и попадают в ловушку, путая отсутствие доказательств
с доказательством отсутствия. Они бросаются из крайности генетической предо-
пределенности в крайность отрицания генетики.
Обе крайности являются необъективным упрощением. Верно, что мы пока не мо-
жем предсказать вклад «природного» фактора в целый спектр человеческих при-
знаков. Это наука, и ученые заняты тем, что выясняют, что им неизвестно, а
что им известно, и медленно передвигают генетические данные из области неиз-
вестного в область известного. И если мы делаем науку правильно, мы все по-
следователи Рамсфелда.
Пока не существует единого метода, который мог бы объяснить устройство че-
ловека , но мы постоянно создаем множество новых методов. Генетики имеют дело
с самым длинным и сложным закодированным текстом. Комик Дара О'Бриен в ответ
на заявления о том, что «ученые всего не знают», многократно отвечал, что это
абсолютная правда. Если бы они всё знали, они бы перестали работать.
Каждый метод имеет сильные и слабые стороны. Все исследования имеют недос-
татки, и все научные результаты всегда условны. Изучение генома было для нас
удивительным уроком смирения. Не было момента истины, но было несколько поис-
тине революционных находок, и медленно-медленно происходит сдвиг парадигм,
как высказался историк науки Томас Кун. Мы постепенно вторгаемся в область
неизвестного и разгадываем бесконечный пазл. Ведь наука - это способ получе-
ния знаний.
Неправильное восприятие генетики - от габсбургской губы до законов наследо-
вания - объясняется нашими культурными традициями. И это нужно учитывать.
Ученые должны глубоко изучать самые разные вопросы, разбираться в них на са-
мом современном уровне и не попадать под влияние мифов и традиций. Это очень
важно, поскольку получение геномных данных происходит все быстрее и становит-
ся дешевле. Мы получаем гигантские наборы сырых данных - факторов риска забо-
леваний или других признаков. Гораздо проще заплатить 100 фунтов за анализ,
чем изучать сложные генетические механизмы, эпигенетические взаимодействия с
окружающей средой или статистику рисков и популяционную динамику. Мы сами
подпитываем мифы, соглашаясь выслушивать простые истории и отказываясь разби-
раться в чудовищно сложном устройстве человека.
Но сейчас, по крайней мере, мы знаем, что многого не знаем. Как алкоголик,
соглашающийся с существованием проблемы. Но еще 20 лет назад мы этого не зна-
ли, что ярко демонстрирует пари, организованное Эваном Бирни. И это прогресс.
Хотя еще очень многое предстоит сделать.
И если вы хотите получить ответы на подобные вопросы, лучшее, что вы можете
сделать, это присоединиться к нам. С помощью новых технологий, созданных бла-
годаря проекту «Геном человека», сегодня производится такое количество дан-
ных , которое мы просто не в состоянии обрабатывать. Гигантские прочитанные
последовательности ДНК ждут, когда их кто-нибудь проанализирует. Еще больше
пока не прочитано, и это касается ДНК как ныне живущих, так и давно умерших
людей. И объем работы продолжает увеличиваться. Я думаю, что путь развития
современной генетики лежит через прочтение генома каждого человека, с момента
рождения. При этом возникнут вопросы безопасности и конфиденциальности, о ко-
торых мы едва начинаем задумываться, и эти вопросы должны широко разъясняться
в обществе. Однако генетическое разнообразие людей бесконечно, и чтобы иссле-
довать это разнообразие и его связь с различными признаками и заболеваниями,
наследованием и историей, нам нужно собрать максимальное количество данных,
нам нужны все возможные данные. А затем их нужно будет понять.
Люди по своей природе исследователи. На протяжении тысячелетий мы строили,
изобретали и экспериментировали с целью познать окружающий мир, Вселенную и
наше место в ней. Но осталось еще много неизведанного.
Давайте говорить прямо: немногие из вас и ваших детей станут космонавтами.
Это очень тяжелая работа, и критерии отбора таковы, что за всю историю чело-
вечества в космос отправилось не более тысячи человек. Но неизведанное таится
и гораздо ближе - в каждой клетке тела, и каждый из вас может стать первоот-
крывателем. Окончательную карту можно построить лишь для уже умершей планеты,
замершей под слоем льда. Наша генетическая карта постоянно меняется. Это про-
исходит во времени, что мы наблюдаем по выкопанным телам недавно и давно
умерших людей. Это происходит в результате перемещения и перемешивания чело-
веческих популяций. Это также происходит в результате бесконечной борьбы с
раком и другими заболеваниями, которые когда-нибудь будут представлять инте-
рес только для историков. И нам нужны генетики, математики, информатики, а
также шифровальщики, археологи, врачи и пациенты. Присоединяйтесь к нам.
6. СУДЬБА
Человек рождается на страдание, как ис-
кры, чтобы устремляться вверх.
Книга Иова. 5:7
16 октября 2006 года,
гора Кимси, округ Полк,
Теннесси
Дэвис Брэдли Уолдроуп сидел в своем трейлере в горах Теннесси и ждал появ-
ления жены Пенни и четверых детей, с которыми жил раздельно. Отношения в се-
мье разладились несколько месяцев назад, и Дэвис изрядно пил. При появлении
детей, жены и подруги жены Лесли Брэдшоу он вышел им навстречу с винтовкой 22
калибра. Все бросились врассыпную. Пенни сказала мужу, что сейчас уедет. То-
гда Дэвис вытащил из ее машины ключ зажигания и выбросил в лес. А через не-
сколько минут восемь раз подряд выстрелил в Лесли Брэдшоу и убил ее. Пенни
пыталась скрыться в горах, но он стрелял ей в спину, догнал и ударил перочин-
ным ножом. Потом он избил ее лопатой и мачете, нанес ей множество порезов и
отрубил один палец.
Он дотащил жену до трейлера, желая заняться любовью, и страшно злился, что
Пенни не реагировала и была вся в крови. Тогда он велел детям прощаться с ма-
терью, но ей все же удалось убежать. Через несколько минут на место преступ-
ления прибыла полиция. Все было в крови: стены, ковры и даже Библия, которую
Уолдроуп читал, пока пил. Доказательства преступления были налицо, и Уолдроуп
признался в намерении совершить убийство. В Теннесси его ждала смертная
казнь.
Двадцать пятого марта 2009 года после 11 часов слушаний суд округа вынес
приговор. Поскольку преступлению не была присвоена первая степень тяжести -
имелось в виду похищение и преднамеренное убийство Лесли Брэдшоу и похищение
и попытка убийства Пенни Уолдроуп, - Дэвис избежал смертной казни. Ему грози-
ло тюремное заключение сроком на 32 рода, и судья высказался против пересмот-
ра дела на том основании, что в следующий раз присяжные могли оказаться не
столь снисходительными.
Судья был слегка обеспокоен одним необычным аспектом этого дела. Дело в
том, что эксперты со стороны защиты заявляли: их подзащитный не мог совершить
убийство первой степени тяжести, поскольку «неспособен рассуждать необходимым
образом, чтобы подготовить преступление». Причина заключалась в генетической
особенности Уолдроупа.
Линия защиты строилась вокруг фермента моноаминоксидазы (МАО), функция ко-
торого заключается в разрушении молекул, называемых нейромедиаторами. Эти мо-
лекулы циркулируют в местах контакта между нейронами головного мозга (синап-
сах) в тот момент, когда мы думаем о чем-то или что-то делаем, и регуляция их
активности - нормальная физиологическая функция организма. Самыми известными
нейромедиаторами являются серотонин, допамин и норадреналин, хотя всего их
насчитывается более сотни. Эти молекулы влияют на наше настроение, подвержен-
ность влиянию наркотиков, сексуальную активность и состояние здоровья. Функ-
ция МАО заключается в том, чтобы уничтожать эти молекулы, когда они передали
необходимый сигнал. Как вы уничтожаете прочитанное письмо. Функция МАО - важ-
ная составляющая нормальной работы мозга. Если фермент работает не в полную
силу или у человека необычная версия гена этого фермента, могут возникать са-
мые разные неприятности. Как выяснилось, с функцией МАО связаны различные по-
явления аутизма, болезнь Альцгеймера, биполярное расстройство, гиперактив-
ность с нарушением внимания и глубокая депрессия. Такая многофункциональность
- не редкость для молекул, проявляющих активность в головном мозге. И это еще
раз показывает, насколько сложным и порой непостижимым образом осуществляется
связь между генами и поведением.
В конце XX века стали поступать сообщения, что необычные варианты МАО чаще
встречаются у людей с агрессивным, импульсивным и преступным поведением. Все
началось в Ниймегене, в Голландии, в большой и странной семье, в которой на
протяжении пяти поколений, начиная с 1870-х годов, вырастали поджигатели,
убийцы и насильники. Показатель IQ у мужчин из этой семьи часто был низким,
около 85, что значительно ниже среднего показателя и граничит с умственной
отсталостью. Женщины жили в постоянном страхе из-за агрессивного поведения
своих мужчин. Врач из Ниймегена Хан Бруннер изучил историю семьи и пришел к
выводу о наличии какой-то аномалии Х-хромосомы. Это отчасти объясняло, почему
мужчины вели себя агрессивно, а женщины нет. Существует много признаков и за-
болеваний, характерных только для мужчин. Их называют Х-сцепленными признака-
ми, поскольку корень проблемы кроется в Х-хромосоме, которая у мужчин лишь
одна, и нарушения на ней не могут быть скомпенсированы второй копией, как у
женщин. Еще до начала эры геномики было известно, что на Х-хромосоме содер-
жится много генов, но МАО - особый случай. Его роль в расщеплении нейромедиа-
торов указывает на то, что он принимает участие в поведенческих реакциях, и
это было известно из экспериментов, проведенных на мышах. Бруннер проанализи-
ровал мочу мужчин из той семьи и не обнаружил в ней достаточного количества
молекул, которые в норме образуются под действием МАО, - мало обрывков писем.
По-видимому, фермент работал не так, как нужно.
В последующие годы стала проясняться структура генома, и появилось множест-
во новых данных относительно МАО. В 2000 году стало ясно, что проблема не в
самом гене, а в его промоторе. Промотор - это участок ДНК перед началом гена,
который получает команду активировать ген. Промотор МАО содержит короткую по-
вторяющуюся последовательность ДНК, причем у мужчин с агрессивным поведением
таких повторов в промоторе меньше, чем обычно.
С 2004 года МАО стали называть «геном воина». Мы часто вполне справедливо
обвиняем прессу в искажении научных данных, поскольку она не обращает внима-
ния на нюансы и неправильно интерпретирует факты. Однако в этот раз волну ин-
тереса к связи между генами и преступностью, захватившую общество на десяток
лет, поднял всеми уважаемый научный журнал Science. В экспериментах на обезь-
янах были обнаружены необычные варианты МАО, и был сделан вывод, что агрес-
сия, связанная с наличием аномального гена, может быть преимуществом в сопер-
ничестве с соседними группами обезьян. Тут-то в заголовке статьи и появилось
выражение «ген воина».
Появилось и прижилось. В 2007 году в небольшом исследовании, проведенном
учеными из Новой Зеландии, говорилось, что особая версия МАО часто встречает-
ся у мужчин маори, живущих на островах Полинезии с XIII века. И, как говори-
лось в статье: «Хорошо известно, что на протяжении всей истории маори были
бесстрашными воинами».
Формула «хорошо известно» заставляет меня нервничать. Когда я встречаю ее в
научной статье, у меня в голове она немедленно трансформируется во фразу «у
нас нет доказательств»: возможно, это правда, но точно никто не знает. В ис-
следовании были проанализированы гены лишь 46 мужчин, причем к маори относили
всех, кто имел хотя бы одного родителя из этого племени. У семнадцати участ-
ников исследования все дедушки и бабушки были маори. Они служили эталоном в
поиске ДНК маори и, в частности, аллели МАО. На основании этого анализа и был
сделан общий вывод: маори генетически предрасположены к агрессивному поведе-
нию.
Действительно, маори имеют репутацию бесстрашных воинов, и даже взрослых
мужчин пробивает дрожь, когда они видят воинственный танец хака перед началом
международных матчей по регби. Но, на мой взгляд, выражение «бесстрашный во-
ин» не имеет отношения к науке. Это субъективное суждение, не поддающееся ко-
личественной оценке. Новую Зеландию часто называют лучшим примером европей-
ской колонизации в смысле уважения к традициям местного населения, тем не ме-
нее, предубеждения против маори существуют, и отражение подобных стереотипов
в научной публикации мне кажется странным. Этнический профиль вариантов МАО
гораздо шире. В частности, аномальных генов МАО больше всего у китайцев (77 %
населения), а меньше всего - у европейцев (34 %) . Разве мы считаем китайцев
генетически запрограммированными воинами?
В 2003 году вышла статья, в которой предполагалось, что агрессивность, свя-
занная с дефектным геном, значительно усиливается, если в детстве человек
подвергся сексуальному насилию, тогда как люди с нормальным вариантом гена,
перенесшие в детстве сексуальное насилие, с меньшей вероятностью становятся
преступниками. Этот результат был подтвержден в 2012 году с помощью метаана-
лиза - сверхмощного метода анализа множества массивов данных.
Подобные исследования продолжаются в слегка различающихся условиях и влекут
за собой юридические последствия. В 2009 году проживавшему в Италии алжирцу
Абдельмалеку Байуту на три года сократили срок тюремного заключения за убий-
ство одного колумбийца после того, как защита указала, что Байут является но-
сителем варианта гена МАО. В том же году в одном экспериментальном исследова-
нии для анализа роли вариантов МАО был применен «метод острого соуса». Это
довольно распространенный метод экспериментальной психологии, в котором для
наказания потенциальных врагов используют острый соус чили. Количество соуса,
которое один человек готов подлить другому, используют в качестве меры напря-
женности конфликта между людьми, поскольку исследователи не позволят участни-
кам калечить или убивать друг друга. Исследователи анализируют импульсивность
человека и его готовность наказать другого человека, который, например, украл
у него деньги. Так вот люди с аномальной копией гена МАО давали противнику
больше соуса чили.
В одном американском исследовании было показано, что среди гангстеров тоже
много людей с дефектным геном МАО, и эти люди больше остальных склонны приме-
нять оружие. Однако то же исследование выявило, что 40 % членов банд имеют
нормальную версию гена, а большинство людей с дефектным геном не являются
бандитами. Указав некоторые ограничения метода, авторы пришли к выводу, что
«формирование и функционирование банд, как и многие проявления асоциального
поведения, подвержены влиянию как генетических, так и внешних факторов».
Я бы сказал, что слова «как и многие проявления асоциального поведения»
следовало бы заменить на «как поведение человека в целом». И мне кажется
странным, что ученые используют такое разграничение.
Даже самые уважаемые журналы попали под влияние тенденции гротескного упро-
щения. В 2008 году журнал Nature опубликовал статью об открытии «гена жесто-
кости», в которой были представлены фотографии Гитлера, Роберта Мугабе, Сад-
дама Хуссейна и Муссолини. В 2010 году в статье в еще одном серьезном научном
журнале (EMBO Reports) в первом предложении отвергалась идея «гена преступни-
ка» , но в заголовке «ген воина» превратился в «ген психопата». Надо отдать
должное авторам статьи, они подробно обсудили связь между генетикой, поведе-
нием и законом:
«Учитывать генетические факторы при вынесении приговора - большая глупость,
если только речь не идет о синдроме Дауна или каком-то другом синдроме, со-
провождающемся выраженным снижением интеллекта и исполнительной функции, -
настаивает Энтони Уолш из Департамента уголовного судопроизводства в Универ-
ситете штата Айдахо в Бойсе. - Это вид ллгенетического детерминизма", которым
либералы запугивают самих себя. Чтобы избавиться от идеи "мои гены/нейроны
заставляют меня делать то-то и то-то", им следует просто пройти несколько
курсов нейробиологии или генетики. Ничто не освобождает человека от обязанно-
сти вести себя цивилизованным образом».
Однако речь идет не только об агрессии или импульсивности. В последние годы
МАО был в центре внимания в связи с другими вопросами. В 2000 году были опуб-
ликованы результаты исследования, свидетельствовавшие о едва заметной связи
между наличием варианта МАО и патологической склонностью к азартным играм. В
2009 году была обнаружена связь МАО с пристрастием к рискованным предприяти-
ям. Без какого-либо дополнительного анализа было выдвинуто предположение, что
данная аллель предрасполагает к рискованному и импульсивному поведению.
Все подобные исследования имеют недостатки, впрочем, как и любая научная
работа. Многие данные не проверены статистически, не доказаны или получены на
абсурдно малом количестве образцов. Это не обязательно означает, что они оши-
бочны, но и не позволяет считать их справедливыми.
В 2014 году группа исследователей под руководством Яри Тиихонена из Каро-
линского института в Швеции проанализировала геномы 800 финских преступников,
совершивших в общей сложности 1154 преднамеренных и непреднамеренных убийст-
ва, попыток убийства или вооруженных нападений. И вновь из глубин генома
всплыл ген МАО, а также еще один ген, называемый CDH13. С помощью метода пол-
ногеномного поиска ассоциаций (GWAS) ученые пытались выявить связь между на-
личием этих двух генов и преступным поведением. Как обычно, «манхэттенские
графики» выглядели хаотично, с несколькими едва заметными пиками, чуть возвы-
шавшимися над общим фоном.
Белок, кодируемый геном CDH13, участвует в формировании связей между нейро-
нами в головном мозге, в частности в миндалевидном теле. Этот отдел мозга,
состоящий из двух симметричных долей размером с виноградину, отвечает за эмо-
циональные реакции, принятие решений и память. Нарушение работы миндалин вы-
зывает страх, агрессию, алкоголизм, а все эти признаки вполне совместимы с
преступным поведением. Другие повреждения миндалин бывают связаны с тревожно-
стью, изменением сексуальной ориентации и навязчивым поведением. Кроме того,
считается, что CDH13 задействован в развитии синдрома дефицита внимания и ги-
перактивности (СДВГ), который, в числе прочего, характеризуется импульсивным
поведением. В финском исследовании 80 % преступлений были не преднамеренными,
а импульсивными. Укладывается ли это в общую картину? По моему, не очень. В
лучшем случае, это просто спекулятивные ассоциации. Какие-то, возможно, спра-
ведливы, какие-то нет. Возможно, эти гены могут оказывать какое-то влияние
или даже быть причиной преступного поведения, но пока мы этого не знаем. Ав-
торы статьи отдают себе в этом отчет и твердо заявляют, что обнаруженные ими
связи статистически слишком слабы, чтобы использоваться для выявления потен-
циальных преступников. Более того, по их мнению «в соответствии с основопола-
гающими принципами судебной психиатрии, на вынесение приговора или оценку
правовой ответственности преступника влияют только его реальные ментальные
признаки (фенотип), а потенциальные факторы риска per se (такие как генотип)
не являются юридическим основанием для принятия окончательного судебного ре-
шения» .
На вынесение приговора преступнику влияют только его реальные ментальные
признаки (фенотип), а не потенциальные факторы риска (генотип).
В 2014 году Яри Тиихонен заявил в интервью на ВВС, что «совершение тяжкого
преступления - чрезвычайно редкое событие в общей популяции. Поэтому, даже
если [при наличии той или иной версии гена] относительный риск повышается,
абсолютный риск остается очень низким».
Подобные исследования позволяют выявить этиологические факторы, которые в
благоприятной (точнее, в неблагоприятной) ситуации могут привести к трагедии.
Но поведение - чрезвычайно сложный комплекс реакций. Генетика сложна. А тра-
диционные формы описания не учитывают этой суммарной сложности. Замечу, что в
соответствии с результатами одного из таких исследований каждый третий белый
мужчина имеет такую же аллель, как убийца, бандит или человек, готовый влить
в еду оппонента добрую порцию острого соуса. Из статистических соображений
можно утверждать, что никто из них не станет убийцей. Брэдли Уолдроуп имеет
версию гена, названную «геном воина». В детстве его били и издевались над
ним. В день убийства он много выпил. У него было огнестрельное и другое ору-
жие. Я не сторонник смертной казни, но я абсолютно уверен в том, что нет ни-
каких «генетических» оснований для смягчения наказания ему и Абдельмалеку
Байуту. Говорят, что один из присяжных на суде над Уолдроупом сказал: «Диаг-
ноз - это одно, а плохой ген - совсем другое».
Пока мы до конца не понимаем, как работает этот ген, и как жизненный опыт и
случай согласуются с внутренним строением человека. Но даже если бы мы это
понимали, юридические последствия были бы неоднозначными и зависели от поли-
тической ситуации. Кто мы - рабы или хозяева своих генов? Ни то ни другое.
Вопрос этот бесполезный и слишком упрощенный. Такая постановка вопроса - био-
логический детерминизм, влекущий за собой глубокие юридические последствия.
Конечно, в юриспруденции это не новость. Но сейчас генетика становится модой,
частью юридической защиты и основанием для оправдания. Нельзя не учитывать
наличие гена, имеющего определенную связь с насилием, если носитель этого ге-
на в детстве подвергался издевательствам. Но возможность оправдания преступ-
ников через сложные и малопонятные законы генетики затеняет гораздо более
важный вопрос о наказании за издевательства над детьми.
Четырнадцатого декабря 2012 года в США. случилось то, что теперь случается
слишком часто. Двадцатилетний Адам Лэнза зарядил пистолеты, полуавтоматиче-
ский карабин и дробовик и явился в школу «Сэнди Хук» в Коннектикуте. Там он
расстрелял 26 человек, включая 20 учеников начальной школы, а потом застре-
лился сам. До того как отправиться в школу, он убил дома спящую мать. После
этого немыслимого преступления началось обсуждение мотивов убийцы и причин,
побудивших совершить этот чудовищный акт насилия. Теперь в подобных делах
часто обращают внимание на пристрастие преступника к компьютерным играм. Уже
20 декабря 2014 года на рассмотрение правительства был представлен проект за-
103
кона, призывающий провести исследование связи между видеоиграми и насилием
на основании того, что «известно родителям, врачам и психологам».
Лэнза действительно был игрок, и в тот последний день своей жизни, как и в
другие дни, играл в Call of Duty 4, очень агрессивную военную игру со стрель-
бой. Пресса подняла шум в попытках каким-то образом объяснить произошедшую
трагедию и найти виновного. Однако выглядело это довольно странно, поскольку
на тот момент эта конкретная игра была продана в количестве 15 миллионов ко-
пий во всем мире104, а по данным на 2015 год видеоиграми было увлечено 84 %
американских подростков мужского пола, то есть подавляющее большинство. Даже
учитывая ужасающую частоту массовых убийств, статистической связи между увле-
чением агрессивными видеоиграми и совершением убийства не существует. Идея
причинности этой связи абсурдна, поскольку по статистике игры распространены
чрезвычайно широко. Результаты расследования дела Лэнзы показали, что он так-
же любил играть в Dance Dance Revolution и Super Mario Bros. В первой игре вы
должны копировать танцевальные па, а во второй собирать золотые жетоны и спа-
сать принцессу.
Затем в попытках найти объяснение случившегося местные власти обратились к
генетике. Не к анализу роли какого-то конкретного гена вроде МАО, а к целому
геному Лэнзы, поскольку теперь такой анализ прост и дешев. В прессе сообща-
лось , что ученые попытаются установить, не кроется ли причина дьявольского
поступка Лэнзы в его геноме. Не родился ли он на свет, чтобы совершить убий-
ство?
Адам Лэнза был неуравновешенным ребенком. У него было диагностировано нару-
шение обработки сенсорной информации (НОСИ), в результате которого у детей
возникают проблемы социализации, синдром Аспергера или обсессивно-
компульсивное расстройство. Все эти состояния имеют генетическую составляю-
щую, но ни одно не вызвано исключительно генами. Исследования показывают, что
они связаны с множеством генов, каждый из которых в отдельности оказывает
лишь очень слабое действие. Это весьма типичная ситуация, когда речь идет о
Эту область исследований характеризуют как «богатую идеями, но бедную данными». В
статье, опубликованной в 2016 году, в работе над которой я участвовал, была осущест-
влена попытка связать степень насилия в видеоигре с поведением тинейджера. Связь эта
оказалась очень слабой. Конечно, это не тот результат, который находит отражение в
газетных заголовках, но такова наука, ребята.
104 Я сам много часов провел за превосходно сделанной игрой Call of Duty в ее ранней
версии.
сложных психических нарушениях. Такие состояния не вызваны поломками каких-то
конкретных генов, и все обнаруженные корреляции оказываются слишком слабыми.
Более того, не найдено связи между каким-либо из этих состояний и преступным
поведением.
Тем не менее, в канун Рождества 2012 года газета New York Times сообщила,
что исследователи из университета Коннектикута будут секвенировать геном Лэн-
зы. Подробности не известны, и результаты исследований до сих пор не обнаро-
дованы, хотя представитель университета подтвердила это заявление. Реакция
большинства ученых была резко отрицательной. Вот что сказал журналистам из
New York Times генетик и невролог из Гарвардской медицинской школы Роберт
Грин по воду массовых убийств:
«Практически невероятно, чтобы за этим стоял некий генетический фактор. Мне
кажется, [попытки таких исследований] больше говорят о нас самих. Мы бы хоте-
ли , чтобы объяснение состояло в генетике».
А вот какое предсказание сделал биолог и писатель П. 3. Майерс, с которым я
целиком и полностью согласен:
«Я могу в точности предсказать, что будет найдено в геноме Адама Лэнзы. Это
будет ДНК человека. В ней обнаружат десятки тысяч незначительных нуклеотидных
вариаций, поскольку каждый из нас имеет такие вариации. И ученые не смогут
объяснить смысл 99 % этих различий».
Так что это напрасный труд - не наука, а пустая трата времени. Мы сможем
определить, какого цвета у него должны были быть волосы, какая сера в ушах и
кое-что еще. Возможно, мы обнаружим, чем он мог бы заболеть. Но даже если мы
проанализируем геномы тысячи или десяти тысяч человек, совершивших такое же
преступление, как Лэнза, и обнаружим, что все они имеют одинаковые статисти-
чески значимые отличия от геномов людей, не совершавших массовых убийств, да-
же тогда, зная, как наследуются гораздо более простые человеческие признаки,
этими генетическими аберрациями мы сможем объяснить лишь малую долю поведен-
ческих реакций.
Но даже если нам все это удалось, а я готов биться об заклад, что это не-
возможно, мне не совсем понятно, какие последствия это могло бы за собой по-
влечь . Мы стали бы определять генотип всех новорожденных? И если у какого-то
человека обнаружится геном, на 99,9 % совпадающий с геномом Лэнзы, мы устано-
вили бы за ним наблюдение? На основании генетических особенностей Уолдроупу и
Байуту сократили срок тюремного заключения. Но разве нельзя предположить, что
при другой политической ситуации на тех же основаниях их ждало бы более серь-
езное наказание? А поскольку вылечить таких людей невозможно, не возникла бы
идея подвергнуть их стерилизации или смертной казни, как делалось в США и на-
цистской Германии в годы расцвета евгеники? Такой подход основан на упрощен-
ном и неполном понимании генетики. Генетика - наука вероятностная, и любое
предсказание, основанное исключительно на последовательностях ДНК, кажется
мне слишком рискованным и заранее обреченным на провал.
Но давайте обратимся к статистике. В 100 % случав массовых убийств преступ-
ник имел возможность достать оружие. Я абсолютно уверен, что даже если у мас-
совых убийц был бы некий специфический генотип, чего быть не может, никаких
убийств не произошло бы при отсутствии у них оружия.
Подобные истории новы в той же степени, как сама наука. На протяжении сто-
летий мы пытаемся объяснить преступные наклонности и вообще все сложные про-
явления человеческого характера биологическими причинами. В наши дни в каче-
стве окончательного доказательства религиозности, зависимости или любви при-
бегают к генетическим методам или к сканированию головного мозга. Многие из
нас видели изображения срезов мозга с маленькими «расцвеченными», как любят
говорить журналисты, точечками, соответствующими зонам активности мозга в мо-
мент решения человеком той или иной задачи. Эти сканы, или результаты магнит-
но-резонансной томографии (МРТ), как и генетический анализ, являются прекрас-
ным инструментом в руках специалистов. Но все гораздо сложнее, чем поместить
человека в аппарат, задать ему несколько вопросов и посмотреть на картинку.
Как невозможно спрогнозировать поведение человека по его геному, так невоз-
можно прочесть его мысли даже с помощью самого сложного оборудования. Скани-
рование определяет уровень потребления кислорода в зонах активности. Но, как
и в генетике, прежде чем сделать вывод, такие результаты следует подвергнуть
грамотной статистической обработке и проверке. Механизмы активности мозга на
клеточном уровне чрезвычайно тонки, поэтому результаты сканирования и МРТ по-
зволяют получить информацию, но не позволяют сделать окончательный вывод, как
бы этого ни хотелось журналистам. В научных исследованиях всегда присутствует
доля сомнения и поэтому не следует воспринимать подобные данные в качестве
окончательного доказательства в судебных вопросах.
Одним из самых жестоких серийных убийц в истории США. был Джон Уэйн Гейси.
Он орудовал в Чикаго и его окрестностях, насилуя и убивая юношей и молодых
мужчин. В 1970-х годах Гейси был приговорен к смертной казни за убийства 33
молодых людей, и его мозг был подвергнут анализу в попытках обнаружить струк-
туры серого и белого вещества, в которых скрывались его преступные наклонно-
сти. До этого, в конце 1920-х годов, в долине Рейна в Западной Германии жил
Петер Кюртен, убивший как минимум девять человек и совершивший еще множество
нападений, за что был прозван «Дюссельдорфским вампиром». В 1931 году ему от-
рубили голову и тоже вынули мозг для анализа. Сегодня его мумифицированная
голова выставлена в музее Рипли «Хочешь верь, хочешь нет» в Висконсине. Мозг
ни одного из них не выдал тайны. Каждый раз это был просто мозг человека.
Через генетику мы пытаемся понять не только происхождение преступных на-
клонностей, но и многие другие особенности человеческого поведения. В 2014
году британское телевидение начало выпускать серию передач, озаглавленных
«ДНК умерших знаменитостей». Объектом охоты были известные исторические лич-
ности, а в качестве добычи под зловещую музыку зрителям преподносили фрагмен-
ты тканей Бетховена, Джона Леннона, Наполеона и Адольфа Гитлера. Задача за-
ключалась в том, чтобы извлечь ДНК и посмотреть, не содержит ли она ключей к
разгадке их личности.
До чего же странное занятие - демонстрация фрагментов тел умерших людей.
Передача была совершенно отвратительной, если не сказать аморальной. Создава-
лось впечатление злорадного наслаждения, в целом в ущерб смыслу программы.
Телевизионные шоу часто опираются на некое подобие научного поиска, но в дан-
ном случае это был рассказ о весьма дорогостоящих и странных исследованиях.
Отсеченный пенис Наполеона оказался слишком мал для выделения ДНК - исследо-
вателям требовалось больше дюйма этой иссохшей плоти. За волосы Мэрилин Монро
и Джона Кеннеди было заплачено 10 тысяч долларов, но и из них тоже не удалось
выделить ДНК, так как они были иссушены солнцем. Волос короля Георга III обо-
шелся в 5000 долларов, но оказалось, что это волос из парика. Но по-
настоящему отвратительным и аморальным было покупать что-либо у человека, от-
рицавшего холокост, но торговавшего нацистскими регалиями, хотя потом выясни-
лось, что купленные у него волосы принадлежали не фюреру, а какому-то индей-
цу.
Однако извлечение плоти мертвецов не было главной задачей этой генетически
безграмотной затеи. «Расскажет ли ДНК, почему Мэрилин Монро была такой при-
влекательной, Альберт Эйнштейн таким умным, а Адольф Гитлер таким жестоким?»
- со всей серьезностью нахмурив брови, вопрошал ведущий.
Ответ на этот вопрос отрицательный. Так что программа могла бы быть совсем
короткой. Кроется ли зло в ДНК? Нет. Интеллект? Безусловно, существует на-
следственная составляющая, и весьма значительная, но она измеряется на уровне
популяций, а не отдельных личностей, и пока охота за специфическими корреля-
циями между генами и интеллектом не принесла серьезных результатов. А что ка-
сается красоты, я не отношусь к поклонникам Мзрилин Монро, как, полагаю, и
многие другие люди. Мне больше нравится Лорен Бэколл. Я согласен с формулой
«красота в глазах смотрящего», которая подразумевает, что в оценке красоты
важную роль играет сам зритель. Да, существуют некие «архетипы» женщин, но
многие из них имеют культурную основу и далеки от универсальности даже внутри
культурных границ. Физические характеристики Мзрилин и ее обаяние отчасти оп-
ределялись генами. Но ее манеры, актерская игра, характер, одежда, макияж,
прическа и все прочие элементы, составляющие цельный образ, не были закодиро-
ваны в генах и не могут быть идентифицированы генетическими методами. Прежде
чем стать Мзрилин, Норма Мортенсон имела рыжеватые волосы, но готов поспо-
рить , что в ее статусе архетипа женской красоты важную роль играет культовый
имидж крашеной блондинки.
Мзрилин Монро (слева) и Лорен Бэколл.
Вне зависимости от того, говорим ли мы о преступных наклонностях, физиоло-
гических особенностях, психических нарушениях или абсолютно нормальных чело-
веческих проявлениях, таких как политические пристрастия, тяга к алкоголю или
сексуальные предпочтения, биологическая составляющая, определяемая генетикой,
не является ни причиной, ни триггером, ни основанием. Она является лишь веро-
ятностным фактором.
Хочется верить, что наука - материя сложная и тонкая и не подвержена влия-
нию моды, но, к сожалению, это не так. Появляются новые, более доступные тех-
нологии. Честность и тщательность исследований разнятся в разных лаборатори-
ях, у разных людей, в публикациях и фондах. Журналы подходят к рецензированию
работ с разной степенью дотошности, и публикация в научном журнале вовсе не
является доказательством истинности результатов, а лишь показывает, что мате-
риал соответствует формальным стандартам научной литературы и доступен для
анализа другими учеными. Но опубликованные результаты становятся доступны для
широкой общественности и журналистов, у которых совсем другие стандарты и
другое понимание деталей. Генетика развивается, количество данных растет.
Данные эти сложны, непонятны, требуют анализа, разбора, экспериментальной
проверки. Но равновесие между сложным миром научных исследований и научных
публикаций и внедрением новой научной информации в широкие массы часто нару-
шается. Процитированная в начале главы 5 фраза Г. Л. Менкена прекрасно это
показывает, хотя он и был газетным репортером.
Никто и никогда не найдет «гена зла», «гена красоты», «гена таланта», по-
скольку их не существует. ДНК - это не рок. Наличие определенного гена или
варианта гена влияет лишь на вероятность проявления того или иного признака.
А более правильно сказать, что на вероятность появления признака влияет мно-
жество небольших вариаций во многих генах, причем в сочетании с факторами ок-
ружающей среды, к числу которых относятся самые разные элементы, не связанные
с ДНК.
Если вы введете в поисковую программу фразу «ученые нашли ген», вы обнару-
жите тысячи заголовков из самых разных источников - от бульварной прессы до
уважаемых изданий.
«Ученые обнаружили ген кокаиновой зависимости»: Guardian, 11 ноября 2008
года.
«Ученые обнаружили ллген транссексуальности", который заставляет мужчину
чувствовать себя женщиной»: Daily Mail, 27 октября 2008 года.
«Ученые обнаружили ген роста»: ВВС Online, 3 сентября 2007 года.
«Исследование: Гены предсказывают, в какое время суток вы умрете»: The
Atlantic, 19 ноября 2012 года.
«Ген, который может свести с ума. Ученые открыли ЛЛген беспокойства", за-
ставляющий людей испытывать чувство страха»: Daily Mail, 19 июля 2002 года.
«Ученые выяснили, какой ген способствует ожирению»: USA Today, 19 августа
2015 года.
«Ученые нашли ЛЛген гомосексуальности", позволяющий предсказать сексуальную
ориентацию»: Daily Mirror, 9 октября 2015 года...
Сексуальная ориентация людей описывается широким спектром предпочтений. На
одном конце спектра - исключительно гомосексуальные наклонности, на другом -
исключительно гетеросексуальные. Большинство людей находятся где-то посредине
- на словах и на деле. А некоторые люди асексуальны. Сексуальные наклонности,
как и другие человеческие признаки, являются генетическими лишь отчасти и
плохо поддаются количественной оценке. Исследования близнецов показывают, что
вклад генов составляет около 50 %, что, грубо говоря, означает, что в 50 %
случаев двое идентичных близнецов являются гомосексуалистами. Некоторые люди
считают, что были гомосексуалистами с самого начала, еще до полного осознания
своей сексуальной ориентации. Однако поведение человека изменяется с годами.
Были обнаружены некоторые полиморфизмы, связанные с гомосексуальностью, но,
опять-таки, речь идет только о вероятности. Наличие таких генетических вари-
антов не делает вас гомосексуалистом, а их отсутствие не означает, что у вас
гетеросексуальные наклонности.
Подобные упрощенные представления ошибочны105. Они вытекают из результатов
метода GWAS, который мы обсуждали в главе 5, и хотя отчасти газетные заголов-
ки действительно извлечены из научных статей, порой они не имеют ничего обще-
го с реальными научными данными. Да, некоторые заболевания имеют единственную
генетическую причину, но их проявления весьма вариабельны (в генетике это на-
зывается «пенетрантностью»). Как уже говорилось, развитие даже самых «очевид-
ных» в генетическом плане заболеваний, таких как кистозный фиброз, связано с
Исключительно из позерства предлагаю ввести в обиход закон Резерфорда - из разря-
да таких общих житейских правил, как закон Годвина (при разрастании сетевой дискус-
сии на любую тему с вероятностью единица будут упомянуты Гитлер или нацизм) или за-
кон заголовков Беттериджа (если в газетном заголовке стоит вопросительный знак, на
этот вопрос всегда можно ответить отрицательно). Мой закон звучал бы так: если в за-
головке статьи сказано, что «ученые открыли ген, отвечающий за X», где X - сложный
человеческий признак, это неправда, поскольку такого гена не существует.
множеством факторов, оказывающих влияние через наши гены и клетки, а также
извне. Наследственность - это возможность, но не судьба.
Однако дело не только в компетентности журналистов, но и в истории развития
науки. Вспомните о Грегоре Менделе, который путем изучения признаков гороха
открыл для нас законы наследования. В XX веке мы активно изучали механизмы
наследования, обнаружили ДНК и расшифровали генетический код. В 1980-х годах
мы идентифицировали гены, которые действительно отвечали за развитие специфи-
ческих заболеваний, таких как кистозный фиброз, дистрофия Дюшенна и болезнь
Хантингтона. Мы научились следить за наследованием цвета глаз и других види-
мых признаков. Однако через 20 лет, с развитием геномики, мы обнаружили, что
все эти признаки скорее относятся к разряду исключений. Мы охарактеризовали
их первыми именно по той причине, что они передаются по наследству простым
путем, и их легко идентифицировать. Однако большинство человеческих призна-
ков, особенностей поведения и болезней гораздо сложнее, и в их проявлении за-
действованы десятки или сотни генов, действующих сообща и при определенных
условиях.
Упрощенную детерминистскую версию генетики можно сравнить с новым вариантом
френологии. В XIX веке в США. и в Великобритании, в основном под влиянием идей
Джорджа Комба, активно развивалась наука о том, что по форме черепа и мозга
можно судить о таких проявлениях человеческой натуры, как осторожность, само-
оценка , честность или добросовестность. Это направление исследований развива-
лось на протяжении нескольких десятилетий и совпало по времени с появлением
теорий Дарвина и Гальтона, который не был удовлетворен точностью подобных ис-
следований. Однако итальянский психиатр, Чезаре Ломброзо, склонялся к мысли,
что преступные наклонности имеются у людей от рождения, и идентифицировать их
можно по целому набору физических признаков. Спектр преступлений включал на-
силие, грабежи и убийства, а спектр физических признаков - форму бровей,
асимметрию лица или черепа, длину рук, форму ушей.
Нельзя предсказать поведение человека только на основании бугров и шишек на
его черепе или на основании его ДНК.
Но измерения действительно были неточными, мода прошла, и теперь френологию
вполне справедливо считают псевдонаукой. Звучит красиво, но глубины нет. Лю-
бая проверка идей френологии выявляет ее ошибочность: измеряемые физические
различия несущественны, а характеристики личности весьма субъективны. Френо-
логию убили факты. Это была лишь идея, не выдержавшая научной проверки. С
усовершенствованием микроскопов и развитием представлений о ДНК на смену ана-
томии пришли исследования на клеточном, а затем и на молекулярном уровне. Но
результат остался тем же: нельзя предсказать поведение человека только на ос-
новании бугров и шишек на его черепе или на основании его ДНК.
Западная Голландия,
ноябрь 1944 года
Близился конец войны. Третий рейх не смог одержать победу над Европой. К
осени 1944 года Советская армия вышла на границу Польши и Германии, заставив
немцев отступать. Однако планы закончить войну к Рождеству, как хотели бы за-
падные союзники, провалились. Но мы о Голландии, да? Одной из причин задержки
наступления в Голландии стали проблемы со снабжением. Железные дороги были
разрушены бомбардировками, и не будем забывать, что Голландия - «водная»
страна, изрезанная многочисленными каналами.
Операция под кодовым названием «Огород» (Market garden) заключалась в том,
чтобы проникнуть на территорию Германии через Рейн, однако для массированного
наступления союзникам требовалось захватить мосты в Арнеме и других местах. В
сентябре голландские железнодорожники устроили забастовку, чтобы ослабить
влияние немцев на оккупированных территориях, но последствия оказались очень
тяжелыми. Немцы усилили эмбарго на поставки продовольствия в западные облас-
ти , и начался голод. В октябре закончилось масло, а вскоре и все животные жи-
ры. Немцы также увезли большое количество скота и другой провизии. В ноябре
эмбарго несколько ослабло, поскольку Берлин разрешил перевозить продукты пи-
тания по воде, что чрезвычайно важно для Голландии, пронизанной сетью кана-
лов . Но приближалась зима, и когда поступило разрешение на транспортировку
продуктов, каналы уже замерзли. Началась «голодная зима».
Голод длился несколько месяцев. Из-за недостатка пищи погибло как минимум
18 тысяч человек. Люди ели луковицы тюльпанов и сахарную свеклу. Не было топ-
лива, и голландцы жгли в печах бревна от построек и трамвайные шпалы. Были
введены пайки, но еды все равно не хватало. С сентября по март на одного че-
ловека отпускалось по 1,3 литра растительного масла, то есть примерно по од-
ной небольшой чашке в месяц. Картошку тоже выдавали по карточкам, но вскоре
она закончилась, и по картофельным карточкам стали выдавать водянистый суп. В
ноябре выдача хлеба сократился с 2200 до 800 граммов в месяц, а в апреле 1945
года - до 400.
В субботу 29 апреля Королевские военно-воздушные силы Великобритании и Ка-
нады осуществили операцию «Манна» (Manna), а военно-воздушные силы США. - опе-
рацию «Обжора» (Chowhound). Немцы не мешали доставке продовольствия голодаю-
щему населению, да им было уже не до того. Нидерланды были освобождены 5 мая
1945 года. Когда Третий рейх капитулировал, поставки продовольствия в Голлан-
дию наладились.
Поскольку эти ужасные события происходили совсем недавно, когда уже сформи-
ровалось четкое представление о принципах и нормах питания, немцам фактически
удалось поставить чудовищный эксперимент на тему «что происходит с людьми во
время сильного голода».
Многие, безусловно, трагические результаты были вполне ожидаемыми. Люди,
пережившие голод, имели целый набор проблем со здоровьем - как физиологиче-
ских, так и психологических. Одри Хепберн в то время было 15 лет, и она, как
и многие другие, страдала от голода и ела хлеб из перемолотых луковиц тюльпа-
нов . Позже у нее развилась анемия, проблемы с дыханием и отечность, что было
связано с недостатком питания в 1944 году.
Актриса Одри Хепберн.
Весь этот комплекс заболеваний предсказуем, поскольку организм взрослых лю-
дей уже сформирован. А вот у детей, еще находившихся в чреве матери, возника-
ли проблемы. Питание матери влияет на экспрессию генов эмбриона, которая мо-
жет нарушаться или подавляться. В результате дети «голодной зимы» имели целый
комплекс проблем, сопровождавших их на протяжении всей жизни. По сравнению с
общей популяцией и с братьями и сестрами, зачатыми до или после «голодной зи-
мы», они были меньше по росту и по весу. Позднее у них чаще возникали ожире-
ние, диабет, шизофрения, сердечно-сосудистые заболевания и рак молочной желе-
зы.
Недостаток питания влияет на организм разными путями, в том числе, по эпи-
генетическому механизму. Слово «эпигенетика» буквально означает «дополнение к
генетике». За время жизни человека его ДНК не изменяется (за исключением слу-
чайных мутаций или мутаций под действием радиации и других мутагенов). Но,
как мы знаем, во всех клетках человека присутствует вся его ДНК, и включение
правильных генов в правильном месте и в правильное время обеспечивается спе-
цифическими механизмами. Эпигенетика - одна из систем регуляции генов, заклю-
чающаяся в модификации ДНК без изменения последовательности генов.
Попробуйте представить ДНК, как оркестровую партитуру - страницы навсегда
заданных и неизменных нот. Ноты Седьмой симфонии Бетховена одни и те же в из-
даниях 1816, 1916 или 2016 годах. Однако в исполнении разных оркестров одна и
та же музыка звучит по-разному. Дирижер и музыканты интерпретируют и акценти-
руют ноты по-своему, даже соблюдая все крещендо, диминуэндо и адажио. Каждое
исполнение уникально, хотя исходный материал один и тот же. Так и в ДНК: «но-
ты» (основания) никогда не меняются, но аннотируются множеством различных
способов. В самом распространенном варианте модификации задействована малень-
кая молекулярная метка, называемая метильной группой. Она представляет собой
атом углерода, соединенный с тремя атомами водорода. В человеческой ДНК эта
метка прикрепляется к некоторым основаниям цитозина (С) . В результате поме-
ченный фрагмент ДНК «замолкает». Если это случается в последовательности ге-
на, данный ген не транскрибируется в РНК и, следовательно, не превращается в
белок. Он по-прежнему находится в геноме, но не учитывается. Если это участок
промоторной последовательности, связанный с этим промотором ген не активиру-
ется - механизм экспрессии как бы получает инструкцию «не читать следующее
предложение», в нем нет нужды.
Последовательность ДНК (природа) не изменяется, но происходят ее обратимые
модификации в соответствии с требованиями момента (воспитание). Мы знали об
этом давно, поскольку наиболее яркий пример таких модификаций имеет место у
половины населения Земли. Женщины имеют две Х-хромосомы, но нуждаются лишь в
одной. По этой причине в каждой клетке одна (случайно выбранная) Х-хромосома
постоянно помечена метильными группами, эффективно «отключающими» целую хро-
мосому. Этим же способом отключается множество отдельных генов, и от этой
системы зависят многие фенотипическое параметры. Крысы вылизывают всех своих
детенышей, но те детеныши, которых вылизывают меньше, имеют значительно более
высокий уровень стресса, что коррелирует с эпигенетической модификацией ге-
нов, связанных со стрессом. Некоторым мышам можно давать корм, изменяющий
эпигенетическую экспрессию гена, влияющего на цвет меха, но также «включаю-
щий» гены, способствующие ожирению и развитию рака. Только что съеденный вами
бутерброд вызывает эпигенетические модификации, активирующие некоторые гены
на несколько минут или часов, пока вы будете этот бутерброд переваривать.
Эпигенетические превращения - очень важный элемент нормальной физиологии и
чрезвычайно активно развивающаяся область исследований, поскольку сейчас по-
являются новые технологии, позволяющие идентифицировать модификации, возни-
кающие в ответ на внешние стимулы.
Но, как часто бывает в науке, эта же область исследований становится объек-
том пристального внимания прессы, пытающейся немедленно раскрыть все нерас-
крытые загадки биологии. Легионы поставщиков глупости106 выискивают реальные,
но сложные научные данные, на которых строят свои шарлатанские концепции. К
примеру, это касается такого понятия, как «квант», обладающего таинственным
научным звучанием. На этом понятии была выстроена идея так называемого «кван-
тового исцеления» - необъяснимого продолжения методики рейки (лечение наложе-
нием рук), которая и сама-то представляет смесь бессмысленных приемов. Этот
же термин из мира фундаментальной физики прижился в рекламе стиральных порош-
ков и в теории разума. Аналогичным образом, множество научных терминов пере-
кочевало в разные области псевдонауки. Это касается таких приставок, как ней-
ро- или нано-, пристроенных ко всему на свете. Нейромаркетинг, нейропроизвод-
ство, нейрополитика - новые сферы деятельности, в которых наукоемкие термины
используются для придания значимости коммерческому продукту. В результате
предсказуемого шарлатанства, иногда подкрепленного преувеличенным значением
научных результатов или их недостаточно строгой оценкой, эпигенетика стано-
вится новым квантом. Это слово свободно используют целители разного толка,
как будто это волшебная палочка, а не просто один из разделов биологии.
Жуткий эксперимент нацистов в Голландии привел к созданию уникальной базы
данных о состоянии людей, переживших голод. Людей, выживших в «голодную зи-
му», обследовали на протяжении всей их жизни, анализируя проблемы со здоровь-
ем, вызванные жестокостью нацистов, и это позволило получить бесценную инфор-
мацию о последствиях голодания. Однако был получен один неожиданный резуль-
тат , касающийся детей тех людей, что пережили голод.
Людям, зачатым в период «голодной зимы», сейчас за 70, и у многих из них
есть взрослые дети. Никого не удивляло, что пережившие голод имели множество
проблем со здоровьем, но проблемы их детей оказались неожиданностью. У млеко-
питающих эпигенетические модификации обычно сменяются при смене поколений,
однако некоторые метки, по-видимому, изредка могут передаваться от родителей
детям, по крайней мере, на протяжении пары поколений. Несколько таких меток
идентифицированы у мышей, и совсем немного - у человека. У крыс такие приоб-
ретенные реакции, как страх и стресс, передаются детям и внукам по эпигенети-
ческому механизму. Это означает, что характер метилирования ДНК в последова-
тельности нескольких генов не отменяется при смене поколений и сохраняется у
детей.
Дети детей, зачатых в «голодную зиму», не были маленькими и не страдали от
повышенного риска сердечно-сосудистых заболеваний. Напротив, они чаще имели
избыточный вес, что коррелирует с повышенным риском диабета и других заболе-
ваний в более поздние годы. Такой эффект впервые был обнаружен у человека:
то, что происходит с матерью, может влиять не только на ее детей, но и на ее
внуков.
Похожие результаты были получены и в других исследованиях. В одной часто
цитируемой работе речь шла о жителях сельской области Оверкаликс в Швеции,
где на протяжении сотни лет были неустойчивые урожаи. У мужчин, чьи деды пе-
режили голодный период непосредственно перед наступлением половой зрелости,
продолжительность жизни была значительно выше среднего: в результате голода
люди приобрели какие-то полезные качества и передали их по наследству. Анало-
гичные результаты получили ученые из Бристоля, использовавшие гигантскую базу
данных под названием Avon Longitudinal Study - золотой стандарт в исследова-
ниях наследственности. Они показали, что у мужчин, начавших курить до наступ-
ления половой зрелости, рождались сыновья с избыточной массой тела. В этом
Мой издатель заявил, что в одной книге нет места для нескольких синонимов слова
«глупость», так что под глупостью я подразумеваю одновременно абсурд, вздор, расчет
на дешевый эффект, жульничество, вранье или банальную бессмыслицу.
случае какие-то приобретенные признаки тоже передавались по наследству.
Эти результаты сложны, странны и требуют дополнительной проверки. К велико-
му сожалению, в науке тоже существует мода, и многие ученые беспокоятся, что
тщательный анализ эпигенетических данных может не оправдать триумфальных за-
явлений. И это касается не только экспериментов с грызунами, но и интересных,
но странных, наблюдений, касающихся генетического эффекта голода в Голландии
и Швеции.
Одна из причин, почему людей так возбуждают подобные открытия, заключается
в том, что после появления теории Дарвина мы отвергли идею о возможности на-
следования приобретенных признаков. Автором этой идеи был Жан-Батист Ламарк,
и она до сих пор носит его имя.
О ламарковском наследовании часто говорят с насмешкой. Ламарк считал, что
использование какого-то признака способствует его передаче следующим поколе-
ниям, а неиспользование снижает вероятность передачи.
Ламарк был великим ученым и выдвинул ряд великолепных идей, способствовав-
ших развитию биологии в XVIII и XIX веках. Однако он был неправ относительно
того, что эволюция происходит за счет приобретения и использования признаков.
Многие великие ученые в чем-то ошибались.
Дарвиновская теория эволюции за счет слепого механизма естественного отбора
вытеснила идею Ламарка, но только после смерти последнего. Сам Дарвин поддер-
живал идею Ламарка в отношении наследования некоторых признаков. В 1868 году
он выдвинул гипотезу, что неполовые клетки растений могут воспринимать внеш-
ние сигналы и в результате выделяют «геммулы», которые накапливаются в заро-
дышевых клетках, за счет чего растение может производить потомство, переняв-
шее жизненный опыт родителей. Август Вейсман проверил аналогичную гипотезу в
экспериментах на мышах. Он отрубил хвосты 68 мышам в пяти поколениях. Все мы-
шата (числом 901) родились с хвостами. Вейсман проверял возможность наследо-
вания не «используемого», но все же приобретенного признака. Впрочем, как не
преминул заметить генетик Стив Джонс, евреи практикуют версию этого экспери-
мента уже на протяжении нескольких тысячелетий, но еще ни разу на свет не
появился мальчик без крайней плоти.
Ламарковская идея наследования приобретенных признаков была лишь гипотезой,
и эта гипотеза оказалась ошибочной. Гены в половых клетках каждого из родите-
лей закладываются до зачатия потомства, а изменения в ДНК, приводящие к эво-
люции видов, происходят в процессе зачатия.
На первый взгляд может показаться, что исследования на мышах и крысах, а
также те немногие данные, которые имеются у нас относительно передачи приоб-
ретенной информации у человека, противоречат сути эволюционной теории. Но так
ли это? Возможно, что не так. Если бы приобретенные изменения были оконча-
тельными , мы бы оказались в тупике. Но, учитывая, что у мышей приобретенные
модификации закреплялись всего на несколько поколений, эти результаты оказы-
ваются весьма интересными и не подрывают основ эволюционной теории.
Пока мы не знаем, как долго длится действие подобных изменений у человека -
мы слишком медленно растем и долго живем. Сторонники креационизма используют
эпигенетику для доказательства ошибочности теории Дарвина и справедливости
теории Ламарка. Но дело в том, что эпигенетические изменения временны и не
затрагивают последовательность ДНК, а именно с ней имеет дело естественный
отбор. И даже те немногие наследуемые эпигенетические модификации, о которых
мы знаем, не очень предсказуемы и далеко не всегда полезны.
Внуки жителей Оверкаликса, переживших голод, жили дольше, однако внучки
женщин, живших в тот же период, напротив, имели меньшую продолжительность
жизни, чем в среднем. Какой вывод? Никакого. Нужны новые данные. И даже если
в один прекрасный день мы сможем доказать, что эпигенетические метки наследу-
ются, не исчезают в следующих поколениях и, следовательно, могут быть предме-
том естественного отбора, это будет лишь капля в основном потоке эволюционно-
го процесса. Назовите мне один надежный пример эпигенетической эволюции, и я
приведу вам миллиард примеров дарвиновской эволюции.
Гуру нового времени и легковерные журналисты представляют эпигенетику как
способ изменения жизни, исходя из ложной идеи о том, что гены - это рок,
судьба, а эпигенетические модификации, появляющиеся благодаря смене образа
жизни, например, обращению к медитации, «позволяют нам оказывать практически
безграничное влияние на собственную судьбу», как говорит Дипак Чопра107.
Я полагаю, отчасти дело в терминологии: что мы подразумеваем под словом
«судьба»? Если «судьба» заключается в том, чтобы переварить обед, тогда эпи-
генетика напрямую связана с судьбой. Если вечером вам суждено отправиться
спать, ваши эпигенетические метки изменяются соответствующим образом. Есть и
другие, возможно, менее тривиальные эпигенетические модификации. Метилирова-
нию могут подвергаться гены, связанные с развитием рака, и существуют лекар-
ства, отменяющие эпигенетическую маркировку и, тем самым возвращающие актив-
ность мутированных генов. Все это важная часть биологии, которой ученые будут
заниматься в ближайшие годы. Но на основании единичных и немасштабных иссле-
дований не следует делать выводы о передаче эпигенетических изменений другим
поколениям, а следует подтвердить эти результаты.
А пока давайте признаем эпигенетику тем, что она есть: удивительной и важ-
ной частью биологии, пока еще только развивающейся и требующей серьезных кон-
тролируемых исследований. Эта наука - не волшебство, не новость и не ересь.
Она не отменяет теорию Дарвина и не наделяет человека сверхъестественной вла-
стью над его собственной жизнью и судьбой. Эпигенетика - естественный элемент
нашего непрекращающегося поиска ответов на загадки бытия. Сейчас появляются
все новые и новые технологии, позволяющие анализировать эпигенетические эф-
фекты. И это увлекательная, важная и нужная работа. Но пока мы ищем разгадки
на загадки природы, не стоит забывать, что мистицизму нет места в науке.
7. КРАТКОЕ ВВЕДЕНИЕ В
БУДУЩЕЕ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА
Поздравляю, друг мой! Всех нас интересует буду-
щее, поскольку именно там вы и я проведем оста-
ток жизни! И помни, друг, что подобные события
в будущем будут влиять на нашу жизнь.
Крисвелл. План 9 из открытого космоса (1959 г.)
Однажды телережиссер задал мне очень важный вопрос: «Когда люди научатся
летать?» Телевидение начало выпускать новый сериал, герои которого имели му-
тации в ДНК, даровавшие им удивительную способность летать, владеть телекине-
зом, перемещаться во времени, читать мысли и прочее, что делало их похожими
на мутанта X из комиксов издательства Marvel. Режиссера интересовала научная
программа, которая могла бы подкрепить идею фильма. Какие-то реальные данные
о невероятных человеческих возможностях и об их эволюции.
Я ответил, не задумываясь: мы уже умеем это делать. Я люблю комиксы, читаю
их до сих пор и за последние 30 лет потратил (или, если хотите, растратил)
массу свободного времени в рассуждениях о возможностях супергероев. Однако
мой ответ был основан вовсе не на способностях вымышленных героев. Я выдал
целую речь на тему о том, как эволюционировал наш мощный креативный мозг,
способный предвидеть и планировать будущее, творить и изобретать и позволив-
107 Дипак Чопра - американский врач и писатель, автор множества книг по нетрадицион-
ной медицине; лауреат Шнобелевской премии.
ший нам многократно выбираться из тисков естественного отбора.
Начав готовить пищу, мы переделали свой желудок, избавив его от необходимо-
сти расщеплять слишком прочные молекулы, поскольку еще до попадания в орга-
низм они частично разрушаются благодаря нашему уникальному умению пользовать-
ся огнем.
Мы обошли многие неприятные моменты, связанные с жизнью кочевников, охотни-
ков и собирателей, начав строить жилища и приручив растения и животных. И это
изменило нашу культуру, технологию и даже гены (см. главу 2).
Мы практически ликвидировали заболевания, уничтожавшие человеческие популя-
ции в прошлом - чуму, малярию и прочие напасти. Когда-то оспа ежегодно уноси-
ла жизни сотен тысяч человек. После 1980-х годов, благодаря вакцинации, об
этой болезни практически не слышно. Кажется, такая же судьба ожидает полио-
миелит , который останется предметом интереса лишь для историков. Эти виды
эволюционных факторов отбора были устранены благодаря изобретательству, науке
и технологии, эволюция которых сопровождает нашу собственную эволюцию.
«Когда мы сможем летать? Да мы делаем это постоянно!» У меня было лириче-
ское настроение. Мы придумали аэропланы, вертолеты и космические ракеты, а
вскоре обзаведемся портативными летательными аппаратами. Мы ходили по Луне, а
вскоре сыновья и дочери Земли прибудут на другие планеты, как супергерой Кал-
Эл с планеты Криптон прибыл на Землю. «Мы с вами уже супергерои».
Кажется, моему собеседнику эти слова понравились, и он уточнил: «Так вам
кажется, что в ближайшие столетия мы научимся летать?»
Я прикончил пиццу, поблагодарил его и ушел. На самом деле конечности сильно
изменяются в ходе эволюции. В целом план тела всех животных примерно одинако-
вый, что указывает на общность происхождения. И гены, сообщающие, что «здесь
должна быть нога», тоже примерно одинаковы у всех видов животных, имеющих но-
ги. Эти так называемые гены Нох определяют расположение всех частей тела, и
их мутации и дополнительные копии как раз и обеспечивают вариации формы тела
практически всех животных. У насекомых обычно шесть ног, у пауков восемь, а
вот у многоножек и разного рода ползающих существ их множество. Но все они
возникли в результате удвоения последовательности генов, обеспечивающих стан-
дартный набор из шести ног у большинства мелких членистоногих.
Крылья летучей мыши и крылья птицы выполняют одну и ту же функцию, но эво-
люционировали разными путями. Ученые называют это «конвергентной эволюцией».
Сотню миллионов лет назад передние лапы каких-то из динозавров изменили фор-
му, и динозавры смогли совершать планирующие движения, а из кости стали полы-
ми и легкими. Перьями эти динозавры, включая знаменитого Tyrannosaurus rex и
других, на взгляд более симпатичных, а на деле еще более страшных и огромных
хищников, обзавелись задолго до того, как научились летать, и процесс освое-
ния неба длился для них миллионы лет.
Млекопитающие отделились от динозавров значительно раньше, и крохотные гры-
зуны, давшие начало 1240 видам летучих мышей на протяжении десятков миллионов
лет не умели летать и никогда не имели перьев. По структуре крылья птиц и ле-
тучих мышей похожи, но все же различаются. Оба варианта - адаптация передних
конечностей, а это означает, что корень этого приобретения кроется не в поле-
те, а в общем происхождении четырех конечностей. Передние конечности - гомо-
логи: одинаковые кости с характерной морфологией. Но в качестве инструмента
для полета крылья птиц и летучих мышей, говоря техническим языком эволюцион-
ной биологии, не гомологи, а аналоги, как крылья насекомых и самолетов. Кры-
лья птиц и летучих мышей имеют с крыльями насекомых лишь функциональное сход-
ство, но между собой они похожи по структуре - по наличию аналогичных костей,
и то же самое можно сказать о плавниках дельфинов и копытах лошадей, что еще
раз указывает: и то и другое - изменившиеся конечности четвероногих существ.
Но разное строение крыльев говорит о разных путях их эволюционного развития.
Поэтому нам, чтобы обзавестись крыльями, понадобится либо отказаться от кис-
тей рук и предплечий, либо обзавестись дополнительной парой конечностей. Од-
нако для таких превращений нет необходимого эволюционного давления. Еще важ-
нее, что не существует «генов крыла», и, чтобы обзавестись крыльями, нам в
утробе матери пришлось бы пережить значительное превращение, сопровождающееся
большим расходом энергии, так что этого не будет и быть не может.
Птицы и летучие мыши научились летать в результате едва заметных постепен-
ных изменений, сопряженных с изменениями многих генов на протяжении тысяч по-
колений. Произошло это по той причине, что данные изменения давали своим вла-
дельцам некие преимущества. Если предоставить волю фантазии, можно вообра-
зить, что в какой-то момент будет зачат ребенок с генетической аномалией,
способствующей появлению зачатков дополнительной пары конечностей. Этот ребе-
нок произведет здоровое потомство и передаст этот признак своим детям. Со
временем соответствующие гены распространятся в популяции, причем отбору бу-
дут подвергаться гены, способствующие появлению все более развитых и мощных
крыльев. Процесс этот должен длиться несколько десятков или сотен поколений.
Наличие крыльев у животных повышает вероятность передачи генов будущим поко-
лениям. Как только крылья перестают выполнять эту функцию, они исчезают. Мы
видим это на примере бескрылых эму, попугаев какапо или киви. Да и насекомые
обзавелись крыльями по той причине, что они дают преимущества в передаче ре-
нов потомству. Крылья помогают ускользнуть от хищника, найти еду или понра-
виться самке, - стандартный набор факторов, способствующих приобретению при-
знака и его эволюции. Временные рамки подобных изменений опять-таки совершен-
но недоступны нашему пониманию. Так что, хотя гипотетически в морфологическом
плане появление крыльев у человека возможно, вероятность этого события срав-
нима с вероятностью того, что мальчик, которого укусил радиоактивный паук,
сможет вытягивать из пальца паутину108.
Но кроме низкой вероятности внезапного появления крыльев и гигантских мета-
болических затрат на выращивание конечностей, способных оторвать нас от зем-
ли , существует еще более веская причина, почему мы никогда не сможем летать.
Эту причину я и назвал режиссеру. Дело в том, что мы и так все время летаем.
Нам не нужна способность свободного полета. Для летающих людей нет экологиче-
ской ниши. Если в результате невероятного случая на свет появится ребенок с
крыльями, он не будет иметь перед нами, ползающими по земле, практически ни-
каких преимуществ, а его странный облик может уменьшить его привлекательность
в качестве полового партнера.
Эволюция происходит иначе. Такое видение - сверхупрощенная версия эволюции
из комиксов, научной фантастики и креационизма: все удивительные адаптации,
которые мы наблюдаем в природе, имеют какую-то цель. Это адаптационный подход
- все вещи нужны для того, чтобы выполнять функцию, для которой они подходят
лучше всего. Но форма нашего носа объясняется не тем, что на нем хорошо дер-
жатся очки, как полагал доктор Панглосс у Вольтера, а нашей историей, долгой
эволюцией, вероятностными факторами и половым отбором. Носы сформировались за
сотни миллионов лет до появления человека, так что нам они достались в пода-
рок от предков. За долгий период эволюции носы изменили форму в соответствии
со своей функцией, с изменением формы лица в целом и с нашим представлением о
привлекательности. Морфология носа записана в генах, а мерой эволюции являет-
ся изменяющаяся частота встречаемости различных аллелей генов в популяции.
При первом появлении в виде Человека-паука (комикс «Удивительная фантазия», 1962,
№ 15) подросток Питер Паркер изобрел способ выпускать из рук паутину, поскольку был
научным гением. Супергерои комиксов периодически перерождаются, и способность плести
шелковую паутину Человек-паук приобрел только в фильме 2000 года: подросток, выпус-
кающий из рук липкую белую жидкость, - некая аллегория.
Возможно, форма носа - не лучший пример, поскольку, как я понимаю, люди с
большими и маленькими носами воспроизводятся с равной вероятностью (во всяком
случае, насколько мне известно, никто не исследовал корреляцию между размером
носа и количеством детей). Будущая эволюция нашего вида зависит от гораздо
менее заметных признаков, повышающих или понижающих вероятность размножения.
Генетиков часто спрашивают, продолжается ли до сих пор эволюция человека.
Ответ на этот вопрос положительный: да, продолжается.
Эволюция происходит на уровне генома. В каждом поколении наша ДНК изменяет-
ся. В большинстве своем это простые, часто тривиальные изменения. Но некото-
рые из них чрезвычайно интересные. В норме люди обладают трихроматическим
зрением - различают оттенки трех основных цветов. Человеческий глаз содержит
специализированные клетки, фоторецепторы, задача которых сводится к поглоще-
нию фотонов света. Существуют два класса фоторецепторных клеток - палочки и
колбочки: палочки реагируют на движение и изображение при слабом уровне осве-
щенности и находятся на периферии сетчатки - вот почему краем глаза мы видим
движущиеся предметы, но видим нечетко. Колбочки располагаются по центру, и
поэтому самое яркое цветовое изображение мы получаем от предмета, находящего-
ся прямо перед нашими глазами. Помашите каким-нибудь предметом сбоку от себя,
при этом глядя прямо перед собой, и вы увидите, что предмет движется, но не
поймете, какого он цвета. Колбочки бывают трех типов, и каждый настроен на
специфическую длину волны, что как раз и определяет, какие цвета мы различа-
ем. В целом колбочки воспринимают свет с малой, средней и большой длиной вол-
ны, что практически соответствует голубой, зеленой и красной части спектра,
хотя эти области перекрываются, а свойства колбочек у разных людей несколько
различаются. Различия между тремя видами колбочек определяются единственным
белком - опсином. Фотоны света проникают через прозрачную роговицу и безъя-
дерные клетки хрусталика, через гелеобразную и стекловидную среду, потом че-
рез три слоя клеток, нервы и кровеносные сосуды и достигают глазного дна, где
на кончиках колбочек располагаются опсины109. Молекулы опсина захватывают фо-
тоны , изменяют форму и передают электрический сигнал. Этот сигнал выходит из
противоположной части фоторецепторной клетки, проходит через несколько слоев
нервных клеток, отростки которых объединяются, образуя зрительный нерв, и по-
падает в зрительную кору головного мозга. В результате мы видим изображения
предметов.
Многие млекопитающие имеют только два типа опсинов и поэтому различают цве-
та менее отчетливо, чем мы. Но большинство высших приматов, включая обезьян
Старого Света, происходящих из Африки и Азии, имеют три опсина. Кошки имеют
гораздо больше палочек и поэтому гораздо лучше видят в темноте, но плохо раз-
Глаз сконструирован очень странно: свет проходит множество запутанных слоев, пре-
жде чем достигает фоторецепторов, которые и выполняют всю работу - поглощают свет.
Как будто вы отвернули головку микрофона от человека, голос которого хотите запи-
сать , и направили ему в рот шнур. Но эволюция слепа, и в популяции сохраняется то,
что работает, - пока работает. Мексиканские пещерные рыбы потеряли глаза, поскольку
они не нужны в той среде, где эти рыбы живут, - там всегда ночь. Перевернуть сетчат-
ку глаза потребовало бы гигантской генетической работы, и как у нас не вырастут кры-
лья, так, судя по всему, и строение глаза останется прежним, хотя у осьминогов и
кальмаров сетчатка повернута чувствительной стороной наружу. Креационисты часто ис-
пользуют глаз в качестве оружия в бесконечной битве с фактами. «Глаз, - утверждают
они, - устроен слишком сложно и совершенно, чтобы возникнуть в результате случайной
эволюции». Кальмар, возможно, с этим согласится, но не человек, страдающий от ката-
ракты, близорукости, косоглазия, микрофтальма, аниридии, возрастной дальнозоркости,
отслоения сетчатки, глаукомы, цветовой слепоты и множества других недостатков «ди-
зайна», будь то результат недостаточной провидческой силы эволюции или неопытности
дизайнера.
личают цвета. Некоторые представители семейства ротоногих ракообразных имеют
не менее 16 опсинов, тонко настроенных на восприятие красного, синего и зеле-
ного цветов, а также поляризованного света, ультрафиолета и множества других,
невидимых для нас световых волн.
Мутации, приведшие к возникновению трех опсинов у человека (и множества у
раков), заключались не в замене единичного нуклеотида, а в удвоении больших
фрагментов ДНК и их последующих изменениях. Воспринимаемый глазом цвет зави-
сит от длины волны световых лучей. Ген коротковолнового опсина находится на
хромосоме 7, а гены средневолнового и длинноволнового опсинов - на X-
хромосоме. Вот почему у мужчин чаще встречается цветовая слепота, чем у жен-
щин: у женщин дефект опсина на одной Х-хромосоме может быть восполнен за счет
нормального опсина с другой Х-хромосомы. У мужчин такого страховочного вари-
анта нет. В какой-то момент в ходе эволюции приматов произошло удвоение гена
опсина, находившегося на Х-хромосоме. Позднее одна из копий подверглась мута-
ции, но без потери функции, и в результате приматы приобрели способность вос-
принимать другие цвета. Все это произошло десятки миллионов лет назад, задол-
го до появления человека, но нечто похожее, возможно, происходит с нами и
сейчас - точнее, с некоторыми представителями половины человечества. По-
видимому, на свете есть женщины с тетрахроматическим зрением. В результате
очередного случайного удвоения гена они приобрели третий ген опсина на X-
хромосоме. По оценкам, каждая восьмая женщина имеет этот дополнительный вари-
ант гена, но мы не знаем, обеспечивает ли он тетрахроматическое зрение. Жен-
щины, которые, возможно, обладают такой способностью, должны видеть разные
цвета там, где остальные едва различают оттенки. Это новая область исследова-
ний , и данное состояние, судя по всему, встречается редко. Для выявления
красно-зеленой слепоты используют тест Ишихары: человеку предлагают обнару-
жить вписанные в круг цифры, отличающиеся от фона лишь по оттенку. Тест на
тетрахроматическое зрение основан на способности распознавать оттенки зелено-
го там, где обычные люди видят лишь оливковый цвет.
Существует множество разнообразных гипотез о происхождении трихроматическо-
ро зрения. Многие исходят из предположения, что способность обнаруживать спе-
лые красные фрукты на фоне зеленой листвы была большим преимуществом для жив-
ших на деревьях наших предков обезьян.
Но преимущество распознавания четырех цветов остается загадкой. Многие жи-
вотные умеют различать более трех цветов, но у человека эта способность, по-
видимому, появилась недавно и случайно, но не подвергается отрицательному от-
бору, поскольку не создает никаких фенотипических проблем. Просто произошла
такая мутация - еще один пример нашего бесконечного разнообразия. Пока не за-
метно, чтобы она распространилась широко, но кто знает? Давайте вернемся к
этому вопросу через 5000 лет.
Это один пример мутации с очевидным эффектом. Но большинство мутаций не
приводят к каким-либо заметным результатам. Процесс репликации ДНК несоверше-
нен, и в клетках есть множество механизмов коррекции. Но мутации все равно
появляются. Чаще всего это единичные замены, иногда - замены фрагментов. Без
этих изменений нет эволюции, поскольку нет вариаций и, следовательно, нет ма-
териала для отбора. Для эволюционного процесса идеальная репликация скучна и
непрактична, для эволюции необходимы отклонения от идеальной репликации (с
сохранением кода). Процесс репликации обязательно должен быть неточным. Ис-
ключительно по воле случая каждый из нас на протяжении жизни приобретает как
минимум 100 уникальных мутаций. Если у вас есть дети, они вполне могут полу-
чить от вас в наследство эти мутации, а затем приобретут свои собственные.
Пока люди производят потомство половым путем, они продолжают эволюциониро-
вать . И избежать эволюционных изменений столь же трудно, как распоряжаться
погодой.
Конечно, мы влияем на погоду. Уже 10 тысяч лет мы обрабатываем землю и пол-
ностью уничтожили несколько видов животных. Наше присутствие на Земле измени-
ло ее поверхность, а также флору и фауну. Климат на Земле периодически менял-
ся, и мы к этому адаптировались. Начинались и заканчивались ледниковые перио-
ды, но благодаря нашей деятельности, возможно, больше не повторятся. Развивая
сельское хозяйство и промышленность, особенно на протяжении последних столе-
тий, мы сделали Землю теплее. Сами мы стали намного здоровее. Продолжитель-
ность жизни людей в разных уголках Земли различна (она различается даже в
пределах Великобритании и заметно снижается, например, по мере удаления от
центра Лондона к бедным восточным окраинам). Но в целом продолжительность
жизни людей значительно выросла. У нас меньше детей, чем когда-либо в исто-
рии, но и уровень детской смертности сильно сократился. Большинство людей по
собственному желанию выбирают себе полового партнера (в том числе, среди лю-
дей того же пола) и решают, хотят ли иметь детей и когда. Все это может гово-
рить о том, что люди вырвались из тисков естественного отбора.
Однако в недавнем прошлом, благодаря изобретению сельского хозяйства, мы
сильно изменились: изменилась наша пища, изменились наши гены, которые помо-
гают нам ее переваривать, мы стали пить молоко, расселились в регионах с хо-
лодным климатом. Мы уничтожили леса, тем самым, способствуя возникновению бо-
лот и распространению комаров, и сами эволюционировали в ответ на эти измене-
ния, обзаведясь серповидными эритроцитами со всеми вытекающими последствиями
для гетерозиготных и гомозиготных по этому признаку людей.
Развитие геномики привело к созданию колоссальной базы данных, благодаря
которой мы можем сравнивать генетическое строение всех людей и определять
скорость эволюционных изменений нашей ДНК - не только по появлению отдельных
генов, обеспечивших нам новые признаки, но по геному в целом. В наших базах
данных есть референсный геном и множество обычных и редких вариантов. В 2013
году Джошуа Эйки и его коллеги из университета Вашингтона в Сиэтле провели
сравнительный анализ геномов 6500 человек, просто выявляя вариации однонук-
леотидных полиморфизмов (SNP). Они просканировали 15 тысяч генов и обнаружили
1,15 миллиона SNP. С помощью шести разных методов они определяли время появ-
ления тех или иных аллелей, учитывая, что с момента изобретения сельского хо-
зяйства численность нашего вида выросла более чем в тысячу раз. Выяснилось,
что 75 % вариантов появились за последние 5000 лет. Не означает ли это, что
мы продолжаем эволюционировать? Конечно, означает: мы не мутанты, но мы мути-
руем.
Наличие 164 688 единичных замен, пожалуй, нельзя назвать хорошей новостью,
поскольку они, хоть и едва заметно, но все же изменяют структуру белков и мо-
гут делать их менее эффективными или вовсе нефункциональными. По данным Эйки
86 % этих замен тоже произошли за последние 5000 лет. Мы действительно эволю-
ционируем и приобретаем новые генетические проблемы.
Наверное, в этом нет ничего удивительного, учитывая наш уход из Африки.
Примерно 100 тысяч лет назад из Африки вышло несколько тысяч людей, потомки
которых впоследствии расселились по всему миру. Пять тысяч лет назад нас было
уже пять миллионов, а к 2025 году население Земли достигнет девяти миллиардов
человек. Люди расселились повсюду - в Европе, в Азии, прошли через Берингов
перешеек и обосновались в обеих Америках, в Китае на востоке и в Индии и
Океании на юге.
Этот путь оставил след в наших генах. Мы видим, как наш геном изменился по-
сле перехода к сельскохозяйственному образу жизни и как он изменился в ответ
на появление различных болезней. Наша культура изменила наши гены. Если вам
предстоит плановая хирургическая операция в Хайдарабаде в Индии, в госпитале
вас обязательно спросят, не относитесь ли вы к касте вайш.
Вайши - одна из четырех основных индийских каст, каста торговцев, в отличие
от религиозной касты брахманов или неприкасаемых. Вопрос о социальном статусе
находится в самом начале регистрационной формы всех больниц Хайдарабада. Не-
которые думают, что этот вопрос отражает все еще существующее в Индии соци-
альное неравенство. На самом же деле это очень важный вопрос, связанный с
эволюцией генома индийцев. В 1980-х годах хирурги начали замечать, что неко-
торые пациенты выходят из состояния наркоза на несколько часов дольше осталь-
ных. Для общей анестезии в настоящее время применяют целую группу веществ,
вызывающих сон. Методом исключения врачи поняли, в чем причина: дело заключа-
лось в короткоживущем мышечном релаксанте сукцинилхолине, который расслабляет
мышцы легких и позволяет врачам спокойно ввести пациенту дыхательную трубку.
В некоторых случаях действие этого вещества длилось несколько часов, тогда
как обычно заканчивается через несколько минут. Для здоровья пациента это не
представляет никакой опасности, но требует более длительной искусственной
вентиляции легких и вызывает удивительно долгий сон после совсем короткой
операции. При ближайшем рассмотрении выяснилось, что такое случается только с
вайшами. Проанализировав их геном110, ученые обнаружили единственное отличие -
переключение лишь одной буквы в последовательности гена, кодирующего фермент
бутирилхолинэстеразу. В норме этот фермент расщепляет в крови молекулы, напо-
минающие данный анестетик.
Дальнейшие исследования показали, что в результате другой мутации такая же
кажущаяся недостаточность холинэстеразы имеет место у персидских евреев и эс-
кимосов . Как считают индийские генетики, мутация произошла у одного человека
примерно тысячу лет назад и сохранилась в группе людей благодаря эндогамии.
Численность вайш составляет более двадцати миллионов человек, поэтому малове-
роятно, что данная мутация могла сохраниться в столь значительной популяции
только за счет инбридинга. Даже кастовые преграды не в состоянии предотвра-
тить передачу генов. Некоторые ученые считают, что данная мутация давала ка-
кие-то преимущества своим владельцам, как носительство гена серповидных эрит-
роцитов в гетерозиготном варианте дает защиту от малярии. Вайши и эскимосы
употребляют в пищу много жиров - одни в виде топленого масла, другие в виде
ворвани. В результате представители этих групп часто страдают от ожирения,
так что, возможно, этот вариант гена играл какую-то роль в метаболизме насы-
щенных жиров. До сих пор ученые не обнаружили следов отбора гена бутирилхоли-
нэстеразы или свидетельств того, что он наследовался вместе с соседними гена-
ми, дающими владельцу какие-то преимущества. Возможно, эта версия гена просто
не оказывала никакого эффекта на протяжении столетий, как типичный SNP в не
очень важном гене. Но с развитием медицины этот вариант вдруг дал о себе
знать. Теперь анестезию подбирают в соответствии с геномом пациента, посколь-
ку эволюция генома происходила под влиянием культуры популяции. Эта аллель
распространилась. Она эволюционировала, но, по-видимому, оставалась нейтраль-
ной на протяжении всего времени своего существования. Хотя сейчас она связана
с немаловажным медицинским аспектом, она не является летальной, не влияет на
вероятность воспроизведения и поэтому не подвергается отбору.
Исследование генома индийцев началось в 2009 году и коснулось людей разных сосло-
вий, проживающих в самых разных частях страны. Выяснилось, что, несмотря на неверо-
ятное разнообразие современных народностей, все индийцы происходят от двух древних
популяций. Представители одной из них, поселившиеся на севере страны, были дальними
родственниками предков европейцев и жителей Среднего Востока, первыми двинувшимися
из Африки на север. Представители южной популяции отличались от своих северных сосе-
дей в той же степени, что и от китайцев. Теперь эти различия не видны - обе популя-
ции полностью перемешались. Практически все современные индийцы являются потомками
обеих популяций, хотя и в разной пропорции. Геномные исследования показали, что ге-
нетическое разнообразие индийцев в четыре раза шире, чем у европейцев. Индийцы из
разных групп имеют между собой меньше сходства, чем немцы и шотландцы.
Касты - странный эволюционный эксперимент. Это социальная иерархия неверо-
ятной сложности, запрещающая браки между представителями разных социальных
групп. Несмотря на современные попытки сгладить кастовые различия, особенно в
больших городах, многие, если не все, браки в Индии осуществляются по догово-
ренности. Газетные объявления типа «хотел бы познакомиться» или «с хорошим
чувством юмора» в разделе знакомств все еще проходят кастовый отбор. Это оз-
начает, что гены и геномы на протяжении многих поколений сохранялись (и со-
храняются) внутри определенных групп людей. У нас в Великобритании история
формирования социальной структуры весьма туманна, и браки между представите-
лями разных социальных групп происходят гораздо чаще, так что имеет место по-
стоянный обмен генами между верхними и нижними слоями общества, что отрази-
лось в истории леди Чаттерлей и ее любовника простого происхождения111. Евро-
пейская элита переживала взлеты и падения, но в Индии кастовые законы брачных
отношений соблюдались гораздо строже. Считалось, что установлению неформаль-
ных кастовых законов способствовала британская колониальная система, посколь-
ку это облегчало контроль над населением. Методы геномики позволяют устано-
вить , каким образом социальные условности влияли на формирование генома ин-
дийцев. Проведенное в 2013 году исследование показало, что аллели кастовой
принадлежности начали возникать в результате эндогамных браков как минимум
1900 лет назад. Это весьма точное значение отличается от того, что предпола-
галось ранее на основании запутанных исторических документов. Из анализа ДНК
следует, что касты существовали задолго до установления британского владыче-
ства в Индии.
Эволюция генома происходит по понятным законам. Мы влияем на нее через свою
культуру и технологию. Мы повлияли на ее ход, когда покинули родной дом в Аф-
рике и размножились и расселились по всему миру. И ее ход изменяется в каждом
следующем поколении. Так что правильнее интересоваться не тем, продолжается
ли наша эволюция, а тем, находимся ли мы по-прежнему под контролем естествен-
ного отбора.
А вот на этот вопрос ответить значительно труднее, и основная трудность
связана с тем, какой смысл мы вкладываем в слово «естественный». Ничто из со-
бытий нашей жизни нельзя считать «естественным» в традиционном смысле слова.
Мы изменили планету, на которой живем уже несколько сотен тысяч лет, букваль-
но по всем параметрам, и, контролируя (или пытаясь контролировать) окружающую
среду, в значительной мере изменили силу влияния естественного отбора. Пита-
ние и сексуальные отношения - два основных фактора, изменяющих наши гены, но
с помощью генно-инженерного метода, называемого сельским хозяйством, мы изме-
нили нашу еду и теперь едим буквально все, что захотим. И спим с кем заблаго-
рассудится, причем обычно не для того, чтобы произвести на свет новых малень-
ких человечков. Санитарные, жилищные и медицинские условия современной жизни
защищают нас от давления, которое мы испытывали на себе от начала нашего ро-
да. Большинство женщин доживают до репродуктивного возраста и имеют столько
детей, сколько захотят, не стремясь произвести на свет как можно больше де-
тей , чтобы повысить вероятность сохранения собственных генов. В Великобрита-
нии в XIX веке на одну женщину в среднем приходилось 5,5 детей, но к концу
Первой мировой войны это число упало до 2,4.
Детская смертность и уровень рождаемости - два ключевых фактора, определяю-
щих влияние отбора на нашу эволюцию. Максимальное количество данных по этому
вопросу происходит из Скандинавии. В конце XVIII века в Швеции умирал каждый
третий ребенок. Сегодня в младенчестве умирают три ребенка из тысячи. И это
различие - часть наших взаимоотношений с эволюцией. Эта возможность вырваться
из природных оков указывает на то, что эволюция путем отбора очень сильно за-
1 Речь идет о романе Дэвида Лоуренса «Любовник леди Чаттерлей» (1928).
медлилась, если не остановилась совсем. Уровень детской смертности - двига-
тель эволюционных изменений, поскольку гены умерших не передаются следующим
поколениям, а гены выживших с наибольшей вероятностью передаются дальше и
распространяются в популяции. Снижая показатель детской смертности путем со-
вершенствования медицины, системы здравоохранения и методов контрацепции, мы
снизили влияние, которое отбор оказывает на нашу эволюцию.
Равновесие определяется нашим выбором. Длительность детородного периода у
женщин возросла, как и продолжительность жизни, однако изменился и возрастной
период, когда женщины рожают детей. Пока существуют различия в количестве ро-
ждаемых женщинами детей и в показателях выживаемости, существует потенциаль-
ная возможность для отбора. Этими вопросами мы стали интересоваться лишь не-
давно, и имеющиеся у нас данные относительно новые. Показатель детской смерт-
ности очень сильно изменялся в историческом плане, и хотя в целом сейчас он
значительно снижается, происходит это по-разному в разных странах мира. Дет-
ская смертность в развитых странах за последнее время очень сильно сократи-
лась , что подтверждается точными данными за последние сто лет. По данным ООН
уровень детской смертности во многих развитых странах (таких как Сингапур,
Япония, Скандинавия и большая часть Европы) составляет от двух до трех детей
на тысячу (этот показатель учитывает количество смертей среди детей в возрас-
те до одного года). В Великобритании этот показатель составляет 4,19, а в США.
- 5,97. Последние десять мест в списке занимают страны Африки, где показатель
смертности колеблется от 70 до 90 на тысячу. В 1950-х годах Скандинавские
страны тоже возглавляли список, хотя уровень детской смертности в Швеции,
Норвегии и Исландии тогда составлял около двадцати на тысячу. Но тогда в кон-
це списка было лишь шесть африканских стран (с показателем около 250 детей на
тысячу).
Из-за подобного неравенства составить общую картину эволюции нашего вида
практически невозможно. Мы расселились по всей планете, но уровень жизни в
разных местах очень разный. Сбор информации относительно детской смертности -
чрезвычайно важная вещь, но еще важнее определить изменение частоты встречае-
мости различных вариантов ДНК, а таких данных у нас пока нет. Только в по-
следние десятилетия мы поняли необходимость исследовать научными методами (и
нашли для этого деньги) то, что родословные делали на протяжении тысячелетий,
- следить за жизнью семей на протяжении длительных отрезков времени, из поко-
ления в поколение.
В симпатичном городке Фрамингем в Массачусетсе в 1948 году было начато ис-
следование, изначально направленное на сбор данных относительно распростра-
ненности сердечно-сосудистых заболеваний. За 50 лет были собраны общие данные
относительно 14 тысяч человек, так что это исследование стало источником
большого объема информации, опубликованной врачами и учеными в виде тысячи
научных статей. Были обнаружены флуктуации в уровне рождаемости, связанные с
культурными изменениями. Так, в 1950-х и 1960-х годах, когда люди не обращали
серьезного внимания на курение, физические упражнения и потребление жирной
пищи, женщины Фрамингема в среднем имели меньше детей, чем в 1990-х годах.
Эволюция происходит только тогда, когда существуют наследуемые признаки. Хотя
никотиновая зависимость и высокий уровень холестерина в крови имеют наследст-
венную составляющую, вряд ли они стали двигателем этих изменений. Скорее все-
го, благодаря более здоровому образу жизни женщины смогли рожать больше детей
и, тем самым, передавать больше генов следующим поколениям. Женщины начинали
рожать в более молодом возрасте, а заканчивали в более зрелом, так что могли
произвести на свет еще одного ребенка. Еще выяснилось, что пухленькие женщины
небольшого роста в среднем имеют больше детей. Если эта тенденция продолжит-
ся, в 2040-х годах женщины Фрамингема будут примерно на два сантиметра ниже и
на килограмм тяжелее. Такой медленный демографический сдвиг вполне типичен
для эволюции. И он вполне может прекратиться при смене внешних условий, на-
пример, в результате изменения качества питания в школах или под влиянием та-
ких тривиальных факторов, как закрытие предприятий и миграция потерявшего ра-
боту населения. Биологические признаки никогда не эволюционируют независимо
друг от друга и от условий окружающей среды.
Финны тоже заинтересовались своей эволюцией. В 2015 году вышел обзор, со-
державший данные о жизни примерно 10 тысяч человек из пятнадцати поколений,
сменившихся за последние триста лет. За три столетия в стране произошел пере-
ход от сельскохозяйственной деятельности и рыбной ловли к промышленному про-
изводству со всеми вытекающими последствиями. В XVIII веке численность финнов
не превышала 450 тысяч человек, и они постоянно находились под угрозой втор-
жения русских с востока и шведов с запада. Русские приходили, уходили и вновь
приходили, и шведы делали то же самое. В мирные и благополучные времена в XIX
веке население удвоилось, а к 2010 году финнов было уже более пяти миллионов.
Рождаемость упала от пяти детей на семью в середине XIX века до 1,6 в наши
дни, но это падение с лихвой компенсируется снижением показателя детской
смертности. В 1860-х годах выживали двое их трех новорожденных детей, но к
началу Второй мировой войны этот показатель превысил 94 %.
Элизабет Болунд с коллегами изучили церковные записи и воссоздали самые
полные семейные деревья за всю историю Финляндии. Они проанализировали такие
важные параметры, как продолжительность жизни, количество детей, возраст ма-
тери на момент рождения первого и последнего ребенка. Анализируя изменения
этих показателей во времени, ученые смогли определить, какая их часть опреде-
ляется генами, а какая внешними факторами. Болунд установила, что ДНК может
отвечать за 4-18 % вариаций в показателях рождаемости. Однако со временем
вклад ДНК усиливается. Возможно, с повышением уровня санитарных норм и дос-
тупности медицинских услуг влияние окружающей среды ослабевает, и в результа-
те увеличивается вклад генетической составляющей, во всяком случае, в отноше-
нии беременностей и деторождения. А это, в принципе, дает больше возможностей
для действия дарвиновского механизма отбора.
Мы не знаем, проявляется ли подобный эффект где-то еще. Но современная эво-
люция человека в значительной степени зависит от двух основных факторов. Пер-
вый фактор заключается в том, наследуются ли вариации. А они, безусловно, на-
следуются. Мы можем наблюдать наследование не только определенных генов, но и
сложных поведенческих функций с известной генетической составляющей. Второй
фактор связан с тем, меняется ли уровень детской смертности. На этот вопрос
тоже вполне обоснованно можно дать положительный ответ.
Однако все описанные выше исследования охватывали смехотворный для эволюци-
онного процесса отрезок времени, а зафиксированные изменения были весьма сла-
быми. Уровень детской смертности в разных странах мира разный, а это означа-
ет, что эволюционные изменения, произошедшие в Финляндии или в Фрамингеме,
нельзя обобщать или экстраполировать на весь мир, и хотя похожие результаты
были получены, например, в небольшом исследовании в Гамбии и где-то еще, це-
лостной картины у нас пока нет. Несколько поколений по сравнению со всей эво-
люцией человечества - как лужица по сравнению с океаном, и в этой лужице мож-
но только намочить ноги. Но мы эволюционируем, наши геномы изменяются, и хотя
давление отбора тоже значительно изменилось, наша современная жизнь не отме-
нила его полностью. Мы не созданы в заданном раз и навсегда состоянии, мы ро-
ждены и меняемся. Пока между нами существуют различия, мы будем эволюциониро-
вать .
История всех, кто когда-либо жил на свете, уходит корнями в землю и в нашу
ДНК, но делать прогнозы на будущее весьма сложно. Если вам кажется, что это
недостаточно серьезный вывод для всей публикации, то такова, к счастью, при-
рода науки.
«Незнание чаще порождает уверенность, чем знание», - писал Дарвин в книге
«Происхождение человека», где рассказал об эволюции современных людей от на-
ших лохматых предков. Споры с креационистами - дело бессмысленное и бесконеч-
ное, поскольку они смотрят на вещи иначе, чем другие люди. Они уверены, что
знают истину, а наука должна признать, что ошибается. Мы же подвергаем сомне-
нию все, что знаем и что считаем правильным. Когда построение гипотез и про-
ведение экспериментов уже не позволяет найти ошибки, это может означать, что
мы на верном пути. Именно так устроена наука. Христиане иногда заявляют, что
порой сомневаются в собственной вере, но это другое сомнение. Христиане со-
мневаются, но уверены в том, что их предположения подтвердятся. Ученые сомне-
ваются, точно зная, что их представления будут пересмотрены. Большинство хри-
стиан, которых я знаю, считают, что дарвиновская теория эволюции - лучший
способ объяснения устройства мира. Но на задворках христианства все еще мая-
чит креационизм, подпитываемый странными и нелепыми заблуждениями. В контек-
сте нашего повествования, пожалуй, стоит обратить внимание на один аспект из
112
всего арсенала упрямых доводов креационистов Креационисты утверждают, что
ученые не нашли окаменелостеи промежуточных форм и не имеют примеров переход-
ных видов, что «переходная форма» глаза бессмысленна, тогда как наше зрение
совершенно и не могло возникнуть путем постепенных превращений.
Никто не слеп в такой степени, как тот, кто не хочет видеть. Ученые обнару-
жили множество окаменелостеи промежуточных форм. Назовите любой признак, и вы
найдете в камне множество его вариантов. Более того, мы видим множество форм
глаз, соответствующих постепенному переходу к нашей форме, не только в окаме-
нелостях, но и у живущих ныне существ: от фоточувствительного пятна у одно-
клеточной эвглены до нашей формы глаза и даже далее, поскольку многие орга-
низмы имеют гораздо более совершенное зрение, чем мы с вами. В окаменелостях
этот путь прослеживается намного хуже, поскольку окаменелости трудно найти и
они не всегда хорошо сохраняются. Но они есть, и по имеющимся отрывочным сви-
детельствам мы можем восстановить десятки промежуточных форм - от лапы к кры-
лу, от фоточувствительного пятна к глазу, от плавника к ноге, от дыхальца к
легким. Все эти постепенные изменения являются предметом отбора, и все зако-
дированы в ДНК.
Дело в том, что пока мы воспроизводимся, на уровне генома мы остаемся про-
межуточными формами. ДНК каждого из нас - переход от ДНК наших родителей к
ДНК наших детей. Если бы у нас была база данных с ДНК всех живших на Земле
людей и прочих существ, мы могли бы воссоздать семейное дерево невероятного
размера, в котором отразились бы все переходы от клетки к клетке, от родите-
лей к детям, от вида к виду - каждый пиксель на гигантской цветной картине. К
сожалению, таких данных у нас нет, и поэтому, используя имеющиеся геномные
данные, мы сравниваем существующие виды с вымершими видами, рассчитываем сте-
пень эволюционного родства и наносим эту новую информацию на общую картину,
складывающуюся из данных палеонтологии, геологии, статистики и математики.
Новые виды образуются именно благодаря постепенному накоплению генетических
модификаций. Хотя границы между видами могут быть расплывчатыми, как мы виде-
ли на примере многократных скрещиваний между Homo sapiens и Homo
neanderthalensis (см. главу 2), со временем и под действием давления, испыты-
ваемого каждым организмом в каждой популяции, накапливается достаточное коли-
чество специфических изменений. Геномы разных популяций начинают различаться
так сильно, что популяции больше не могут скрещиваться между собой: их репро-
дуктивные системы на механическом и (или) биохимическом уровне различаются в
такой степени, что представители двух популяций не могут давать общее потом-
Их доводы безнадежно вздорны, неразумны и стары, бесконечно перетасовываются и не
поддаются рациональным комментариям или обсуждению.
ство, способное к воспроизведению. Такая версия эволюции - реальный и прове-
ряемый биологический процесс, который происходит сейчас и происходил в про-
шлом. Со времен Дарвина мы наблюдали это множество раз. Яблонная муха пестро-
крылка отделилась от исходного (боярышникового) вида по той причине, что на
протяжении многих поколений разные мухи питались плодами фруктовых деревьев и
кустарников, плодоносящих в разное время года. Перелетные птицы славки-
Черноголовки в основном зимуют в Испании. Но, начиная с 1960-х годов, когда
люди стали активно подкармливать птиц в садах и парках, некоторые представи-
тели вида стали зимовать в Великобритании, что ближе к их летним местам оби-
тания в Германии. Они прибывают раньше испанских родичей, первыми спариваются
и теперь уже выглядят несколько иначе, чем исходный вид.
Эти птицы, насекомые и мы с вами - переходные виды, поскольку потихоньку и
иногда скрытым образом изменяемся от поколения к поколению. Креационисты на-
зывают это превращение «микроэволюцией» - изменением внутри одного вида, но
не признают «макроэволюцию» - превращение одного вида в другой. Биологи не
видят принципиальной разницы. Это один и тот же процесс, который происходит
за достаточно длительный промежуток времени при соблюдении соответствующих
условий. В отличие от Черноголовки мы в настоящий момент находимся в режиме
«микроэволюции». Пока не видно, чтобы люди разделялись на независимые виды:
мы слишком похожи и слишком широко распространены, и разные популяции посто-
янно перемешиваются между собой за счет скрещивания. Но за достаточно дли-
тельные временные интервалы все виды превращаются во что-то другое или умира-
ют113 . Так устроена жизнь на Земле.
Дарвиновская теория эволюции за счет естественного отбора - всего лишь тео-
рия. Однако в научной среде и вне ее термин «теория» воспринимают по-разному.
Ученые называют теорией наилучшее на сегодняшний день объяснение того или
иного факта или явления. Для ученых слово «теория» не является синонимом та-
ких слов, как «догадка», «идея» или «гипотеза». Теория - это наиболее полная
субъективная картина мира. Это не истина в последней инстанции: истина суще-
ствует в математике, религии и философии. Наука лишь продвигается к истине,
на каждом шагу приближаясь к пониманию того, как на самом деле устроен мир, а
не того, каким мы его видим или хотели бы видеть.
Но теория Дарвина уникальна в своем роде. Она не конкурирует с другими тео-
риями , поскольку ничего подобного больше не существует. Нет другого научного
описания жизни на Земле, которое подтверждалось бы наблюдениями и проверялось
на опыте. Чарлз Дарвин выдвинул свою теорию за 50 лет до обнаружения генов,
за 100 лет до открытия двойной спирали ДНК и за 150 лет до расшифровки генома
человека. Но все эти открытия подтвердили справедливость его теории. Жизнь -
это химическая реакция. Жизнь развивается, причем развивается за счет неточ-
ного копирования. Жизнь - накопление и уточнение информации, закодированной в
ДНК. Теория естественного отбора объясняет, каким образом, однажды начавшись,
жизнь эволюционировала на Земле. Мы развиваем эту теорию, прорабатываем ее
подробности, пользуясь возможностями, появившимися в результате прочтения
множества геномов, и критически разглядываем эти подробности, пока из них не
вырисовывается четкая картина. Мы заняты сбором данных.
Продолжает ли человек эволюционировать под влиянием естественного отбора?
Да, продолжает, хотя влияние отбора на человека ослабло и замедлилось по
сравнению с влиянием на все другие виды, находящиеся на нашем семейном дере-
ве , которому уже четыре миллиарда лет. Мы животные, но мы особые животные. Мы
все еще эволюционируем. Эволюция - это изменение во времени. Мы наблюдаем из-
менения, произошедшие в нашем отдаленном и недавнем прошлом. Иногда это оче-
Эволюция - это реакция на изменение среды обитания. Если для популяции среда оби-
тания не меняется - вид может существовать сколь угодно долго. - Прим. ред.
видный результат положительного естественного отбора, иногда - просто пассив-
ное скольжение во времени. Неизменные виды уже вымерли. Пока у нас рождаются
дети, человеческие существа продолжают эволюционировать, как и все другие,
самые прекрасные и самые изумительные формы.
ЭПИЛОГ
Мы будем скитаться мыслью
И в конце скитаний придем
Туда, откуда мы вышли,
И увидим свой край впервые.
Т. С. Элиот. Литтл Гиддинг
Создание этой публикации повлияло на мое отношение к людям. Заключительные
строчки я пишу в вагоне поезда лондонской подземки, движущегося по линии Вик-
тория . Хмурое мартовское утро. Среда. Вагон переполнен, и это довольно непри-
ятно. Все спешат на работу, и в таких условиях мало кого можно назвать этало-
ном вежливости. Однако мне нравится наблюдать за людьми. Мне нравится разгля-
дывать лица - такие разные и такие похожие. Сейчас наши дороги совпадают -
все мы направляемся в Брикстон, но на протяжении четырех миллиардов лет мы
шли к этому моменту разными путями. Я смотрю на пассажиров и раздумываю о на-
шем удивительном виде. Да, мы действительно уникальны и можем делать множест-
во невероятных вещей, на которые не способны никакие другие организмы. Конеч-
но, все виды уникальны, и мы не умеем различать световые волны на 16 различ-
ных частотах, как кальмар. Мы не в состоянии пролететь без остановки полторы
тысячи километров, как большинство перелетных птиц. Мы не можем дышать под
водой.
Каждый вид особенный. Но наш фантастически эволюционировавший разум позво-
лил нам стать технологическим видом. И множество вещей, которые мы не могли
делать от природы, мы научились делать благодаря тому, что изобрели науку,
технологию и культуру и непрерывно познаем окружающий мир и самих себя. Мы
смотримся в зеркало, но не самовлюбленность или хвастовство заставляют нас
изучать наше тело и нашу эволюцию. Мы делаем это из любопытства. Какая глупая
фраза: «Любопытной Варваре на базаре нос оторвали»! Если ты не любопытен,
значит, ты не человек. Мы заглядываем внутрь себя - в свое тело, в клетки, а
вот теперь еще и в гены. А еще мы вглядываемся в небо, в земные недра и в
глубины морей, а также в невидимый мир атомов, субатомных и квантовых частиц.
Мы - исследователи, а наука - наш метод исследования.
Любая биологическая теория должна учитывать сходство и различия внутри вида
и между видами. Да, мы особенные, мы особый вид высших приматов.
И вот я смотрю на лица людей в вагоне метро. Я разглядываю лицо одной жен-
щины и думаю о белках, которые делают ее кожу такой гладкой и эластичной. Я
вижу множество разноцветных глаз - от светло-голубых до черных, как ночь. И
разное строение зубов (я не вижу, но знаю, что у лондонцев азиатского проис-
хождения зубы не такие, как у остальных). Я думаю об этих генах, находящихся
в сговоре с другими генами и варящихся в ими же замешанной биологической ка-
ше. Эта каша в организме каждого человека варится по-своему. Человек - уни-
кальный вид. И каждый представитель нашего вида тоже уникален.
Уникальность - странное слово, не подходящее для объективной классификации,
и в начале первой главы я намеренно не сказал об уникальности нашего вида.
Тем не менее, на свете никогда не было и никогда не будет точно такого же че-
ловека, как вы. Ваше лицо, физиология, метаболизм, опыт, семья, ДНК и история
- хитрое сочетание космических обстоятельств в абсолютно равнодушной Вселен-
ной. Вы уникальны по своей ДНК, но она возникла из ДНК миллионов людей, кото-
рые жили до вас. Мне нравится, что в вагоне метро рядом со мной едут люди,
которые произошли от проклятого Ричарда III или от человека, сделавшего обре-
зание Иисусу Христу. Здесь едут мои близкие и дальние родственники, с которы-
ми у нас были общие предки, жившие в Европе в XV веке. Или викинги, впервые
ступившие на вулканический берег Исландии. Мне нравится, что у всех нас есть
общий предок, который, говоря словами Джозефа Чанга, сеял рис на берегах Янц-
зы или строил египетские пирамиды. Мне нравится, что наши предки были первыми
людьми, которые приручили коров или коз, или научились лепить горшки, или
охотились на вепрей или мамонтов, или занимались любовью с неандертальцами
или денисовскими людьми и благодаря этому взяли их с нами в долгий путь, ко-
торый предстояло проделать человечеству.
Пытаясь понять, кто мы такие, и как мы стали такими, какие мы есть, мы вос-
станавливаем прошлое. Конечно же мы - это не только ДНК, и мы проделали неве-
роятно долгий путь. Если эта публикация - вся история человечества, то пись-
менная история человечества соответствует лишь одной букве, одному знаку из
660 тысяч. В этой капле в океане сосредоточены все наскальные рисунки, книги,
картины, кости, дома, кухонные принадлежности и ДНК. Геном - это исторический
роман, который мы изучаем и будем изучать всегда. Пока люди существуют, этому
процессу изучения не будет конца.
НИЛ:
II Г.:/ lv J \ К J 11
0>л
НАЧАЛА ОБЩЕЙ ХИМИИ
Мануйлов А.В., Родионов В.И.
ГЛАВА 8. ВАЖНЕЙШИЕ КЛАССЫ
НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
§8.1 Первоначальные
сведения о классах
Классификация облегчает изучение веществ, поэтому вещества похожего состава
объединяют в классы. Вещества, относящиеся к какому-либо одному классу, обя-
зательно обладают какими-то общими, похожими химическими свойствами. Напри-
мер, в главе 5 мы дали определение оксидам, как веществам, состоящим из ато-
мов двух элементов, один из которых - кислород.
so2
Оксид
серы (IV)
S03
Оксид
серы (VI)
С02
Оксид
углерода (IV)
СаО
Оксид
кальция
Fe203
Оксид
железа (III)
Формулы оксидов похожи друг1 на друга тем, что каждая включает только два
элемента, один из которых - обязательно кислород. Есть у них и общие химиче-
ские свойства. Например, все оксиды могут быть получены при взаимодействии
элементов с кислородом. И наоборот, из любого оксида можно получить элемент в
чистом виде с помощью реакции этого оксида с водородом или другим восстанови-
телем .
s + о2 горение» so2 -^* s + 2н2о
элемент оксид элемент
4Ке + з 02 *орр°*"я» 2 Ье^Оз -^* 4 Не + 6Н20
элемент оксид элемент
Помимо общих свойств, у соединений одного класса могут наблюдаться и разли-
чия в химическом поведении. Например, есть оксиды кислотные и оксиды основ-
ные.
Кислотные оксиды способны превращаться в кислоты.
S03 + Н20 = H2S04
Кислотные оксиды образуются (за редким исключением) из неметаллов.
Основные оксиды способны превращаться в основания. Они образованы металла-
ми.
СаО + Н20 = Са(0Н)2
Образующиеся из оксидов кислоты и основания являются самостоятельными клас-
сами соединений. Давайте выясним, что объединяет между собой кислоты и что -
основания.
Важнейшее общее свойство кислот заключается в том, что они способны предос-
тавлять свои ионы водорода для реакций с другими веществами:
H2S04 + Zn = ZnS04 + Н2 (газ)
два атома водорода замещены цинком.
НС1 + AgN03 = AgCl (осадок) + HN03
атом водорода замещен серебром.
Таким образом, молекула любой кислоты состоит из атомов водорода и остав-
шейся части молекулы, которая называется кислотным остатком:
H2S04 - серная кислота (S042~ - кислотный остаток) ,
НС1 - соляная кислота (С1~ - кислотный остаток),
HN03 - азотная кислота (Ж)з~ - кислотный остаток) .
Рядом с кислотным остатком указан его электрический заряд. Кислотный оста-
ток может выступать в химических реакциях как самостоятельная частица.
Кислотные остатки могут переходить без изменений из одного соединения в
другое.
Важнейшим общим свойством оснований является следующие: для реакций с дру-
гими соединениями они могут предоставлять свои гидрокси-группы (группы 0Н~) .
Эти группы ведут себя в реакциях оснований как отдельные частицы и могут без
изменений переходить в новое соединение.
Са( )2 + 2НС1 = СаС12 + 2Н20 (или 2Н )
(в этой реакции обе гидрокси-группы перешли из Са(ОН)2 в молекулы воды)
Гидрокси-группы могут переходить без изменений из одного соединения в дру-
гое.
Чтобы подчеркнуть роль гидрокси-групп в свойствах оснований, их формулы пи-
шут не так, как формулы кислот. Например: Са(ОН)2 (но не Н2Са02) .
Когда кислоты и основания реагируют между собой, получаются соли - еще один
важнейший класс соединений:
НС1 + NaOH = NaCl + Н20
2HN03 + Ba(OH)2 = Ba(N03)2 + 2H20
H2S04 + 2K0H = K2S04 + 2H20
Результат этих реакций объясняется следующим образом. В растворе кислоты
распадаются на ионы Н+ и ионы кислотных остатков:
НС1 = Н+ + С1~
HN03 = Н+ + N03"
H2S04 = 2H+ + S042"
Основания в растворе распадаются с образованием ионов ОН- и катионов раз-
личных металлов:
Na = Na+ +
Ва( )2 = Ва2+ + 2
К = К+ +
Когда сливают вместе растворы кислоты и основания, ионы Н+ и
объединяются в прочную молекулу воды:
охотно
НС1 + NaOH = NaCl + Н20
Н+ + С1" + Na+ + = CI" + Na+ + (Н )
Кислота Основание
HCl NapH HCI
Если такой раствор выпарить, гидраты ионов С1~ и Na+ разрушаются и образу-
ется кристаллическая соль NaCl. Заметим, что кристалл любой соли состоит, как
правило, из ионов какого-нибудь металла и ионов кислотного остатка. Примеры
самых разных солей мы только что видели: NaCl, K2S04, Ва(Ж)з)2.
Соли получаются и в других реакциях. Однако любую соль можно получить в ре-
акции между определенной кислотой и определенным основанием. Реакции между
кислотами и основаниями называются реакциями нейтрализации. Они являются все-
го лишь разновидностью реакций обмена, однако из-за своей важности имеют соб-
ственное название, которое очень характерно. Действительно, "жгучая" кислота
и педкое" основание нейтрализуют друг друга. В результате получается раствор
соли в воде (не "жгучий" и не "едкий")1.
Реакция обмена между кислотой и основанием, в результате которой образуется
соль и вода, называется реакцией нейтрализации.
Реакции нейтрализации всегда протекают с выделением энергии, потому что ио-
ны Н+ из кислоты и ионы из основания соединяются в прочное соединение -
воду.
Н+ + ОН" = Н- + теплота
В быту солью называют обычно только поваренную соль NaCl. Но и Ba(N03)2 и
K2S04 - тоже соли. Существует большое количество солей. Всех их объединяет
общее свойство: каждая соль состоит из атома металла и кислотного остатка.
Задачи
8.1. Напишите реакции следующих оксидов с водой: ВаО, Li20, Se03, N203.
8.2. Какие соли образуются в реакциях нейтрализации:
КОН + НВг = ? + Н20
HF + LiOH = ? + Н20
2NaOH + H2S04 = ? + 2Н20
8.3. Сколько граммов соли CaS04 получится в реакции нейтрализации 7,4 г
гидроксида кальция Са(ОН)2 избытком серной кислоты H2S04 по уравнению:
Са(ОН)2 + H2S04 = CaS04 j + 2H20 ?
8.4. Сколько граммов концентрированной серной кислоты необходимо взять для
нейтрализации водного раствора, содержащего 4 г NaOH ?
8.5. Напишите уравнение реакции, происходящей при добавлении к оксиду каль-
ция СаО водного раствора соляной кислоты НС1. Какая соль образуется в этой
реакции?
§8.2 Оксиды и
их классификация
Как мы уже знаем, оксиды бывают кислотные и основные. Это деление положено
в основу их классификации.
Большинство кислотных оксидов хорошо реагирует с водой, давая кислоту. На-
пример, кислый вкус простой газированной воды объясняется образованием уголь-
ной кислоты Н2СОз из кислотного оксида С02:
С02 + Н20 = Н2С03 (угольная кислота)
В простейших случаях формулу образующейся кислоты легко получить из формулы
кислотного оксида простым сложением. Например:
1 https://www.youtube.com/watch?v=EL9x0rvPHiw
со2 + н2о = н2со3
so3 + н2о = h2so4
Однако не все кислотные оксиды растворяются в воде, поэтому не все могут
непосредственно с ней реагировать. Зато все кислотные оксиды реагируют с ос-
нованиями . При этом получается сразу соль. Например:
Si02 + Н20 = реакция не идет
кислотный оксид (не растворим в воде).
Si02 + 2NaOH = Na2Si03 + H20
Полученную соль кремниевой кислоты можно превратить в саму кремниевую ки-
слоту добавлением другой кислоты:
Na2Si03 + 2HC1 = H2Si03 + 2NaCl
Таким образом, кислотному оксиду всегда соответствует определенная кислота:
С02 (оксид углерода) - Н2С03 (угольная кислота);
S03 (оксид серы VI) - H2S04 (серная кислота) ;
Si02 (оксид кремния) - H2S103 (кремниевая кислота) .
Поскольку реакция с основаниями является общей для всех кислотных оксидов,
им можно дать такое определение:
Оксиды, которые взаимодействуют с основаниями с образованием соли и воды,
называются кислотными оксидами.
Кислотные оксиды, как мы видим, образованы в основном неметаллами. Вам сле-
дует запомнить только два оксида металлов, которые также являются кислотными.
Это оксиды хрома и марганца, в которых металлы имеют наибольшую из всех воз-
можных степень окисления:
Сг03 (оксид хрома VI) - Н2Сг04 (хромовая кислота);
Мп207 (оксид марганца VII) - НМп04 (марганцовая кислота).
Основные оксиды образуются только металлами. Некоторые из них легко реаги-
руют с водой, давая соответствующее основание:
Li20 + Н20 = 2L10H (основание - гидроксид лития).
Еще один пример - хорошо известная нам реакция получения гашеной извести из
оксида кальция и воды.
СаО + Н20 = Са(ОН)2 (основание - гидроксид кальция).
Существует, однако, большое количество нерастворимых основных оксидов. Их
относят именно к основным оксидам благодаря реакциям с кислотами:
ZnO + Н20 = реакция не идет (ZnO не растворим в воде);
ZnO + 2НС1 = ZnCl2 (соль) + Н20
Последняя реакция аналогична реакции нейтрализации между кислотой (НС1) и
гидроксидом цинка Zn(OH)2, который мог бы получаться из ZnO, если бы оксид
цинка растворялся в воде:
[ZnO + Н20] = Zn(OH)2
Zn(OH)2 + 2НС1 = ZnCl2 (соль) + Н20
Каждому основному оксиду соответствует определенное основание:
МдО (оксид магния) - Мд(ОН)2 (гидроксид магния);
Fe203 (оксид железа III) - Fe(ОН)3 (гидроксид железа III);
Na20 (оксид натрия) - NaOH (гидроксид натрия).
Таким образом, общее свойство основных оксидов заключается в способности
реагировать с кислотами с образованием соли и воды.
Оксиды, которые взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды, на-
зываются основными оксидами.
Оксиды хрома и марганца, в которых металл имеет низшую степень окисления,
являются обыкновенными основными оксидами (как и оксиды всех остальных метал-
лов) . Вот какие гидроксиды им соответствуют:
СгО (оксид хрома II) - Сг(ОН)2 (гидроксид хрома II);
МпО (оксид марганца II) - Мп(ОН)2 (гидроксид марганца II) .
Соединения хрома (II) крайне неустойчивы и быстро переходят в соединения
хрома (III). С применением многих интересных оксидов мы уже познакомились в
главе 6 "кислород".
Задачи
8.6. Исходя из Периодической таблицы, напишите формулы оксидов следующих
элементов: калия, бария, железа (II), хрома (III), хлора (VII), кремния (IV).
Подчеркните формулы кислотных оксидов.
8.7. Исходя из Периодической таблицы, напишите формулы оксидов следующих
элементов: германия Ge (одну формулу), селена Se (две формулы), фосфора Р
(две формулы), бора В (одну формулу), бериллия Be (одну формулу).
8.8. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить сле-
дующие превращения:
Са -> СаО -> Са(ОН)2 -> CaS04
S -> S02 -> S03 -> H2S04 -> CaS04
8.9. Какой объем газообразного оксида серы (VI) при н.у. потребуется для
нейтрализации раствора, получившегося при растворении 56 г СаО в воде?
§8.3 Кислоты.
Классификация
кислот
Слова "кислота" и "кислый" не зря имеют общий корень. Растворы всех кислот
на вкус кислые. Это не означает, что раствор любой кислоты можно пробовать на
язык - среди них встречаются очень едкие и даже ядовитые. Но такие кислоты
как уксусная (содержится в столовом уксусе), яблочная, лимонная, аскорбиновая
(витамин С), щавелевая и некоторые другие (эти кислоты содержатся в растени-
ях) знакомы вам именно своим кислым вкусом.
В этом параграфе мы рассмотрим только важнейшие неорганические кислоты, то
есть такие, которые не синтезируются живыми организмами, но играют большую
роль в химии и химической промышленности.
Все кислоты, независимо от их происхождения, объединяет общее свойство -
они содержат реакционно-способные атомы водорода. В связи с этим кислотам
можно дать следующее определение:
Кислота - это сложное вещество, в молекуле которого имеется один или не-
сколько атомов водорода и кислотный остаток.
Свойства кислот определяются тем, что они способны заменять в своих молеку-
лах атомы водорода на атомы металлов. Например:
H2S04 + Mg = MgS04 + H2
H2S04 + MgO = MgS04 + H20
Давайте на примере серной кислоты рассмотрим ее образование из кислотного
оксида S03, а затем реакцию серной кислоты с магнием. Валентности всех эле-
ментов, участвующих в реакции, нам известны, поэтому напишем соединения в ви-
де структурных формул:
0=
/
окаод серы VI
+
н-о-н
вода
н-°ч/
н-</ \
серная кислота
н-о о
X + щ
Н-0 О
~сг о
н-н
серная кислота
металл
соль
водород
Н-0 J>
н-оХ
серная кислота
Mg2+02
оксид
«Л/
"а о
соль
Н-О-Н
вода
Эти примеры позволяют легко проследить связь между кислотным оксидом S03,
кислотой H2S04 и солью MgS04. Одно "рождается" из другого, причем атом серы и
атомы кислорода переходят из соединения одного класса (кислотный оксид) в со-
единения других классов (кислота, соль).
Кислоты классифицируют по таким признакам:
а) по наличию или отсутствию кислорода в молекуле
б) по числу атомов водорода.
По первому признаку кислоты делятся на кислородсодержащие и бескислородные
(табл. 8-1).
Табл. 8-1. Классификация кислот по составу.
Кислородсодержащие кислоты
H2S04 серная кислота
H2SO3 сернистая кислота
HN03 азотная кислота
Н3Р04 фосфорная кислота
Н2СОз угольная кислота
H2Si03 кремниевая кислота
Бескислородные кислоты
HF фтороводородная кислота
НС1 хлороводородная кислота (соляная кислота)
НВг бромоводородная кислота
HI иодоводородная кислота
H2S сероводородная кислота
По количеству атомов водорода, способных замещаться на металл, все кислоты
делятся на одноосновные (с одним атомом водорода), двухосновные (с 2 атомами
Н) и трехосновные (с 3 атомами Н), как показано в табл. 8-2:
Табл. 8-2. Классификация кислот по числу атомов водорода.
Одноосновные
HN03 азотная
HF фтороводородная
НС1 хлороводородная
НВг бромоводородная
HI иодоводородная
Двухосновные
H2S04 серная
H2S03 сернистая
Н2S сероводородная
Н2СОз угольная
H2Si03 кремниевая
Трехосновные
Н3Р04 фосфорная
Термин "одноосновная кислота" возник потому, что для нейтрализации одной
молекулы такой кислоты требуется "одно основание", т.е. одна молекула какого-
либо простейшего основания типа NaOH или КОН:
HN03 + NaOH = NaN03 + H20
НС1 + КОН = КС1 + Н20
Двухосновная кислота требует для своей нейтрализации уже "два основания", а
трехосновная - "три основания":
H2S04 + 2NaOH = Na2S04 + 2H20
Н3Р04 + 3Na0H = Na3P04 + 3H20
Рассмотрим важнейшие химические свойства кислот.
Д Действие растворов кислот на индикаторы2. Практически все кислоты (кроме
кремниевой) хорошо растворимы в воде. Растворы кислот в воде изменяют окраску
специальных веществ - индикаторов. По окраске индикаторов определяют присут-
ствие кислоты. Индикатор лакмус окрашивается растворами кислот в красный
цвет, индикатор метиловый оранжевый - тоже в красный цвет.
Индикаторы представляют собой вещества сложного строения. В растворах осно-
ваний и в нейтральных растворах они имеют иную окраску, чем в растворах ки-
слот . Об индикаторах мы более подробно расскажем в следующем параграфе на
примере их реакций с основаниями.
Д Взаимодействие кислот с основаниями. Эта реакция, как вы уже знаете, на-
зывается реакцией нейтрализации. Кислота реагируют с основанием с образовани-
ем соли, в которой всегда в неизменном виде обнаруживается кислотный остаток.
Вторым продуктом реакции нейтрализации обязательно является вода. Например:
2 https : //www. you tube. com/watch? v=qyjXgiol_j 4
кислота
H2S04 +
Н3РО4 +
2Н3Р04 +
основание
Са(ОН)2
Fe(ОН)з
ЗСа(ОН)2 =
соль
CaS04
FeP04
Ca3(P04)2
+
+
+
вода
2Н20
зн2о
6Н20
Для реакций нейтрализации достаточно, чтобы хотя бы одно из реагирующих ве-
ществ было растворимо в воде. Поскольку практически все кислоты растворимы в
воде, они вступают в реакции нейтрализации не только с растворимыми, но и с
нерастворимыми основаниями. Исключением является кремниевая кислота, которая
плохо растворима в воде и поэтому может реагировать только с растворимыми ос-
нованиями - такими как NaOH и КОН:
H2Si03 + 2NaOH = Na2Si03 + 2H20
Д Взаимодействие кислот с основными оксидами3. Поскольку основные оксиды -
ближайшие родственники оснований - с ними кислоты также вступают в реакции
нейтрализации:
кислота
2НС1 +
2Н3Р04 +
оксид
СаО
Fe203 =
соль
СаС12
2 FeP04
+
+
вода
Н20
зн2о
Как и в случае реакций с основаниями, с основными оксидами кислоты образуют
соль и воду. Соль содержит кислотный остаток той кислоты, которая использова-
лась в реакции нейтрализации.
Например, фосфорную кислоту используют для очистки железа от ржавчины (ок-
сидов железа). Фосфорная кислота, убирая с поверхности металла его оксид, с
самим железом реагирует очень медленно. Оксид железа превращается в раствори-
мую соль FeP04, которую смывают водой вместе с остатками кислоты.
Д Взаимодействие кислот с металлами4. Как мы видим из предыдущего примера,
для взаимодействия кислот с металлом должны выполняться некоторые условия (в
отличие от реакций кислот с основаниями и основными оксидами, которые идут
практически всегда).
Во-первых, металл должен быть достаточно активным (реакционноспособным) по
отношению к кислотам. Например, золото, серебро, медь, ртуть и некоторые дру-
гие металлы с выделением водорода с кислотами не реагируют. Такие металлы как
натрий, кальций, цинк - напротив - реагируют очень активно с выделением газо-
образного водорода и большого количества тепла.
кислота
НС1 +
2НС1 +
H2S04 +
металл
Hg =
2Na =
Zn
соль
не образуется
2NaCl
ZnS04
+
+
н2
н2
По реакционной способности в отношении кислот все металлы располагаются в
ряд активности металлов (табл. 8-3). Слева находятся наиболее активные метал-
лы , справа - неактивные. Чем левее находится металл в ряду активности, тем
интенсивнее он взаимодействует с кислотами.
4
https://www.youtube.com/watch?v=qy2yT_yg5ro
https://www.youtube.com/watch?v=-ZDWWRLUBco
Табл. 8-3. Ряд активности металлов.
Металлы, которые вытесняют
водород из кислот
К Ва Са Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb (H)
самые активные металлы
Металлы, которые не вытесняют
водород из кислот
Си Нд Ад Pt Au
самые неактивные металлы
Во-вторых, кислота должна быть достаточно сильной, чтобы реагировать даже с
металлом из левой части табл. 8-3. Под силой кислоты понимают ее способность
отдавать ионы водорода Н+.
Например, кислоты растений (яблочная, лимонная, щавелевая и т.д.) являются
слабыми кислотами и очень медленно реагируют с такими металлами как цинк,
хром, железо, никель, олово, свинец (хотя с основаниями и оксидами металлов
они способны реагировать).
С другой стороны, такие сильные кислоты как серная или соляная (хлороводо-
родная) способны реагировать со всеми металлами из левой части табл. 8-3.
В связи с этим существует еще одна классификация кислот - по силе. В табли-
це 8-4 в каждой из колонок сила кислот уменьшается сверху вниз.
Таблица 8-4. Классификация кислот
на сильные и слабые кислоты.
Сильные кислоты
HI иодоводородная
НВг бромоводородная
НС1 хлороводородная
H2S04 серная
HN03 азотная
Слабые кислоты
HF фтороводородная
Н3Р04 фосфорная
H2SO3 сернистая
Н2 S сероводородная
Н2С03 угольная
H2Si03 кремниевая
Следует помнить, что в реакциях кислот с металлами есть одно важное исклю-
чение . При взаимодействии металлов с азотной кислотой5 водород не выделяется.
Это связано с тем, что азотная кислота содержит в своей молекуле сильный
окислитель - азот в степени окисления +5. Поэтому с металлами в первую оче-
редь реагирует более активный окислитель N+5, а не Н+, как в других кислотах.
Выделяющийся все же в каком-то количестве водород немедленно окисляется и не
выделяется в виде газа. Это же наблюдается и для реакций концентрированной
серной кислоты, в молекуле которой сера S+6 также выступает в роли главного
окислителя. Состав продуктов в этих окислительно-восстановительных реакциях
зависит от многих факторов: активности металла, концентрации кислоты, темпе-
ратуры . Например:
Си + 4НЫ03(конц.) = Cu(N03)2 + 2N02 + 2H20
ЗСи + 8НЫ03(разб.) = 3Cu(N03)2 + 2N0 + 4Н20
8К + 5H2S04(koh4.) = 4K2S04 + H2S + 4Н20
3Zn + 4H2S04(koh4.) = 3ZnS04 + S + 4H20
Есть металлы, которые реагируют с разбавленными кислотами, но не реагирует
с концентрированными (т.е. безводными) кислотами - серной кислотой и азотной
кислотой.
Эти металлы - Al, Fe, Cr, Ni и некоторые другие - при контакте с безводными
кислотами сразу же покрываются продуктами окисления (пассивируются). Продукты
окисления, образующие прочные пленки, могут растворяться в водных растворах
5 https://www.youtube.com/watch?v=QlTZJ6C9jwQ
кислот, но нерастворимы в кислотах концентрированных.
Это обстоятельство используют в промышленности. Например, концентрированную
серную кислоту хранят и перевозят в железных бочках.
Задачи
8.10. Напишите реакции нейтрализации между кислотами и основаниями, в ре-
зультате которых получаются следующие соли: Al2 (S04) з, NiC03, Fe(NO3) 3,
Mg3(P04)2, PbS, Li2S04.
8.11. Сколько Р2О5 необходимо для получения 392 кг фосфорной кислоты Н3Р04 ?
8.12 При растворении в H2S04 10,48 г смеси оксидов CuO и ZnO образовалось
20,88 г смеси безводных сульфатов CuS04 и ZnS04. Определите состав взятой
смеси.
8.13. Напишите формулы водородных соединений пяти элементов главной под-
группы VI группы. Все они в той или иной мере являются кислотами. Исходя из
закономерностей Периодической таблицы, расположите эти кислоты в ряд от самой
слабой до самой сильной кислоты.
§8.4 Основания.
Классификация
оснований
Если вещество содержит гидрокси-группы (ОН), которые могут отщепляться (по-
добно отдельному "атому") в реакциях с другими веществами, то такое вещество
является основанием. Существует много оснований, которые состоят из атома ка-
кого-либо металла и присоединенных к нему гидрокси-групп. Например:
NaOH - гидроксид натрия,
КОН - гидроксид калия,
Са(ОН)2 - гидроксид кальция,
Fe(OH)3 - гидроксид железа (III),
Ва(ОН)2 - гидроксид бария.
Гидрокси-группы одновалентны, поэтому формулу основания легко составить по
валентности металла. К химическому символу металла надо приписать столько
гидрокси-групп, какова валентность металла. Большинство оснований - ионные
соединения.
Основаниями называются вещества, в которых атомы металла связаны с гидро-
кси-группами.
Существует также основание, в котором гидрокси-группа присоединена не к ме-
таллу, а к иону NH4+ (катиону аммония). Это основание называется гидроксидом
аммония и имеет формулу NH4OH. Гидроксид аммония образуется в реакции присое-
динения воды к аммиаку, когда аммиак растворяют в воде:
NH3 + Н20 = NH4OH (гидроксид аммония) .
Основания бывают растворимыми и нерастворимыми. Растворимые основания назы-
ваются щелочами. Растворы щелочей скользкие на ощупь ("мыльные") и довольно
едкие. Они разъедают кожу, ткани, бумагу, очень опасны (как и кислоты) при
попадании в глаза. Поэтому при работе со щелочами и кислотами необходимо
пользоваться защитными очками.
Если раствор щелочи все-таки попал в лицо, необходимо промыть глаза большим
количеством воды, а затем разбавленным раствором слабой кислоты (например,
уксусной). Этот способ медицинской помощи основан на уже известной нам реак-
ции нейтрализации.
NaOH + уксусная кислота (разб.) = соль + вода
Лишь небольшую часть всех оснований называют щелочами. Это, например:
КОН - гидроксид калия (едкое кали),
NaOH - гидроксид натрия (едкий натр),
LiOH - гидроксид лития,
Са(ОН)2 - гидроксид кальция (его раствор называется известковой водой),
Ва(ОН)2 - гидроксид бария.
Большинство других оснований в воде нерастворимы и щелочами их не называют.
Щелочами называются растворимые в воде сильные основания.
Рассмотрим еще раз типичные реакции нейтрализации между щелочью и кислотой
при помощи структурных формул:
Na+OH" + Н—CI *- Na+Cf + Н—0-Н
щелочь кислота соль вода
Na+OH~
Na+OH"
щелочь
Такая схема наглядно показывает различие между кислотами и основаниями: ки-
слоты склонны отщеплять атомы водорода, а основания - гидрокси-группы. В ре-
акцию нейтрализации с кислотами вступают любые основания, а не обязательно
только щелочи.
Разные основания имеют разную способность отщеплять гидрокси-группы, поэто-
му их, подобно кислотам, подразделяют на сильные и слабые основания (таблица
8-5). Сильные основания в водных растворах склонны легко отдавать свои гидро-
кси-группы, а слабые - нет.
Табл. 8-5. Классификация оснований по силе.
Сильные основания
NaOH гидроксид натрия (едкий натр)
КОН гидроксид калия (едкое кали)
LiOH гидроксид лития
Ва(ОН)2 гидроксид бария
Са(ОН)2 гидроксид кальция
Слабые основания
Мд(ОН)2 гидроксид магния
Fe(OH)2 гидроксид железа (II)
Zn(ОН)2 гидроксид цинка
NH4OH гидроксид аммония
Fe(OH)3 гидроксид железа (III)
большинство гидроксидов металлов)
Не следует путать силу основания и его растворимость. Например, гидроксид
кальция - сильное основание, хотя его растворимость в воде не велика. В дан-
Н-О Р Na+ О >0 п-и-н
Н-с/ Ч0 ма* с/ % Н-О-Н
кислота соль вода
ном случае сильным основанием (щелочью) мы называем ту часть гидроксида каль-
ция , которая растворена в воде6.
Сила основания важна в реакциях со слабыми кислотами. Слабое основание и
слабая кислота реагируют лишь в незначительной степени. Напротив, сильное ос-
нование легче реагирует с любой кислотой независимо от её силы.
2 NH4OH + H2S = (NH4)2S + 2Н20
слабое слабая реакция протекает лишь
основание кислота в незначительной степени
2 NaOH + H2S Na2S + 2Н20
сильное слабая продуктов реакции
основание кислота больше
Еще одно важное химическое свойство оснований - способность разлагаться при
нагревании на воду и основной оксид.
Cu(OH)2 = CuO + Н20 (при нагревании)
2Fe(OH)3 = Fe203 + ЗН20 (при нагревании)
Растворы щелочей окрашивают индикаторы7: лакмус - в синий цвет, фенолфтале-
ин - в малиновый цвет. Индикатор метиловый оранжевый (или метилоранж) в рас-
творах щелочей имеет желтый цвет. Подробнее об индикаторах можно прочитать в
следующем параграфе.
§8.5 Индикаторы
в реакциях
нейтрализации
Цвета различных индикаторов в растворах кислот и щелочей приведены в табли-
це 8-6. С их помощью определяют кислотность или щелочность раствора. Для про-
явления окраски достаточно добавить в исследуемый раствор всего лишь 1-2 кап-
ли 0,1% раствора индикатора.
Табл. 8-6. Окраска индикаторов в
растворах щелочей и кислот
Индикатор
Лакмус
Фенолфталеин
Метилоранж
в кислых
красный
бесцветный
красный
в нейтральных
фиолетовый
бледно-розовый
оранжевый
в щелочных
синий
малиновый
желтый
Индикаторы можно условно считать слабыми кислотами, соли которых в растворе
имеют иную окраску. Эта окраска не зависит от атома металла, входящего в со-
став соли. Например, запишем формулу лакмуса в виде "кислоты" НЛ (здесь Н -
атом водорода, а Л - часть молекулы лакмуса, имеющей сложное строение). В
растворах изменение окраски лакмуса происходит в результате реакции нейтрали-
зации:
НЛ + NaOH = ЫаЛ + Н20
НЛ - эти молекулы окрашивают раствор в красный цвет
6 https : //www. you tube. com/watch? v=Mfmm7ENk4Yc
7 https://www.youtube.com/watch?v=VeTtKFEUGSM
NaJI - эти молекулы окрашивают раствор в синий цвет
А вот как изменяет окраску растворов индикатор фенолфталеин НФ:
НФ + NaOH = ЫаФ + Н20
НФ - эти молекулы бесцветны
ЫаФ - эти молекулы окрашивают раствор в малиновый цвет
Если после появления малиновой окраски в щелочной раствор фенолфталеина до-
бавить избыток какой-нибудь кислоты, то произойдет обратная реакция и раствор
вновь станет бесцветным:
ЫаФ + НС1 = НФ + NaCl
В видео8 показывается, как такой индикаторный переход (изменение цвета рас-
твора) происходит при нейтрализации раствора NaOH соляной кислотой НС1.
Изменение окраски происходит резко - как только в растворе не останется
NaOH. На этом явлении основано определение неизвестной концентрации раствора
какого-нибудь основания или кислоты с помощью добавления раствора кислоты или
основания известной концентрации. Такой способ называется титрованием.
Титрование проводится с помощью бюретки - стеклянной трубки с краником, на
которую нанесены деления с точностью до 0,1 мл. В бюретку наливают раствор
кислоты или щелочи точно известной концентрации (рис.8-1).
f52? pes*
1*ц £=4
Рис. 8-1. Титрование. Перед титрованием в колбу добавляется ин-
дикатор - фенолфталеин.
https://www.youtube.com/watch?v=EL9x0rvPHiw
Допустим, надо определить концентрацию раствора NaOH. Точно отмеренный объ-
ем этого раствора наливают в колбу для титрования, добавляют индикатор (рис.
8-1а) и по каплям приливают из бюретки раствор кислоты, концентрация которого
известна. С помощью бюретки точно измеряется объем кислоты, необходимый для
полной нейтрализации раствора - в этот момент окраска раствора исчезает (рис.
8-16) . Поскольку точно известна концентрация кислоты, взятой для титрования,
не составляет труда рассчитать и концентрацию щелочи.
Рассмотрим конкретный пример. Пусть имеется раствор NaOH неизвестной кон-
центрации. С помощью мерной пипетки 10,0 мл этого раствора поместим в колбу
для титрования. После этого в колбу добавим немного дистиллированной воды -
количество молей NaOH, попавших в колбу, от этого не изменится. Далее добавим
1-2 капли раствора фенолфталеина - раствор щелочи окрасился в малиновый цвет.
Допустим, малиновый раствор титровали из бюретки с помощью 0,1 М раствора
соляной кислоты НС1. Окраска раствора исчезла, когда из бюретки вылилось 16,4
мл кислоты. Какова молярная концентрация раствора NaOH?
Напишем уравнение реакции нейтрализации:
NaOH + НС1 = NaCl + Н20
М моль/л 0,1 моль/л
10,0 мл 16,4 мл
Поскольку реакция идет "моль к молю", мы можем число молей, необходимых для
завершения реакции, записать следующим образом (здесь М - молярная концентра-
ция растворов):
(MNaOH) умножить на (MnNaOH) = (MHC1) умножить на (млНС1)
или
MNaOH х 10,0 мл = 0,1 моль/л х 16,4 мл.
Отсюда: MNaOH = 0,1x16,4/10,0 = 0,164 моль/л.
Итак, концентрация исследуемого раствора NaOH составляет 0,164 моль/л.
Разумеется, точно так же можно титровать и раствор кислоты неизвестной кон-
центрации специально приготовленным раствором щелочи, концентрация которого
нам известна.
Раствор для титрования, концентрация которого известна заранее, иногда на-
зывают стандартным раствором. Его объем обозначают vCT. Взятый для титрования
объем раствора неизвестной концентрации можно обозначить vx. В общем случае
для титрования одноосновных кислот и оснований справедлива формула:
МсТ х vCT = Мх х vx
где Мст и Мх - молярные концентрации стандартного и исследуемого растворов.
Титрование - распространенная процедура в химической лаборатории.
Задачи
8.14. Какой объем раствора NaOH концентрации 0,1 моль/л потребуется для
нейтрализации 20,0 мл раствора НС1 концентрации 0,5 моль/л ?
8.15. Для титрования приготовили раствор, в литре которого растворено 40 г
NaOH. На титрование 10,0 мл раствора НВг неизвестной концентрации потребова-
лось 1,6 мл приготовленного раствора щелочи. Какова молярная концентрация
раствора НВг?
8.16. Для определения концентрации раствора НС1 взяли 2,0 мл этого раствора
и титровали его стандартным 0,5М раствором КОН. На титрование израсходовалось
11,2 мл стандартного раствора. Какова концентрация раствора НС1 ?
8.17. Предельно допустимая концентрация (ПДК) газообразного НС1 в воздухе
для человека составляет 5 мг/м3. В цехе завода по производству хлороводорода
пропустили 100 м3 воздуха через 10 л воды. Из полученного раствора отобрали
10 мл и титровали стандартным 0,01 М раствором КОН. На титрование израсходо-
валось точно 1,15 мл стандартного раствора КОН. Сколько мг газообразного НС1
приходится на 1 м3 воздуха в цехе?
§8.6 Амфотерные
основания
Гидроксид цинка Zn(OH)2 является малорастворимым основанием. Его можно по-
лучить, действуя щелочью на какую-нибудь растворимую соль цинка - при этом
Zn(ОН)2 выпадает в осадок:
ZnCl2 + 2NaOH = Zn(OH)2| + 2NaCl
Подобно всем другим основаниям, осадок гидроксида цинка легко растворяется
при добавлении какой-нибудь кислоты:
Zn(OH)2 + H2S04 = ZnS04 + 2H20
Если же вместо кислоты к осадку гидроксида цинка добавить избыток щелочи,
то он также растворяется9, чего не происходит с другими гидроксидами. Почему
Zn(OH)2 растворяется в щелочи?
Это явление объясняется тем, что в присутствии избытка сильного основания
гидроксид цинка способен отдавать атомы водорода, подобно кислоте:
Zn(OH)2 или H2Zn02 + 2NaOH = Na2Zn02 + 2H20
гидроксид цинка щелочь соль вода
Происходит реакция нейтрализации наподобие той, которая могла бы произойти
между NaOH и кислотой. Эта кислота (цинковая кислота H2Zn02) и гидроксид цин-
ка Zn(OH)2 являются одним и тем же соединением! Сокращенная (но не структур-
ная) формула этого соединения может быть записана двумя способами:
Zn(OH)2 или H2Zn02 - это две сокращенные формулы;
H-0-Zn-O-H - единственная структурная формула.
Поскольку прочность связей Н-0 и O-Zn сравнимы между собой, гидроксид цинка
способен быть как основанием в присутствии кислоты, так и кислотой - в при-
сутствии основания:
9 https://www.youtube.com/watch?v=WHZBtxCatbM
H2S04 2NaOH
2H20 + ZnS04 <- Zn(OH)2 = H2Zn02 -> Na2Zn02 + 2H20
реагирует как основание реагирует как кислота
Данное свойство гидроксидов называется амфотерностью.
Амфотерными называются такие гидроксиды, которые способны отдавать в реак-
циях с другими соединениями как атомы (ионы) водорода, так и гидрокси-группы
(анионы гидроксила).
Помимо гидроксида цинка, амфотерными свойствами обладают гидроксиды некото-
рых других металлов: А1(0Н)3, Cr(OH)3, Be(OH)2, Sn(OH)4, Pb(OH)2.
Объяснение проявления амфотерности у одних металлов и отсутствие ее у дру-
гих следует искать в теории химической связи.
Можно заметить, что амфотерные свойства проявляют те металлы, которые в Пе-
риодической таблице находятся наиболее близко к неметаллам. Как известно, не-
металлы обладают большей электроотрицательностью (по сравнению с металлами),
поэтому их связь с кислородом носит ковалентный характер и отличается значи-
тельной прочностью.
Связи между металлами и кислородом, как правило, ионные (из-за низкой элек-
троотрицательности металлов). Такие связи часто менее прочны, чем ковалентные
(вспомните атомные кристаллы).
Рассмотрим структурные формулы трех разных соединений: гидроксида бора
В(ОН)з i гидроксида алюминия А1(ОН)3 и гидроксида кальция Са(ОН)2 .
электроотрицательностъ
2,04 1,61 1Э0
Н—О —В—О — Н Н—О —AI—О — Н Н—О —Са—О — Н
Н Н
Соединение В(ОН)3 имеет внутри молекулы наиболее пковалентнуюп связь бора с
кислородом, поскольку бор ближе по электроотрицательности к кислороду, чем А1
и Са. Из-за высокой электроотрицательности бору энергетически выгоднее вхо-
дить в состав отрицательно заряженной частицы - то есть кислотного остатка.
Поэтому формулу В(ОН)3 чаще записывают как Н3ВОз:
Н3В03 = ЗН+ + ВОз3" (в растворе)
Кальций - наименее электроотрицательный из этих элементов, поэтому в его
молекуле связь Са-0 носит ионный характер. Из-за низкой электроотрицательно-
сти для кальция выгодно существование в виде катиона Са2+:
Са(ОН)2 = Са2+ + 20Н" (в растворе)
В связи с этим в структурных формулах пунктирными линиями отмечены связи,
разрыв которых энергетически более выгоден.
Структурные формулы показывают, что соединение В(ОН)3 будет легче отдавать
ионы водорода, чем ионы гидроксида, т.е. является кислотой (и по традиции
должно быть записано сокращенной формулой Н3ВОз) . Напротив, Са(ОН)2 - типичное
основание. Гидроксид алюминия, в котором центральный атом имеет промежуточную
электроотрицательность, может проявлять как свойства кислоты, так и основания
- в зависимости от партнера по реакции нейтрализации. Это наблюдается в дей-
ствительности. В первой из приведенных ниже реакций А1(ОН)3 реагирует как
обычное основание, а в следующих - как кислота:
2А1(ОН)3 + 3H2S04 = A12(S04)3 + 6Н20.
А1(0Н)3 или Н3А103 + NaOH = NaH2A103 + Н20,
причем если реакцию проводить при нагревании, то соль NaH2A103 теряет одну
молекулу воды и образуется алюминат натрия NaA102. В растворе алюминат на-
трия, наоборот, легко присоединяет воду и существует в виде соли Na[Al(OH)4].
Итак:
А1(0Н)3 + NaOH = NaA102 + 2Н20 (при сплавлении) ;
А1(0Н)3 + NaOH = Na[Al(0H)4] (при добавлении раствора NaOH без нагревания) .
У цинка электроотрицательность практически такая же, как у алюминия (1,65),
поэтому гидроксид цинка Zn(OH)2 проявляет похожие свойства. Таким образом,
амфотерные гидроксиды взаимодействуют как с растворами кислот, так и с рас-
творами щелочей.
Задачи
8.18. Закончите уравнения реакций:
Cr(OH)3 + 6HC1 = ?
Cr(OH)3 + NaOH = ?
8.19 Напишите уравнения реакций, описывающие следующие химические превраще-
ния:
а) ZnCl2 + КОН(избыток) -> осадок -> растворение осадка;
б) Cr(N03)2 + NaOH(избыток) -> осадок -> растворение осадка;
в) Ве(Ж)з)2 + LiOH(избыток) -> осадок -> растворение осадка;
г) A12(S04)3 + КОН(избыток) -> осадок -> растворение осадка;
8.20 Осуществите следующие превращения:
А1203 -> А1 -> А1203 -> NaA102 -> А1С13
8.21 Из порошкообразной смеси, содержащей Na2C03, Fe, A1 и BaS04, выделите
химическим путем все соединения в чистом виде. Напишите уравнения реакций и
последовательность их проведения (опишите технологию всей работы).
8.22 В трех разных пробирках без этикеток находятся растворы NH4C1, ZnCl2,
MgCl2. С помощью только одного химического реагента установите, какое соеди-
нение находится в каждой пробирке.
§8.7 Соли.
Классификация
солей
В предыдущих параграфах этой главы вы постоянно встречались с реакциями, в
которых образуются соли.
Солями называются вещества, в которых атомы металла связаны с кислотными
остатками.
Исключением являются соли аммония, в которых с кислотными остатками связаны
не атомы металла, а частицы NH4+. Примеры типичных солей приведены ниже.
NaCl - хлорид натрия,
Na2S04 - сульфат натрия,
CaS04 - сульфат кальция,
СаС12 - хлорид кальция,
(NH4)2S04 - сульфат аммония.
Формула соли строится с учетом валентностей металла и кислотного остатка.
Практически все соли - ионные соединения, поэтому можно говорить, что в солях
связаны между собой ионы металла и ионы кислотных остатков:
Na+Cl~ - хлорид натрия
Ca2+S042~ - сульфат кальция и т.д.
Названия солей составляются из названия кислотного остатка и названия ме-
талла. Главным в названии является кислотный остаток. Названия солей в зави-
симости от кислотного остатка показаны в таблице 8-6 (В верхней части таблицы
приведены кислородсодержащие кислотные остатки, в нижней - бескислородные.).
Табл. 8-6. Построение названий солей.
Соль какой
кислоты
Азотная
HN03
Кремниевая
H2Si03
Серная
H2S04
Угольная
Н2С03
Фосфорная Н3Р04
Кислотный
остаток
N03~
Si032~
S042"
С032"
Р043~
Валентность
остатка
I
II
II
II
III
Название
солей
нитраты
силикаты
сульфаты
карбонаты
фосфаты
Примеры
Ca(N03)2
нитрат кальция
Na2Si03
силикат натрия
PbS04
сульфат свинца
Na2C03
карбонат натрия
А1Р04
фосфат алюминия
Бромоводородная
НВг
Иодоводородная
HI
Сероводородная
H2S
Соляная
НС1
Фтороводородная
HF
Вг"
I"
S2"
С1~
F"
I
I
II
I
I
бромиды
иодиды
сульфиды
хлориды
фториды
NaBr
бромид натрия
KI
иодид калия
FeS
сульфид железа
(II)
NH4C1
хлорид аммония
CaF2
фторид кальция
Из таблицы 8-6 видно, что названия кислородсодержащих солей имеют окончания
"ат", а названия бескислородных солей - окончания "ид".
В некоторых случаях для кислородсодержащих солей может использоваться окон-
чание "ит" . Например, Na2S03 - сульфит натрия. Это делается для того, чтобы
различать соли серной кислоты (H2S04) и сернистой кислоты (H2S03) и в других
таких же случаях.
Все соли разделяются на средние, кислые и основные. Средние соли содержат
только атомы металла и кислотного остатка. Например, все соли из таблицы 8-6
являются средними солями.
Любую соль можно получить соответствующей реакцией нейтрализации. Например,
сульфит натрия образуется в реакции между сернистой кислотой и основанием
(едким натром). При этом на 1 моль кислоты требуется взять 2 моля основания:
H2S03 + 2NaOH = Na2S03 + 2H20
Na2S03 - сульфит натрия (средняя соль).
Если взять только 1 моль основания - то есть меньше, чем требуется для пол-
ной нейтрализации, то образуется кислая соль - гидросульфит натрия:
H2S03 + NaOH = NaHS03 + H20
NaHS03 - гидросульфит натрия (кислая соль)
Кислые соли образуются многоосновными кислотами. Одноосновные кислоты кис-
лых солей не образуют.
Кислые соли, помимо ионов металла и кислотного остатка, содержат ионы водо-
рода.
Названия кислых солей содержат приставку "гидро" (от слова hydrogenium -
водород). Например:
NaHC03 - гидрокарбонат натрия,
К2НР04 - гидрофосфат калия,
КН2Р04 - дигидрофосфат калия.
Основные соли образуются при неполной нейтрализации основания. Названия ос-
новных солей образуют с помощью приставки пгидроксоп. Ниже приведен пример,
показывающий отличие основных солей от обычных (средних):
Мд(ОН)2 + 2НС1 = МдС12 + 2Н20
МдС12 - хлорид магния (средняя соль)
Мд(ОН)2 + НС1 = Мд(0Н)С1 + Н20
Мд(0Н)С1 - гидроксохлорид магния (основная соль)
Основные соли, помимо ионов металла и кислотного остатка, содержат гидро-
ксильные группы.
Основные соли образуются только из многокислотных оснований. Одноокислотные
основания таких солей образовать не могут.
В таблице 8-6 приведены международные названия солей. Однако полезно знать
также русские названия и некоторые исторически сложившиеся, традиционные на-
звания солей, имеющих важное значение (таблица 8-7).
Например, ни в коем случае нельзя путать соду Na2C03 и питьевую соду NaHC03.
Если нечаянно использовать в пищу соду вместо питьевой соды, можно получить
тяжелый химический ожог.
В химии и в технике до сих пор сохраняется много старинных названий. Напри-
мер , каустическая сода - вовсе не соль, а техническое название гидроксида на-
трия NaOH. Если обыкновенной содой можно почистить раковину или посуду, то
каустическую соду ни при каких обстоятельствах брать в руки или использовать
в быту нельзя!
Табл. 8-7. Международные, русские и
традиционные названия некоторых важных
солеи
Соль
Na2C03
NaHC03
К2С03
Na2S04
MgS04
КСЮз
Международное
название
Карбонат
натрия
Гидрокарбонат
натрия
Карбонат
калия
Сульфат
натрия
Сульфат
магния
Хлорат
калия
Русское
название
Натрий
углекислый
Натрий
углекислый
кислый
Калий
углекислый
Натрий
сернокислый
Магний
сернокислый
Калий
хлорноватокислый
Традиционное
название
Сода
Питьевая
сода
Поташ
Глауберова
соль
Английская
соль
Бертолетова
соль
Применение
В быту - как моющее и
чистящее средство
Пищевой продукт: вы-
печка кондитерских
изделий
Применяется в технике
Лекарственное
средство
Лекарственное
средство
Применяется в зажига-
тельных смесях для
головок спичек
Эти простые знания могут пригодиться в жизни - мало ли с какими веществами
придется столкнуться в будущем.
Строение солей аналогично строению соответствующих кислот и оснований. Ниже
приведены структурные формулы типичных средних, кислых и основных солей.
Н~°\ NaOH
Nc=o ».
Н-0
угольная кислота
Н2С03
Na+~C
X
Н-0
гтидрокарбонат
натрия
NaHC03
NaOH
-нго
Na+~0
\.
Na+ "О
карбонат натрия
Na2C03
НО—Mg—ОН
гидроксид магния
Мд(ОН)2
HCI
Н20
НО—Мд—CI
гидроксохлсрид
магния
Мд(0Н)С1
HCI
-Н20
CI Мд—CI
хлорид магния
МдС12
В заключение приведем строение и название основной соли, формула которой,
на первый взгляд, выглядит очень сложной: [Fe(ОН)2]2СО3 - дигидроксокарбонат
железа (III) .
На самом деле, при рассмотрении структурной формулы такой соли становится
ясно, что эта соль - продукт частичной нейтрализации гидроксида железа (III)
угольной кислотой:
но
>
+ 2
НО
угольная кислота
Н2СОэ
HQ
\
Fe—ОН
НО
/
годроксид
железа (111)
Fe(OH)3
НО.
Fe—О
НО'
НО
/
\
V /
Fe—О
не/
д игтцд роксока рбонат
железа (111)
[Fe(OH)2]2C03
С=0 + 2Н20
Задачи
2NaOH + H2S04 =
КОН + H2S04 =
ЗСа(ОН)2 + 2Н3Р04
Са(ОН)2 + Н3Р04 =
Са(ОН)2 + НВг =
Са(ОН)2 + 2НВг =
8.23. Закончите уравнения реакций. Определите, какие соли (средние, кислые,
основные) получаются при данном мольном соотношении реагентов. Назовите эти
соли.
а)
б)
в)
г)
Д)
е)
8.24. Напишите уравнения реакций нейтрализации, в которых получаются сле-
дующие соли: Na2C03, NaHC03, Na3P04, Na2HP04, NaH2P04, А1С13, Al(OH)Cl2,
Al (OH) 2C1. Назовите эти соли.
8.25 К раствору H2S04 добавили раствор NaOH. Образовалось 3,6 г гидросуль-
фата натрия NaHS04 и 2,84 г сульфата натрия Na2S04. Определите, сколько было в
растворе серной кислоты и сколько прибавлено едкого натра (в граммах).
8.26 К раствору, содержащему 1,96 г фосфорной кислоты Н3Р04, прибавили рас-
твор , содержащий 2,8 г гидроксида калия КОН. Какие соли и в каком количестве
образовались в результате реакции нейтрализации?
§8.8 Соли.
Получение
и свойства
Рассмотрим важнейшие способы получения солей.
Щ Реакция нейтрализации. Этот способ уже неоднократно встречался в преды-
дущих параграфах. Растворы кислоты и основания смешивают (осторожно!) в нуж-
ном мольном соотношении. После выпаривания воды получают кристаллическую
соль. Например:
H2S04 + 2K0H = K2S04 + 2H20
Реакция кислот с основными оксидами. Этот способ получения солей упоми-
нался в параграфе 8-3. Фактически, это вариант реакции нейтрализации. Напри-
мер10:
H2S04 + CuO = CuS04 + H20
Д Реакция оснований с кислотными оксидами (см. параграф 8.2). Это также
вариант реакции нейтрализации11:
Са(ОН)2 + С02 = СаС03| + Н20
Если пропускать в раствор избыток С02, то получается избыток угольной ки-
слоты и нерастворимый карбонат кальция превращается в растворимую кислую соль
- гидрокарбонат кальция Са(НСОз)2:
СаС03 + Н2С03 = Са(НС03)2 (раствор)
Д Реакция основных и кислотных оксидов между собой:
СаО + S03 = CaS04
Реакция кислот с солями. Этот способ подходит, например, в том случае,
если образуется нерастворимая соль, выпадающая в осадок:
H2S + CuCl2 = CuSj + 2НС1
Д Реакция оснований с солями. Для таких реакций подходят только щелочи
(растворимые основания). В этих реакциях образуется другое основание и другая
соль. Важно, чтобы новое основание не было щелочью и не могло реагировать с
образовавшейся солью. Например:
3NaOH + FeCl3 = Fe(OH)3| + 3NaCl
Q Реакция двух различных солей. Реакцию удается провести только в том слу-
чае, если хотя бы одна из образующихся солей нерастворима и выпадает в оса-
док12 :
AgN03 + KC1 = AgClj + KN03
Выпавшую в осадок соль отфильтровывают, а оставшийся раствор упаривают и
получают другую соль. Если же обе образующиеся соли хорошо растворимы в воде,
то реакции не происходит: в растворе существуют лишь ионы, не взаимодействую-
щие между собой:
NaCl + КВг = Na+ + С1" + К+ + Вг"
Если такой раствор упарить, то мы получим смесь солей NaCl, КВг, NaBr и
КС1, но чистые соли в таких реакциях получить не удается.
Щ Реакция металлов с кислотами. В способах 1-7 мы имели дело с реакциями
обмена (только способ 4 - реакция соединения. Но соли образуются и в окисли-
тельно-восстановительных реакциях. Например, металлы, расположенные левее во-
ю
https : //www. you tube. com/watch? v=XUmPsEsdrXE
https://www.youtube.com/watch?v=m-WkGs 6U7-Q
https://www.youtube.com/watch?v=f2ZRNyn3tYc
дорода в ряду активности металлов (таблица 8-3) , вытесняют из кислот водород
и сами соединяются с ними, образуя соли:
Fe + H2S04 (разб.) = FeS04 + Н2
Д Реакция металлов с неметаллами. Эта реакция внешне напоминает горение.
Металл "сгорает" в токе неметалла, образуя мельчайшие кристаллы соли, которые
выглядят, как белый "дым"13 :
2К + С12 = 2КС1
[•д Реакция металлов с солями. Более активные металлы, расположенные в ряду
активности левее, способны вытеснять менее активные (расположенные правее)
металлы из их солей14:
Zn + CuS04 = Си + ZnS04
Теперь рассмотрим химические свойства солей.
Наиболее распространенные реакции солей - реакции обмена и окислительно-
восстановительные реакции. Сначала рассмотрим примеры окислительно-
восстановительных реакций.
Щ Окислительно-восстановительные реакции солей.
Поскольку соли состоят из ионов металла и кислотного остатка, их окисли-
тельно-восстановительные реакции условно можно разбить на две группы: реакции
за счет иона металла и реакции за счет кислотного остатка, если в этом ки-
слотном остатке какой-либо атом способен менять степень окисления.
Реакции за счет иона металла.
Поскольку в солях содержится ион металла в положительной степени окисления,
они могут участвовать в окислительно-восстановительных реакциях, где ион ме-
талла играет роль окислителя. Восстановителем чаще всего служит какой-нибудь
другой (более активный) металл. Приведем пример:
Hg2+S04 + Sn° = Hg° + Sn2+S04
соль менее более
активного активный
металла металл
(окислитель) (восстановитель)
Принято говорить, что более активные металлы способны вытеснять другие ме-
таллы из их солей. Металлы, находящиеся в ряду активности левее, являются бо-
лее активными. Нетрудно заметить, что это те же реакции металлов с солями
(см. пункт 10 предыдущего раздела).
31 Реакции за счет кислотного остатка.
В кислотных остатках часто имеются атомы, способные изменять степень окис-
ления. Отсюда - многочисленные окислительно-восстановительные реакции солей с
такими кислотными остатками. Например:
13 https://www.youtube.com/watch?v=GpKuKU2Cfre
14 https://www.youtube.com/watch?v=ixtSWv2Y80w
Na2S~2 + Br2° = S° + 2NaBr_1
2KI"1 + H2O2"1 + H2SO4 = I20 + K2SO4 + 2H20~2
2KMn+704 + 16HC1"1 = 5C12° + 2KC1 + 2Mn+2Cl2 + 8H20
2Pb(N+503"2)2 = 2PbO + 4N+402 + 02°
Д Обменные реакции солей.
Такие реакции могут происходить в растворах, когда соли реагируют: а) с ки-
слотами, 6) с щелочами, в) с другими солями. Например:
31 CuS04 + H2S = CuS| + H2S04
AgN03 + HCl = AgCl; + HN03
EQ FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3j + 3 NaCl
CuS04 + 2К0Н = Cu(OH)2j + K2S04
31 BaCl2 + K2SO4 = BaS04| + 2КС1
CaCl2 + Na2C03 = CaC03| + 2NaCl
Некоторые из этих реакций уже встречались в опытах из первой части парагра-
фа.
Во всех случаях один из продуктов обменной реакции обязательно должен поки-
дать реакционную смесь в виде осадка или газообразного вещества. Либо должно
получаться прочное соединение, не распадающееся в растворе на ионы (например,
вода в реакции нейтрализации). Если эти условия не выполняется, то при смеши-
вании реагентов в лучшем случае образуется смесь не реагирующих между собой
ионов - реакция не идет.
Задачи
8.27. Продолжите уравнения реакций и уравняйте их. Если есть продукты, вы-
падающие в осадок или выделяющиеся в виде газа, поставьте после них стрелку
вниз или вверх.
1) AgN03 + FeCl3 =
2) Pb(N03)2 + K2S =
3) Ba(N03)2 + A12(S04)3 =
4) CaCl2 + Na3P04 =
5) Na2S + HCl =
6) (NH4)2S04 + KOH =
7) K2C03 + H2S04 =
8) Ba(HC03)2 + H2S04 =
9) A1203 + КОН (избыток) =
10) Si02 + NaOH =
11) NaHC03 + HCl =
12) NaHC03 + NaOH =
13) [Cu(OH) ]2S04 + KOH =
14) [Cu(OH) ]2S04 + H2S04 =
15) MgO + HBr =
16) MgO + S03 =
17) K2S + HN03 = кислая соль + ...
18) Mg(OH)2 + H2S04 = основная соль + ...
19) FeS04 + KMn04 + . . . = MnS04 + . . .
20) K2S03 + K2Cr207 + H2S04 =
§8.9 Связь между классами
неорганических соединений
Давайте представим известные нам классы соединений в виде единой схемы
(звездочками помечены классы, которые рассматривались только на втором и
третьем уровне этой главы):
I—Металлы
I—Простые —
Вещества —
1—Неметаллы
Основные
I—Оксиды —
—Кислоты —\
I— Сложные —
I— Кислотные
|—Киспор оде од ержащие
1_Б е скисл ор о дные
i-Щепочи
|— О С НОЕ ания -L-H ерасть оримые
I—Амфотерные *
.-Средние *
^Кислые *
1 Соли —[
I—Основные *
Деление веществ на классы достаточно условно. Например, мы знаем, что ки-
слоты подразделяются на одно-, двух- и трехосновные, но их обычно не выделяют
в отдельные классы соединений. Точно также не являются отдельными классами
сильные и слабые кислоты. Это же справедливо и для оснований.
Между классами существует важная связь, которую называют генетической ("ге-
незиз" по-гречески обозначает "происхождение"). Эта связь заключается в том,
что из веществ одного класса можно получить вещества других классов.
Существует два основных пути генетических связей между веществами: один из
них начинается металлами, другой - неметаллами.
Например, сульфат кальция CaS04 можно получить либо из металла кальция, ли-
бо другим путем - из неметалла серы:
н2° н2зо4
Са *- Са{ОН)2 *~ CaS04
металл основание соль
О,
неметалл
SO,
о5
so,
,2 ~- о^з
кислотные оксиды
СаО
CaS04
соль
С другой стороны, из соли можно опять прийти к металлу и неметаллу:
CaS04
соль
СаО
основной
оксид
Н3
*■ so3 -
кислотный
ОКСИД
Zn
Н70
Са
металл
S +
неметалл
ZnSOd
Одновременно существуют и другие пути взаимопревращений соединений разных
классов. Таким образом, генетические связи между разными классами соединений
очень многообразны.
Задачи
8.28. К какому классу (или классам) относятся перечисленные соединения:
ЫагО г СО2, CuO, SO3, РегОз? С какими из них будет реагировать концентрирован-
ная серная кислота? Напишите уравнения реакций.
8.29. Если хранить щелочи (NaOH, КОН) в неплотно закрытых банках, то с ве-
ществами постепенно происходят изменения, связанные с контактом этих веществ
с углекислым газом С02. Напишите уравнения происходящих реакций.
8.30. Ниже приведены структурные формулы пяти веществ. К каким классам со-
единений относятся эти вещества? Напишите реакции между веществами (а) и (г);
между веществами (а) и (б); между веществами (а) и (д).
Н—0—Na H-O-CI НО—Be—ОН 0=3=0
а б в г
8.31. Напишите уравнения получения оксидов нагреванием следующих веществ:
а) Са(ОН)2, б) Н3Р04, в) Са3(Р04)2.
8.32. Нарисуйте структурную формулу сульфата алюминия A12(S04)3-
8.33. В результате реакции между растворами двух солей образовался осадок
хлорида серебра, а в растворе остался только нитрат калия. Между какими соля-
ми произошла реакция?
8.34. Из двух приведенных ниже уравнений реакций продолжить можно только
одно. Какое? Что образуется?
Ni + MgCl2 =
Mg + NiCl2 =
8.35. Из двух приведенных ниже реакций идет только одна. Какая? Напишите
уравнение реакции.
FeCl3 + NaOH =
NaCl + КОН =
8.36. На титрование 5,0 мл раствора соляной кислоты неизвестной концентра-
ции израсходовано 10,0 мл 0,1 М раствора NaOH. Какова концентрация соляной
кислоты?
8.37. К раствору, содержащему 1 моль серной кислоты, прибавили 1 моль гид-
роксида натрия, а затем раствор досуха выпарили. Какая соль при этом выдели-
лась? Какова ее масса?
8.38. Через раствор, содержащий 3,2 г гидроксида натрия, пропустили 1,568 л
С02. Какие соли и в каком количестве образовались?
8.40. Как осуществить следующие превращения:
Са -> Са(ОН)2 -> СаС03 -> СаО -> CaS04 -> СаС12 -> Са ?
8.41. Как осуществить следующие превращения:
Фосфор -> хлорид фосфора (V) -> хлороводород -> хлорид цинка -> хлорид се-
ребра?
8.42. При взаимодействии хлорида фосфора РС15 с водой образовалось 2,5 моля
хлористого водорода. Рассчитайте массу осадка, образующегося при добавлении к
полученному раствору избытка СаС1г.
8.43. Напишите уравнения реакций, происходящих при сливании равных объемов
следующих растворов:
а) 1М NH3 + 1М НС1
б) 1М NaOH + 1М H2S04
в) 1М NaOH + 1М NaHC03
г) 1М МдС12 + 1М NaOH
Назовите вещества, которые получаются при осторожном испарении воды из этих
растворов. К какому классу они относятся? Напишите их структурные формулы.
8.44. Укажите состав конечных продуктов, назовите их и расставьте коэффици-
енты в следующих уравнениях:
H2S + Pb(N03)2 =
Си + HN03 (конц.) =
CuS04 + Zn =
Na2C03 + HCl =
Опишите внешние признаки этих реакций.
8.45. Приведите структурные формулы угольной кислоты и ее солей (с назва-
ниями) . Напишите уравнения реакций, отражающие свойства угольной кислоты и ее
Н-0
Н-0
>
:с=о
солей. В чем отличие этой кислоты от других минеральных кислот? Укажите не
менее трех способов получения солей угольной кислоты. Какие минералы, являю-
щиеся солями угольной кислоты, вы знаете?
8.46. К водному раствору, содержащему 26,4 г сульфата аммония, добавляют
избыток гидроксида натрия и нагревают. Выделившийся при этом газ полностью
поглощается 100 мл раствора 4М фосфорной кислоты с плотностью 1,2 г/см3. Оп-
ределите состав образующейся соли и ее концентрацию (масс. %) в полученном
растворе.
8.47. После выдерживания цинковой пластинки массой 80 г в растворе Pb(N03)2
ее масса увеличилась до 94,2 г. Сколько граммов свинца выделилось на пластин-
ке?
8.48. Напишите уравнения реакций следующих превращений:
Са -> СаН2 -> Са(ОН)2 -> Са(НС03)2 -> СаС12 -> Са3(Р04)2
8.49. Минерал изумруд содержит следующие элементы: Be - 5,0 масс. %, А1 -
10,0 масс. %, Si - 31,0 масс. %, которые находятся в нем в виде оксидов.
Хром, ответственный за зеленую окраску изумруда, содержится в нем в незначи-
тельных количествах и его можно не принимать в расчет. Напишите химическую
формулу изумруда.
Кристалл изумруда в естественном местонахождении.
Ответы
8.30. а) гидроксид; б) кислота; в) основной оксид; г) кислотный оксид; д)
кислота.
8.33. КС1 + AgN03.
8.34. Mg + NiCl2 = Ni + MgCl2.
8.35. FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 (осадок) + 3NaCl.
8.36. 0,2M HC1.
8.37. 120 г NaHS04.
8.38. NaHC03 (0,06 моль) и Na2C03 (0,01 моль).
8.39. ВаС12 + Na2S04 = BaS04 (осадок) + 2NaCl (сульфат бария настолько мало-
растворим, что не способен быть ядовитым, как многие другие, растворимые соли
бария).
8.42. 0,25 моль (77,5 г) Са3(Р04)2.
(ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ)
Химичка
ИНИЦИИРУЮЩИЕ ВВ. СПРАВОЧНИК
ФУЛЬМИНАТЫ ИЛИ СОЛИ
ГРЕМУЧЕЙ КИСЛОТЫ
Фульминаты - соли неустойчивой в свободном виде гремучей кислоты HCNO.
Очень чувствительны к мех. воздействиям. На практике применяют фульминат рту-
ти и серебра. Некоторые фульминаты могут быть получены кипячением водной сус-
пензии соответствующего металла и гремучей ртути. Высокой инициирующей спо-
собностью отличаются фульминаты меди и кадмия, однако они слишком дороги при
промышленном пр-ве и химически нестойки.
Гремучая ртуть,
фульминат ртути
Hg(CNO)2
Физико-химические свойства
Белый или серый (содержит примесь коллоидной ртути) кристаллический поро-
шок, в сухом виде очень чувствительный к удару, трению, огню, наколу и т. п.
Взрывается при действии конц. серной кислоты H2S04, разлагается конц. кисло-
тами в т.ч. и HN03. Растворимость в воде: 0.07 г на 100 г воды при 12 С, 0.77
г при 100 С (по другим данным 0.01% при 15.5 С) из водного раствора кристал-
лизуется гемигидрат желтого цвета (из-за примеси продукта гидролиза - НдО) .
При кипячении и при действии щелочей гремучая ртуть разлагается. Плохо рас-
творима в этаноле, лучше - в водных растворах KCN и NH3 (в теплых - заметно
разлагается). Растворима в этаноламине и пиридине; при прибавлении воды может
выкристаллизовываться в чистом виде. Ядовита. Белая модификация заметно более
устойчива к хим. и тепловым воздействиям. Малоустойчива к солнечному свету -
при облучении темнеет с образованием ртути в поверхностных слоях. Скорость
горения 15.5 мм/с (диаметр 4 мм, бронировка коллодием, плотн. 3.8г/см3). Гре-
мучая ртуть энергично реагирует с алюминием или магнием, особенно в присутст-
вии влаги, что может даже послужить причиной взрыва, поэтому необходимо не
допускать ее контакта с этими металлами. В сухом состоянии очень медленно
реагирует с медью, кадмием, серебром. Не взаимодействует в сухом или влажном
состоянии с железом или сталью. Чистая белая гремучая ртуть в отсутствии вла-
ги с металлами не взаимодействует. Плотность монокристалла - 4.42 г/см3 (на-
сыпная - 1.22-1.6 г/см3) .
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
При ударном воздействии, гремучая ртуть, содержащая 10% влаги разлагается
без взрыва. При влажности 30% полностью теряет чувствительность. Медленное
разложение г.р. начинается при температуре выше 50 С, даже в сухой атмосфере,
при 90-95 С почти полностью разлагается за неск. дней с образованием желтого
невзрывчатого вещества; с 10% добавкой этилцентралита устойчива до 80 С. Тем-
пература вспышки ок. 180 С. Оптимальная чувствительность к наколу проявляется
при прессовании под давлением 700-750 кг/см2. Гремучая ртуть, флегматизиро-
ванная парафином в кол-ве 20% обладает довольно низкой чувствительностью, но
способна детонировать от капсюля-детонатора и использовалась раньше в качест-
ве ВВ для детонирующего шнура. Для уменьшения чувствительности можно флегма-
тизировать добавлением к смоченной г.р. небольшого кол-ва крахмала. Из-за вы-
сокой чувствительности хранение гремучей ртути допустимо только под слоем во-
ды.
Инициирующая способность
Горение неплотно спрессованных зарядов переходит в детонацию. При значи-
тельном уплотнении теряет свойства инициирующего ВВ (подвержена перепрессов-
ке) . Мин. инициирующий заряд в капсюле-детонаторе при запрессовке с чашечкой
для тетрила, гексогена и ТЭН-а 0.29 г, для тротила 0.36 г, для тринитроксило-
ла 0.4 г. В других условиях мин. инициирующий заряд для тротила 0.25 г, для
тетрила 0.20 г, для гексогена 0.19 г, для ТЭНа 0.17 г. Гремучая ртуть содер-
жащая добавку азида свинца обладает почти такой же инициирующей способностью,
как и чистый азид.
Энергетические характеристики
Скорость детонации г.р. 2300 м/с при плотн. 1.25 г/см3, 4480 м/с при плотн.
3.3 г/см3, 5400 м/с при плотн. 4.17 г/см3, Объем продуктов взрыва 315 л/кг.
Теплота взрыва 1.79 МДж/кг. Теплота образования +96.2 ккал/моль. Энтальпия
образования +225 ккал/кг. Фугасность 110 мл. Бризантность (песочная проба,
заряд 0.4 г) 17.9-23.4 г песка (тротил 43-48 г).
Применение
В обычные капсюли-детонаторы запрессовывают под давлением 250-300 кг/см2,
что соотв. плотности 3-3.5 г/см3.
Впервые была получена Шведско-Немецким алхимиком бароном Йоханом Кункелем
(Kunkel) в 17 веке, рецепт ее приготовления был описан в книге Кункеля, вы-
шедшей в 1716 г. уже после смерти автора. В то время гремучая ртуть не нашла
применения и была забыта до 1800 г., когда англичанин Эдвард Говард заново
открыл рецепт ее приготовления и изучил ее свойства. В 1807 г. шотландец
Александр Форсайт запатентовал ее применение в качестве инициатора зарядов
дымного пороха. Прототип ударного капсюля-воспламенителя был изготовлен еще
до 1824 г., когда Фредерик Джойс (Joyce) предложил первую успешную конструк-
цию воспламенителя на основе гремучей ртути. В 1836 г. было изготовлено ружье
с использованием ударного воспламенения. Однако первое по настоящему успешное
ружье с капсюлем центрального боя было сконструировано в 1861 г. В России
ударные воспламенители начали изготавливаться с 1843 г. В 1867 г. Альфред Но-
бель изобрел первый гремучертутный капсюль-детонатор, который был с успехом
применен для подрыва динамита. Таким образом гремучая ртуть является самым
старым из известных инициирующих ВВ, применявшимся единственно вплоть до на-
чала 20 века (I мир. войны).
Серая форма гремучей ртути применялась в капсюлях-воспламенителях в смеси с
бертолетовой солью и сернистой сурьмой, белая - в капсюлях-детонаторах с
разл. бризантными ВВ (напр. с тетрилом).
Изначально в капсюлях-детонаторах гремучая ртуть использовалась в чистом
виде. Было разработано 8 видов гремучертутных капсюлей-детонаторов, этот
стандарт является международным.
С начала 20 века к гремучей ртути, предназначенной для снаряжения капсюлей-
детонаторов начали добавлять хлорат калия в количестве до 20% (т.н. «белая
смесь»), его добавка повышала безопасность производства и несколько увеличи-
вала бризантное действие. В употреблении остались лишь КД №6, КД №7, и осо-
бенно КД №8. Впоследствии начали применять комбинированные КД №8 с основным
зарядом бризантного ВВ например содержащие 0.5 г гремучей ртути и 1.0 г тет-
рила.
Табл. 1. Гремучертутные капсюли-детонаторы.
Капсюль-
детонатор (КД)
№1
№2
№3
№4
№5
№6
№7
№8
Вес гремучей ртути в
смеси с 20% КСЮз, г.
0.3
0.4
0.54
0.65
0.8
1.0
1.5
2.0
Размеры детонатора
диаметр/длина мм.
5.5/16
5.5/22
5.5/26
6/28
6/30-32
6/35
6/40-45
6-7/50-55
В капсюлях-воспламенителях с начала 2-ой мировой войны гремучая ртуть нача-
ла вытесняться более стабильными и некорродирующими оружейный ствол ударными
смесями на основе азида свинца и ТНРС. В настоящее время ограниченно применя-
ется в смесях для капсюлей-воспламенителей в охотничьем оружии. В капсюлях-
детонаторах, также произошла постепенная замена гремучертутно-тетриловых де-
тонаторов на азидо-тетриловые, а затем на азидо-тэновые и азидо-гексогеновые,
при той же массе и размерах обладающих гораздо более выраженным инициирующим
и бризантным действием. Используется в медных, латунных (лакированных) или
пластмассовых корпусах.
Получение
Получают растворением 1 ч. ртути в 9-12 ч. азотной кислоты плотностью 1.36-
1.4 г/см3 и добавлением полученного раствора к 8-12 ч. 85-96% этилового спир-
та. Реакция происходит очень бурно сначала с выделением белых, затем бурых
паров оксидов азота, после чего пар опять становится белым. Эти пары очень
токсичны при вдыхании. По окончании выделения белых паров, кристаллы отфильт-
ровывают и промывают водой до нейтральной реакции сточных вод.
Получение по немецкому способу:
1) Сначала растворяют 300 г ртути в 3000 г 54% азотной кислоте (1.34 г/см3)
при охлаждении, а затем медленно вливают в 1900 г 90% спирта; при этом вы-
деляются пары окислов азота и смесь "вскипает". Через неск. минут добавля-
ют еще 200 г спирта, осевшие кристаллы промывают водой и отфильтровывают.
Выход 83-90%. То есть около 360 г. Вместо ртути можно использовать нитрат
ртути. Для получения белой формы необходимо добавить к спирту небольшое
кол-во конц. соляной к-ты.
2) 500 г ртути растворили в 4500 г НЫОз (62% -1.383 г/см3) , нагрели до 50-56
С, влили 5000 мл. 95% спирта, подогретого до 40 С, в который предваритель-
но добавлено 5 г меди, растворенной в 5 мл. конц. НС1. Для удаления остат-
ков кислоты, после фильтрации, кристаллы многократно промывают водой до
нейтральной реакции.
Получение в лаборатории:
2 г ртути1 растворяют в 10 мл азотной кислоты плотностью 1.42г/смЗ, полу-
ченный раствор вливают в 20 мл 90% этилового спирта. При этом сначала выделя-
ются белый пары, затем оранжево-коричневые и в конце опять белые. Через при-
близительно 20 мин выделение паров прекращается и содержимое стакана вылива-
ется в 250 мл холодной воды.
Кислотный слой сливается, а кристаллы промываются водой на воронке Бюхнера.
Кристаллы хранят в воде и по мере необходимости извлекают, сушат при комнат-
ной температуре. Выход 3.4 г гремучей ртути серой модификации. Для получения
белой модификации при растворении ртути в азотной кислоте можно добавить 0.15
г цинка.
В других методах вместо спирта может быть использован конц. водный р-р ма-
лоновой к-ты с добавкой нитрита натрия.
Может быть получена из натриевой соли нитрометана и солей ртути. Затем
ртутную соль нитрометана разлагают минеральной кислотой средней концентрации.
Фульминат серебра,
гремучее серебро,
AgCNO
Физико-химические свойства
Представляет собой бесцветные игольчатые кристаллы, темнеющие на свету. Не
растворим в азотной кислоте, разлагается соляной.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
Температура вспышки ок. 200 С. Более чувствителен к удару и трению чем гре-
мучая ртуть. Чувствительность к удару (Rotter test) - 22 (азид свинца — 30,
гексоген - 80) . Чрезвычайно опасен в обращении, но полученный в виде очень
тонкого порошка менее чувствителен чем гремучая ртуть.
Инициирующая способность
Инициирующая способность фульмината серебра по тротилу при испытании без
чашечки - 0.14 г (Г.Р. в этих условиях 0.35 г).
Энергетические характеристики
В отличие от гремучей ртути бризантность увлажненного AgCNO практически не
1 Ртуть применяется в термометрах, соли - в медицине для дезинфекции (каломель HgCl,
сулема НдС12, преципитат HgNH2Cl) , желтая окись ртути - в ртутных батарейках и в
желтой ртутной мази. Ртуть и все ее соединения чрезвычайно ядовиты, способны накап-
ливаться в организме.
отличается от бризантности сухого.
Применение
Применялся и применяется в хлопушках и др. пиротехнических устройствах раз-
влекательного характера, т.к. при взрыве не образует ядовитой ртути. Известно
использование в детонаторах итальянского производства для ВМФ.
Получение
Получают аналогично фульминату ртути.
Получение гремучего серебра с пониженной чувствительностью к мех. воздейст-
виям:
1 грамм серебра растворяют в 6мл 66-70% азотной кислоте на водяной бане при
90-95 С, добавляют 1 мл воды. Полученный раствор приливают к спирту, находя-
щемуся в широкой склянке (на 1 г р-ра берут 1,5 мл 95% спирта) при 70 С. Если
реакция останавливается, то склянку погружают в горячую воду, если же реакция
протекает очень бурно, то склянку охлаждают холодной водой. Осадок Г.С. от-
фильтровывают , промывают водой до нейтральной реакции и сушат.
1. Багал Л.И. Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ М. , Машино-
строение, 1975. с. 11.
2. Encyclopedia of explosives and related items./ Basil T. Fedoroff & Oliver
E. Sheffield. Vol 6 - Piccatiny Arsenal Dover, New Jersey, USA - 1974.
F217-F223, F226-F230.
3. T. Urbanski - Chemistry and Technology of Explosives Vol 3 - Pergamon
Press. Oxford. 1967- P. 135.
4. Хмельницкий Л. И. Справочник по бризантным взрывчатым веществам Ч. 2 - М
1962 С 20.
5. Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический сло-
варь/ Под Ред. Б.П. Жукова. Изд 2-е исправл - М. Янус К. 2000 с. 192.
6. П.Ф. Бубнов. Средства инициирования. НКАП Оборонгиз. 1945.
7. Tenney L. Davis. Chemistry of powders and explosives. NY. 1943 p.417.
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ
АЗИДЫ
Азиды - соли азотисто-водородной кислоты HN3 (Бесцв. летучая, чрезвычайно
взрывоопасная жидкость с резким запахом, взрывоопасна в т.ч. в парообразном
состоянии, t кип. 36 С, разлагается при действии окислителей. Очень токсична.
Ее хорошо растворимые соли тоже очень ядовиты). Соли тяжелых металлов облада-
ют взрывчатыми свойствами. На практике примебняются азиды свинца, серебра и
кадмия. Азиды бария и стронция довольно малочувствительны к удару, раньше
применялись в системах электровоспламенения.
В промышленности азиды тяжелых металлов получают из азида натрия, который,
в свою очередь, может быть получен:
1. Пропусканием закиси азота над амидом натрия при 200 С:
2NaNH2 + N20 = NaN3 + NaOH + NH3
(основной промышленный метод) либо взаимодействием амида натрия с нитратом
натрия в жидком аммиаке
3NaNH2 + NaN03 = NaN3 + 3NaOH + NH3
2. Из азотисто-водородной кислоты, получаемой по реакции между гидразином
или гидразин-гидратом и азотной (азотистой) кислотой. А также осторожным
окислением смеси солей гидразина и гидроксиламина персульфатами (можно
использовать Н202 , перманганат калия и др.)
Получение азида натрия из гидразинсульфата:
К 130 г гидразинсульфата прибавили соответствующее кол-во р-ра аммиака для
образования хорошо растворимого гидразин аммония сульфата. В образовавшийся
раствор (ок. 500 мл) при интенсивном помешивании очень медленно добавили рас-
считанное кол-во нитрита натрия, растворенного в 500 мл воды. При этом необ-
ходимо тщательно перемешивать и следить чтобы температура не поднималась выше
30 С. Таким образом получается р-р содержащий азид и сульфат натрия. Подобным
образом можно получить азид натрия из нитрата гидразина. Во избежание значи-
тельного разложения продукта реакцию в обоих случаях надо вести таким образом
чтобы поддерживалась слабокислая реакция среды (кислотность на уровне кислот-
ности насыщенного раствора борной кислоты).
3. В лаборатории наиболее удобна реакция между гидразином (можно также ис-
пользовать гидразин-гидрат или сульфат гидразина), этилнитритом и щелочью
при охлаждении. Таким образом получается азид соотв. щелочного металла.
При использовании этого метода исключена возможность образования летучей
и ядовитой азотистоводородной к-ты:
N2H4-H20 + C2H5ONO + NaOH = NaN3 + C2H5OH + 3H20.
Вместо этилнитрита (t кип. 17 С) удобнее использовать более высококипящие
бутилнитрит и амилнитрит.
Получение азида калия из бутилнитрита:
Сначала растворяют 65-70 г гидроксида калия в 500 мл абсолютного спирта при
нагревании.
К раствору добавляют 60 г 85% гидразин-гидрата. Смесь слегка подогревают и
добавляют 15 г бутилнитрита для затравки. Затем колбу с присоединенным к ней
холодильником снимают с паровой бани и вводят еще 110 г бутилнитрита с такой
скоростью, чтобы смесь слегка кипела. Обычно эта операция продолжается 1 час.
Затем колбу вновь нагревают на паровой бане в течение 15 мин для завершения
реакции. Колбу охлаждают в бане со льдом. Твердое вещество отфильтровывают,
промывают четырьмя порциями по 50 мл. холодного абсолютного этанола, а затем
двумя порциями этилового эфира по 125 и 100 мл соотв. Препарат сушат на воз-
духе при 55-60 С. Выход азида калия 78-84%.
При использовании сульфата гидразина вместо гидразингидрата, в смеси наряду
с азидом натрия образуется сульфат. Поэтому необходима дополнительная очист-
ка. Очистка заключается в осторожном добавлении к смеси солей разбавленной
серной кислоты и отгонке азотисто-водородной кислоты в 10% р-р гидроксида на-
трия. Возможно использование меньшего кол-ва спирта и большего кол-ва воды
(напр. содержания воды 50-80%). В этом случае нужен избыток гидразина (0.6-
0.75 моля орг. нитрита на 1 моль гидразина).
Получение бутилнитрита:
В 60 мл воды вливают 87 мл конц. серной кислоты. Смесь охлаждают до 0 С в
ванне из смеси льда с поваренной солью. Осторожно приливают 222 г бутилового
спирта при постоянном перемешивании.
Затем в течение часа эту смесь вводят под поверхность холодного (0 С) р-ра
228 г нитрита натрия в 900 мл воды. Раствор нитрита следует охлаждать смесью
соли и льда и тщательно перемешивать во избежание образования вязкой эмуль-
сии. Бутилнитрит всплывает в виде желтого масла. Этот слой отделяют и трижды
промывают порциями по 60 мл раствора, содержащего 45 г хлорида натрия и 5 г
бикарбоната натрия в 180 мл воды. Выход 87-93%.
Азид натрия также может быть синтезирован из N-нитрозодифениламина, который
в отличие от большинства других нитрозаминов не является канцерогеном.
НДФА получают взаимодействием спиртового р-ра дифениламина с нитритом на-
трия в кислой среде.
Затем спиртовой р-р НДФА нагревают с соотв. количеством спиртового р-ра ще-
лочи и гидразин-гидрата.
После нескольких часов кипячения смесь охлаждают и выделившийся азид натрия
отфильтровывают. Полученный обратно дифениламин можно опять использовать для
получения азида натрия.
Получение сульфата гидразина:
Мочевину растворяют в избытке р-ра щелочи, охлаждают до 0 С. После чего по-
лученный раствор прибавляют к холодному раствору гипохлорита натрия:
CO(NH2)2 + 2NaOH + NaCIO => N2H4H20 + NaCl + Na2C03
Для достижения положительных выходов в смесь необходимо добавить небольшое
кол-во желатины, животного клея или крахмала, более эффективна добавка пер-
манганата калия, которая позволяет поднять выход до 70%.
После растворения смесь необходимо нагреть до приблизительно 100 С, когда
начнется образование гидразина. Смесь охлаждают и нейтрализуют серной кисло-
той и концентрируют р-р упариванием. При этом выпадает осадок малорастворимо-
го сульфата гидразина N2H4aH2S04 (растворимость 2.86 г на 100 г воды при 20
С)
4. Другой лабораторный способ основан на нитрозировании семикарбазида и дей-
ствии щелочи на полученный азид карбаминовой к-ты. Семикарбазид получают
восстановлением нитромочевины или взаимодействии мочевины с гидразин-
гидратом при повышенной температуре.
Азид свинца,
свинца диазид,
LA, Pb(N3)2
Физико-химические свойства:
Существует в 4-х кристаллических модификациях: в изделиях применяется ос-
форма - бесцв. кристаллический, технический - серый порошок, которая получа-
ется при сливании слабых растворов азида натрия и нитрата (или ацетата) свин-
ца. На практике, осаждение ведут в присутствии водо-растворимых полимеров,
тогда продукт получается сравнительно безопасным в обращении. При добавлении
орг. растворителей (напр. эфира) или при диффузионном взаимодействии р-ров
образуется р-форма, которая кристаллизуется в виде крупных игольчатых кри-
сталлов . В кислой среде могут быть также получены менее стабильные б и у фор-
мы . При длительном хранении или при нагревании р, 5, и у кристаллы превраща-
ются в а.
Азид свинца практически нерастворим в воде (0.023 г на 100 г воды при 18 С,
0.09 г на 100 г воды при 70 С), плохо растворим в водных растворах ацетата
свинца, ацетата аммония и натрия, хорошо - в этаноламинах (146 г азида на 100
г этаноламина). При кипячении с водой разлагается с постепенным выделением
азотисто-водородной к-ты. В присутствии влаги и СОг, разлагается по поверхно-
сти с образованием карбоната и основного азида свинца. На свету разлагается
на свинец и азот (по поверхности), при интенсивном облучении свежеполученный
азид свинца может разлагаться со взрывом. В сухом виде химически устойчив и с
металлами не реагирует. При хранении азид свинца не должен соприкасаться с
медью и ее сплавами, т.к. в присутствии влаги образует смеси азидов меди с
непредсказуемыми свойствами. Токсичен. Плотность 4.71 г/см3 (насыпная ок. 1.2
г/см3) , плотн. р - 4.93 г/см3.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
Достаточно термостоек; начинает разлагаться при 245-250 С, температура
вспышки чистого ос-А.С. - ок. 330 С (температура вспышки декстринового А.С.
275 С) . Чувствительность к удару увлажненного азида свинца ненамного меньше
чем сухого; он может быть увлажнен до 30% практически без потери взрывчатых
свойств. Менее чувствителен к удару чем гремучая ртуть (3 см для груза 2 кг,
гремучая ртуть 2 см) . К трению более чувствителен чем гремучая ртуть (декст-
риновый менее чувствителен). При попытке растирания в фарфоровой ступке - де-
тонирует . Сравнительная чувствительность к удару различных сортов азида свин-
ца (груз 2 кг) : декстриновый 4-6 дюймов, служебный 2 дюйма, коллоидный 2-3
дюйма, поливинилспиртовый 4-5 дюйма. Недостаточно восприимчив к лучу огня и
искре из-за наличия пленки основных солей свинца, возникающей в результате
воздействия влажной углекислоты при хранении. У свежеполученного химически
чистого азида восприимчивость к действию пламени очень высока. Очень опасен в
обращении из-за высокой чувствительности к трению (свежеполученный А.С. более
чувствителен к трению, чем технический), чувствительность к мех. воздействиям
в большой степени зависит от размера кристаллов и способе кристаллизации. При
размерах кристаллов более 0.5 мм чрезвычайно взрывоопасен. В процессе синтеза
возможно взрывное разложение на стадии получения насыщенного раствора, кри-
сталлизации и сушки. Известны случаи самопроизвольных взрывов при пересыпа-
нии. Считается, что азид свинца полученный из ацетата свинца более опасен в
обращении, чем полученный из нитрата.
Инициирующая способность
У азида свинца способность детонировать бризантные ВВ в несколько раз выше
чем у гремучей ртути из-за более узкого преддетонационного участка. Минималь-
ный инициирующий заряд чистого азида свинца в капсюле-детонаторе при запрес-
совке с чашечкой для тетрила - 0.025 г, гексогена - 0.02 г, тротила - 0.09 г.
Инициирующая способность по гексогену для разл. сортов азида свинца: декст-
риновый - 0.09 г, английский служебный - 0.025 г, поливинилспиртовый - 0.03
г. Не подвержен перепрессовке.
Энергетические характеристики
Теплота взрыва 1.54 МДж/кг. Теплота образования 112 ккал/моль., скорость
детонации 4630 м/с при 3.0 г/см3, 5300 м/с при 4 .1 г/см3. Объем продуктов
взрыва 308 л/кг. Фугасность 110 мл. Бризантность по песочной пробе 13.8-15 г
песка (тротил 43-48 г). Давление на фронте детонационной волны 15.8 ГПа при
3.7 г/см3.
Применение
В капсюли-детонаторы запрессовывают под давлением 600-700кг/см2. Впервые
азид свинца был получен Курциусом (Curtius) в 1891 гю при приливании раствора
ацетата свинца к раствору азида натрия или аммония. В 1907 и 1908 г. были
взяты патенты на использование азида свинца в капсюлях-детонаторах. Однако
вплоть до 1920 г. практического применения азид свинца не находил ввиду высо-
кой чувствительности и опасности обращения с чистым кристаллическим продук-
том. И только с конца 20х - начала ЗОх годов 20 века, когда были отработаны
методы осаждения с применением органических коллоидов, началось массовое про-
мышленное производство азида свинца, сравнительно безопасного и пригодного
для снаряжения детонаторов. В США. производство декстринового азида свинца на-
чалось в 1931 г. Во время 2 ой мировой войны азид свинца начал вытеснять гре-
мучую ртуть в капсюлях-детонаторах, и к концу 20 в. почти полностью вытеснил
ее из употребления.
Азид свинца применяется в огневых, электрических и ударных капсюлях-
детонаторах, обычно с добавками ТНРС, увеличивающего восприимчивость к пламе-
ни и тетразеном, повышающим восприимчивость к удару и наколу. Азид свинца ис-
пользуется в алюминиевых или более предпочтительно в стальных корпусах, реже
- в медных лакированных и луженых. Установлено, что для получения стабильной
скорости детонации из сухого декстринового азида свинца, требуется заряд дли-
ной не менее 2.5 мм и значительно более длинный заряд из увлажненного А.С.
Поэтому в малогабаритных изделиях декстриновый азид свинца не применяется. В
Англии иногда применяют т.н. "английский служебный" азид свинца - кристаллы
которого окружены ядрами из карбоната свинца. Он содержит ок. 98% Pb(N3)2 и
отличается от декстринового лучшей термостойкостью и иниц. способностью. Од-
нако он более опасен при некоторых операциях.
Получение
Азид свинца получают сливанием разбавленных растворов азида натрия и нитра-
та свинца (реже используют ацетат свинца) при перемешивании в присутствии во-
до-растворимых полимеров, например декстрина. Применение декстрина позволяет
получать частицы контролируемого размера до 0.1 мм, имеющих хорошую сыпу-
честь , округлую форму и пониженную восприимчивость к трению. Однако такой
А.С. отличается повышенной гигроскопичностью и несколько сниженной инициатив-
ностью. В некоторых методах после образования частиц декстринового азида
свинца, для понижения чувствительности и гигроскопичности в раствор добавляют
стеарат кальция в кол-ве 0.25%.
Считается, что при использовании растворов ацетата (нитрата) свинца и азида
натрия концентрацией более 10% появляется риск самопроизвольного взрыва при
кристаллизации. При кристаллизации азида свинца без перемешивания через неко-
торое время всегда происходит взрыв. Первоначально предполагалось, что взрыв
происходит из-за образования кристаллов р-формы, которые детонировали от
внутренних напряжений, однако более тщательные исследования показали, что р-
форма может быть получена в чистом виде и ее чувствительность аналогична ос-
форме.
В 70-х-80-х годах было подтверждено, что причины взрыва носят электрическую
природу из-за перераспределения электрического заряда в слоях раствора. Пере-
мешивание и добавка водо-растворимых полимеров не позволяют локализоваться
электрическим зарядам и тем самым предотвращают самопроизвольный взрыв.
Также для осаждения азида свинца вместо декстрина используют 0.4-0.5% р-р
желатины с добавкой небольшого кол-ва соли Рохеля (сорт GAM) после образова-
ния округлых агломератов азида свинца, в раствор добавляют 0.1% суспензию
сульфида молибдена или реже стеарата цинка (алюминия), который адсорбируется
на поверхности кристаллов и служит "твердой" смазкой. Такой азид свинца отли-
чается пониженной чувствительностью к трению. Применяется также обработка по-
верхности частиц азида свинца растворами стифната магния и нитрата свинца,
что приводит к образованию пленки стифната свинца и значительному улучшению
восприимчивости к лучу пламени.
Для капсюлей военного назначения вместо декстрина и желатины используют до-
бавку Na-соли карбоксиметилцеллюлозы (сорт RD1333 и RD1343) или поливинилово-
го спирта (сорт PVA, для осаждения используется 0.3% ПВС в растворе нитрата
свинца). Конечный продукт содержит большее кол-во азида свинца (ок. 96% для
ПВС азида и 98% для натрий-карбоксиметилцеллюлозного) чем при методе осажде-
ния с декстрином (около 92%) и следовательно обладает большей инициирующей
способностью и гораздо меньшей гигроскопичностью.
При быстром сливании р-ров без добавки полимеров образуется т.н. коллоидный
азид свинца, обладающий максимальной инициирующей способностью, но плохой сы-
пучестью и соответственно недостаточной технологичностью, он иногда находит
применение в электродетонаторах в виде смеси с этилацетатным раствором нитро-
целлюлозы .
Получение в пром-ти декстринового азида свинца:
К 7.5-9% водному р-ру нитрата свинца добавляют небольшое кол-во щелочи для
достижения рН = 7 (р-р нитрата свинца имеет сильнокислую реакцию), добавляют
декстрин, с расчетом, чтобы его содержание в исходной смеси было 0.2%. Смесь
нагревают до 60 С, и при включенной мешалке приливают в течение 1 часа подог-
ретый 3% р-р азида натрия. Нитрат свинца обычно берется с небольшим (10%) из-
бытком к азиду натрия. Смесь охлаждают и содержимое выливают на фильтр. Про-
дукт промывают водой и сушат.
Получение декстринового азида свинца в лаборатории:
Растворяют 2.33 г азида натрия и 0.058 г гидроксида натрия в 70 мл дистил-
лированной воды в стакане №1. Растворяют 6.9 г нитрата свинца и 0.35 г декст-
рина в 90 мл воды в стакане №2 и добавляют 1-2 капли 10% р-ра щелочи чтобы
повысить рН до 5. Содержимое стакана №2 нагревают в водяной бане до 60-65 С и
активно перемешивают пластмассовой палочкой не касаясь стенок стакана. Затем
по каплям в течение 10 мин добавляют содержимое стакана №1. Стакан №2 вынима-
ют из водяной бани и продолжая помешивать ставят охлаждаться до комнатной
температуры (в течение приблизительно часа). Затем выливают в стакан с холод-
ной водой и фильтруют, на фильтре промывают водой и сушат. Выход около 5 г.
Получение декстринового азида свинца в лаборатории (упрощенный метод):
14-15 г нитрата свинца растворяют в 100 мл дистиллированной воды, добавляют
0.4-0.5 г декстрина и перемешивают до растворения. Затем медленно и при осто-
рожном, но быстром перемешивании вливают раствор содержащий 5 г азида натрия
и 50 мл дистиллированной воды. Когда азид свинца осядет маточный раствор уда-
ляют , промывают полученный азид свинца водой и отфильтровывают.
Получение натрий-карбоксиметилцеллюлозного азида свинца в пром-ти (сорт
RD1333):
1.2 л раствора Na-КМЦ (10 г Na-КМЦ на литр воды) смешивают с 145 мл Empilan
AQ (100 г этиленового производного лауриновой кислоты на литр воды) и разбав-
ляют водой до объема 15 литров. Во время всего процесса удерживают температу-
ру 25 С, в течение 60-70 мин в раствор добавляют одновременно раствор азида
натрия (108 г на литр воды) и ацетата свинца (315 г (СН3СОО) 2РЬ • ЗН20 на литр)
в количестве по 14 литров каждого при перемешивании. Продукт промывается,
фильтруется и сушится. Выход 3.3 кг азида свинца. Содержание азида свинца
96.3%.
Азид
серебра
AgN3
Физико-химические свойства
Бесцветные кристаллы. В воде нерастворим, негигроскопичен. Может быть пере-
кристаллизован из водного аммиака. По хим. устойчивости превосходит азид
свинца. Как и азид свинца чувствителен к ультрафиолетовому свету и разлагает-
ся по поверхности. Не совместим с тетразеном и соединениями серы, например с
сульфидом сурьмы.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
Размягчается при 250 С, плавится при 300 С, при быстром нагревании детони-
рует при 270-300 С. Чувствительность к удару сравнительно мала 77.7 см для
груза 0.5 кг, тогда как для гремучей ртути только 12.7 см. Крупнокристалличе-
ский более чувствителен.
Инициирующая способность
Минимальный инициирующий заряд для тротила 0.07 г, для тетрила 0.02 г.
Энергетические характеристики
Максимальная скорость детонации 4400 м/с. Плотн. 4.81 г/см3, по др. данным
5.1 г/см3. Объем продуктов взрыва 244 л/кг. Фугасность 115 мл. Бризантность
(песочная проба) 44.1 г песка (гремучая ртуть в этих условиях - 37.2 г).
Применение
Находит применение в малогабаритных средствах инициирования, широкому при-
менению мешает лишь высокая цена серебра.
Получение
Получают сливанием водного р-ра нитрата серебра и аммиачного р-ра азида на-
трия. При добавлении уксусной к-ты выпадают хорошо образованные кристаллы
азида серебра.
Получение азида серебра:
150 мл р-ра нитрата серебра (340 г/л) было помещено в реактор, оборудован-
ный мешалкой. Мешалка была включена на 150 об/мин. Затем было добавлено 80 мл
20% р-ра аммиака и 150 мл р-ра азида натрия (130 г/л). Затем скорость враще-
ния мешалки увеличили до 800 об/мин и смесь быстро нагрели до 75 С. В течение
первых 20 мин начали появляться кристаллы азида серебра. Тогда по каплям до-
бавили 5 мл 15% уксусной к-ты в течение 5 мин. Затем при включенной мешалке
за 10 мин смесь еще подогрели до 95 С и продержали при этой температуре 45
мин для удаления аммиака. После чего смесь охлаждали до 18 С в течение 8 мин,
по достижении температуры смеси 50 С, по каплям добавляли еще 5 мл 15% уксус-
ной к-ты в течение 2-3 мин. Осадок отделили и дважды промыли 300 мл воды и
высушили. Получились хорошо сыпучие кристаллы азида серебра преимущественно
кубической формы.
Азид
кадмия
Cd(N3)2
Является наиболее инициативным из неорганических азидов, пригодных для
практического применения.
Физико-химические свойства:
Бесцветный крист. порошок, трудно растворимый в воде (растворяется со сла-
бым гидролизом). Плотность 3.24 г/см3.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
t пл. 291 С с разл. Температура вспышки ок. 360 С. По чувствительности за-
нимает промежуточное положение между азидами свинца и серебра.
Инициирующая способность
Минимальный инициирующий заряд для тротила 0.04 г, для тетрила 0.01 г.
Энергетические характеристики
Теплота взрыва около 2.5 Мдж/кг. Скорость детонации 4200 м/с при 3.2 г/см3.
Применение
Находит применение в малогабаритных термостойких герметичных инициаторах.
Получение
Получают действием азотисто-водородной кислоты на окись кадмия (или карбо-
нат кадмия):
CdO + 2HN3 -> Cd(N3)2 + Н20
Азид
меди II
Cu(N3)2
Кристаллическое в-во от буро-желтого до почти черного цвета, почти не рас-
творимое в воде. В воде частично гидролизуется. В обычных условиях не изменя-
ется. При хранении черного Си(N3)2 в течение нескольких месяцев на влажном
воздухе разлагается до желтого Cu(OH)N3. Инициирующая способность для тетрила
0.001 г, для ТЭНа - 0.0004 г. Температура вспышки 203 С, взрывается выше 174
С. Скорость детонации 5000-5500 м/с. Чрезвычайно взрывоопасен, в сухом со-
стоянии может детонировать самопроизвольно, без видимых причин. Исследовалась
возможность практического применения Cu(N3)2 флегматизированного поливинило-
вым спиртом.
Из неорганических азидов также следует отметить соли азидодитио-угольной к-
ты HCS2N3 (более правильно 4Н-1,2,3,4-тиатриазолин-5-тион-а). Были получены
патенты на их использование в капсюлях-детонаторах. Достаточно устойчивая
свинцовая соль получается в виде зеленовато-желтого крист. в-ва при сливании
Na-соли азидодитиоугольной к-ты (может быть получена взаимодействием азида
натрия с сероуглеродом) с ацетатом свинца. Отличается более высокой чем у
азида свинца инициативностью.
Литература:
1. Багал Л.И. Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ М. , Машино-
строение, 1975. с. 164-234.
2. Encyclopedia of explosives and related items./ Basil T. Fedoroff & Oliver
E. Sheffield. Vol 1 - Piccatiny Arsenal Dover, New Jersey, USA - 1960.
A545-A587, A597-A601.
3. T. Urbanski - Chemistry and Technology of Explosives Vol 3 - Pergamon
Press. Oxford. 1967- P. 169-191.
4. Хмельницкий Л. И. Справочник по бризантным взрывчатым веществам 42 - М
1962 С 806, 795.
5. Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический сло-
варь/ Под Ред. Б.П.Жукова. Изд 2-е исправл - М. Янус К. 2000 с. 10-14.
6. Margaret-Jane Crawford, Thomas M. Klapotke, Peter Mayer and Martin Vogt.
CS2N3 -Containing Pseudohalide Species: An Experimental and Theoretical
Study. Inorg. Chem. 2004, 43, 1370-1378.
7. Патенты: US3943235, GB128014, US5208002, US2421778, SU492070.
ОРГАНИЧЕСКИЕ
АЗИДЫ
Циануртриазид,
2,4,6-триазидо-1,3,5-триазин, ЦТА
Физико-химические свойства
Бесцв. кристаллы. Нерастворим в воде, плохо раств. в холодном спирте, хоро-
шо - в горячем спирте, ацетоне, бензоле, хлороформе, эфире, расплавленном
тротиле и др. Медленно разлагается горячей водой. Слабо гигроскопичен. До-
вольно летуч, летучесть заметна при темп-ре более 30 С, поэтому в капсюлях
должна применяться лакировка и герметизация. Слабо токсичен, при систематиче-
ском воздействии на кожу вызывает экзему. Продукты взрыва токсичны. Плотность
1.73 г/см3. Плотность литого ок 1.5 г/см3.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
t пл. 94 С. Начинает разлагаться при температуре ок. 100 С, температура
вспышки ок 205 С, при продолжительном нагревании взрывается при 150 С. Очень
чувствителен к удару, трению, огню, однако очищенный и правильно перекристал-
лизованный по чувствительности к удару и трению аналогичен гремучей ртути.
Требует очень осторожного обращения т.к. чрезвычайно взрывоопасен: может
взрываться при кристаллизации, прессовании или сушке. Чувствительность, как и
для азида свинца сильно зависит от размеров кристалла. Крупные кристаллы мо-
гут детонировать даже от слабого перемешивания.
Инициирующая способность
Подвержен перепрессовке; оптимальное давление прессования ок. 200 кгс/см2.
Инициирующая способность для тротила 0.07 г, для тетрила 0.02 г (для азида
свинца в тех же условиях 0.1 г и 0.03 г соответственно).
Энергетические характеристики
Теплота взрыва 4.78 МДж/кг. Скорость детонации 5545 м/с при плотн. 1.15
г/см3. 7300 м/с для литого. Бризантность (песочная проба) 32.2 г (гремучая
ртуть 12.2 г, тротил 48 г). Фугасность 415 мл. Работоспособность в баллисти-
ческой мортире 145% от тротила. Объем продуктов взрыва 600 л/кг.
Применение
Впервые был получен в 1847 г. (Cahors), по другим данным в 1907 г. Фингером
(Finger), в 1919 г. в Германии был получен патент на применение ЦТА в качест-
ве ИВВ, однако практического применения это вещество так и не нашло ввиду вы-
сокой летучести, а также опасности в обращении, гигроскопичности и т.д.
Получение
Получают реакцией между азидом натрия и циануртрихлоридом (t пл. 146 С,
продукт тримеризации хлорциана) в водно-ацетоновой смеси при сильном охлажде-
нии. Или действием соляной кислоты и нитрита натрия на циануртригидразид.
Также может быть получен хлорированием метилтиоцианата.
Получение из циануртрихлорида:
4 г циануртрихлорида растворяют в 40 мл ацетона, фильтруют и приливают по
каплям при взбалтывании в охлажденный до 0 С раствор 6 г азида натрия в 40 мл
воды. Полученный продукт отфильтровывают и промывают спиртом с эфиром. Для
окончательной очистки продукт снова растворяют в ацетоне (13 г в 100 г ацето-
на) , быстро фильтруют и вливают по каплям в 250 мл ледяной воды. После фильт-
рации промывают спиртом с эфиром и сушат. При испарении ацетонового р-ра по-
лучаются крупные кристаллы, очень чувствительные к мех. воздействиям, поэтому
кристаллизацию стремятся проводить как можно быстрее.
Получение из циануртригидразида:
5.7 г циануртригидразида суспензируют в 20 мл воды и добавляют 10 мл конц.
соляной кислоты при охлаждении. Затем в смесь по каплям добавляют р-р 8 г
нитрита натрия в воде. Смесь оставляют на неск. часов для окончания реакции.
Выход 84% продукта содержащего около 80% циануртриазида.
Следует отметить что в этом случае получается продукт гораздо менее чистый,
чем полученный из циануртрихлорида.
Определенный интерес представляет гидразиндикарбоназид (ГДКА) N3OCNHNHCON3
Он может быть получен совместно с карбазидом при диазотировании карбогидра-
зида в кол-ве около 20%. От примесей карбазида может быть очищен отделением
последнего с помощью бензина. Белый порошок, очень хорошо растворим в эфире,
спирте, ацетоне, плохо - в воде. Нерастворим в бензине. Из спирта кристалли-
зуется в виде игольчатых кристаллов. Негигроскопичен, t пл. ок 151 С с раз л.
Менее чувствителен к удару чем гремучая ртуть. Обладает хорошей инициирующей
способностью (Для детонации литого тротила в гильзе капсюля требуется 0.25 г
ГДКА) .
Получение ГДКА:
120 г диэтилугольного эфира и 104 г гидразингидрата нагревают 2 дня с об-
ратным холодильником на водяной бане, потом в течение неск. часов медленно
отгоняют спирт и окончательно на масляной бане отгоняют воду и диэтилугольный
эфир. Выход карбогидразида 70%.
9 г полученного карбогидразида, растворенного в 60 г воды и 14 г нитрита
натрия, растворенного в небольшом кол-ве воды, помещают в круглодонную колбу
и туда приливают 100 мл бензина (t кип. 98 С) . Затем при хорошем охлаждении
льдом и взбалтывании прибавляют 14 мл соляной к-ты (1.185 г/мл). После окон-
чания энергичной реакции колбу оставляют на короткое время при обычной темпе-
ратуре . Удалив слой бензина желтый раствор обрабатывают эфиром. При испарении
эфира выпадает порошок ГДКА.
Из органических азидопроизводных, получили определенное распространение
свинцовые соли динитроазидофенолов (т.н. диазинаты). В самостоятельном виде
они обладают чувствительностью на уровне гремучей ртути, но не способны вызы-
вать детонацию в бризантных ВВ.
Использовались в ударных составах для капсюлей-воспламенителей. Были пред-
ложены смеси такого типа: Свинца диазинат - 15%, бария нитрат - 30%, диоксид
свинца - 25%, антимоний - 18%, кальция силицид - 6%, тринитрорезорцин - 6%.
Недавно в качестве ИВВ предлагалось применять азидопроизводные фосфазенов,
которые обладают хорошей воспламеняющей способностью, напр. 1,1-диамино-
3,3,5,5,-тетраазидоциклотрифосфазен (DATA) и 1,1-диамино-З,3,5,5,7,7-гекса-
азидоциклотетрафосфазен (DAHA) :
H2N4 7NH2
DAHA N3 N3
Однако по более поздним исследованиям было установлено, что восприимчивость
к мех. воздействиям у вещества недостаточна для применения в качестве ИВВ.
Бесцв. крист., раств. в ацетоне, плохо растворим в холодном этаноле. t пл.
ок. 73 С, t быстрого разложения ок. 230 С.
Их получают аминированием гексахлороциклофосфазена (или соответственно ок-
тахлороциклофосфазена) аммиаком в эфире и последующей реакцией 1,1-диамино
производных с азидом натрия в ацетоне.
1. Багал Л.И. Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ М. , Машино-
строение, 1975. с. 285.
2. Encyclopedia of explosives and related items./ Basil T. Fedoroff & Oliver
E. Sheffield. Vol 3 - Piccatiny Arsenal Dover, New Jersey, USA - 1966.
C590.
3. T. Urbanski - Chemistry and Technology of Explosives Vol 3 - Pergamon
Press. Oxford. 1967- P. 191.
4. Хмельницкий Л. И. Справочник по бризантным взрывчатым веществам 42 - М
1962 С 154.
5. Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический сло-
варь/ Под Ред. Б.П.Жукова. Изд 2-е исправл - М. Янус К. 2000 с. 546.
6. Патенты: GB170359, US6232479.
СТИФНАТЫ - СОЛИ СТИФНИНОВОЙ
КИСЛОТЫ (ТРИНИТР0РЕ30РЦИНА)
СбН(Ы02)з(ОН)2
Стифниновая кислота представляет собой светло-желтое крист. в-во, жгучее на
вкус и плохо растворимое в воде (0.69 г на 100 г воды при 25 С), хор. раств.
в ацетоне и др. орг. растворителях. Гигроскопична. С металлами и щелочами об-
разует средние и кислые соли, t пл. 175.5 С, t всп. 223 С, плотность 1.83
г/см3. Обычно получают нитрованием 4,6-дисульфорезорцина, растворенного в
H2S04, при 60 С, по свойствам и технологии получения аналогична пикриновой
кислоте. Обладает свойствами ВВ. Скорость детонации 7450 м/с. Фугасность 284
мл. Чувствительность к удару 43 см (пикриновая кислота — 87 см, тротил — 160
см). Все стифнаты - чувствительные ВВ, особенно опасны соли тяжелых металлов.
На практике применяются нормальный и основной стифнат свинца, а также стифнат
бария.
Получение стифниновой кислоты из 4,6-дисульфорезорцина:
44 кг резорцина2 при хорошем перемешивании в течение 15 мин, засыпали в ре-
актор, содержащий 320 кг 98% серной кислоты, через 30-45 мин смесь нагрели до
40-50 С, после чего температуру постепенно подняли до 70 С. Через час смесь
охладили до 20-30 С. Затем при помешивании в смесь тонкой струей вливали 120
кг 93% азотной кислоты в течение 2.5 часов. Охлаждение регулировали таким об-
разом чтобы температура держалась на уровне 45-50 С. После окончания введения
кислоты смесь оставили на 1 час при 50 С. После смесь охладили, кислоту сли-
ли, тринитрорезорцин промыли разбавленной азотной кислотой, а затем - холод-
ной водой. Полученный продукт имеет цвет от желтоватого до коричневатого и
плавится при 173-175 С.
Получение стифниновой кислоты из динитрозорезорцина3:
2 Резорцин СбН4(ОН)2 - бесцветные кристаллы с характерным запахом, t пл. 110.8 С , t
кип. 280.8 С. Растворим в воде, спирте, эфире. Токсичен. По свойствам аналогичен фе-
нолу, но менее агрессивен. Легче нитруется чем фенол.
3 Продукт получается менее качественным чем при предыдущем методе.
2.2 кг резорцина и 2.26 кг 95% серной кислоты растворили в 80 л воды, доба-
вили 40 кг1 измельченного льда и начали перемешивать. Когда температура пони-
зилась до -2 С к смеси в течение 30 мин постепенно добавляли раствор 3 кг
нитрита натрия в 16 л воды. Температуру удерживали ниже +5 С, продолжая пере-
мешивать . Через 15 мин осадок динитрозорезорцина моногидрата отфильтровали и
промыли водой. Выход практически количественный.
Сырой продукт, содержащий 70% воды смешали с 15 л 40% азотной кислоты под-
держивая температуру 30 С и на протяжении всего процесса перемешивая. Реакция
начинается немедленно с образованием большого кол-ва оксидов азота и пены.
Через 5 мин, когда реакция стабилизируется, смесь нагревают в течение получа-
са до 95 С, и выдерживают еще около получаса при этой температуре. Затем
смесь охладили до 25 С. Осадок тринитрорезорцина отфильтровали, промыли сна-
чала 2% азотной кислотой, а потом водой. Выход 90-95% теоретического, t пл.
172-174 С.
Тринитрорезорцината свинца моногидрат,
стифнат свинца, тенерес, трицинат, ТНРС
Физико-химические свойства
Золотисто-желтые или темно-красные кристаллы. Практически нерастворим в во-
де (0.09 г на 100 г воды при 20 С) и орг. растворителях. Плохо растворим в
конц. растворе ацетата аммония, лучше в формамиде. Негигроскопичен. Разлага-
ется под действием света и минер. кислот, с металлами не взаимодействует.
Скорость горения при атм. давлении 25 - 30 см/сек.
Плотность безводного 2.9 г/см3, насыпная 1.0-1.6 г/см3 .
Плотность 3.09 г/см
РЬ* Н20
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
При нагревании выше 100 С медленно теряет кристаллизационную воду (если
кристаллы охладить, то они опять через некоторое время поглощают пары воды из
воздуха), при 200 С начинает разлагаться, при 240 С взрывается. Температура
вспышки 275 С. Чувствителен к удару, трению, огню, искре. Менее чувствителен
к удару и трению чем гремучая ртуть, при увлажнении чувствительность сильно
уменьшается. Очень легко воспламеняется от луча огня и искры.
Инициирующая способность:
Легко перепрессовывается и электризуется. Инициирующая способность самого
ТНРС незначительна (1.5 г для слабоспрессованного тетрила), - поэтому его
обычно рассматривают как псевдоинициирующее ВВ.
Энергетические характеристики:
Теплота взрыва 1.55 МДж/кг, Теплота образования -417.6 ккал/кг, энтальпия
образования -421.1 ккал/кг, скорость детонации 5200 м/с при плотн. 2.9 г/см3.
Фугасность 130 мл. Бризантность (песочная проба, навеска 0.4 г) 24 г - ини-
циированный гремучей ртутью и 11 г - инициированный огнепроводным шнуром
(тротил 48 г). Объем продуктов взрыва 270 л/кг, по другим данным 368 л/кг.
Применение
Впервые был получен Герцем (Herz) в 1914 г. В 1918 г. он был предложен для
снаряжения детонирующих шнуров, в 1919 г. был предложен капсюль-детонатор с
применением азида свинца и ТНРС, а с 1925 г. его стали добавлять к азиду
свинца для улучшения чувствительности к пламени. В 1927 г. началось производ-
ство и в СССР. Позже послужил основой некорродирующих ударных составов для
замены гремучей ртути в капсюлях-воспламенителях. Динитро- и тринитрорезорци-
наты свинца применяются в капсюлях-воспламенителях, капсюлях-детонаторах, пи-
ропатронах, для воспламенения порохов; в чистом виде и в смесях с азидом
свинца (для улучшения воспламеняемости и воспламеняющей способности последне-
го) .
Получение
ТНРС получают нейтрализацией горячего водного раствора стифниновой кислоты
гидрокарбонатом натрия (или оксидом магния) и последующим взаимодействием об-
разовавшегося стифната натрия (магния) с соответствующими растворимыми солями
свинца (напр. ацетатом или нитратом) при температуре около 70 С. Предпочти-
тельнее использовать оксид магния потому что растворимость стифната магния
при 20 С 1 ч. в 1.7 ч. воды, а растворимость стифната натрия при этой темпе-
ратуре только 1 ч. в 28.5 ч. воды.
Получение в лаборатории из стифната магния:
К суспензии 30 г тринитрорезорцина в воде прибавляют окись магния до тех
пор пока раствор не станет прозрачным. Желательно чтобы в растворе сохранялся
0.5-5% избыток тринитрорезорцина.
Раствор 60 г нитрата свинца в 225 мл воды нагревают на водяной бане, к нему
при сильном перемешивании по каплям приливают раствор стифната магния. По
окончании осаждения перемешивание продолжают до полного охлаждения во избежа-
ние последующей кристаллизации в виде крупных кристаллов. Кристаллы отфильт-
ровывают, промывают водой и сушат. Выход 90% от теоретического.
Получение в лаборатории из стифната натрия:
К насыщенному раствору тринитрорезорцина в 80 мл дистиллированной воды до-
бавляют 1.73 г безводного карбоната натрия, а затем при перемешивании 14.4 г
ацетата свинца в 320 мл дистиллированной воды подкисленной 1 мл ледяной ук-
сусной кислоты. Слив производят при температуре 70-75 С и выдерживают при
этой температуре 3 часа при перемешивании, затем раствор охлаждают до комнат-
ной температуры и выдерживают 5 часов. Раствор упаривают до 1/3 своего перво-
начального объема, охлаждают и фильтруют, полученный стифнат свинца промывают
дистиллированной водой до нейтральной реакции и сушат.
4,6-динитрорезорцинат свинца еще более безопасен. (Плотность 3.2 г/см3) ,
наряду с 2-мононитрорезорцинатом свинца он также может использоваться в вос-
пламенительных составах для различных воспламенителей.
Для изготовления термостойких ударных составов используют основной стифнат
свинца СбН2 (NO2) зОгРЬ- РЬ (ОН) 2, который в отличие от нормального стифната свинца
не отщепляет воду при нагревании выше 100-130 С. Существует в двух формах -
желтые (плотн. 3.878 г/см3) или красные (плотн. 4.059 г/см3) кристаллы, полу-
чается как примесь к нормальному стифнату свинца если осаждение вести в ней-
тральной или слабощелочной среде.
В Великобритании производится стифнат бария, который применяют для изготов-
ления электровоспламенительных и замедлительных составов.
1. Багал Л.И. Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ М. , Машино-
строение, 1975. с. 297-352.
2. Encyclopedia of explosives and related items./ Basil T. Fedoroff & Oliver
E. Sheffield. Vol 5 - Piccatiny Arsenal Dover, New Jersey, USA - 1972.
D1276-D1288.
3. T. Urbanski - Chemistry and Technology of Explosives Vol 3 - Pergamon
Press. Oxford. 1967- P. 213-221.
4. Хмельницкий Л. И. Справочник по бризантным взрывчатым веществам 42 - М
1962 С 369,379.
5. Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический сло-
варь/ Под Ред. Б.П.Жукова. Изд 2-е исправл - М. Янус К. 2000 с. 519.
6. Патенты: GB162578, US2301912, US1999728.
ПРОИЗВОДНЫЕ
ТЕТРАЗОЛА
Тетразен, моногидрат 5-(4-амидино-1-тетразено)тетразола
Физико-химические свойства
Желтоватые клиновидные кристаллы. В насыпном виде представляет собой рыхлую
кристаллическую массу с насыпной плотностью 0.45 г/см3. Почти не растворим в
воде (0.02 г на 100 г воды при 22 С) ив органических растворителях.
Слабогигроскопичен - 0.77% при 90% влажности и 30 С. При воспламенении
взрывается со слабым хлопком и с выделением серого дыма. Скорость горения при
атм. давлении 0.78 см/сек. С разбавленными кислотами может образовывать соли,
многие из которых обладают более высокой инициирующей способностью чем сам
тетразен. Разлагается щелочами. С металлами в обычных условиях не взаимодей-
ствует . Плотность 1.635 г/см
,3
■ N NH
//
:NNHNH С
NH2' Н20
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
Температура вспышки 140 С. При нагревании выше 60 С разлагается, в присут-
ствии влаги разрушается углекислым газом.
В обычных условиях и при нагревании до 75 С в сухой атмосфере весьма стаби-
лен. Чувствителен к удару, трению, огню, наколу, искре. По чувствительности к
удару и особенно наколу превосходит гремучую ртуть, менее чувствителен к тре-
нию.
Инициирующая способность
Горение не переходит в детонацию уже при давлении прессования 200 кг/см2.
Энергетические характеристики
Теплота образования +270.2 ккал/кг, энтальпия образования +240.2 ккал/кг.
Теплота взрыва 2.3 Мдж/кг. Объем продуктов взрыва 400-450 л/кг. Фугасность
155 мл. Бризантность (песочная проба заряд 0.4 г) 28 г, тротил 48 г. Скорость
детонации до 5300 м/с.
Применение
Впервые был получен Гофманом (Hoffman) в 1910 г., тщательно изучен Ринкен-
бахом в 1931 г. , однако строение вещества было установлено только в 1955 г.
Смесь тетразена с азидом свинца для применения в детонаторах была запатенто-
вана в 1940 г., однако вещество уже применялось в немецких ударных составах
во время 2 мир. войны. Используется исключительно в смесях (в кол-ве до 15%,
обычно до 5%) в ударных и накольных капсюлях-воспламенителях (ударные составы
обычно содержат 2-3% тетразена, накольные — больше). А также для сенсибилиза-
ции азида свинца, ТНРС и др. менее чувствительных ИВВ (улучшает восприимчи-
вость к удару и наколу).
Получение
Получают взаимодействием водного р-ра солей аминогуанидина NH2NHC(=NH)NH2 с
нитритом натрия NaN02 при умеренной температуре:
Получение тетразена из сульфата аминогуанидина:
К 50 л водного р-ра содержащего 4 кг нитрита натрия, подогретого до 50 С,
при перемешивании добавляют в течении 1-2 часов 40 л р-ра содержащего 5 кг
сульфата аминогуанидина. В некоторых способах пр-ва добавляют небольшое кол-
во декстрина для получения хорошо образованных мелких кристаллов. Смесь вы-
держивают 30 мин, кристаллы отфильтровывают, промывают водой, а потом спир-
том . Выход 2.6-2.7 кг тетразена.
Получение тетразена из бикарбоната аминогуанидина:
34 г аминогуанидина бикарбоната 2.5 л воды и 15.7 г ледяной уксусной кисло-
ты смешали и нагревали до растворения АГБ. Затем р-р охладили до 30 С. Доба-
вили 27.6 г сухого нитрита натрия и вращая стакан растворили нитрит. Через 3-
4 часа стакан встряхнули для начала кристаллизации продукта. Раствор оставили
еще на 20 часов. Затем кристаллы тетразена отфильтровали и промыли водой. Су-
шили при комнатной температуре.
Получение тетразена из динитрата аминогуанидина:
5 г аминогуанидина динитрата растворили в 30 мл дистиллированной воды, ох-
ладили до 0 С, добавили 2. 5г нитрита натрия в 15 мл воды. Удерживая темпера-
туру на уровне 10 С, добавили 0.5 г ледяной уксусной кислоты и оставили на
ночь. После чего воду удалили декантацией, промыли кристаллы водой и отфильт-
ровали .
Другие производные тетразола:
Основная свинцовая соль азотетразола [N4CN2CN4] РЬ-РЬО-5Н20
Крист. в-во оранжевого цвета. Нерастворим в воде, t всп. ок. 194-196 С. К
удару и трению более чувств. чем гремучая ртуть. Инициирующей способностью не
обладает. Использовался в твердокапельных электровоспламенителях.
Получают сливанием натриевой соли азотетразола и нитрата свинца.
Ртутная соль
нитротетразола
(нитротетразолат ртути)
Является одним из наиболее эффективных инициирующих ВВ.
Физико-химические свойства:
Бесцветное крист. в-во. Плохо растворим в воде. Растворим в 20% р-ре ацета-
та аммония. Разлагается щелочами.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям:
t всп. 268 С, по другим данным детонирует при 215 С. К удару более чувстви-
телен чем азид свинца, к трению гораздо менее чувствителен. Чувствительность
к мех. воздействиям на уровне гремучей ртути.
В отличие от азида свинца стоек во влажной атмосфере.
Инициирующая способность
Предельный инициирующий заряд по гексогену в 4 раза меньше чем для азида
свинца: минимальный заряд по тетрилу 0.006 г (азид свинца в этих условиях
0.02 г) .
Энергетические характеристики
Теплота взрыва 2.59 Мдж/кг.
Применение
Был предложен для применения в средствах инициирования для ВМС США.
Получение
Получают сливанием водного раствора 5-нитротетразолата натрия и нитрата
ртути.
Получение 5-нитротетразолата ртути в лаборатории:
340 г нитрата ртути и 35 мл азотной к-ты плотностью 1.4 г/см3 растворили в
3 л воды, нагрели до 70 С и в полученный раствор медленно (в течение 30-60
мин) при сильном перемешивании вливали раствор 418 г нитротетразолата натрия
в 2 л воды. Для получения округлых кристаллов реакцию желательно вести в рас-
творе декстрина. Р-р охладили (продолжая перемешивание), нитротетразолат рту-
ти отфильтровали и промыли водой до нейтральной реакции.
Получение 5-нитротетразолата натрия:
Раствор 55 г медного купороса (пентагидрата) и 87 г нитрита натрия раство-
рили в 500 мл воды и охладили до 5 С. В этот раствор по каплям в течение 1.5
часа добавляли раствор из 51.5 г 5-аминотетразола моногидрата, 2 г медного
купороса (добавка необходима для предотвращения спонтанных микровзрывов) и 53
мл 70% азотной кислоты, растворенной в 1000 мл воды. Во время добавления
смесь, имеющую темно-зеленый цвет постоянно перемешивали и удерживали темпе-
ратуру в районе 13-15 С. К концу добавления смесь густеет и становится непро-
зрачно-зеленой. Перемешивали 15 мин, и по каплям добавляли 16 мл 70% азотной
кислоты в 100 мл воды при перемешивании и охлаждении. После выдержки в тече-
ние еще 15 мин, по каплям добавили 69 мл 70% азотной кислоты в 30 мл воды и
смесь перемешивали еще 30 мин. После чего смесь отфильтровали, осадок промыли
сначала разбавленной азотной кислотой а потом водой. Выход
Cu(N4CN02)2-HN4CN02-4H20 74%.
Для получения нитротетразолата натрия полученную соль нагревали в водяной
бане с рассчитанным кол-вом щелочи в течение часа. Раствор отфильтровали, а
фильтрат упарили.
Получение нитротетразолата натрия без использования солей меди (аналогичный
метод используется при промышленном производстве нитротетразола):
К раствору 30.8 г нитрита калия (или 25 г нитрита натрия - 0.36 моля) в 160
мл воды при 60-70 С добавляли по каплям раствор 10.3 г (0.1 моля) моногидрата
5-аминотетразола в 160 мл 1.5% серной кислоте, подогретый до 50 С. Затем в
течение 5-7 мин прибавляли 0.6 мл конц. серной кислоты и перемешивали при 80
С в течение 2 ч. Реакционную смесь выпаривали на роторном испарителе до нача-
ла выделения неорганического осадка (примерно до 200 мл) . охлаждали, нейтра-
лизовали бикарбонатом натрия, разбавляли 600 мл ацетона и фильтровали от
осадка. При испарении ацетона выделяется нитротетразолат натрия с выходом бо-
лее 80%.
Получение 5-аминотетразола из дициандиамида:
84 г дициандиамида и 130 г азида натрия растворяют в колбе в 1 л воды при
50 С. В колбу из капельной воронки при встряхивании по каплям добавляют рас-
считанное кол-во соляной кислоты плотностью 1.19 г/см3. После отстаивания 4-5
дней выделившийся аминотетразол отсасывают, промывают и сушат. Выход 97%.
(кристаллизуется с одной молекулой воды). Следует отметить что метод довольно
опасен из-за побочного выделения очень взрывчатых и токсичных паров азотисто-
го дородной кислоты при быстром приливании соляной к-ты в нагретую реакционную
массу.
Более безопасной и удобной вариацией этого метода является нагревание выше
65 С раствора борной кислоты, дициандиамида и азида натрия с обратным холо-
дильником :
В литровую круглодонную колбу, снабженную мешалкой и обратным холодильником
поместили 10 г дициандиамида, 7.75 г азида натрия, и 11.0 г борной кислоты в
100 мл воды. Смесь перемешивается, а после того, как раствор приобрел слегка
оранжевую окраску его нагревают. Нагрев продолжают неск. часов, а потом ос-
тавляют раствор на 24 часа. Подогревают до растворения и, убедившись, что
весь азид прореагировал медленно приливают 15 мл конц. соляной кислоты. Рас-
твор охлаждают, кристаллы отфильтровывают и промывают дважды порциями по 50
мл дистиллированной воды. Сушат. Выход 14.5г.
Аминотетразол также может быть получен диазотированием соответствующих ко-
личеств нитрата или сульфата аминогуанидина в среде разбавленной азотной или
соляной кислоты. При обоих методах синтеза промежуточно образуется гуанила-
зид, который затем переходит в аминотетразол (нитрат гуанилазида переходит в
аминотетразол за 2 ч при кипячении). Первый метод является предпочтительным
из-за большего выхода и лучшего качества продукта, но более опасен. Для очи-
стки аминотетразол можно перекристаллизовать из кипящей воды.
Получение 5-аминотетразола из аминогуанидина бикарбоната:
34 г (0.25 моль) аминогуанидинбикарбоната растворяют в 217 мл 15%-й азотной
кислоты (0.561 моль, можно взять 36 мл 70% азотной кислоты + 185 мл воды).
Далее полученный раствор диазотируют, для этого готовят раствор 17.2 г нитри-
та натрия в 35 мл воды (0.25 моль), и приливают его небольшими порциями при
хорошем перемешивании в охлажденный раствор азотнокислого аминогуанидина. Во
время добавления, реакционную смесь охлаждают водой со льдом, и постоянно хо-
рошо перемешивают, следя чтобы температура на протяжении всей реакции не пре-
вышала 20-25 С. Диазотирование протекает гладко с довольно небольшим тепловы-
делением и без выделения заметных количеств окислов азота. Если при прилива-
нии смесь начинает пениться, ее хорошо перемешивают и лишь затем приливают
новую порцию раствора нитрита. Вся операция занимает около 10-15 минут. По
окончании диазотирования реакционную смесь оставляют стоять при комнатной
температуре еще 20 минут, после чего в нее добавляют 29 г карбоната натрия.
Смесь размешивают до окончания выделения углекислого газа после чего перели-
вают в круглодонную колбу с обратным холодильником, нагревают до кипения и
кипятят 4 часа. Рекомендуется кипятить раствор в вентилируемом помещении. По-
лученный раствор 5-аминотетразола нейтрализуют 30% раствором серной кислоты
до рН=4, после чего оставляют медленно охлаждаться до комнатной температуры.
5-аминотетразол имеет тенденцию к образованию сильно пересыщенных растворов
поэтому кристаллизация даже после полного охлаждения может не начаться. Если
после полного охлаждения кристаллизация не началась, то в раствор 5-
аминотетразола либо вносят затравку - кристаллик 5-аминотетразола (который
можно получить высушиванием капли раствора на стеклянной палочке), либо трут
стеклянной палочкой по стенкам боковым сосуда ниже уровня раствора. После на-
чала кристаллизации раствор оставляют на несколько часов и охлаждают до 10 С.
Выпавшие кристаллы фильтруют на воронке Бюхнера и промывают несколькими пор-
циями ледяной воды (для удаления следов маточного раствора), после чего высу-
шивают. Выход обычно составляет около 70%.
В качестве перспективных литьевых ИВВ для электродетонаторов рассматривался
2-метил-5-нитротетразол. Растворим в смеси бензола и петролейнохю эфира
(10:3) и в метиленхлориде. t пл. 86 С. Чувствителен к ультрафиолету. Плот-
ность литого ок. 1.64 г/см3. Для него среднее время перехода горения в дето-
нацию - 4.6 мксек (азид свинца при 2.33 г/см3 - 0.65 мксек. Стифнат свинца
при 1.88 г/см3 - 11.2 мкс) .
Получение 2-метил-5-нитротетразола:
Смесь 18 г 5-нитротетразолата натрия тетрагидрата, 400 мл воды, 160 мл аце-
тона и 20 г метилиодида нагревали с обратным холодильником в течение 3.5 ча-
сов . После первых 2 часов добавили еще 6 г метилиодида. Ацетон удалили дис-
тилляцией и добавили 400 мл бензола. Затем смесь промыли 100 мл 2% гидроксида
натрия в солевом растворе. После еще 2-х по 25 мл промывок солевым раствором,
органическую фазу отделили, высушили безводным сульфатом магния и выпарили
досуха. Остаток растворили в смеси 200 мл бензола и 60 мл петролейного эфира.
Раствор оставили на сутки при 0 С. Продукт отфильтровали и высушили в вакуу-
ме . Выход 4.8 г.
Литература:
1. Багал Л.И. Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ М. , Машино-
строение, 1975. с. 377-405.
2. Encyclopedia of explosives and related items./ Basil T. Fedoroff & Oliver
E. Sheffield. Vol 6,9 - Piccatiny Arsenal Dover, New Jersey, USA - 1974,
1980. G169-G172, T133-T139.
3. T. Urbanski - Chemistry and Technology of Explosives Vol 3 - Pergamon
Press. Oxford. 1967- P. 206.
4. Хмельницкий Л. И. Справочник по бризантным взрывчатым веществам 42 - М
1962 С 134, 21.
5. Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический сло-
варь/ Под Ред. Б.П.Жукова. Изд 2-е исправл - М. Янус К. 2000 с. 535.
6. М.В. Talawar, J.S. Chhabra, A. P. Agrawal, S.N. Asthana, K.U.B. Rao,
Haridwar Singh. Synthesis, characterization, thermolysis and performance
evaluation of mercuric-5-nitrotetrazole (MNT) Journal of Hazardous
Materials A113 (2004) 27-33.
7. Патенты US5424449, US5594146, W09518796, US4093623, US2066954.
КОМПЛЕКСНЫЕ
СОЕДИНЕНИЯ
Комплексные соединения представляют интерес с точки зрения возможности ре-
гулировки их физико-химических характеристик путем варьирования их структур-
ных составляющих. Наиболее известными и перспективными являются соединения
тетразола с аммиакатами перхлоратов переходных металлов. Интерес к 5-
замещенным пентааммин тетразолатам кобальта (III) перхлоратам был проявлен в
начале 70-х годов 20 в., когда была установлена их способность к переходу от
горения к детонации (DDT).
Тетрааммин-цис-бис(5-нитро-2Н-тетразолато-№) кобальта III перхлорат, BNCP
Физико-химические свойства
Оранжево-красные игольчатые кристаллы, нерастворимые в холодной воде. Не-
гигроскопичен и малотоксичен. Плотность 2.05 г/см3. Насыпная плотность 0.3-
0.6 г/см3 .
Co(NH3)4 U(^Jy^
N=N
N ,,V2/2
N02
CI04
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
Температура вспышки 269 С, продукт термостоек до ^200 С. Не изменился при
выдержке в течение 1 года при 70 С (в запаянной ампуле). Чувствителен к огню.
Устойчив к разрядам статического электричества. Светочувствителен, способен
воспламеняться от луча неодимового лазера. По восприимчивости к мех. воздей-
ствиям близок к бризантным ВВ. Чувствительность к удару для груза 2.5 кг Н5о
= 17 см (по другим данным 9 см ) ТЭН, гексоген и азид свинца в этих условиях
дают 12, 24 и 4 см соответственно. Чувствительность к трению 0.54 кг (ВАМ),
ТЭН - 5.86 кг.
Инициирующая способность
Как и подобные комплексы, вещество BNCP имеет ярко выраженный участок пере-
хода горения в детонацию и обладает т.н. оптимальной плотностью запрессовки.
При высоких плотностях возникает эффект перепрессовки, при низких же плотно-
стях ускорение фронта воспламенения оказывается недостаточным для образования
детонационной волны. Минимальный инициирующий заряд в капсюле-детонаторе для
гексогена 0.05 г. Время перехода горения в детонацию 10-11 мкс. Является бо-
лее мощным и инициативным ИВВ, чем вещество СР (см. ниже).
Энергетические характеристики:
Теплота термического разложения 3.32 МДж/кг. Измеренная скорость детонации
7117 м/с при плотн. 1.79 г/см3. Расчетная скорость детонации 8100 м/с при
плотн. 1.97 г/см3.
Применение
Впервые был предложен в качестве инициирующего ВВ сравнительно недавно, в
1986 г. Осваивается в качестве ИВВ, для применения в системах лазерного ини-
циирования, пленочных зарядов для взрывных технологий (передача светового им-
пульса от лазера к КД осуществляется например через оптоволоконные каналы), в
безопасных электродетонаторах. Применяется в системах пироавтоматики ракет.
Может быть использован в КД в индивидуальном виде без вторичного заряда бри-
зантного ВВ.
Получение
Получают нагреванием до 80-90 С смеси нитрата или перхлората карбонаттетра-
аммина кобальта III с натриевой солью 5-нитротетразола в разбавленной хлорной
кислоте в течение 2-4 ч. Наилучший выход и меньшая продолжительность реакции
получается при использовании микроволнового нагрева.
Получение BNCP:
1 г перхлората карбонатотетрааминкобальта III (растворимость в воде при 20
С 13.3 г/л) растворяли в 10 мл 10% хлорной к-ты до прекращения выделения га-
за. Р-р отфильтровали и к фильтрату добавили 34 мл 4.4% р-ра нитротетразолата
натрия (нитротетразолат натрия должен быть свободен от примесей нитритов,
иначе происходит разложение комплекса и вместо BNCP выпадает нитротетразолат
кобальта). Реакционную массу выдержали на кипящей водяной бане в течение 4
часов и охладили до 15 С. Отфильтровали осадок и 2 раза промыли его этанолом.
Перекристаллизовали из 1% хлорной кислоты. Выход 0.92 г.
Получение перхлората карбонатотетрааминкобальта III из перхлората кобальта
II:
Растворяют 65г перхлората кобальта гептагидрата в 100-150 мл воды и прили-
вают к раствору 100 г карбоната аммония в 500 мл воды и 250 мл конц. раствора
аммиака. Полученный темно-фиолетовый раствор окисляют в течение 2-3 часов
просасыванием через него воздуха (вместо воздуха можно использовать перекись
водорода). Полученный кроваво-красный раствор упаривают на водяной бане до
объема 300 мл, время от времени добавляя кусочки карбоната аммония и отфильт-
ровывая от незначительного кол-ва черной окиси кобальта. Охлаждают реакцион-
ную массу на льду. Через несколько часов отсасывают фиолетово-красные кри-
сталлы, промывают их водой и спиртом.
Пентааммин-(5-цианотетразолато-N2)
кобальта III перхлорат, СР
Физико-химические свойства
Оранжево-желтые кристаллы. Плотность 1.96 г/см3. Токсичен.
Со(ЫНз)5
(СЮ4)2
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
t всп. 288 С, по другим данным 320 С. Сохраняет свойства в запаянной ампуле
после выдержки при 171 С в течение 100 часов. Чувствительность к удару для
груза 2.5 кг Н5о = 20.9 см (для гексогена 24 см) По другим данным 19 см (ТЭН
- 12см) .
Инициирующая способность
Время перехода горения в детонацию ^7.5 мкс. Размер преддетонационного уча-
стка при диаметре 2.08 мм и плотности 1.4 г/см3 - 4.5 мм.
Энергетические характеристики
Скорость детонации 6371 при 1.72г/см3, 7180 м/с при плотн. 1.75 г/см3. Теп-
лота взрыва 3.5МДж/кг.
Применение:
СР применялся в США. для изготовления низковольтовых капсюлей-детонаторов и
в системах лазерного инициирования с 1979 г., однако из-за применения в син-
тезе высокотоксичных веществ (дициана) был снят с производства и заменен
сходным по структуре, более мощным и инициативным веществом BNCP.
Пентааммин-(5-нитротетразолато-№)
кобальта III перхлорат, NCP
Физико-химические свойства
Малотоксичен. Плотность 2.03 г/см3 .
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
Устойчив при 6 ч выдержке при 200 С. Т. всп. (5 сек) 257 С.
Инициирующая способность:
Имеет участок ПГД в диаметре 6.25 мм при плотности 1.60 -1.63 г/см3 около
4.5 мм. Минимальный инициирующий заряд
0.15 г.
Co(NH3)5 ( ы(°УУ^
в капсюле-детонаторе для гексогена
N
N0:
(СЮ4)2
Энергетические характеристики
Скорость детонации 6650 м/с при плотн. 1.61 г/см3.
Применение
Прошел испытания в прострелочно-взрывной аппаратуре.
Получение
Получают аналогично BNCP, но вместо перхлората карбонатотетрааминкобальта
III применяют Со[ (NH3)5H20] (С104>2
Перхлорат
5-гидразинотетразолртути II
Физико-химические свойства
Продукт негигроскопичен, не растворим в воде и большинстве орг. растворите-
лей, растворим в ДМСО. Плотность 3.45 г/см3.
N—N
« w
HgN
х
NHNH:
(СЮ4)2
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям:
Т всп. (5 сек) 186 С. Это вещество имеет очень низкий порог чувствительно-
сти к импульсному лазерному излучению в видимой и ближней ИК-области спектра
и может применяться в виде пленочных зарядов с оптически прозрачными полиме-
рами.
Инициирующая способность
Минимальный инициирующий заряд в капсюле-детонаторе для гексогена 0.015 г.
Энергетические характеристики:
Скорость детонации около 6 км/с при плотн. 3.4 г/см3.
Применение:
Предложен для применения в системах лазерного инициирования.
Получение
Его можно получить взаимодействием окиси или соли ртути с 5-
гидразинтетразолом (получают восстановлением натриевой соли 5,5-азотетразола
в соляной кислоте) в 5-70% хлорной кислоте при повышенной температуре.
Вещество «Циркон» (GTG)
[ Cd (NH2NHCONHNH2) 3 ] (СЮ4) 2
Физико-химические свойства:
Токсичен.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям:
t всп. 350 С. Чувствительность к удару на копре К-44-1 - 25 см (азид свинца
- 35 мм).
Инициирующая способность
Размер преддетонационного участка при диаметре 4 мм и плотности 1.6 г/см3
2 .7 мм.
Энергетические характеристики
Скорость детонации 4400 м/с при 1.95 г/см3. Теплота взрыва 3.9 МДж/кг. Объ-
ем продуктов взрыва 730 л/кг.
Применение
Рекомендован к применению в оптических системах инициирования. Рекомендован
для использования в безопасных КД.
Комплекс состава
(NH4)2[Fe(NT)4(H20)2]
(NT - нитротетразол)
Физико-химические свойства:
Кристаллы оранжевого цвета. Плотность 2.18 г/см3.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям:
Чувствительность к трению 2.8 кг (ТЭН - 5.8, азид свинца - 0.01, стифнат
свинца - 0.04) к удару 25 см (ТЭН - 14, азид свинца - 9.6, стифнат свинца -
14). По другим данным чувствительность к удару 12 см для type 12 - груз 2.5
кг.
Энергетические характеристики:
Скорость детонации 7140 м/с при 1.71 г/см3.
Применение:
Предложен для использования в безопасных средствах инициирования.
Получение:
Получают сливанием растворов перхлората железа 2 с раствором нитротетразо-
лата аммония.
Тригидразинникеля нитрат,
NHN, Ni(N2H4)3(N03)2
Физико-химические свойства:
Розовый кристалличский порошок. Не растворим в воде и других растворителях.
Воспламеняется при контакте с конц. серной кислотой. Не действует на алюми-
ний , железо, медь. Плотность 2.129 г/см3.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
t всп. 167 С. Чувствителен к огню, легко воспламеняется и быстро сгорает с
шипением.
Инициирующая способность
Горение переходит в детонацию при давлениях запрессовки в пределах 25-60
МПа. Мин. инициирующий заряд для ТЭНа при поджигании огнепроводным шнуром 150
мг (давление прессования 30 МПа, давление прессования ТЭНа 15 МПа).
Энергетические характеристики
Скорость детонации 7000 м/с при 1.7 г/см3. Теплота взрыва 1014 ккал/кг.
Объем продуктов взрыва 529 л/кг.
Применение
Недавно предложен для использования в безопасных детонаторах.
Получение
К 50 мл 8% р-ра нитрата никеля добавили 50 мл воды. Раствор подогрели до 65
С. Затем при перемешивании в течение 30 мин добавляли одновременно 50 мл 8%
р-ра нитрата никеля и 7 мл гидразин-гидрата. Суспензию перемешивали еще 10
мин при 65 С, после чего отфильтровали, промыли водой и высушили. Выход 11-
11.5 г.
Литература
1. М.В. Talawar, A.P. Agrawal, S.N. Asthana. Energetic co-ordination
compounds: synthesis, characterization and thermolysis studies on bis-(5-
nitro-2H-tetrazolato-N2)tetraammine cobalt(III) perchlorate (BNCP) and
its new transition metal (Ni/Cu/Zn) perchlorate analogues. Journal of
hazardous materials. A120 (2005) 25-35.
2. M. A. Илюшин, И. В. Целинский. Энергоемкие металлокомплексы в средствах
инициирования. Российский химический журнал. Том XLV (2001). №1. с 72.
3. М.А.Илюшин, И.В. Целинский. Инициирующие взрывчатые вещества. Состояние и
перспективы. Российский химический журнал. Том XLI (1997). №4. с 3.
4. М.А.Илюшин, И. В. Целинский, А. В. Чернай. Светочувствительные взрывчатые
вещества и составы и их инициирование лазерным моноимпульсом. Российский
химический журнал. Том XLI (1997). №4. с 81.
5. М.В. Talawar, A. P. Agrawal, J.S. Chhabra, S.N. Asthana. Studies on lead-
free initiators: synthesis, characterization and performance evaluation
of transition metal complexes of carbohydrazide. Journal of Hazardous
Materials A113 (2004) 57-65.
6. Z. Shunguan, W. Youchen, Z. Wenyl, M. Jingyan. Evaluation of a new
primary explosive: Nickel hydrazine nitrate (NHN) complex. Propelants
Explosives Pyrotechnics 22 317-320 (1997).
7. А.Ю.Жилин, М. А. Илюшин, И. В. Целинский. Перхлорат тетраамин-цис-бис(5-
нитротетразолато-N5) кобальта (III) - ВВ для безопасных средств инициирова-
ния. Хим. Физика, 2002. том 21, №8, с. 54-57.
8. T.J. Hafenrichter, W.W. Tarbell Exploding Bridgewire Initiation
Characteristics of Several High Explosives . Proceedings of the Thirty-
First International Pyrotechnics Seminar. July 11-16, 2004.
9. Патенты: RU2261851, RU2104466, RU2225840, US2006/0030715
Нитрозогуанидин,
(NH2)C(=NH)NHNO
Физико-химические свойства:
Светло-желтые кристаллы. При поджигании легко вспыхивает с образованием об-
лака серого дыма, несветящехю пламени и малого кол-ва тепла. Плохо растворим
в воде (0.154 г/100 г воды при 20 С, 1.31 г/100 г воды при 73 С). Постепенно
разлагается с водой (0.14% за 100 дней, разлагается только растворенное веще-
ство) . Нерастворим в спиртах, эфире. Детонирует при контакте с конц. H2S04.
Плотность 1.51 г/см3 . Токсичен, канцероген.
NH
0NV A.
N NH2
H
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям:
t пл. 161 С с разложением, t всп. ок 170 С. Чувствителен к удару (менее
чувств. ИВВ чем азид свинца и гремучая ртуть), трению, огню, искре.
Энергетические характеристики:
Скорость детонации до 6000 м/с. Теплота взрыва 99 ккал/г. Фугасность 60% от
тринитрофенола.
Применение
Был предложен для применения в смесях для средств инициирования в 1934 г. и
производился в США. в 50-х годах 20 века.
Получение
Получают восстановлением нитрогуанидина цинковой пылью в разбавленных ки-
слотах или в р-рах аммониевых солей с выходом до 50%. На практике не исполь-
зуется из-за токсичности и недостаточной хим. стойкости.
Получение нитрозогуанидина:
Смешали 21 г нитрогуанидина, 11 г хлорида аммония, 18 г цинковой пыли и 250
мл воды. Смесь перемешивали в течение 2 часов при температуре до 20-25 С. За-
тем охладили до 0 С и отфильтровали осадок. Нитрозогуанидин экстрагировали из
осадка четырьмя порциями по 250 мл воды нагретой до 65 С. Полученный р-р ос-
тавили на ночь при 0 С для выпадения кристаллов. Кристаллы отфильтровали и
высушили при 40 С. Выход - 8.0-9.2 г (45-52% от теории)
Литература
1. Encyclopedia of explosives and related items./ Basil T. Fedoroff & Oliver
E. Sheffield. Vol 6 - Piccatiny Arsenal Dover, New Jersey, USA - 1974.
G164-165.
2. T. Urbanski - Chemistry and Technology of Explosives Vol 3 - Pergamon
Press. Oxford. 1967- P. 210
3. Хмельницкий Л. И. Справочник по бризантным взрывчатым веществам 42 - М
1962. с 46.
4. Патент US2146188
ДИА30С0ЕДИНЕНИЯ
Многие диазосоединения сильно взрывчаты, обладают высокой инициирующей спо-
собностью. По причине невысокой химической и термической стойкости, а также
опасности в обращении большинства подобных веществ, находят практическое при-
менение только ДАНФ и перхлорат 2,4-динитрофенилдиазония.
Диазодинитрофенол,
4,6-динитробензол-2-диазо-1-оксид,
ДХД, ДАНФ, DINOL, DDNP,
4,6-динитрохинондиазид-2
Физико-химические свойства
Желто-оранжевые кристаллы (технический имеет цвет от зелено- до темно-
коричневого). Хорошо растворим в ацетоне (6.0 г на 100 г при 25 С), соляной
кислоте и др. Плохо растворим в воде - 0.08% при 25 С, этаноле 0.84 г на 100
г растворителя при 25 С, 2.43 г на 100 г при 50 С. Практически нерастворим в
эфире. При хранении на прямом солнечном свету быстро темнеет по поверхности,
однако устойчив на рассеянном свету. Не совместим с азидом свинца. При обыч-
ной температуре не реагирует с конц. кислотами, но разлагается щелочами. При
действии азида натрия образует натриевую соль динитроазидофенола. Значительно
более устойчив при хранении и нагревании, чем гремучая ртуть и более безопа-
сен. Скорость горения 2.15 см/сек (заряд бронированный коллодием, 4 мм диа-
метром, плотн. 1.45 г/см3) . В отличие от большинства ИВВ малотоксичен. Плот-
ность 1.71 г/см3. Насыпная плотность 0.3-0.9 г/см3. Плохо прессуется и обла-
дает плохой сыпучестью. Хранят обычно в воде. Совместим почти со всеми ВВ
(кроме азидов) и конструкционными материалами.
О N
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
t пл. 157 С, t всп. Ок. 177 С. Чувствителен к огню, при поджигании в кол-ве
неск. грамм или в закрытой емкости - детонирует. Увлажненный теряет восприим-
чивость к удару и не детонирует от капсюля-детонатора. Чувствительность к
удару для груза 0.5 кг (5 ударов) - 22.5 см, в этих условиях гремучая ртуть -
15 см, азид свинца 17.5 см, ТНРС - 20 см. Склонен к электризации.
Инициирующая способность:
Для тротила и тетрила минимальный инициирующий заряд 0.163 и 0.075 г (в
этих условиях для гремучей ртути 0.21 г и 0.165 г, для азида свинца 0.16 г и
0.03 г соответственно). Является лучшим инициатором чем азид свинца для мало-
чувствительных ВВ типа пикрата аммония. Не перепрессовывается при запрессовке
под давлением 9136 кг/см3.
Энергетические характеристики
Теплота образования +236.4 ккал/кг. Энтальпия образования +220.8 ккал/кг.
Теплота взрыва 3.44 МДж/кг, скорость детонации 4400 м/с при 0.9 г/см3, 6600
м/с при 1.5 г/см3, 6900 м/с при 1.6 г/см3. Объем продуктов взрыва 876 л/кг,
фугасность 326 мл. Бризантность 95-97% от тротила (песочная проба).
Применение
Впервые был получен П. Гриссом (Griess) еще в 1858 году, однако интерес к
нему как к ИВВ был проявлен только в 1933 г. и уже через год в США. был полу-
чен патент на промышленное производство. С тех пор используется, в основном,
в нетоксичных ударных воспламенительных составах, электродетонаторах (в дето-
наторах возможно использование в самостоятельном виде и в смесях) , во взрыв-
ных заклепках.
Получение
Получают диазотированием 2-амино-4,6-динитрофенола4 .
Получение пикрамата натрия:
В 30 мл воды растворяют 7.5 г гидроксида натрия, добавляют 7.5 г хорошо из-
мельченной серы. Смесь нагревают до растворения серы. После неск. мин. кипя-
чения темно-красный раствор охлаждают и сливают с теплым раствором пикрата
натрия (90 мл воды + 1.5 г гидроксида натрия и 9 г пикриновой к-ты) . Раствор
охлаждают и отфильтровывают красные кристаллы (пикрамат Na).
Получение диазодинитрофенола:
Полученный пикрамат натрия растворяют в 180 мл кипящей воды, и отфильтровы-
вают горячий раствор от избытка кристаллов. Затем к р-ру по каплям добавляют
конц. серную кислоту пока раствор не станет оранжево-коричневым. Добавляют
еще 7.5 г конц. серной кислоты и при перемешивании полученный р-р сливают с
р-ром нитрита натрия (5.4 г на 240 мл воды). Оставляют раствор на 10 мин. По-
сле отфильтровывают оранжево-коричневые кристаллы диазодинитрофенола и промы-
вают их водой.
Получение диазодинитрофенола в пром-ти:
В 9 л воды растворяют 150 г пикриновой кислоты с добавкой 150 г 35% раство-
ра гидроксида натрия. При нагревании до температуры 45-50 С вливают раствор
600 г гидросульфида натрия в 1.5 л воды. Затем к полученной смеси небольшими
порциями при интенсивном перемешивании добавляют 1910 г пикриновой кислоты и
раствор 3 кг1 гидросульфида натрия в 6 л воды. При этом следует не допускать
повышения температуры более 65 С. После декантации и охлаждении кристаллы пи-
крамата натрия промывают 10% р-ром хлорида натрия.
1 кг1 пикрамата натрия разводят в 8 л воды, добавляют 320 г нитрита натрия,
растворенного в 2 л воды, и постепенно небольшими порциями в течение 2 часов
приливают 6 литров 5.5% соляной кислоты, не допуская превышения температуры
20 С. Кристаллы отфильтровывают и промывают водой. Выход ДАНФ 84%.
Предложено добавлять в кислоту небольшое кол-во трифенилметановохю красите-
ля, который приводит к образованию мелких хорошо сформированных кристаллов с
хорошей сыпучестью. Кристаллы отфильтровывают, промывают холодной водой и су-
шат при 35-40 С.
Перхлорат
2,4-динитрофенилдиазония
Физико-химические свойства
Желтоватые кристаллы, плохо растворимые в воде. Плотность 1.65 г/см3.
N=N*CI04
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
Температура вспышки 230 С, достаточно термостоек. Менее чувствителен к мех.
4 Т. н. пикраминовая кислота, t пл. 169 - 171 С, t всп. 205-210 С, получают восста-
новлением пикриновой к-ты гидросульфидом натрия (вместо него можно использовать
смесь сульфидов, получаемых кипячением NaOH с серой) и последующим подкислением
разб. H2S04. Обладает свойствами ВВ.
воздействиям чем гремучая ртуть и азид свинца. К наколу чувствительность на
уровне гремучей ртути. Чувствительность к удару грузом 1 кг (50% взрывов с
высоты) 18 см.
Инициирующая способность
Мин. инициирующий заряд по тротилу, тетрилу, гексогену и ТЭНу (без чашечки)
- 0.03, 0.014, 0.007 и 0.006 г.
Применение
Предложено применение в капсюлях-детонаторах в самостоятельном виде или в
качестве добавки к бризантным ВВ в детонаторах.
Получение
Получают диазотированием 2,4-динитроанилина в серной к-те в присутствии
хлорной к-ты.
Литература
1. Багал Л.И. Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ М. , Машино-
строение, 1975. с. 363
2. Encyclopedia of explosives and related items./ Basil T. Fedoroff & Oliver
E. Sheffield. Vol 2,5 - Piccatiny Arsenal Dover, New Jersey, USA - 1962,
1972. B59, D1160-D1163.
3. T. Urbanski - Chemistry and Technology of Explosives Vol 3 - Pergamon
Press. Oxford. 1967- P. 201
4. Хмельницкий Л. И. Справочник по бризантным взрывчатым веществам 42 - М
1962 С 318.
5. Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический сло-
варь/ Под Ред. Б.П.Жукова. Изд 2-е исправл - М. Янус К. 2000 с. 212
6. Патент RU2080320
ОРГАНИЧЕСКИЕ
ПЕРЕКИСИ
Ацетона трипероксид, трициклоацетонпероксид,
перекись ацетона, ТАТР,
3,3,6,6,9,9-гексаметил-1,2,4,5,7,8-гексоксонан
Физико-химические свойства
Существует в виде тримера (триперекись ацетона) и димера (диперекись ацето-
на) , очень схожих по свойствам. В данной статье рассматривается тримерная пе-
рекись ацетона. Бесцветное кристаллическое вещество с сильным терпеновым за-
пахом, нерастворимое в воде. Достаточно устойчива при хранении, но сильно ле-
туча и склонна к сублимации уже при комнатной температуре. Летучесть в откры-
том стаканчике 96% за 94 часа при комнатной температуре. Давление паров при
20 С — 2.0 Па. Давление паров при 25 С 7.85 Па (у диперекиси 17.9 Па). С
конц. H2S04 разлагается, иногда со взрывом. Раздражающе действует на кожу и
слизистые оболочки. Не корродирует металлы, кроме свинца, хим. совместима с
гексогеном, ТЭНом, ТНФ и ТНТ. В чистом виде устойчива, в темном и прохладном
месте хранится достаточно долго. При хранении крупные кристаллы растут за
счет мелких. Разлагается в щелочной (в присутствии следов йода) и кислой сре-
дах. Хранят обычно в абсолютном спирте. Хорошо растворим в ацетоне (9.15% при
17 С), бензоле (18% при 17 С), эфире (5.5% при 17 С), хлороформе (42.47% при
17 С) г ледяной уксусной к-те и НЫОз, этаноле (при нагревании) . Если при полу-
чении в качестве катализатора использовалась серная или хлорная кислота, то
триперекись при хранении медленно превращается в диперекись. Продукт, загряз-
ненный серной кислотой при 40 С полностью превращается в диперекись за не-
сколько дней. Плотность 1.272 г/см3. Скорость горения при 1.22 г/см3 (спрес-
сована под давлением 2000 кг с/см2) 0.95 см/сек.
о о
Н3С^ч jb~- СНз
Н3С СНз
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
t пл. 97 С (у диперекиси t пл. 132-133 С); при расплавлении в теч. 2-3 мин.
t пл. снижается до 90 С за счет деполимеризации, полученный продукт обладает
непредсказуемо высокой чувствительностью и может взрываться самопроизвольно.
Начинает разлагаться выше 150 С. t всп. ок. 200 С, однако может взрываться
при значительно меньших температурах или при быстром нагревании. Восприимчива
к лучу огня даже при значительном увлажнении. Чувствительность к удару (верх-
ний предел для груза 0.5 кг) : 35 см (азид свинца - 40 см, гремучая ртуть -
10.5 см, ГМТД - 10см). Чувствительность к удару по методу «ВАМ» 0.3-0.75 Дж
(гремучая ртуть 0.1-0.2 Дж). Чрезвычайно чувствителен к трению. Чувствитель-
ность к трению по методу ВАМ (50%) : 15 мН (Гремучая ртуть 51 мН, ГМТД - 12
мН) . Легко взрывается при слабом растирании в ступке. При добавлении 15% и
более минерального масла чувствительность к трению может быть уменьшена до
уровня гремучей ртути, при этом чувствительность к удару практически не
уменьшается.
Инициирующая способность
Инициирующая способность выше чем у гремучей ртути, но заметно ниже чем у
азида свинца. Подвержена перепрессовке. Мин. инициирующий заряд для тротила и
тетрила (прессование с чашечкой) - 0.18 и 0.09 г соотв.
Энергетические характеристики
Триперекись обладает большей бризантностью чем диперекись (34.1 г и 30.1 г
песка соответственно для диперекиси. Заряд 0.4 г, тротил - 48 г) . Бризант-
ность триперекиси по сравнению с другими ИВВ: (Песочная проба. Заряд 0.8 г
спрессованный под давлением 200 кг/см2) - кристаллизованной 50.5%, некристал-
лизованной 46.2%. В тех же условиях: азид свинца 29%, гремучая ртуть 33%,
ГМТД 42.5%. Скорость детонации при плотности 0,98 г/см3 - 3750 м/сек - заряд
диаметром 15 мм, 5290 м/сек при 1,2 г/см3 - в трубке диаметром 6.3 мм. Фугас-
ность 250 мл. Теплота взрыва 2.803 МДж/кг. Скорость детонации смеси 21% пере-
киси ацетона, 53% нитрата аммония и 26% воды — 4800 м/с при 1.19 г/см3.
Применение
Впервые была описана К. Вольфенштейном (К Wolfenstein) в 1895 г. (трипере-
кись) и А. Баером (А. Ваеуег) и др. в 1899 г. (диперекись). Различие в строе-
нии между диперекисью и триперекисью было установлено Миласом (Milas N.A.)n
др. в 1959 г. Применялась в виде раствора в эфире для изготовления объемно -
детонирующих зарядов (т.н. вакуумных бомб). Получены патенты на применение
перекиси ацетона в капсюлях-детонаторах, однако на практике они не были реа-
лизованы. В качестве ИВВ не применяется из-за высокой летучести, высокой чув-
ствительности к трению и опасности в обращении.
Получение
Диперекись ацетона обычно получают взаимодействием ацетона с мононадсерной
кислотой (т.н. кислота Каро) - образуется при смешивании персульфата аммония
с конц. H2S04 в уксусном ангидриде. Триперекись ацетона образуется если ис-
пользовать 10-50% Н202 подкисленной серной, соляной, азотной или ортофосфор-
ной кислотой. Свойства триперекиси ацетона сильно зависят от используемой ки-
слоты. При получении с применением серной кислоты ТА частично деполимеризова-
на - содержит примесь димера и побочных продуктов, чем выше концентрация ки-
слоты и чем ее больше, тем выше степень деполимеризации. Наилучшие результаты
дает соляная к-та при молярном соотношении кислота:ацетон менее 1.5. Кристал-
лы отфильтровывают, отжимают и многократно промывают водой, при наличии при-
месей кислоты отличается нестабильностью и может самопроизвольно взрываться
при сушке и хранении. При хранении органических перекисей не желательно до-
пускать соприкосновения с солями тяжелых металлов и попадания разл. загрязне-
ний.
Получение ацетона дипероксида:
50 мл конц. серной кислоты смешивают с 10 мл конц. перекиси водорода прили-
вают по каплям 25 мл ацетона. При этом смесь энергично перемешивают и охлаж-
дают льдом. Через неск. мин. образуется осадок диперекиси ацетона - его отде-
ляют от кислоты и промывают водой до нейтральной реакции. Из 100 г ацетона
получается 21 г диперекиси ацетона, 33 г оксиацетона и 75 г пировиноградной
кислоты.
Другой метод:
К сильно охлажденной и перемешиваемой смеси 25 г 30% перекиси водорода, 20
г 96% серной кислоты и 50 г уксусного ангидрида, добавляют по каплям смесь 20
мл ацетона и 20 мл уксусной кислоты, не допуская повышения температуры над 15
С. Выделяются бесцветные кристаллы. Их промывают водой до нейтральной реак-
ции. Выход 10 г.
Получение ацетона трипероксида:
1 моль ацетона смешивается с 1.2 моль 10-50% перекиси водорода, затем при
интенсивном охлаждении приливаются неск. мл. соляной кислоты и смесь ставится
на холод. Через несколько дней выделяются кристаллы в виде снегообразной мас-
сы, (при использовании 30-50% перекиси водорода и больших количеств кислоты -
раствор следует интенсивно охлаждать в бане со льдом пока не выделится основ-
ная часть ацетона трипероксида иначе раствор может сильно разогреться и выход
будет невелик).
Многие перекисные соединения обладают взрывчатыми свойствами, как правило
снижающимися при увеличении мол. массы. Перекись бензоила была запатентована
в качестве компонента воспламеняющих смесей в электрозапалах.
Ацетона
тетрациклопероксид
(-С(СН3)2-0-0-)4
t пл. 93-94 С.
Получающийся взаимодействием ацетона (20 мл) и 30% перекиси водорода (20
мл) в присутствии каталитического кол-ва тетрахлорида олова пентагидрата (2
миллимоль) в течение 24 часов при комнатной температуре. Выход 41.2%. Вместо
тетрахлорида олова можно использовать хлорид олова, однако он менее эффекти-
вен . Впоследствии существование тетрамера так и не было подтверждено.
В немецком патенте был описан дифоронпентапероксид, с высокими заявленными
характеристиками. Однако существование этого вещества также не было подтвер-
ждено экспериментально.
Литература
1. Багал Л.И. Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ М. , Машино-
строение, 1975. с. 411
2. Encyclopedia of explosives and related items./ Basil T. Fedoroff & Oliver
E. Sheffield. Vol 1 - Piccatiny Arsenal Dover, New Jersey, USA - 1960.
A41-A45.
3. T. Urbanski - Chemistry and Technology of Explosives Vol 3 - Pergamon
Press. Oxford. 1967- P. 225
4. Хмельницкий Л. И. Справочник по бризантным взрывчатым веществам 42 - М
1962 С 467,468,632.
5. Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический сло-
варь/ Под Ред. Б.П.Жукова. Изд 2-е исправл - М. Янус К. 2000 с. 350
6. Robert Matyas - Chemical decomposition of triacetone triperoxide and
hexamethylenetriperoxidediamine - Proc. of 6th seminar «New trends in
research of energetic materials» Pardubice. 2003.
7. Robert Matyas - INFLUENCE OF OIL ON SENSITIVITY AND THERMAL STABILITY OF
TRIACETONE TRIPEROXIDE AND HEXAMETHYLENETRI PEROXIDE DIAMINE - Proc. of
8th seminar «New trends in research of energetic materials» Pardubice.
2005.
8. Heng Jiang, Gang Chu, Hong Gong and Qingdong Qiao. Tin Chloride Catalysed
Oxidation of Acetone with Hydrogen Peroxide to Tetrameric Acetone
Peroxide. J. Chem. Research (S), 1999, 288-289
9. Robert Matyas, Jiri Pachman, How-Ghee Ang. Study of ТАТР: Spontaneous
transformation of ТАТР to DADP. Propellants, Explosives, Pyrotechnics 33,
No. 2. p. 89-91 (2008)
10.Robert Matyas etc. Detonation Performance of TATP/AN-Based Explosives.
Propellants, Explosives, Pyrotechnics 33, No. 4. p. 296 (2008).
11.Robert Matyas, Jiri Pachman. Study of ТАТР: Influence of Reaction
Conditions on Product Composition. Propellants, Explosives, Pyrotechnics
35, No. 1. p. 31-37 (2010).
Гексаметилентрипероксиддиамин, ГМТД,
3,4,8,9,12,13-гексаокса-1,6-
диазабицикло[4,4,4]тетрадекан
Физико-химические свойства
Бесцветный кристаллический порошок. Растворимость при 20 С в воде - 0.01%
(при 75 С и 48 ч выдержке 2.25%), ацетоне - 0.33%, спирте - 0.01%, хлороформе
-0.64%. Слаболетуч (0.5% за 24 часа при 60 С), однако при обычной температуре
летучесть чрезвычайно невысока. Может взрываться при действии конц. H2S04. В
разбавленных кислотах постепенно растворяется с разложением. Раздражающе дей-
ствует на слизистые оболочки. Довольно устойчив к свету. В контакте с водой
полностью разлагается за 4 месяца. В сухом виде при пониженной температуре
сохраняется в течение года и может быть использован после промывки. Заметно
разлагается при температуре выше 60 С с выделением метиламина. При 100 С пол-
ностью разлагается за 24 часа. Корродирует большинство из металлов, даже в
сухом виде, хим. совместим практически со всеми ВВ. Плотность монокристалла
1.57 г/см3. Насыпная плотность - 0.66 г/см3.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
t всп. 149 С (с периодом индукции 3 сек.) В сухом виде чувствительность к
удару 3-4 см для груза 2 кг (менее чувствителен чем гремучая ртуть) , по дру-
гим данным более чувствителен.
Чувствительность к удару по методу ВАМ 0.6-1.5 Дж (гремучая ртуть 0.1-0.2
Дж) . Чрезвычайно чувствителен к трению. Чувствительность к трению по методу
ВАМ (50%) : 12 мН (гремучая ртуть 51 мН) . Легко взрывается при слабом растира-
нии в ступке. При добавлении 15% и более минерального масла чувствительность
к трению может быть уменьшена до уровня гремучей ртути, при этом чувствитель-
ность к удару практически не уменьшается. Крупные кристаллы взрываются при
прессовании и очень опасны в обращении. Очень восприимчив к лучу огня и ис-
кре.
сн2—о—о—сн2
/ \
н2—о—о—снз;
н2с—о—о—сн2
Инициирующая способность
Не перепрессовывается. Инициирующая способность в неск. раз выше, чем у
гремучей ртути и близка к азиду свинца, и составляет - 0.1 г для тротила,
0.05 г для тетрила и ТНФ (г.р. в этих условиях 0.26 - 0.21 г соответственно).
Энергетические характеристики
Теплота образования -384.3 ккал/кг, Энтальпия образования -413.7 ккал/кг.
Теплота взрыва 3.29 МДж/кг, Фугасность 340 мл. Бризантность (песочная проба,
заряд 0.5 г) 42.5 г, гремучая ртуть - 16.5 г, ЦТА 44.2 г. Объем продуктов
взрыва 1097 л/кг. Скорость детонации в 5.5 мм трубке при плотности 0,88 г/см3
- 4510 м/сек, 1,1 г/см3 — 5100 м/сек.
Применение
Впервые был получен Байером и Виллигером (Baeyer and Villiger) в 1900 г.
сливанием растворов сульфата аммония, формалина и перекиси водорода.
Известен ряд патентов (1912, 1917 гг.) по снаряжению капсюлей-детонаторов и
взрывных заклепок, однако на практике не применяется из-за недостаточной
стойкости и опасности в обращении. Иногда используется как доступное ИВВ для
инициирования детонации ВВ в лабораториях.
Получение
Получают взаимодействием уротропина с 20 - 50% перекисью водорода в присут-
ствии уксусной, лимонной или азотной кислоты при температурах до 20 С (можно
использовать ортофосфорную кислоту). Наибольший выход (почти 100%) получается
при использовании 30% перекиси и ледяной уксусной кислоты. Известны также ме-
тоды получения из менее концентрированной перекиси водорода, формалина и
сульфата аммония. Примесь серной к-ты значительно снижает стойкость продукта.
Кристаллы отфильтровывают, отжимают и многократно промывают водой до ней-
тральной реакции, хранят в прохладном темном месте.
Получение с использованием лимонной кислоты:
56 г гексаметилентетрамина (уротропина) растворяют в 160 г 30% перекиси во-
дорода и при охлаждении водой и перемешивании постепенно прибавляют 84 г ли-
монной кислоты. При этом смесь нагревается и ее нужно охлаждать проточной во-
дой, удерживая температуру не выше 30 С. При более высокой температуре возмо-
жен самопроизвольный разогрев и разложение смеси. Особенно активное охлажде-
ние необходимо при начале процесса образования ГМТД (помутнение и загустева-
ние смеси). Когда температура начнет спадать смесь оставляют при комнатной
температуре на 17 часов, затем фильтруют, кристаллы промывают несколько раз
водой и спиртом. Выход 66-71%.
Получение с использованием азотной кислоты:
В 24 мл 30% (или 14 мл 50%) перекиси водорода растворяют 10 г уротропина
при охлаждении холодной проточной водой. Затем осторожно прибавляют 14 мл 50%
азотной кислоты. Сначала добавляют 4 мл кислоты при активном перемешивании,
через 10 мин 5 мл и еще через 10 мин оставшиеся 5 мл. При этом наиболее ак-
тивное охлаждение и перемешивание необходимо в момент помутнения смеси и на-
чала выпадения ГМТД иначе смесь может перегреться и даже закипеть. Смесь ста-
вят в холодильник на 12-24 часов для выпадения оставшейся части ГМТД. Затем
фильтруют, кристаллы промывают несколько раз водой до нейтральной реакции.
(CH2)6N4 + 3H202 + 2HN03 => N(CH2OOCH2)3N + 2NH4N03
Получение из слабого р-ра перекиси водорода, сульфата аммония и формалина:
Для этого растворяют 50 г сульфата аммония в 500 мл 3% перекиси водорода.
Раствор нагревают до 55 С, добавляют 5.3 г 37% р-ра формалина и ставят охлаж-
даться. Через 24 часа кристаллы отфильтровывают, промывают водой и сушат.
Существует, также, значительно более безопасный чем ГМТД Тетраметилендипе-
роксиддикарбамид (ТМДД) ОС (NHCH2OOCH2NH) 2CO.
При поджигании он вспыхивает как ГМТД, но при прикосновении раскаленной
проволочки - разлагается целиком с выделением белого дыма, с запахом формаль-
дегида . К удару, трению и даже к детонации восприимчив плохо. Возможность его
применения в качестве ИВВ спорна. Он может быть получен при смешении формали-
на, перекиси водорода, мочевины, и избытка 50-70% азотной кислоты.
Литература
1. Багал Л.И. Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ М. , Машино-
строение, 1975. с. 406.
2. Encyclopedia of explosives and related items./ Basil T. Fedoroff & Oliver
E. Sheffield. Vol 5,7 - Piccatiny Arsenal Dover, New Jersey, USA - 1972,
1975. D1375, H83-H84.
3. T. Urbanski - Chemistry and Technology of Explosives Vol 3 - Pergamon
Press. Oxford. 1967- P. 225.
4. Хмельницкий Л. И. Справочник по бризантным взрывчатым веществам 42 - М
1962 С 470.
5. Robert Matyas - Chemical decomposition of triacetone triperoxide and
hexamethylenetriperoxidediamine - Proc. of 6th seminar «New trends in
research of energetic materials» Pardubice. 2003.
6. Патент GB339024.
АЦЕТИЛЕНИДЫ
(соли ацетилена)
Комплекс ацетиленида серебра
с нитратом серебра, Ag2C2'AgN03
Физико-химические свойства
Бесцветный порошок, медленно разлагается кислотами. В воде не растворим.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
t всп. ок 210 С. Менее чувствителен к удару чем Ад2С2 и гремучая ртуть.
Инициирующая способность
По инициирующей способности превосходит гремучую ртуть и аналогичен азиду
свинца. Инициирующая способность 0.02 г для тетрила, для Ад2С2 в этих услови-
ях мин. инициирующий заряд 0.05 г.
Энергетические характеристики
Теплота взрыва 1.89 МДж/кг. Скорость детонации 2710 м/с при 2.92 г/см3,
4450 м/с при 5.36 г/см3. Фугасность 136 мл.
Применение
В качестве ИВВ не применяются из-за цены.
Получение
В р-р 50 г нитрата серебра в 200 мл воды и 30 мл азотной кислоты (плотн.
1.4 г/см3) при температуре 80-90 С пропускают ацетилен до насыщения. Осадок
оставляют на день в смеси воды и 30% азотной кислоты.
Ацетиленид
серебра Ад2С2
Гораздо более опасен.
Представляет собой бесцв. кристаллы, не растворимые в воде и орг. раствори-
телях, t всп. 120-140 С. Теплота взрыва 1.23 МДж/кг. Получают пропусканием
ацетилена через аммиачный р-р нитрата серебра.
Получение ацетиленида серебра:
5 г нитрата серебра растворяют в 80 мл воды и добавляют 20 мл 20% аммиака,
затем через раствор пропускают ацетилен.
Ацетилениды меди I, CuC=-CCu
или СиС=-СН (кислая соль)
Коричнево-красное или черное кристаллическое вещество, нерастворимое в воде
и органич. растворителях. Состав обычно соответствует формуле CuC=-CCu»H20.
При сушке над конц. серной кислотой или хлоридом кальция можно получить без-
водный продукт. В сухом виде очень чувствителен к удару, трению, огню, нако-
лу. Восприимчив к искре. При незначительном увлажнении теряет взрывчатые
свойства. Температура вспышки ок. 120 С. Взрыв сравнительно безопасен т.к.
образуется мало летучих и газообразных продуктов (норм, соль). Скорость дето-
нации невысока. Использовался в электровоспламенителях. В настоящее время не
применяется. Получают пропусканием ацетилена в аммиачный раствор солей меди I
Получение
В раствор глюкозы (сахар растворяют в любой разбавленной минеральной кисло-
те и нагревают полученный раствор в течение 20 мин.) добавляют соль меди II
напр. медный купорос, затем смесь нагревают и добавляют щелочь. Смесь стано-
вится интенсивного синего цвета (глюконат меди). Когда цвет полностью изме-
нится на красно-коричневый, смесь охлаждают и отстаивают. Прозрачный раствор
сливают, полученный осадок (закись меди) промывают и заливают нашатырным
спиртом до растворения. Затем через раствор немедленно пропускают ацетилен
Cu(NH3)20H + С2Н2 = CuC=-CCu + 2Н20
Осадок отфильтровывают и промывают спиртом.
В лаборатории CuC=-CCu обычно получают пропусканием ацетилена через аммиач-
ный раствор хлорида меди I5.
5 Хлорид меди I может быть получен взаимодействием хлорида меди II с сильными вос-
становителями (гидроксиламин, гидразин и т.п.). Или нагреванием смеси хлорида меди
Литература
1. Багал Л.И. Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ М. , Машино-
строение, 1975. с. 422.
2. Encyclopedia of explosives and related items./ Basil T. Fedoroff & Oliver
E. Sheffield. Vol 1 - Piccatiny Arsenal Dover, New Jersey, USA - 1960.
A74-A76, A79-A82.
3. T. Urbanski - Chemistry and Technology of Explosives Vol 3 - Pergamon
Press. Oxford. 1967- P. 227-229.
4. Хмельницкий Л. И. Справочник по бризантным взрывчатым веществам 42 - М
1962 С 74, 76.
5. Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический сло-
варь/ Под Ред. Б.П.Жукова. Изд 2-е исправл - М. Янус К. 2000 с. 38.
СОЛИ АРОМАТИЧЕСКИХ
НИТРОФУРОКСАНОВ
Калия 4,6-динитро-7-гидрокси-7-гидробензофуроксанид,
KDNBF, C6H3N407K
Физико-химические свойства
Светло-оранжевые или темно-красные кристаллы, плохо растворимые в воде
(0.245 г на 100 г воды при 30 С). При 30 С и влажности 90% гигроскопичность
0.27%. Нетоксичен. Плотность 2.21 г/см3.
н он
KDNBF
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
t всп. 207-210 С. Начало интенсивного разложения выше 190 С. Чувствитель-
ность к удару при грузе 100 г: 1 взрыв из 6 ударов при высоте падения груза
20 см (ТНРС - 20 см, гремучая ртуть - 12 см). Чувствительность к трению также
аналогична ТНРС.
Инициирующая способность
Псевдоинициирующее ВВ, для подрыва требует 0.1 г азида свинца или 0.3 г
гремучей ртути.
Энергетические характеристики
Бризантность по песчаной пробе 44.8 г песка (93% от бризантности ТНТ) в тех
же условиях гремучая ртуть 27.3-59% ТНТ, азид свинца 40% ТНТ, диазодинитрофе-
нол 94-105% ТНТ. Объем продуктов взрыва 604 л/кг. Теплота взрыва 3.04 Мдж/кг.
II с глицерином до температуры 150-200 С. Аммиачные растворы солей меди I необходимо
использовать сразу же после получения, т.к. уже через несколько часов они окисляются
до солей меди II.
Применение
Впервые получен в 1898 г. (Drost). Пилотное производство началось в США.
вскоре после 2 мир. войны. Используется в нетоксичных смесях с окислителем
(KN03) и добавками повышающими чувствительность к удару (напр. стекл. поро-
шок) для ударного воспламенения пиротехники и порохов, а также в ударных сме-
сях вместо ТНРС.
Получение
Получение из пикрилхлорида (см. ниже):
25 кг пикрилхлорида добавили в отфильтрованный раствор 7 кг технического
азида натрия в 300-400 л воды. Затем смесь была нагрета с помощью пара в те-
чение 1 часа при 80-90 С при постоянном перемешивании. Температуру подняли до
90-100 С и продержали при этой температуре и активном помешивании в течение 3
часов. Динитробензофуроксан отфильтровали, растворили в соответствующем кол-
ве р-ра карбоната натрия. Затем к полученному раствору прибавили расчетное
кол-во водного р-ра соли калия (например ацетата). Кристаллы KDNBF отфильтро-
вали, промыли водой и высушили.
Получение из О-нитроанилина:
1 часть О-нитроанилин суспендируют в 3.5 частей спиртового р-ра едкого кали
(15 ч едкого кали на 100 ч этилового спирта), при помешивании добавляют твер-
дый гипохлорит натрия до тех пор пока раствор не обесцветится. Смесь разбав-
ляют водой и бензофуроксан отфильтровывают.
Бензофуроксан образуется с выходом в 95%, его отделяют из реакционной смеси
и растворяют в 97% серной кислоте (1 часть бензофуроксана на 6 частей кисло-
ты) . К полученной смеси медленно добавляют нитрующую смесь состава 1.2 ч 90%
азотной кислоты и 2.8 ч 97% серной кислоты. Нитрование проводят сначала при
0-5 С, потом подогревают до 40 С. Динитробензофуроксан отделяют из реакцион-
ной смеси и поступают с ним как при получении из пикрилхлорида.
Динитробензофуроксан может быть получен также действием гидроксиламина на
пикрилхлорид в присутствии ацетата натрия.
Калия 7-гидроксиламино-4,6-динитро-4,7-дигидробензофуроксанид,
C6H4N507K
Физико-химические свойства
Темно-красный кристаллич. порошок. Плохо раств. в воде и орг. Растворите-
лях . Плотность 1.92 г/см3 . Не ядовит.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
t пл. 165 С с разл. (при медленном нагревании), t всп. 152 С. Чувствителен
к удару (11 см при грузе 2.5 кг. - 50%), трению, огню. К мех. воздействиям
значит, менее чувствителен чем г.р.
Инициирующая способность
Псевдоинициирующее ВВ.
Применение
Предложен для использования в воспламенительных составах вместо ТНРС.
Получение
2 г 4,6-динитробензофуроксана добавили к р-ру 0.614 г гидроксиламина хлори-
да в 100 мл метанола при 50 С. Перемешивание продолжают еще 20 мин после рас-
творения, затем р-р охладили до 40 С. К полученной смеси добавляют теплый 59
мл 0.ЗМ раствор бикарбоната калия в метаноле при перемешивании. Смесь продол-
жают перемешивать еще ЗОмин, затем фильтруют, кристаллы промывают 20 мл мета-
нола и сушат. Выход 96%.
Пикрилхлорид
2 г 4 г6-тринитрохлорбензол
Физико-химические свойства
Бесцв. крист., желтеющие на свету. Практически не растворим в воде (0.018 г
на 100 г воды при 15 С, 0.346 г на 100 г воды при 100 С), очень хорошо рас-
творим в ацетоне (212 г на 100 г при 17 С, 546.4 г на 100 г при 50 С). В го-
рячей воде гидролизуется до пикриновой кислоты. Плотность 1.76 г/см3. Токси-
чен. При попадании на кожу тринитро- и динитрохлорбензолов появляются дерма-
титы и ожоги.
N02
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
t пл. 85 С.
Энергетические характеристики
Скорость детонации 7200 м/с при 1.74 г/см3. Фугасность 300 мл.
Применение
В 1 мир. войну частично использовался в качестве ВВ (выделяющиеся при взры-
ве хлор и хлороводород вызывали раздражающее действие). Используется как сы-
рье для производства нитросоединений ароматического ряда.
Получение
Получение пикрилхлорида в одну стадию:
1600 мл 30% олеума помещают в колбу снабженную мешалкой, термометром и об-
ратным холодильником. Колбу ставят в миску с холодной водой и постепенно при
перемешивании добавляют 710 г нитрата калия, не давая температуре подняться
выше 60 С, смесь охлаждают до 30 С и медленно добавляют 160 г хлорбензола при
перемешивании и удерживании температуры ниже 50 С. По окончании добавления
хлорбензола водяную баню убирают и нагревают смесь под обратным холодильником
при 125 С в течение 4 часов. Затем дают охладиться до комнатной температуры,
после чего смесь выливают в 1 кг льда. После плавления льда добавляют еще 1
литр воды и перемешивают в течение 20 мин. Осадок фильтруют и промывают двумя
порциями по 500 мл хол. воды, сушат. Для очистки пикрилхлорид можно перекри-
сталлизовать следующим образом: Полученное кол-во сухого вещества растворяют
в 200 мл ацетона, а затем приливают 600 мл метанола. Продукт промывают водой
и сушат.
Получение пикрилхлорида из динитрохлорбензола:
1. В колбу с мешалкой, обратным холодильником и термометром помещают 10 г
2,4-динитрохлорбензола и 60 г 20% олеума, нагревают до полного растворе-
ния динитрохлорбензола и при 80 С приливают смесь 40 г 20% олеума и 30 г
конц. азотной кислоты. Затем смесь нагревают до 150 С, выдерживают при
этой температуре 12 часов и охлаждают. Выпавший осадок отфильтровывают на
стеклянном фильтре, промывают 60% серной кислотой и водой до нейтральной
реакции. Осадок сушат в вакууме при 60 С.
2. 100 ч динитрохлорбензола растворили в 750 ч 100%серной кислоты и к рас-
твору прибавили 125 ч 93% азотной кислоты. Смесь нагревали до 130 С в
колбе с обратным холодильником в течение 12 часов. Выход 85%.
Также получают действием хлорокиси фосфора на тринитрофенол в присутствии
третичных аминов (или ДМФА) Синтез аналогичен синтезу тринитродихлорбензола
при получении ДАТБ.
Получение 2,4-динитрохлорбензола (t пл. 53.4 С):
1. В нитрационную колбу заливают кислотную смесь состава 45% серной кислоты,
50% азотной кислоты и 5% воды и постепенно в течение часа приливают хлор-
бензол (40-50 г) . Количество азотной кислоты берут исходя из необходимо-
сти введения двух нитрогрупп и обеспечения 30% избытка азотной кислоты.
По окончании слива хлорбензола к смеси постепенно при 50 С добавляют оле-
ум (1.5 вес. части олеума на 1 ч хлорбензола). После слива олеума темпе-
ратуру нитромассы в течение часа поднимают до 100-110 С и нитрование за-
канчивают . Полученный динитрохлорбензол отделяют от отработанной кислоты
в предварительно нагретой делительной воронке, промывают водой и сушат.
При необходимости перекристаллизовывают из спирта.
2.1ч хлорбензола добавляют к смеси конц. азотной кислоты (плотн. 1.52) и
100% серной к-ты (1:1) при 5 С. Выдерживают при 5-10 С один час, затем
подогревают до 50 С и выдерживают еще час, затем добавляют 2.5 вес. части
конц. серной кислоты и выдерживают при 115 С полчаса.
Пикрамид или
тринитроанилин
Физико-химические свойства
Желтое или оранжево-красное кристаллическое вещество почти нерастворимое в
воде, умеренно раств. в спирте, и эфире, хорошо - в ацетоне (212 г на 100 г
ацетона при 17 С) , толуоле, этилацетате, ледяной уксусной к-те и др. С неко-
торыми ВВ образует эвтектические смеси.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям
t пл. 188-189°С с разложением, t всп. ок. 350 С.
Энергетические характеристики
Теплота взрыва 4.14 МДж/кг. Плотность 1.762 г/см3. Скорость детонации 7300
м/с при плотн.
л/кг.
1.72 г/см . Фугасность 296 мл. Объем продуктов взрыва 724
Применение
Может применяться в боеприпасах, но обычно служит сырьем для пр-ва других
ВВ.
Получение
Может быть получен при обработке пикрилхлорида аммиаком.
Получают обычно обработкой аммиаком тринитрохлорбензола, нитрованием ацета-
нилида или осторожным нитрованием нитроанилина нитрующей смесью в серной ки-
слоте (можно исп. КЫОз в H2S04) .
Литература
1. Encyclopedia of explosives and related items./ Basil T. Fedoroff & Oliver
E. Sheffield. Vol 2 - Piccatiny Arsenal Dover, New Jersey, USA - 1962.
B68.
2. Орлова E. Ю. и др. Руководство к лабораторному практикуму по получению
нитросоединений. М. 1969 Стр. 96-97.
3. R.J. Spear and W.P. Norris. Structure and Properties of the potassium
hydroxide-dinitrobenzofuroxan adduct (KDNBF) and related explosive salts.
Propellants, Explosives, Pyrotechnics 19, 232-239 (1994) .
4. Патенты: US4529801, GB16692, GB190844
Сравнительная хар-ка инициирующей способности основных ИВВ
для детонирования 0.4 г. ТЭНа.
Давл. запрессовки ТЭНа. кг/см2
Давл. Запрессовки ИВВ. кг/см2
ИВВ
Азид свинца (техн. некристаллизованный)
Азид свинца (кристаллизованный)
Азид серебра
Гремучая ртуть
Тетразен
Тринитрорезорцинат свинца
0
0
| 2000
1 °
2000
500
2000
1000
2000
2000
Мин. кол-во инициатора г.
0.04
0.015
0.005
0.3
0.16
0.55
0.17
0.1
0.11
0.33
0.25
1.0
0.05
0.01
0.005
0.05
0.01
0.005
0.04
0.01
0.005
Потеря инициирую-
щей способности
для данного
заряда
Чувствительность к удару различных
инициирующих ВВ на копре Велера
ИВВ
Гремучая ртуть серая
Гремучая ртуть белая
Азид меди II
Гремучее серебро
Тетразен
ГМТД
Азид свинца
Азид серебра
ТНРС
Пикрат свинца
Вес падающего
груза г.
600
600
600
600
600
600
975
914
1215
1215
Верхний
предел мм
80
85
70
125
65
210
235
245
>250
>250
Нижний
предел мм
50
55
10
70
45
140
70
150
140
>250
Чувствительность некоторых ИВВ
ИВВ
Азид свинца
ТНРС
Тетразен
ДАНФ
Ni(N2H4)3(N03)2
Электростат.
искра, Дж
0.003-0.007
0.0009
0.006
0.012
0.02
Трение, %. Серия
25 исп ий, 588
кПа, угол 80°.
100
70
70
25
12
Удар, см., 400г
груз, 100% сраба-
тывание .
24
36
6.0
40
26
Удар, см.,
400г груз,
100% отказ.
10.5
11.5
3.5
17.5
21
НЕКОТОРЫЕ РЕАГЕНТЫ И РАСТВОРИТЕЛИ
Иванов Л.
(окончание1)
КИСЛОТЫ
Получение 22% соляной
кислоты из электролита для
автомобильных аккумуляторов
Получается при перегонке электролита с поваренной солью. Основная реакция:
H2S04 + NaCl -► NaHS04 + HCl
1 Начало смотрите Домашняя лаборатория 2022-11, 2022-12
Зависимость температуры кипения соляной кислоты от концентрации при нор-
мальных условиях представлена на следующей диаграмме (интерполяция данных
[22, стр.281]):
115
110
•~ Ю5
С?
£ юо
с
го
Q.
?
ГО
а
с
2
О)
95
90
85
80
75
4 5 6 7 8 9 10 И 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 27 29 30 31 32\
концентрация соляной кислоты,%
В эксперименте используется двукратный избыток поваренной соли. Это позво-
ляет получить выход несколько больший ожидаемого из-за частичного протекания
дополнительной реакции:
NaHS04 + NaCl
Na2S04 + HCl
Полное использование данной реакции в рамках представленного примера, на
мой взгляд, представляется нецелесообразным. Однако последняя реакция подхо-
дит для наработки небольших количеств концентрированной соляной кислоты, что
будет продемонстрировано в следующей главе.
В круглодонную колбу объемом 250 мл помещалось 50.06 г NaCl (поваренная
соль марки "экстра") и 126.65 г (100 мл) электролита для автомобильных акку-
муляторов (36%-й серной кислоты). Колба помещалась в силиконовую баню. Добав-
лялись кипятильники. Собирался аппарат для отгонки с градусником в насадке.
Включался нагрев. Отгон начинался при температуре паров 107.5 С. Сбор основ-
ной фракции начинался при достижении температуры паров 108 С. Предгон, отго-
нявшийся в диапазоне 107.5-108 С массой около 10 г, отбрасывался. Большая
часть основной фракции перегонялась при температуре около 108.5 С. В исходной
колбе присутствует жидкая фаза желтого цвета и нерастворившаяся твердый белый
осадок. Отгон продолжается практически досуха. Температура паров в конце пе-
регонки 109 С, температура бани 232 С. В исходной колбе остается бело-желтая
масса. Полученный дистиллят бесцветный, масса 89.59 г. Титрование показало
концентрацию 22.4%.
Получение
концентрированной
соляной кислоты
Концентрированная соляная кислота в используется в том числе для получения
кристаллических солей целевых фенетиламинов осаждением из ацетонового раство-
ра.
Получать концентрированную кислоту можно, пропуская газообразный хлороводо-
род над поверхностью воды или лучше над полученной по предыдущей методике
22%-й соляной кислоты.
Хлороводород можно получать, нагревая смесь гидросульфата натрия с поварен-
ной солью:
NaHS04 + NaCl -► Na2S04 + HCl
или взаимодействием поваренной соли с 80%-й серной кислотой (см. ниже):
H2S04 + NaCl -► NaHS04 + HCl
Опыт 1. Концентрированная
соляная кислота из
гидросульфата натрия
и поваренной соли
21.42 г NaHS042 и 21.12 г NaCl тщательно истирались в ступке (по от-
дельности) , тщательно смешивались и помещались в круглодонную колбу объемом
100 мл. Колба закрывалась насадкой с газоотводной трубкой. Второй конец труб-
ки помещался в колбочку Эрленмейера объемом 20 мл, в которую было помещено
4.80 г воды. Газоотводная трубка размещалась так, чтобы не доходить примерно
3 мм до поверхности воды. Приемная колба помещалась в баню с холодной водой.
Исходная колба нагревалась на силиконовой бане. По достижении температуры ба-
ни 193 С стало заметно выделение газа (по турбулентному движению воды под га-
зоотводной трубкой). Начиная с температуры 196 С, стало заметно подплавление
смеси по краям колбы. По большей части нагрев проходил при 225 С. Смесь по-
степенно, начиная с краев и заканчивая серединой, превращалась в пористую
массу. Приблизительно через 18 минут от начала нагрева на поверхности шлифа
приемной колбы начинала краснеть влажная индикаторная бумага (т.е. раствор
хлороводорода становится близок к насыщению). Еще через 16 минут - масса пол-
ностью становится пористой. Прирост массы приемной колбы на этом этапе 2.39
г. Дополнительно смесь нагревалась еще 10 минут, после чего реакция заканчи-
валась. Прирост массы приемной колбы составил 2.55 г. Таким образом, было по-
лучено 7.35 г соляной кислоты. Титрование показало концентрацию 33.6%. Выход
по NaHS04 составил 39%. Титрование остатка NaHS04 в исходной колбе показало,
что израсходовалось 8.77 г NaHS04, что соответствует 2.66 г HC1. Таким обра-
зом, потери газообразного хлороводорода при проведении реакции составили по-
рядка 7%.
Опыт 2. Концентрированная
соляная кислота из 80%-й
серной кислоты и
поваренной соли
В круглодонную колбу объемом 100 мл помещалось 20.01 г NaCl (поваренная
соль марки "экстра") и 20.0 г 80%-й серной кислоты (см. ниже). Колба закрыва-
лась насадкой с газоотводной трубкой. Второй конец трубки помещался в колбоч-
ку Эрленмейера объемом 20 мл, в которую было помещено 5.34 г воды. Газоотвод-
ная трубка размещалась так, чтобы не доходить примерно 3 мм до поверхности
2 Использовался препарат с чистотой 98.2%.
воды. Приемная колба помещалась в баню с холодной водой. Исходная колба на-
гревалась на силиконовой бане. Заметное выделение газа началось при темпера-
туре бани 123 С. Температура бани постепенно повышалась, выделение газа
уменьшалось. Через 10 минут при температуре 156 С произошло усиление кипения,
из верха приемной колбы начал выходить белый пар (турбулентность еще видна),
в это же время в исходной колбе появилась пена. На некоторое время баня была
убрана из-за высокой пены. Еще через 4 минуты температура повысилась до 173 С
и начался отгон жидкости. На этом этапе баня убиралась и реакция завершалась.
Прирост массы приемной колбы составил 2.97 г. Титрование показало, что полу-
ченная соляная кислота имела концентрацию 35.3%. Выход по серной кислоте со-
ставил 48%.
Получение 80%-й
серной кислоты
Получается концентрированием разбавленной серной кислоты - электролита для
автомобильных аккумуляторов. В процессе упаривания вплоть до концентрации 80%
испаряется в основном вода: серная кислота практически не перегоняется. Сиг-
налом того, что концентрация достигла 80%, является начало образования пара
над поверхностью отгоняемой жидкости. В бытовых условиях перегонку имеет
смысл проводить только до этого момента. Далее перегонка усложняется как в
техническом плане, так и в плане техники безопасности. Проводить дальнейшую
концентрацию крайне не рекомендуется.
Зависимость температуры кипения растворов серной кислоты от концентрации
при нормальных условиях представлена на следующей диаграмме (интерполяция
данных [22, стр.280]):
х
X
с
го
(О
GL
С
s
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95
концентрация серной кислоты,%
Техника
безопасности
Для перегонки следует использовать толстостенную колбу из термически проч-
ного стекла. В непосредственной близости от места проведения опыта должна
быть большая емкость с холодной водой и килограмм-два пищевой соды. Рядом
должен быть источник воды под давлением (водопровод) и достаточное количество
хозяйственного мыла. Все это для нейтрализации кислоты в случае разрушения
прибора для перегонки или просто попадания кислоты на одежду или открытые
части тела, которых к слову в данном случае быть не должно. Маска (именно
маска, а не очки) должна закрывать все лицо и голову сверху. Обязательны пер-
чатки достаточно длинные чтобы хорошо закрывать запястье и часть предплечья.
Одежда плотная, должна закрывать все тело. Концентрированная кислота очень
опасна и в холодном виде, не говоря уже о температуре 200 С. Баня на силико-
новом масле предназначена для мягкого и равномерного прогрева исходной колбы
в целях уменьшения вероятности ее разрушения в процессе перегонки. Однако
следует помнить, что в случае попадания кислоты в масло образующаяся смесь
может оказаться значительно опаснее чистой кислоты, поскольку очень сложно
смывается водой. Изначально должны быть продуманы вероятные сценарии развития
события в критических случаях, например, лопается колба с серной кислотой в
конце перегонки и в стороны начинают лететь брызги раскаленного масла и рас-
каленной серной кислоты.
В толстостенную круглодонную колбу объемом 500 мл помещалось 400 г электро-
лита для автомобильных аккумуляторов (36%-я серная кислота). Собиралась уста-
новка для перегонки. Внутри колбы размещался измерительный щуп электронного
термометра, помещенный в стеклянную оболочку. Нагрев производился на бане с
силиконовым маслом. Нормальное кипение кислоты началось при температуре 109.5
С (температура бани 180 С). Когда внутренняя температура выросла до 203.5 С
(через 1 час 33 минуты от начала кипения, соответствующая температура бани
253 С) над поверхностью кислоты началось парообразование. Через 8 минут масло
в бане начало дымиться (температура кислоты 210.5 С, температура бани 256 С).
Еще через 3 минуты - после достижения кислотой температуры 212.2 С - перегон-
ка прекращалась.
В исходной колбе - желтоватая жидкость, которая стала практически бесцвет-
ной после охлаждения, масса 180 г. Титрование полученной кислоты показало
концентрацию 80.2%.
Дистиллят имел массу 213 г и рН ~ 2.
Получение 50%-й
азотной кислоты
Азотная кислота используется для изготовления нитрата ртути, который может
быть использован для амальгамирования алюминиевой фольги. Также кислоту такой
концентрации можно использовать для приготовления нитратов других тяжелых ме-
таллов, например, серебра (нитрат серебра используется для приготовления пары
цинк-серебро при восстановлении калиевой селитры в нитрит калия) или свинца
(реагент для количественного осаждения сульфат-аниона, например, при титрова-
нии этилсульфата натрия).
Для получения азотной кислоты заявленной концентрации я проводил перегонку
смеси разбавленной серной кислоты и калиевой селитры.
H2S04 + KN03 -► KHSO4 + HNO3
Зависимость температуры кипения растворов азотной кислоты от концентрации
при нормальных условиях представлена на следующей диаграмме (интерполяция
данных [22, стр.281]):
В круглодонную колбу объемом 100 мл помещалось 51.29 г электролита для ав-
томобильных аккумуляторов (36%-я серная кислота) и 20.7 г калиевой селитры
(KN03) . Собиралась установка для перегонки с термометром в насадке для кон-
троля температуры паров. Нагрев производился на бане с силиконовым маслом.
Температура бани была на уровне 200-213 С. Отгон начинался при температуре
паров 102 С. В диапазоне 102-110 С было собрано 14 мл дистиллята. Этот пред-
гон отбрасывался. Далее было собрано 4 фракции с характеристиками, представ-
ленными в Таблице 16.
Таблица 16
№
фракции
1
2
3
4
Температура
паров, С
110-113.5
113.5-117
117-120.5
120.5-124
Масса
фракции, г
7.93
6.97
6.28
12.61
Концентрация
азотной кислоты, %
9.5
18.3
33.9
48.0
Для получения нитрата ртути использовалась фракция №4.
НИТРАТЫ
ЩЕЛОЧНЫХ
МЕТАЛЛОВ
Получение калиевой
селитры осаждением
из раствора
Учитывая невысокую растворимость нитрата калия в холодной воде, его выде-
лить можно в результате обменных реакций с любым типом селитряных удобрений:
2NH4N03 + К2С03 -► 2KN03 + (NH4)2C03
NH4NO3 + КС1 -► KNO3 + NH4CI
NH4NO3 + КОАс -► KN03 + NH4OAC
NaN03 + KCl -► KNO3 + NaCl
NaN03 + КОАс -► KN03 + NaOAc
Ca(N03)2 + 2КС1 -► 2KN03 + CaCl2
Ca(N03)2 + 2KOAc -► 2KN03 + Ca(OAc)2
В качестве источника калий-катиона используются хорошо растворимые доступ-
ные соли калия: карбонат, хлорид и ацетат. Смесь карбоната калия с натриевой
селитрой дает карбонат натрия, имеющий сравнимую с нитратом растворимость,
поэтому для данной методики не годится. Реакция нитрата кальция с карбонатом
калия рассматривается дальше.
Опыт 1. Нитрат калия
из аммиачной селитры
и поташа
200 г нитрата аммония растворяется в 120 г воды при нагреве. Если раствор
получается грязным, его фильтруют. Отдельно готовится раствор 173 г К2С033 в
160 г воды. Если полученный раствор мутный, лучше пренебречь его фильтровани-
ем (фильтруется тяжело). Полученные растворы сливаются и некоторое время пе-
ремешиваются, после чего оставляются при 0-5 С на ночь. Выпавшее кристалличе-
ское вещество отфильтровывается и сушится4 до застывания в твердые куски при
нагреве на плите в эмалированной кастрюле при перемешивании (чтобы не пристал
к стенкам и дну). При этом требуется хорошая вытяжка, т.к. выделяется аммиак.
Полученное вещество измельчается и сушится тонким слоем в духовке 1 час при
100 С. Масса 182 г (72%).
Анализ показал небольшую остаточную примесь ионов карбоната и аммония.
Нитраты щелочных
металлов обменной
реакцией кальциевой
селитры с карбонатами
и сульфатами
В результате этой реакции получается практически чистый целевой продукт.
Если в качестве исходных веществ применяются карбонаты, то побочным продуктом
является весьма полезный реактив - карбонат кальция (мел):
Ca(N03)2 + К2С03 -► 2KN03 + СаС03
Ca(N03)2 + Na2C03 -► 2NaN03 + CaC03
Этот метод удобен, если из солей калия доступен только сульфат:
Ca(N03)2 + K2S04 -► 2KN03 + CaS04
Ca(N03)2 + Na2S04 -► 2NaN03 + CaS04
Карбонат натрия (стиральную соду) для реакции можно получить нагревом пище-
вой соды:
2NaHC03 -► Na2C03 + C02 + Н20
3 Карбонат необходимо тщательно просушить в течение 1 часа при 200-300 С для устра-
нения возможной примеси гидрокарбоната.
4 Нагрев выше 100 С нужен для разложения остатков карбоната аммония. Вместо этого
можно перекристаллизовать сырой осадок. При этом выход дополнительно снизится.
Опыт 1. Нитрат натрия
из кальциевой селитры
и пищевой соды
500 г ЫаНСОз выдерживалось на противне в духовке при периодическом переме-
шивании при 250 С в течение 1.5 часа. Остаток 316 г (количественный выход).
500 г кальциевой селитры (в виде белых пластинок) сушилось 1 час при 100 С.
Селитра по большей части расплавилась, после охлаждения прилипла к противню5.
Отделялась по мере возможности. Масса 487 г. Растворялась в 500 мл воды при
нагреве. 250 г полученной соды растворялось в 1.5 л воды. В этот раствор вли-
вался при перемешивании раствор селитры. Выпадал осадок - вначале студенисто-
образный , затем переходящий в легко перемешиваемую суспензию. Смесь тщательно
перемешивалась и оставлялась на отстаивание. К полученной смеси малыми пор-
циями с последующим отстаиванием добавлялся раствор соды до тех пор, пока но-
вая порция не вызывала образования мела6. Всего было добавлено 11 г Na2C03.
Жидкость декантировалась с осадка и фильтровалась без отжима через бумажное
полотенце. Фильтрат упаривался, остаток, пока не затвердел, перемешивался
ложкой, чтобы не прилип к дну. Полученное вещество сушилось 1 час при 150 С,
масса 357 г. Осадок отдельно промывался водой (около 1.5 литра) с последующей
декантацией. После фильтрации и упаривания дополнительно получено 56.25 г ве-
щества темно-серого цвета. В сумме 413.3 г (98.7% в пересчете на Na2C03) .
Осадок - мел, сушился дополнительно 30 минут при 100 С. Масса 235 г.
Нитраты щелочных
металлов из
аммиачной селитры
Наиболее простой метод получения нитратов с количественным выходом и мини-
мальной обработкой реакционной смеси. Недостаток - выделение большого количе-
ства аммиака. Так что реакцию следует проводить на открытом воздухе или под
очень хорошей тягой: аммиаком можно весьма тяжело отравиться.
Здесь можно использовать гидроксиды, карбонаты и гидрокарбонаты. Гидрокар-
бонат калия гигроскопичен, поэтому для выполнения строгой стехиометрии его
следует перевести в карбонат нагреванием в течение 1 часа при 200-300 С. Кар-
бонаты калия и натрия также необходимо предварительно прогреть для того, что-
бы убрать примеси гидрокарбонатов и кристаллизационную воду. Гидрокарбонат
натрия (пищевую соду) можно использовать как есть. Переводить на эту реакцию
щелочь не самая лучшая идея, к тому же щелочь предварительно желательно про-
титровать, чтобы соблюсти стехиометрию.
2NH4N03 + К2С03 -► 2KN03 + 2NH3 + С02 + H20
2NH4N03 + Na2C03 -► 2NaN03 + 2NH3 + C02 + H20
NH4N03 + NaHC03 -► NaN03 + NH3 + C02 + H20
NH4N03 + KOH -► KN03 + NH3 + H20
NH4N03 + NaOH -► NaN03 + NH3 + H20
Сушка предназначалась для получения безводного нитрата кальция, чтобы соблюсти
точную стехиометрию проведения реакции, однако процесс оказался слишком трудоемким.
При повторении методики эту фазу следует пропустить.
6 Раствор следует вначале проверить на то, какие ионы присутствуют в избытке: каль-
ция или карбоната. И таким образом уже решить что использовать для нейтрализации:
раствор соды или раствор кальциевой селитры.
Опыт 1. Нитрат натрия
из аммиачной селитры
и пищевой соды
В стальной кастрюле упаривалась смесь 500 г NH4N03, 525 г NaHC03 и 500 мл
воды7. Упаривание велось, пока остаток не прекратил "шипеть" от выделяющейся
воды и пока не появился расплав8. Кастрюля охлаждалась холодной водой. Селит-
ра скалывалась. До конца соскоблить довольно сложно (остались небольшие уча-
стки, прилипшие ко дну)9. Масса полученного вещества (которое удалось отде-
лить от кастрюли) 478 г.
Опыт 2. Нитрат калия
из аммиачной селитры
и поташа
Смешивалось 170 г К2С03 и 199 г NH4N03. Добавлялось 200 мл воды (начиналось
выделение аммиака) и полученная смесь упаривалась до начала кристаллизации.
Добавлялось 200 мл воды. Смесь нагревалась до кипения и фильтровалась через
бумажный фильтр (забивается выпадающим KN03) . Фильтр промывался только что
вскипевшей водой. Полученный желтоватый фильтрат упаривался досуха. Получен-
ная белая масса измельчалась по мере возможности и досушивалась в духовке.
Получилось 234 г (94%) KN03.
НИТРАТЫ
ДВУХВАЛЕНТНЫХ
МЕТАЛЛОВ
Получение нитрата
ртути (II)
Нитрат ртути можно получить растворением ртути в азотной кислоте:
Hg + 4HN03 -► Hg(N03)2 + 2N02 + 2H20
Самый незамысловатый источник ртути - медицинский термометр или любой дру-
гой ртутный термометр. Кроме этого, существует много других источников ртути.
Ртуть можно извлечь, например, из ртуть-содержащих элементов питания (напри-
мер, ртутно-цинковых элементов), из УФ ламп сверхвысокого давления типа ДРШ
или даже из осветительных электролюминесцентных ламп типа ДРЛ (ртути там не-
много, но нам много и не нужно).
В качестве азотной кислоты использовалась фракция №4 (см. выше). Попытка
растворить ртуть в смеси фракции №4 азотной кислоты с водой в пропорции 1:1
оказалась безуспешна: растворение шло слишком медленно. Однако в чистой фрак-
ции №4 (48%-я НЫОз) растворение шло нормально. В качестве источника ртути ис-
пользовался ртутный медицинский термометр. Из-за гигроскопичности продукт по-
лучается в виде густой жидкости. Выделять продукт в кристаллическом виде не
целесообразно: для амальгамирования он вполне пригоден в полученном виде.
Осторожно! Реакцию проводить под тягой на открытом воздухе. Выделяется аммиак! При
проведении реакции на открытом воздухе рядом не должно быть растений.
8 Осторожно! При скалывании кусков твердой селитры в расплав, селитра разбрызгива-
лась (ожоги!).
9 При использовании эмалированной кастрюли при попытке отделить продукт можно ско-
лоть эмаль. Если критично, остаток лучше растворить в воде и выпарить отдельно.
Техника
безопасности
Ртуть и ее соли очень ядовиты. Перед работой следует изучить методы демер-
куризации. Разлитую ртуть следует собрать, а мелкие оставшиеся капли удалить
с помощью протравленной медной проволоки или засыпать серой или удалить ка-
ким-либо другим доступным методом. Работать только в перчатках.
Головка медицинского градусника осторожно раздавливалась кусачками над ста-
каном объемом 25 мл. Осколки стекла выбирались пинцетом. Измерение массы соб-
ранной ртути показало величину 0.809 г. Добавлялось 3.26 г фракции №4 азотной
кислоты. Смесь несильно нагревалась на конфорке. Ртуть быстро растворялась с
обильным выделением коричневых паров диоксида азота. Полученный раствор упа-
ривался феном. Остаток - некристаллизующаяся вязкая жидкость.
Выделение
нитрата бария из
бенгальских огней
Нитрат бария использовался в аналитических целях для осаждения сульфат-
аниона. Нитрат бария может быть переведен в другие соли бария, например в
манганат (VI) или хлорид (через кар-бонат.)
Использовалась одна упаковка (10 штук) бенгальских огней. Серая масса счи-
щалась с железной проволоки, получившееся количество 17.80 г. Масса без энту-
зиазма измельчалась и помещалась в 200 мл воды с температурой 60 С10. Смесь
оставлялась при комнатной температуре на сутки при встряхивании время от вре-
мени.
Водный слой прозрачный. На поверхности небольшое количество тонкой пенки
(алюминиевая пыль). Водный слой осторожно декантировался11 и фильтровался че-
рез два слоя бумажной салфетки. Фильтрат практически прозрачный. Объем около
190 мл. Фильтрат упаривался примерно до 30 мл, охлаждался до температуры око-
ло 0 С. Смесь фильтровалась от выпавшего вещества. Осадок промывался на
фильтре двумя маленькими порциями ледяной воды. После сушки было получено бе-
лое кристаллическое вещество массой 5.027 г.
Фильтрат и промывочные фракции упаривались до объема около 2 мл, давая жел-
тую вязкую жидкость с запахом горелого сахара12. Смесь охлаждалась до 0 С.
После фильтрации, промывки и сушки было получено грязновато-белое кристалли-
ческое вещество с желтыми включениями массой 0.782 г.
Исходная смесь заливалась 190 мл только что вскипевшей воды. Смесь переме-
шивалась и оставлялась при комнатной температуре на сутки. Водный декантиро-
вался, фильтровался и упаривался досуха, давая дополнительно 0.780 мг грязно-
желтоватого вещества.
Таким образом, в трех кропах было получено 6.589 г вещества или 37% от об-
щей массы13.
Для тестирования раствор 1.008 г полученного вещества в 30 мл воды смеши-
10 При сильном нагреве начинается реакция взаимодействия алюминия, присутствующего в
массе, с раствором нитрата. Выделяется аммиак. Образуется очень плохо фильтруемая
суспензия.
11 Фильтрация смеси через бумажный фильтр может проходить с трудом.
12 Запах, вероятно, дает начинающий разлагаться декстрин, использующийся в качестве
связующего.
13 Нерастворившийся остаток от исходной массы весил после сушки 7.38 г. Он обрабаты-
вался водной щелочью для удаления алюминия - осталось 2.23 г. Это, вероятно, в ос-
новном порошок железа. При суспензировании его в растворе лимонной кислоты ощущался
запах сероводорода.
вался с раствором 1.192 г Na2C03 в 5 мл воды. Смесь оставлялась на отстаива-
ние . Жидкость декантировалась с осадка. Осадок еще дважды промывался водой
порциями по 50 мл декантацией. рН водной фазы последней промывки около 7.
Масса осадка (карбонат бария) после сушки составила 0.777 г (102%).
Нитрат
свинца
Нитрат свинца использовался в аналитических целях для осаждения сульфат-
аниона. Он более удобен по сравнению с солями бария, поскольку получающийся
осадок сульфата свинца легче отфильтровывается по сравнению с сульфатом ба-
рия.
9.23 г свинца14 помещалось в 40 мл 40%-й азотной кислоты15. Смесь на-
гревалась до кипения. Свинец растворялся16, раствор упаривался до получения
влажного осадка. Добавлялось 40 мл воды и смесь подогревалась до полного рас-
творения белого осадка. Полученный прозрачный раствор декантировался с нерас-
творившихся кусочков свинца. Масса нерастворившехюся свинца 409 мг. Раствор
упаривался. Влажный осадок оставлялся сушиться на воздухе при комнатной тем-
пературе, после чего дополнительно сушился 1 час при 90 С17. Масса остатка
13.70 г. Концентрация в пересчете на безводный Pb(N03)2 около 89%.
ХОРОШО
РАСТВОРИМЫЕ
СОЛИ КАЛИЯ
Ацетат, хлорид и карбонат калия удобно использовать в обменных реакциях при
получении, например, нитрата, хлората, бихромата и перманганата калия. Хлорид
калия можно использовать для одностадийного получения хлората калия элек-
тролизом. Иодид калия используется в йодометрических аналитических исследова-
ниях.
Карбонат калия
из ацетата
калия
Карбонат калия с высоким выходом получается при прокаливании ацетата калия.
В общем виде реакцию можно записать так [23]:
2СН3СООК -► К2С03 + (СН3)2СО
В реальности наряду с ацетоном получается куча разнообразной органики
вплоть до угля.
Тигель с 13.58 г ацетата калия нагревался на максимуме электроплиты мощно-
стью 1.5 кВт. Исходное вещество плавилось. По мере повышения температуры уси-
ливалось появление пузырьков газа. При температуре расплава 430 С18 выделение
газа заметно усиливалось. При температуре 500 С19 выделение газа перешло в
Использовалось рыболовное грузило, измельченное кусачками на десяток мелких ку-
сочков .
15 Можно применять кислоту полученную по методике выше.
16 Выделение оксидов азота, тяга!
17 Нагревать сильнее 120 С не рекомендуется, чтобы не началось разложение продукта.
18 Контроль осуществлялся дистанционным пирометром.
19 Поверхность плиты при этом была 650 С.
активную фазу20. Начиналось пенообразование, смесь перемешивалась шпателем.
Сильный запах выделяющихся газов (тяга!). За 5 минут выделение газа почти за-
канчивалось , получалось черное полутвердое вещество, которое по мере возмож-
ности прижималось шпателем ко дну. Частично продолжалось выделение газа. На-
грев велся еще 5 минут, получалось практически твердое вещество, газовыделе-
ние почти не наблюдалось. В конце нагрева температура 570 С (поверхность пли-
ты 700 С).
Тигель охлаждался, реакционная масса экстрагировалась 50 мл воды. Экстракт
фильтровался через бумажный фильтр. Фильтрат светло-коричневый. Фильтр промы-
вался водой. Фильтраты объединялись. Полученный раствор упаривался досуха.
Остаток сушился 1 час при 250 С, выход 8.96 г (92.9%) серого вещества.
Титрование показало, что это карбонат калия чистотой 99%.
Чистота этого продукта достаточна для множества целей, однако для некото-
рых21 требуется бесцветный продукт.
Для обесцвечивания 7.63 г продукта растворялось в 40 мл воды. Раствор
фильтровался от частичек угля. Получался фильтрат желтого цвета. Попытка
обесцветить фильтрат кипячением с 1.25 г аптечного активированного угля ока-
залась безуспешной. Смесь фильтровалась, фильтрат упаривался досуха. Остаток
22
кальцинировался Для этого он помещался непосредственно на поверхность
электроплиты тонким слоем и выдерживался в течение 10 минут при температуре
поверхности плиты 700 С23,24. Остаток 5.94 г растворялся в воде, раствор
фильтровался, фильтрат светло-желтый. После отстаивания в закрытой колбе в
течение 12 часов раствор стал практически бесцветным. После упаривания досуха
и сушки 1 час при 250 С получилось 5.31 г практически белого вещества25.
Хлорид калия из
сульфата калия
Получается обменной реакцией с хлоридом кальция:
СаС12 + K2S04 -► 2KC1 + CaS04
Ввиду простоты процесса пропись не приводится.
Хлорид калия из
карбоната калия
Получается обменной реакцией с хлоридом кальция:
СаС12 + К2С03 -► 2КС1 + СаС03
или обменной реакцией карбоната с соляной кислотой, полученной из поварен-
ной соли и электролита для автомобильных аккумуляторов (см. выше):
20 Практически совпадает с литературными данными [23] , согласно которым разложение
происходит при 400-460 С.
21 Например, при получении иодида калия, используемого для титрования.
22
То есть выжигались остатки органики и угля.
23 Если есть возможность, разумно увеличить это время до 30 минут.
24 Если выбирать другие методы нагрева для кальцинирования, температуру не следует
увеличивать выше 750 С, иначе начинается распад карбоната калия [23].
25 Полученный из этого препарата иодид калия был достаточно чистым для использования
в йодометрическом титровании, т.е. не давал остаточного желтого цвета.
H2S04 + NaCl -► NaHS04 + HCl
K2C03 + 2HC1 -► 2КС1 + H20 + C02
Иодид калия из
йодной настойки
Теоретически йодная настойка (аптечный "йод") на каждые 100 г содержит 5 г
12, 2 г KI и остальное смесь воды с этанолом в соотношении 1:1.
Для перевода йода в иодид-анион используется реакция с алюминием:
2А1 + 312 -► 2А113
Обменной реакцией с поташом получаем иодид калия:
2А113 + ЗК2С03 + 3H20 -► 6KI + 2А1(ОН)3 + ЗС02
Установка состояла из круглодонной колбы объемом 250 мл снабженной обратным
холодильником и водяной бани.
В колбу помещалось содержимое 4 пузырьков йодной настойки, объемом 25 мл
каждый. Суммарная масса составила 94.11 г. Добавлялось 1.01 г алюминиевой
фольги (кулинарная фольга толщиной 9 мкм) предварительно порванной на неболь-
шие кусочки. Добавлялось 20 мл воды и смесь нагревалась с обратным холодиль-
ником на водяной бане. Через примерно 15 минут после начала кипения смеси по-
верхность алюминия становилась серой и покрывалась темными пятнышками. Еще
через 5 минут смесь заметно светлела и еще через 5 минут становилась практи-
чески бесцветной. После этого кипячение продолжалось еще 15 минут. Жидкая фа-
за сливалась с остатка фольги и выливалась в раствор 2.70 г К2С03 в 30 мл во-
ды. Смесь перемешивалась. Образовывался гель А1(ОН)3 и выделялся углекислый
газ. При перемешивании смесь нагревалась до кипения и после охлаждения фильт-
ровалась на воронке Бюхнера (фильтрование шло медленно). Осадок - гель, не
промываясь, отбрасывался. Фильтрат упаривался до рассыпчатого состояния, оса-
док сушился 1 час при 100 С. Выход 6.71 г (83% если исходное содержания йода
и иодида в настойке соответствуют вышеуказанным), слегка желтоватое кристал-
лическое вещество. При использовании для проведения йодометрического титрова-
ния дополнительной очистки не требуется.
БИХРОМАТ КАЛИЯ
Исходным веществом для получения бихромата калия является оксид хрома (III)
Сг203.
Оксид хрома (III)
из пасты ГОИ
В состав пасты кроме оксида хрома и небольшого количества нейтральных для
наших целей добавок входит связывающее вещество (стеарин), который плохо рас-
творяется в кипящих бензине и ацетоне, но легко растворяется в кипящем уайт-
спирите .
Паста ГОИ массой 31.21 г помещалась в термостойкий стакан объемом 100 мл.
Добавлялось 50 мл уайт-спирита, смесь нагревалась до кипения на закрытой
электроконфорке26 и перемешивалась шпателем до растворения твердого вещества.
26 Температура кипения около 150-170 С. Чрезвычайно горюч. Работать в перчатках и
очках.
После отстаивания жидкая фаза декантировалась по мере возможности (более по-
ловины объема смеси). Процедура повторялась еще раз. К остатку добавлялось 50
мл бензина "Калоша", смесь снова нагревалась до кипения27 при перемешивании.
После отстаивания бензин декантировался, остаток тщательно отжимался на лис-
тах фильтровальной бумаги и сушился на воздухе при комнатной температуре в
течение суток. Остаток измельчался, масса 21.9 г. Вещество все еще содержит
остаточные количества стеарина, но вполне пригодно для получения бихромата
калия.
Получение
бихромата
калия
Вначале получается хромат калия, если используется гидроксид калия:
5Сг203 + 14КОН + 6KN03 -► 20К2СгО4 + 7Н20 + 3N2
или смесь хроматов натрия и калия, если используется гидроксид натрия:
5Cr203 + 14NaOH + 6KNO3 -► 7Na2Cr04 + 3K2Cr04 + 7Н20 + 3N2
После подкисления образуется бихромат:
7Na2Cr04 + 3K2Cr04 + 2К2С03 + 14АсОН -► 5К2Сг207 + 14AcONa + 7Н20 + 2С02
В примере будем использовать гидроксид натрия как более доступное вещество.
В случае использования гидроксида калия нужно исключить добавление поташа к
раствору хромата перед подкислением и, соответственно, нужно использовать
меньше уксусной кислоты.
В качестве нагревателя использовалась электрическая плита мощностью 1.5
кВт. Электрический нагреватель должен быть подключен к сети без термореле.
На плиту устанавливался стальной тигель. После разогрева в тигель помеща-
лось 19.5 г NaOH. После расплавления щелочи порциями при перемешивании сталь-
ным шпателем добавлялось 21.7 г Сг203, полученного из пасты ГОИ28. Полученная
полужидкая смесь нагревалась 3 минуты при периодическом перемешивании. Пор-
циями при перемешивании добавлялось 21.71 г KN0329. При этом происходило не-
сильное выделение газообразных продуктов. Полученная полусухая масса нагрева-
лась еще 30 минут при периодическом перемешивании и утрамбовывании постепенно
вздымающейся массы для лучшего прогрева. Пока еще горячая смесь измельчалась
по мере возможности, растворялась в 100 мл воды и фильтровалась через склад-
чатый бумажный фильтр. Первая порция фильтрата мутная, она смешивалась с ис-
ходным раствором для повторной фильтрации через тот же фильтр30. Осадок на
фильтре промывался двумя порциями воды по 25 мл каждая. К объединенным фильт-
Рядом не должно быть открытого огня, должно быть исключено воздействие статиче-
ских электроразрядов: опасность воспламенения паров!
28 Выделялся дым, обусловленный, вероятно, остатками парафина в оксиде хрома.
29 Использовалось удобрение "нитрат калия" без дополнительной очистки и сушки. Веще-
ство перед использованием несильно измельчалось в ступке.
30 Использовалась широкопористая фильтровальная бумага для грубых осадков. Вначале
она пропускала взвесь, затем забивалась и переставала ее пропускать, после чего
фильтрат становился прозрачным. Фильтр в процессе фильтрации лучше не "теребить",
чтобы фильтрат снова не стал мутным. При использовании мелкопористой бумаги, вероят-
но , этой проблемы можно из бежать. При фильтрации удобно использовать воронку Бюхне-
ра.
ратам добавлялось 12 г К2С03. После его растворения при перемешивании порция-
ми31 добавлялось 40 г 70%-й уксусной кислоты32. После добавления первых 14 г
смесь из желтой стала оранжевой. После добавления следующих 15 г почти полно-
стью прекратилось бурное выделение газа. На дне образовался кристаллический
осадок. Смесь охлаждалась несколько чалов в холодильнике. Выпавший кристалли-
ческий осадок отфильтровывался на крупнопористом фильтре Шотта и промывался
на фильтре двумя небольшими порциями ледяной воды. После сушки получилось
23.64 г оранжевого кристаллического вещества. Объединенные фильтраты упарива-
лись до объема около 100 мл. Раствор охлаждался холодной водой и далее не-
сколько часов в холодильнике. Отфильтровывание, промывка водой и сушка дали
еще 3.08 г оранжевого кристаллического вещества. Йодо-метрическое титрование
(глава 4.3.3) показало, что продукт имеет чистоту практически 100%. Суммарный
выход составил 26.72 г или 63.6% в пересчете на исходный Сг203.
ХЛОРАТ
КАЛИЯ
Рассмотрим два метода получения хлората калия (бертолетовой соли): электро-
лизом хлорида и диспропорционированием гипохлорита.
Получение хлората
калия электролизом
При электрохимическом получении хлората из хлорида имеют место следующие
основные реакции:
анод: С1~ + ЗН20 - 6е" -► С103" + 6Н+
катод: 6Н+ + бе" -► ЗН2
первая побочная реакция:
анод: 2Н20 - 4е" -► 02 + 4Н+
катод: 4Н+ + 4е" -► 2Н2
вторая побочная реакция:
анод: 2С1" - 2е" -► С121
катод: 2Н20 + 2е" -► Н2 + 20Н"
На получение 1 моля хлорат-аниона расходуется заряд величиной 160 ампер-
часов . Электролиз проводится без диафрагмы, разделяющей катодное и анодное
пространство. Для того, чтобы снизить интенсивность процесса восстановления
продуктов на катоде, в электролит вводится стандартная добавка - бихромат ка-
лия [24] . Без этой добавки в моих опытах выход конечного продукта падал при-
мерно до 4%. В качестве электродов - как анодов, так и катодов - используются
графитовые стержни от солевых угольно-цинковых батареек типоразмера "D" (са-
мый большой размер из ширпотреба). Применение графита в качестве анода не оп-
тимально : графит в этих условиях довольно активно разрушается, и одного ком-
плекта стержней хватает на одну итерацию (160 ампер-часов). Тем не менее, это
самый доступный вариант анода.
Выделение газа, брызги. Очки! Требуется хорошая тяга или респиратор.
Использовалась пищевая уксусная эссенция.
Конструкция
электролизера
Использовался стакан на 600 мл (диаметр 90 мм, высота 130 мм).
Электроды: графитовые стержни от солевых угольно-цинковых батареек типораз-
мера "D" . Анод и катод каждый по 5 стержней. Размер стержней: диаметр 8 мм,
длина 57 мм. После извлечения из батареек графитовые стержни основательно
протирались техническим ацетоном и далее бензином "калоша", после чего прак-
тически переставали пачкаться. Электрический контакт к стержням осуществлялся
с помощью многожильных проводов с изоляцией. Провод наматывался с одного кон-
ца стержня и фиксировался термоусадочной трубкой типоразмера 9/3 (внутренний
диаметр/коэффициент усадки). Трубка должна закрывать место намотки провода
как минимум на несколько миллиметров:
Места скрутки проводов должны быть тщательно изолированы от попадания брызг
электролита.
Для фиксации электродов применялась "корзинка", свернутая из изолированного
толстого одножильного медного провода:
Графитовые аноды сильно деградируют в выбранных условиях проведения элек-
тролиза .
При истончении увеличивается поверхностная плотность тока, что уменьшает
эффективность электролиза, поэтому рекомендуется по мере электролиза для
уменьшения выработки стержней периодически менять (хотя бы раз после потреб-
ления 80 ампер-часов) полярность подключения электрохимической ячейки.
Источник
питания
В качестве источника питания можно использовать стандартный блок питания
для компьютера. Используется напряжение 12 вольт. Ток электролиза порядка 10
ампер, таким образом, блок питания должен быть рассчитан по крайней мере на
20 ампер по 12 вольтам. При токе 10 А для обеспечения 160 ампер-часов требуе-
мое время для электролиза соответственно составляет 16 часов. Обязателен кон-
троль тока: он необходим для определения времени электролиза. Для измерения
тока обычный ручной мультиметр (например, М830) не годится: он не предназна-
чен для длительного измерения больших токов (или его нужно включать кратко-
временно, что может оказаться неудобным). Поскольку ток во время электролиза
может меняться, весьма удобно установить хотя бы примитивный стабилизатор то-
ка, чтобы не бегать каждые 10 минут для уточнения показаний амперметра и вы-
считывания потребленного электрического заряда.
Существует многочисленное количество вариантов технических реализаций ста-
билизации тока, в том числе и коммерческих. Для примера могу предложить не-
сложную схему:
-12v D
GND D
а а(+)
а к(-)
Ключевым элементом является мощный полевой транзистор VT2, управляемый уси-
лителем на транзисторе VT1. На базу VT1 через резистор R4 подается напряжение
обратной связи пропорциональное току через нагрузку. Это напряжение снимается
с соединенных параллельно резисторов R5, R7. Упрощенно работа схемы заключа-
ется в поддержании за счет обратной связи перехода база-эммитер VT1 в нор-
мально открытом состоянии, т.е. при напряжении порядка 0.6-0.7 вольт. Таким
образом стабилизируется напряжение на резисторах R5, R7 и, соответственно,
ток через нагрузку. Для возможности регулировки тока вводится дополнительная
цепь R2, R3, которая определяет ток через R4, задавая величину дополнительно-
го смещения в цепи обратной связи. При этом соответствующим образом меняется
напряжение на R5, R7. Свечение светодиода HL1 индицирует вхождение схемы в
режим стабилизации тока. Свечение светодиода HL2 индицирует отсутствие корот-
кого замыкания в нагрузке, например из-за замыкания электродов. Если схема
работает в штатном режиме, оба светодиода светятся.
Компоненты:
■ HL1, HL2 практически любые светодиоды
■ R1, R3, R4, R6 фактически любые резисторы, например С2-23 0.25 Вт
■ R5, R7 цементные резисторы 0.Ш, 5W (SQP 5 Вт 0.1 Ом, 5%), можно
заменить на нихромовую проволоку требуемого сопротивления
■ R2 переменный резистор на 50kQ (например, R-0904N-B50K)
■ VD1 BZX55C5V1, любой стабилитрон на подходящее напряжение
■ VT1 КТ3102БМ или ВС547В, фактически любые n-p-п с большим р
■ VT2 IRFP150N или любой другой со сравнимыми параметрами (со-
противление канала не более 0.06 Ом, допустимое напряжение сток-исток не
менее 50 В, допустимый ток не менее 30 А, пороговое напряжение включения
не более 4 В, допустимая рассеиваемая мощность не менее 200 Вт, корпус ТО-
247)
Транзистор VT2 установлен (через термопасту) на радиатор с вентилятором
(кулер для процессора). Вентилятор подключается к напряжению 12 вольт. Жирны-
ми линиями на схеме обозначены сильноточные цепи, которые требуется вести
проводами с сечением не менее 1.5 мм . При подключении блока питания следует
объединить все черные провода (земля, GND) и все желтые (+12 вольт, +12V) .
Для запуска блока питания зеленый провод разъема замыкается на землю. Схему
можно быстро собрать навесным монтажом:
Разумеется, это не прецизионное устройство. Ток может немного "плавать",
однако для поставленных задач такого устройства более чем достаточно. Пара-
метры могут несколько варьироваться в зависимости от примененных компонентов.
Собранная мной схема давала ток 5 А при R2 = 0 и 10 А при R2 = 50 кОм. Пре-
дельное значение тока можно повысить, увеличивая R3 или уменьшая R5 и R7.
Исходные
вещества
В качестве исходного вещества для электролиза можно использовать хлорид на-
трия или хлорид калия. Оптимально использовать хлорид калия: получаем сразу
конечный продукт, да и выход выше. Если хлорида калия нет (и желания получать
его тоже нет), то используем поваренную соль. При использовании хлористого
натрия конечный продукт выделяется осаждением с помощью какой-нибудь хорошо
растворимой соли калия, например, карбоната или ацетата.
Меры
безопасности
При электролизе на катоде идет активное выделение водорода, на аноде в ка-
честве побочной реакции выделяется хлор: требуется обеспечение качественной
вытяжки. Выделение водорода сопровождается разбрызгиванием электролита: вды-
хать воздух рядом с электролизером не рекомендуется; рядом - в доступности
брызг - не должно быть электроаппаратуры под напряжением. Хлораты - яды, это
следует помнить. Требуются соответствующие меры предосторожности при работе с
электрическими приборами.
Хлорат калия
электролизом
хлорида натрия
NaCl + ЗН20 -► NaC103 + ЗН2
2NaC103 + К2С03 -► KCIO3 + Na2C03
В стакан для электролиза помещалось 200 мл воды. В ней последовательно рас-
творялись 1 г К2Сг207 и 60 г NaCl (можно не до конца) . Стакан помещался в ка-
стрюлю объемом 3 л. Для обеспечения температурного режима в кастрюлю налива-
лась вода слоем высотой 2 см. Устанавливались электроды. В электролизер уста-
навливался градусник. Вся установка размещалась под тягой. Электролиз прово-
дился током 10 А33 в течение 16 часов. Температура электролита регулировалась
так, чтобы не превышать 60 С (внешним охлаждением) . По мере испарения в ста-
кан для электролиза и в кастрюлю добавлялась вода (требуется контроль уровня
воды примерно раз в час)34. Полученная смесь темно-коричневого цвета фильтро-
валась через бумажный фильтр. Фильтр промывался 50 мл воды. Фильтраты объеди-
нялись . Титрование показало наличие в фильтрате 32.9 г NaC103, что соответст-
вует выходу по току 30.9%35. К фильтрату добавлялся раствор 25 г К2СОз в 25 мл
Напряжение блока питания под нагрузкой может быть меньше 12 В, поэтому в холодном
электролите напряжения блока питания может не хватать для обеспечения тока 10 А.
Так, например, в одном из опытов требуемое напряжение для получения тока 10 А элек-
тролита с температурой 27 С составило 11.3 В, которое снизилось до 8.3 В при увели-
чении температуры до 70 С.
34 Всего за время электролиза в стакан было долито 750 мл воды.
35 Выход по току можно увеличить до 40%, если после прохождения первых 80 ампер-
часов добавить в электролит 30 г NaCl. Выход чистого продукта в этом случае составил
37.0 г (30.2%). Думаю, что выход можно увеличить, используя для обменной реакции
ацетат калия вместо карбоната: при этом в маточнике остается хорошо растворимый аце-
тат натрия вместо плохо растворимого карбоната, который при концентрировании раство-
ра сильно загрязняет конечный продукт.
воды. Получался мутный раствор, в котором начиналось выпадение мелко-
дисперсного осадка. Смесь отстаивалась в холодильнике несколько часов. Осадок
отфильтровывался на крупнопористом фильтре Шотта и при тщательном перемешива-
нии промывался двумя небольшими порциями ледяной воды. После сушки на воздухе
получилось почти бесцветное кристаллическое вещество массой 30.50 г (24.9%).
Хлорат калия
электролизом
хлорида калия
КС1 + ЗН20 -► КС103 + ЗН2
В качестве источника КС1 использовалось подходящее удобрение, находившееся
в ближайшем садоводческом магазине ("Калий хлористый. Смешанное удобрение с
микроэлементами"). Электролиз проводился в две итерации.
80 г удобрения в виде коричневых гранул растворялось в 270 мл воды. Реакция
растворения заметно эндотермичная, поэтому для ускорения растворения пришлось
подогреть раствор. Полученный мутный раствор грязно-оранжевого цвета фильтро-
вался через бумажный фильтр. Три четверти этого раствора (соответствуют 60 г
КС1) помещалось в стакан для электролиза. Добавлялся 1 г К2Сг207. Стакан поме-
щался в кастрюлю объемом 3 л. Для обеспечения температурного режима в кастрю-
лю наливалась вода слоем высотой 2 см. Электролиз велся током 10 А до прохож-
дения первых прохождения первых 80 ампер-часов. Температура поддерживалась на
уровне 50-60 С36. По мере испарения в стакан для электролиза и в кастрюлю до-
бавлялась вода. Электролит нагревался до кипения, фильтровался через бумажный
фильтр, фильтр промывался 50 мл горячей воды. Фильтрат оставлен на отстаива-
ние при комнатной температуре на 12 часов. Осадок отфильтровывался и про-
мывался двумя небольшими порциями ледяной воды. После сушки масса 18.41 г.
Фильтрат объединялся с промывочными фракциями37 и с остатком исходного рас-
твора КС1. Проводилась вторая стадия электролиза при токе 10 А до прохождения
следующих 80 ампер-часов. Электролит нагревался до кипения, фильтровался че-
рез бумажный фильтр, фильтр промывался 50 мл горячей воды. Фильтрат оставлял-
ся на отстаивание при комнатной температуре на 12 часов, после чего дополни-
тельно отстаивался в холодильнике охлаждаясь до 7 С. Осадок отфильтровывался
и промывался двумя небольшими порциями ледяной воды. После сушки масса 31.13
г. Суммарный выход 49.54 г (40.4%)38.
Замечания
В общем говоря, данная реализация процесса электролиза в уроду простоте
реализации нарушает почти все рекомендации, изложенные в [24, стр. 185-188].
Анодная плотность тока 1700-2000 А/м2. Т.е. в 2-3 раза больше рекомендуемой.
Температура процесса 60-70 С, вместо 40 С, что ведет к уменьшению выхода и к
интенсивному разрушению анодных электродов. Объемная плотность тока 40 А/л -
на порядок выше рекомендуемой. Большое расстояние между электродами приводит
к повышенному напряжению на ячейке и, как следствие, к ее нежелательному пе-
регреву. Нет перемешивания. Вероятно, все это в сумме и дает уменьшенный в 2-
3 раза относительно ожидаемого выход. Я не ставил целью оптимизировать изло-
женный процесс, однако если есть желание, оптимизацию следует проводить в на-
правлении изложенных в [24, стр. 185-188] рекомендаций.
При 60 С и токе 10 А напряжение на ячейке было 7.72 В.
В растворе осталось 9.35 г КС103. Выход по току в 1-й стадии 45.3%.
В маточном растворе осталось 5.75 г КС103. Общий выход по току 44.9%.
Получение хлората калия
из гипохлорита натрия
Первая стадия реакции - диспропорционирование гипохлорит-аниона:
3NaOCl -► NaC103 + 2NaCl
Реакция проводится при нагреве до кипения водного раствора, содержащего до-
полнительно около 1% щелочи. Далее проводится обменная реакция с выделение
хлората калия:
2NaC103 + К2С03 -► 2КС103 + Na2C03
Гипохлорит натрия продается в виде 20%-х растворов в специализированных ма-
газинах по очистке воды. Там же можно приобрести в сухом виде хлорку или ги-
похлорит кальция. И хлорка и гипохлорит кальция с карбонатом калия дадут ги-
похлорит калия, который можно далее перевести в хлорат. Однако для иллюстра-
ции данного метода я выбрал доступные практически в любом гипер-маркете жид-
кие отбеливатели: "Белизну" или "АСЕ". Разумеется, эти отбеливатели не должны
быть в виде гелей.
Получение хлората калия
из отбеливателя "Белизна"
Продающаяся "Белизна" согласно представленному на бутыле составу должна со-
держать не менее 5% гипохлорита натрия. Это утопия. Ни разу мне не попадалась
"Белизна" с концентрацией гипохлорита выше 3.4%. Зато с концентрацией около
1% попадалась часто. И объяснить это только старостью препарата невозможно:
эта ситуация в равной степени относилась к очень свежим образцам, скажем не-
дельной давности, если верить информации о дате изготовления. Особенно плоха
была "Белизна" из крупных сетевых магазинов. Вообще, это нормальная ситуация
для товаров бытовой химии.
Свежая "Белизна" (номинально 1 л) имела массу 973 г и при йодометрическом
титровании показала концентрацию 1.76% гипохлорита. К 970 г этой "Белизны"
добавлялось 10 г NaOH. Полученный раствор упаривался при кипении вначале в
эмалированной кастрюле объемом 3 литра и затем в лабораторном стакане до объ-
ема 90 мл39. При этом выпадало заметное количество осадка. Полученная мутная
вязкая зеленоватая смесь фильтровалась на воронке Бюхнера40. Осадок на фильт-
ре однократно промывался водой объемом около 25 мл. Объединенные фильтраты
содержали согласно данным по титрованию 7.9 г NaC103 (выход 96%). Добавлялся
раствор 10 г К2С03 в 10 мл воды, и смесь оставлялась на отстаивание в течение
12 часов. Осадок отфильтровывался на крупнопористом фильтре Шотта и промывал-
ся небольшим количеством ледяной воды. После сушки получено вещество41 массой
5.72 г (59%). Чистота согласно титрованию около 96%.
Получение хлората калия
из отбеливателя "АСЕ"
Отбеливатель "АСЕ" значительно более предсказуем по содержанию гипохлорита,
Сильный запах хлора. Требуется тяга.
40 Фильтрация идет довольно медленно.
41 Вещество содержит остаточное следовое количество щелочи, не мешающее дальнейшему
его использованию для получения перманганата.
чем "Белизна". Обычное его содержание в "АСЕ" около 4.5%. Соответствие ука-
занному объему у "АСЕ" также лучше. В отличие от "Белизны", в "АСЕ" довольно
много дополнительных неорганических примесей, что проявляется в методах обра-
ботки реакционной смеси.
Содержимое одной бутылки "АСЕ" (номинально 1 л) имело массу 1112 г и при
иодометрическом титровании показало концентрацию 4.54% гипохлорита. К нему
добавлялось 10 г NaOH и полученный раствор упаривался при кипении в эмалиро-
ванной кастрюле объемом 3 литра почти досуха42. Добавлялся избыток воды и
смесь нагревалась до растворения осадка. Полученный раствор переливался в
стакан и упаривался до объема 200 мл, после чего оставлялся при комнатной
температуре на 12 часов. Полученная смесь фильтровалась от выпавшего осадка
на крупнопористом фильтре Шотта. Осадок однократно промывался водой при тща-
тельном перемешивании. Объединенные фильтрат и промывочная фракция имели объ-
ем около 180 мл. Этот раствор упаривался до объема 100 мл, охлаждался, от-
стаивался несколько часов при комнатной температуре, фильтровался от выпавше-
го осадка на крупнопористом фильтре Шотта. Осадок однократно промывался водой
при тщательном перемешивании. Фильтрат и промывочная фракция объединялись.
После дополнительно отстаивания выпало еще некоторое количество осадка, кото-
рый аналогичным образом отфильтровывался. Все отфильтрованные осадки отбрасы-
вались. К полученному фильтрату добавлялся раствор 20 г К2С03 в 20 мл воды.
Смесь перемешивалась и оставлялась на отстаивание на 12 часов при комнатной
температуре. Осадок хлората калия отфильтровывался, однократно промывался ле-
дяной водой. После сушки получено 16.76 г (58%) белого кристаллического веще-
ства43. Полученное вещество имело чистоту около 96%.
ПЕРМАНГАНАТ
КАЛИЯ
Перманганат калия - аптечный препарат. Продается в дозировках 3 г и 15 г.
Также выпускается антисептик (возможно не один) для растений на основе пер-
манганата калия. Перманганат калия содержится в нем в количестве 40% и легко
выделяется в чистом виде (см. Опыт 1). Тем не менее, учитывая, что был период
времени, когда марганцовка была строго нормируемым фармацевтическим препара-
том, я решил подробно рассмотреть некоторые варианты ее синтеза в бытовых ус-
ловиях .
Очень было бы удобно получить перманганат, используя относительно низкотем-
пературные варианты синтеза и работая с водными растворами. В качестве окис-
лителя я решил попробовать использовать гипохлорит-анион, предполагая такой
вариант реакции:
MnS04 + 5/2NaOCl + 3NaOH -► NaMn04 + Na2S04 + 5/2NaCl + 4H20
Реакция проводилась добавлением водного раствора 14.5 г сульфата марганца к
1 литру "Белизны" с концентрацией гипохлорита 2.4%, в котором предварительно
было растворено стехиометрическое количество щелочи. Смесь отстаивалась 9 су-
ток. Нагревалась до 85 С и через нее пропускался углекислый газ. Осадок от-
фильтровывался, после сушки получался черный осадок массой 10.1 г с окисли-
тельной активностью в пересчете на Мп02 72.1%. Фильтрат фиолетового цвета со-
гласно данным титрования содержал 1.73 г NaMn04, т.е. выход 12.7%. Таким об-
разом, получаются сравнительно небольшие количества перманганата и большое
Сильный запах хлора. Требуется тяга.
43 Вещество содержит остаточное следовое количество щелочи, не мешающее дальнейшему
его использованию для получения перманганата.
количество балластных солей (сульфат, карбонат, хлорид). Заниматься выделени-
ем перманганата из этой смеси нецелесообразно. Если развивать эту тему, можно
попробовать использовать раствор гипохлорита с более высокой концентрацией
(например, 20%).
Классическим методом синтеза марганцовки является двухстадийный синтез, в
первой стадии которого производится получение манганата (VI) путем сплавления
диоксида марганца с подходящим окислителем, и во второй - диспропорционирова-
ние манганата (VI) в перманганат [13, стр. 184-185, 25, стр.289].
При использовании в качестве окислителя хлората калия в щелочной среде гид-
роокиси калия для первой стадии имеем следующий набор основных реакций:
6КОН + КС103 + ЗМп02 -► ЗК2Мп04 + КС1 + ЗН20
18КОН + КС103 + 6Мп02 -► 6К3Мп04 + КС1 + 9Н20
2КОН + Мп02 -► К2Мп03 + Н20
2КС103 -► 2КС1 + 302
В результате первой реакции образуется манганат (VI) калия. В результате
второй - манганат (V) калия. Оба этих манганата при диспропорционировании да-
ют целевой продукт, однако очевидно, что выход перманганата тем выше, чем вы-
ше доля первой реакции. Часть диоксида марганца сплавляется со щелочью, давая
побочный манганит (IV) калия (К2Мп03) . И еще имеет место термический распад
хлората до хлорида, катализируемый диоксидом марганца. Это важная часть син-
теза, т.к. в результате этой реакции уходит избыток хлората, который в про-
тивном случае загрязняет конечный продукт из-за низкой растворимости в воде
(что, строго говоря, не всегда является проблемой).
Во второй стадии манганаты диспропорционируют в водном растворе. Этот про-
цесс ускоряется при пропускании через смесь углекислого газа:
ЗК2Мп04 + 2С02 -► 2КМп04 + Мп02 + 2К2С03
ЗК3Мп04 + 4С02 -► КМп04 + 2Мп02 + 4К2С03
К2Мп03 + С02 -► Мп02 + К2С03
2КОН + С02 -► К2С03 + Н20
После отфильтровывания осадка фильтрат упаривается и охлаждается, при этом
перманганат калия выделяется в виде кристаллического осадка.
Подкислять смесь минеральными кислотами вместо пропускания С02 не рекомен-
дуется в силу того, что в растворе присутствует хлорид-анион, окисляющийся в
сильнокислой среде перманганатом до хлора.
Для расчета процента выхода продукта при реализации данного метода требует-
ся формализовать долю образования манганата (V) по отношению к манганату (VI)
или считать выход, например, только по манганату (VI). Первое весьма затруд-
нительно, второе не совсем корректно. Поэтому для оценки эффективности синте-
за предлагается использовать "коэффициент реакции" - величину численно равную
отношению массы получившегося целевого продукта к массе исходного диоксида
марганца (в пересчете на 100%-й Мп02) . Для системы КС10з~КОН-Мп02 коэффициент
реакции в моих экспериментах составлял 0.69-0.89.
Следует иметь в виду, что при выделении часть перманганата остается в ма-
точных растворах. Эту оставшуюся часть выделять нецелесообразно. Но практиче-
ский выход из-за этого снижается. Назовем выход на стадии очистки коэффициен-
том выделения. Коэффициент выделения - это отношение массы выделенного про-
дукта (в пересчете на 100%-й КМп04) к общей массе получившегося продукта. Для
системы КС103:КОН:Мп02 коэффициент выделения составлял 0.80-0.86.
Что касается весовых пропорций. На смесь 4 г КС103 и 10 г КОН (стандартный
85%-й препарат) оптимально использовать от 4 до 7 г Мп02 в пересчете на 100%-
й продукт. Для примера:
система КС103:КОН:Мп02 = 4:10:6.4 коэффициент реакции 0.71
система КС103 :КОН:Мп02 = 4:10:4 коэффициент реакции 0.84
Увеличение доли щелочи или хлората не дает существенного увеличения выхода.
В качестве диоксида марганца могут с одинаковым успехом быть использованы
продукты, полученные из электролитной массы батареек через гипохлоритное
окисление или через окисление персульфатом. Чистота получаемого перманганата
при этом 97-99%. Следует иметь в виду, что коммерческий пиролюзит с удельной
насыпной плотностью 1.63 г/см3 дал продукт чистотой всего 61.8%, остальное
хлорат калия. Такой продукт, по всей вероятности, можно использовать для
окисления пиперината калия в пиперональ (в нейтральной среде хлорат-анион
вряд ли будет сколько-нибудь эффективным окислителем), однако для выдержива-
ния требуемых пропорций необходимо его протитровать.
Была сделана попытка повысить выход, заменив реакцию диспропорционирования
манганатов реакцией окисления гипохлоритом [26]:
2K2Mn04 + NaOCl + С02 -► 2КМп04 + К2С03 + NaCl
Для ее осуществления полученный в первой стадии плав измельчался, помещался
в 2.4%-й раствор гипохлорита ("Белизна"), после чего пропускался ток углеки-
слого газа. Однако повышения выхода замечено не было:
система КСЮз:КОН:Мп02 = 3.8:11:5.8 коэффициент реакции 0.71
система КС103 :КОН:Мп02 = 7.9:12:5.8 коэффициент реакции 0.77
Взамен гидроксида калия можно использовать гидроксид натрия. Здесь свои ню-
ансы. Во-первых, реакция сплавления идет здесь, вероятно, преимущественно по
пути образования манганата (V) . Косвенно об этом свидетельствует тот факт,
что в цвете водной фазы при начале выщелачивания плава водой явно заметен го-
лубой цвет, характерный для манганата (V) , в то время как при реакции с КОН
цвет практически сразу становится изумрудным (характерен для манганата (VI)).
Также в [27] прямо утверждается, что окисление Мп02 в расплаве NaOH ведет к
Na3Mn04, вместо Na2Mn04. Увеличение доли образования манганата (V) ведет к
уменьшению выхода:
система КС103 :NaOH:Мп02 = 4:10:4.9 коэффициент реакции 0.54
система КС103:NaOH:Mn02 = 4.1:10:5.6 коэффициент реакции 0.57
Введение в расплав карбоната калия не улучшает выход:
система КС103 : NaOH : К2С03 : Мп02 = 5.5:10:5.1:5.5 коэффициент реакции 0.46
Кроме уменьшения выхода, применение натриевой щелочи несколько усложняет
процесс выделения целевого вещества. Вначале в водный раствор плава, получен-
ного на первой стадии, после пропускания тока углекислого газа вводится дос-
таточное количество ионов калия в виде карбоната или какой-либо хорошо рас-
творимой соли калия:
2NaMn04 + К2С03 <=> 2KMn04 + Na2C03
Далее необходимо заменить карбонат натрия, неизбежно получающийся при ней-
трализации исходной щелочи углекислым газом, на более растворимую соль. В об-
ратном случае конечный продукт окажется изрядно загрязненным содой. Для об-
менной реакции удобно использовать хлористый кальций:
Na2C03 + СаС12 -► 2NaCl + СаС03
После отфильтровывания осадка, состоящего из окислов марганца и мела,
фильтрат упаривается, охлаждается, перманганат калия осаждается в виде кри-
сталлической массы. Усложнение процедуры выделения продукта несколько умень-
шат коэффициент выделения, который в данном случае составляет порядка 0.67-
0.80. Чистота получаемого перманганата 95-99%.
Во второй части опытов был исследован вопрос о возможности и практической
целесообразности использования в качестве окислителя нитрата калия.
Один из описанных методов получения манганата калия [13, стр.184] состоит в
прокаливании Мп02 с КЫОз в соотношении 1:3. Вероятно, подразумевается следую-
щая реакция:
Мп02 + 2KN03 -► K2Mn04 + 2N02
При проведении реакции сплавления в стандартных для этой серии опытов усло-
виях выход оказался практически нулевым, хотя в самом начале выделялось не-
большое количество окислов азота (судя по запаху).
Тем не менее, калиевая селитра может быть с успехом использована для полу-
чения перманганата при проведении реакции в щелочной среде. Однако здесь есть
определенные ограничения. Окисление идет по следующим основным схемам:
5Мп02 + 8КОН + 2KN03 -► 5К2Мп04 + 4Н20 + N2
5Mn02 + 14KOH + KN03 -► 5K3Mn04 + 7Н20 + 4N2
Mn02 + 2KOH + KN03 -► К2Мп04 + KN02 + Н20
2Мп02 + 6КОН + KN03 -► 2K3Mn04 + KN02 + ЗН20
Первые две реакции целевые. Две последние - нежелательные реакции, в кото-
рых образуется нитрит. При нейтрализации раствора реакционной смеси углекис-
лым газом эти реакции целиком проходят в обратном направлении:
К2Мп04 + KN02 + С02 -► Мп02 + K2C03 + KN03
2K3Mn04 + KN02 + ЗС02 -► 2Мп02 + 3K2C03 + KN03
Опыты показали, что путь, по которому пойдет реакция, зависит от типа при-
меняемого оксида марганца. Восстановление селитры шло преимущественно до азо-
та при использовании диоксида марганца, полученного через окисление персуль-
фатом (Опыт 4). Такой препарат имеет низкую насыпную плотностью, и, очевидно,
высокую удельную поверхностную площадь. Также нормальный выход был у регене-
рированных образцов диоксида марганца (Опыт 8), имевших низкую насыпную плот-
ность . Использование оксида марганца, полученного с помощью гипохлорита, и
использование коммерческого пиролюзита приводило преимущественно к окислению
с образованием нитрита и, соответственно, к низким (вплоть до нулевых) выхо-
дам.
При выборе корректного типа Мп02 выходы при окислении нитратом в присутст-
вии гидроксида калия сравнимы с окислением хлоратом:
система KN03 :КОН:Мп02 = 5:10:5.7 коэффициент реакции 0.78-0.82
коэффициент выделения 0.72-0.79
чистота выделенного продукта 98-99%
Замена гидроксида калия на гидроксид натрия здесь также возможна. Выход
снижается силь-ее, чем в случае с хлоратом:
система KN03 :NaOH:Мп02 = 5:10:5.6 коэффициент реакции 0.45
коэффициент выделения 0.77
чистота выделенного продукта 99%
Источники
нагрева,
температура
проведения
реакции
Сразу оговорюсь. Я не ставил целью разработку прописи для приготовления за
один раз большого количества перманганата. Все представленные опыты исследо-
вательские и демонстративные. При их прямом повторении с увеличенным количе-
ством исходных веществ могут возникнуть определенные сложности - это следует
иметь в виду.
В качестве источников нагрева с одинаковым успехом использовались: газовая
плита, электрическая плита, спиртовка и сухое горючее. Большая часть экспери-
ментов была проведена, используя обычную спиртовку. Применение в качестве на-
гревателя спиртовки и использование относительно массивного стального тигля,
на мой взгляд, позволяло выбрать варианты синтеза, наименее капризные с точки
зрения условий проведения реакции, т.е. протекающие при сравнительно низких
температурах, что, в свою очередь, давало гарантию их успешного проведения
при использовании большого числа разнообразных нагревателей. Если реакция
нормально протекает при нагреве на спиртовке, то она прекрасно будет проте-
кать и при нагреве на газовых конфорках любой мощности и на костре и на рас-
каленных углях и во всевозможных конструкциях муфельных печах и, с большой
степенью вероятности, на электрических конфорках мощностью более 1.5 кВт.
Во всех случаях проведение первой стадии было одинаково: к расплаву щелочи
и окислителя добавлялся диоксид марганца. Для того чтобы реакция прошла с
максимальным выходом начальная температура смеси желательно не должна быть
меньше 350 С. Для контроля можно использовать бесконтактный пирометр. В неко-
торых случаях можно ориентироваться по поведению смеси. При проведении реак-
ции с хлоратом при 430-460 С начинается активное разложение смеси с обильным
вспениванием, газовыделением. Так что добавление оксида марганца можно начи-
нать с момента, когда в спокойном расплаве начинается выделение пузырьков га-
за. Для смесей с калиевой селитрой этот критерий не подходит: заметного раз-
ложения не наблюдается вплоть до 500 С (далее не измерял). Следует иметь в
виду, что смеси с гидроксидом калия плавятся при заметно более низкой темпе-
ратуре, чем с гидроксидом натрия. Например, смесь КОН-КЫОз может быть совер-
шенно жидкой уже при 200 С. Это связано с тем, что обычный коммерческий КОН
содержит около 15% воды. Если начинать добавление Мп02 при этой температуре,
выход почти наверняка снизится. При использовании в качестве щелочи NaOH в
большинстве случаев добавление оксида марганца можно начинать после того, как
образуется прозрачный расплав и на стенках тигля не останется нерастворивше-
гося твердого вещества. Таким образом, особого внимания заслуживает только
смесь КОН-КЫОз - ей нужно дать некоторое время для прогрева после образования
прозрачного расплава. По большому счету при использовании для нагрева откры-
того пламени проблем возникнуть не должно - внимание должно быть уделено в
случае использования для нагрева электроплиты. Требования к электроплите те
же, что описаны для синтеза нитритов.
Регенерация Мп02
После проведения реакции получения перманганата в качестве побочного про-
дукта остается смесь оксидов марганца и, вероятно, манганитов. Эту смесь мож-
но регенерировать, получив продукт, который можно использовать в последующих
синтезах. Регенерация производится кипячением с разбавленной серной кислотой.
При использовании для синтеза перманганата натриевой щелочи, побочный продукт
представляет собой смесь оксидов марганца и мела. Перед регенерацией оксидов
нужно избавиться от мела, растворив его в разбавленной уксусной кислоте. В
моих опытах регенерированный оксид марганца имел окислительную активность в
пересчете на Ып02 72-84%.
Меры
предосторожности
При проведении реакции в закрытых помещениях место проведения реакции долж-
но быть оборудовано хорошей вытяжкой: в течение активной части реакции выде-
ляется дым черного цвета, очевидно содержащий оксид марганца. Тонкий слой ок-
сида марганца в виде черной сильно пачкающейся пыли оседает на вас и на пред-
метах интерьера. Обязателен респиратор - не марлевый и не бумажный, а серьез-
ный и качественный - со сменными фильтрующими патронами. Лицо должно быть це-
ликом закрыто полнообзорной маской (например, строительным щитком). Необходи-
мы термозащитные перчатки.
Электролит для цинк-угольных
батареек как источник
соединений марганца
Электролит для батареек является, пожалуй, наиболее удобным бытовым предше-
ственником для получения соединений марганца. В качестве батареек используют-
ся наиболее недорогие солевые цинк-угольные элементы. Конструктивно в состав
батарейки помимо нефункциональной мишуры входят: цинковый стакан - источник
соединений цинка, графитовый стержень - потенциальный электрод для проведения
электролиза и собственно электролитная масса. В состав электролитной массы
для солевых батареек в качестве основных компонентов входят диоксид марганца
и графит. В качестве дополнительных добавок кроме воды могут быть активиро-
ванный уголь, хлористый аммоний, хлористый цинк и др. От растворимых добавок
очистить такую смесь нетрудно. Но удалить углерод - увы, малореально, а ис-
пользовать неочищенный от углерода пиролюзит для изготовления перманганата
калия бессмысленно, да и просто опасно. Углерод можно попробовать выжечь, но
в этом случае трудно соблюсти температурные условия - неконтролируемая часть
углерода может остаться, кроме того, часть диоксида марганца может восстано-
виться вплоть до металла. Можно попробовать окислить его сплавлением, напри-
мер, с селитрой. Я проводил подобный эксперимент с заведомым избытком окисли-
теля - уголь все равно остался. Можно, конечно, путем подбора условий окисле-
ния довести эту идею до логического завершения, но остается еще один момент.
При проведении исследований по получению перманганата выяснилось, что реакция
чувствительна к виду используемого диоксида марганца. Так, например, при ис-
пользовании коммерческого пиролюзита с высокой удельной насыпной плотностью и
при использовании в качестве окислителя хлората калия конечный продукт оказы-
вался сильно загрязненным исходным хлоратом. А при использовании коммерческо-
го пиролюзита с нитратом калия, наряду с загрязнением нитратом, конечный про-
дукт образуется с весьма низким выходом. Таким образом, если в батарейке ис-
пользуется крупнокристаллический пиролюзит, то можно сильно вплоть до непри-
емлемохю занизить выход конечного продукта.
Выходом из данной ситуации является перевод диоксида марганца в растворимую
соль 2-валентного марганца, фильтрация водного раствора от углерода и далее
перевод соли 2-валентного марганца (без ее выделения) снова в диоксид марган-
ца.
Получение солей
двухвалентного марганца
из диоксида марганца
Наиболее изящным, пожалуй, является метод, использующий диоксид серы [28,
стр.226-227]:
Мп02 + S02 —► MnS04
По этому методу в водную суспензию пиролюзита пропускается ток диоксида се-
ры, в результате чего получается водный раствор сульфата марганца. В бытовых
условиях этот метод не очень удобен. Во-первых, нужно получать диоксид серы,
т.е. либо нужно где-то брать сульфит или метабисульфит натрия или калия, либо
нужно делать специальную аппаратуру для сжигания серы. Во-вторых, диоксид се-
ры - лакриматор и даже в сравнительно низких концентрациях это не очень при-
ятный газ.
Можно воздействовать на пиролюзит при нагревании соляной кислотой или сме-
сью аккумуляторной серной кислоты (36%) и поваренной соли:
Мп02 + 4HC1 -► МпС12 + С12 + 2Н20
Мп02 + 2H2S04 + 2NaCl -► MnS04 + Na2S04 + С12 + 2H20
Это, к слову, классический метод получения хлора. В домашних условиях про-
водить эту реакцию, используя пиролюзит с графитом, думаю, не следует. Хлор -
ядовитый газ, его нужно куда-то отводить. Смесь из-за наличия графита сильно
пенится и ее может выбросить из колбы. Однажды у меня так и вышло, а при по-
пытке справиться с возникшей ситуацией реакционная колба объемом 2 литра с
кипящим содержимым лопнула. В общем, не рекомендую.
Вообще, в качестве восстановителей для 4-валентного марганца можно исполь-
зовать широкий спектр как неорганических, так и органических соединений. С
этой целью хорошо справляется, например, обычный сахар:
Мп02 + H2S04 + 1/24Ci2H220n -► MnS04 + Ц С02 + 35/24Н20
Реакция проходит при нагреве. Сахар распадается по сложной схеме. Среди
продуктов реакции присутствуют неприятно пахнущие, раздражающие слизистые га-
зообразные вещества, поэтому опыт следует проводить под тягой. Тестовые экс-
перименты показывают, что для растворения 2 г Мп02 с содержанием основного
вещества 90% требуется порядка 0.50 г сахара.
Очень удобным вариантом оказалось использование в качестве восстановителя
перекиси водорода:
Мп02 + H2S04 + Н202 -► MnS04 + 2Н20 + 02
Реакция хорошо проходит с аптечной 3%-й перекисью при комнатной температу-
ре . Вместо всяких неприятных ядовитых газов выделяется кислород.
Две последних реакции более подробно рассматриваются в прописях, представ-
ленных далее.
В случае необходимости сульфат марганца можно выделить в кристаллическом
виде (Опыт 9).
Получение оксидов 3-й
4-валентного марганца
из сульфата марганца (II)
Рассмотрим несколько вариантов. Первый - это перевод сульфата в нитрат с
последующим термическим разложением нитрата:
Mn(N03)2 -► Mn02 + 2N02
Метод описан в [25, стр.114], [29, стр. 1684-5].
Нитрат марганца можно получить из кислого раствора сульфата. Вначале ней-
трализуем избыток кислоты поташем до конца выделения углекислого газа и нача-
ла выпадения карбоната марганца. Обрабатываем полученный раствор кальциевой
селитрой осаждая сульфат-анион:
H2S04 + К2С03 -► K2S04 + С02 + Н20
MnS04 + Ca(N03)2 -► Mn(N03)2 + CaS04
K2S04 + Ca(N03)2 -► 2KN03 + CaS04
Осаждаем большую часть нитрата калия упаривая раствор (растворимость в воде
при О С нитрата марганца 102 г/100 мл, нитрата калия - 13.1 г/100 мл). Фильт-
руем, фильтрат упариваем досуха, прокаливаем осадок при 300 С, промываем во-
дой и сушим. Из недостатков: процесс 2-стадийный, требующий применение каль-
циевой селитры.
Можно использовать натриевую селитру:
H2S04 + Na2C03 -► Na2S04 + С02 + Н20
MnS04 + 2NaN03 О Mn(N03)2 + Na2S04
Аналогично упариваем раствор и осаждаем большую часть сульфата натрия (рас-
творимость в воде при 0 С сульфата натрия 4.5 г/100 мл).
Можно выделить кристаллический сульфат марганца и одним из вышеперечислен-
ных методов (минуя стадию нейтрализации) перевести его в нитрат.
Интересным было бы использование аммиачной селитры в обменном процессе с
гидроокисью марганца:
MnS04 + 2NaOH -► Mn(OH)2 + Na2S04
Mn(OH)2 + 2NH4N03 -► Mn(N03)2 + 2NH3 + 2H20
Однако при попытке реализации этой схемы выяснилось, что вторая реакция
идет очень медленно даже при нагревании, делая этот процесс бесполезным с
практической точки зрения.
Пробовал применить в качестве окислителя бертолетову соль:
5MnS04 + 2КС103 + 4Н20 -► 5Мп021 + С12Т + 4H2S04 + K2S04
Реакция идет, но также слишком медленно для препаративного использования.
Можно использовать в качестве окислителя перекись водорода. В кислой среде
она работает как восстановитель для Мп02, а в щелочной, напротив, окисляет
двухвалентный марганец. В [29, стр.1684] в прописи используется 3-кратное по
отношению к стехиометрии количество 3%-й перекиси и в качестве щелочи водный
аммиак. При этом окисление идет до оксида марганца (III):
2MnS04 + Н202 + 4NH3 + 2Н20 -► 2Мп0(0Н) + 2(NH4)2S04
Эта реакция требует приличного избытка перекиси, т.к. образующийся диоксид
марганца - прекрасный катализатор разложения перекиси на воду и кислород:
2Н202 -► 2Н20 + 02
Я пробовал модификацию этой реакции с использованием гидроокиси натрия. По
аналогии в первом приближении можно записать так:
2MnS04 + Н202 + 4NaOH -► 2Мп0(0Н) + 2Na2S04 + 2Н20
В отличие от оригинальной прописи я добавлял порциями кислый раствор суль-
фата марганца, полученный из 8.03 г Мп02, к смеси водной щелочи с 2-кратным
избытком 3%-й перекиси водорода. После чего добавлял еще такое же количество
перекиси. После сушки осадок весил 9.94 г, причем окислительная активность в
пересчете на Мп02 составила 59% (определялась йодометрическим титрованием.
Если бы реакция полностью шла в соответствии с уравнением выше, то осадок
должен был весить около 8 г и его окислительная активность должна была быть
порядка 50%. Исходя из этого можно предположить, что реакция окисления идет
дальше, давая 4-валентный марганец, и конечный продукт состоит из каких-то
гидроксоформ 3- и 4-валентного марганца и их натриевых солей.
Основным недостатком этой реакции является необходимость использования
большого избытка перекиси. Кроме того, нужно иметь в виду, что полученный
продукт обладает высокой насыпной плотностью и пригоден для изготовления пер-
манганата калия только методом сплавления с хлоратом калия, исключая возмож-
ность использования вместо него селитры.
В конечном итоге из практических методов окисления 2-валентного марганца я
выбрал два. Первый - это окисление водным раствором гипохлорита натрия. Кис-
лый раствор сульфата марганца (II) вливается в раствор гипохлорита, содержа-
щий требуемое количество щелочи:
H2S04 + 2NaOH -► Na2S04 + 2H20
MnS04 + 2NaOH -► Mn(OH)2 + Na2S04
Mn(OH)2 + NaOCl -► Mn02 + NaCl + H20
Последняя реакция весьма условная. Вероятно, будут образовываться оксосое-
динения 3-валентного марганца, а также соли с составами Ыа2МпОз, МпМпОз и др.
(см. например [30, стр.402]). Полученный продукт обладает высокой насыпной
плотностью и пригоден для изготовления перманганата калия только методом
сплавления с хлоратом калия. Это, вероятно, характерная черта продуктов реак-
ций окисления 2-валентного марганца, протекающих в щелочной среде.
Второй метод - окисление персульфатом аммония:
MnS04 + (NH4)2S208 + 2H20 -► Mn02 + 2(NH4)HS04 + H2S04
Реакция проходит при нагревании. В качестве побочной реакции здесь проходит
разложение персульфата с выделением кислорода [31]:
(NH4)2S208 + Н20 -► 2(NH4)HS04 + Ч02
Персульфат аммония широко используется для травления печатных плат. Собст-
венно, это хорошо доступный в бытовом отношении реактив. Полученный в резуль-
тате данной реакции продукт обладает низкой насыпной удельной плотностью и с
успехом может применяться для получения перманганата калия сплавлением как с
перхлоратом, так и с нитратом калия.
Опыт 1. Выделение перманганата
калия из антисептика,
содержащего 40% КМп04
Надпись на этикетке: "Антисептик КМп04, Марганцовка, Перманганат калия,
масса 10 г, Состав: перманганат калия 40%". Упаковка: пластиковый пакетик.
Масса содержимого была 10.43 г. На вид черные кристаллы вперемешку с корич-
невым наполнителем. Содержимое смешивалось со 100 мл воды и нагревалось почти
до кипения. Полученная смесь фильтровалась через бумажный фильтр на конусной
воронке. Фильтр промывался небольшим количеством воды (около 15 мл). Фильтрат
упаривался до появления кристаллической корки на поверхности и охлаждался до
комнатной температуры. После отстаивания в течение 1 часа при комнатной тем-
пературе выпавшее кристаллическое вещество отфильтровывалось на крупнопорис-
том фильтре Шотта, промывалось на фильтре двумя небольшими порциями воды и
сушилось на воздухе при комнатной температуре. Масса полученного вещества
3.56 г. Чистота 99.2%.
Опыт 2. Подготовка
электролитной массы
от батареек
Использовались батарейки "Panasonic D-R20BE". Надпись на этикетке:
"Panasonic D-R20BE, Size XL-1.5V, General Purpose, Zinc Carbon, 0% Hg added".
Из 10 батареек извлекалась электролитная масса44. Общий вес 601 г. Масса
помещалась в пластиковую бутыль объемом 5 л45, заливалась 4 л воды и тщатель-
но взбалтывалась. После отстаивания (12 часов) водный слой по мере возможно-
сти декантировался и отбрасывался. Остаток занимал около четверти от началь-
ного объема. Снова заливалась вода. Процедура повторялась в сумме 4 раза. По-
сле последней декантации бутыль горизонтально обрезалась так, чтобы уровень
смеси был сантиметра на три ниже уровня обреза. Полученная "чаша" оставлялась
сушиться на воздухе. Для ускорения сушки можно применить фен с горячим возду-
хом. Сушка велась до рассыпчатого состояния, после чего производилось досуши-
вание в духовке на противне при 250 С в течение 1 часа. Масса остатка 298 г.
Приблизительный состав массы: 70% пиролюзита и 30% нерастворимых примесей
(углерод). Эта масса непосредственно использовалась для получения растворов
сульфата марганца.
Опыт 3. Получение Ып02 .
Перекись водорода -
гипохлорит натрия
Сульфат марганца (II):
Очень сильно пачкается. Работать в перчатках. Место работы должно быть с запасом
закрыто листами бумаги. Под рукой пакет для мусора. При попадании на предметы ин-
терьера отмывается плохо (использовать мыльные растворы). При попадании на одежду
практически не отстирывается.
45 Ручки у пластиковых бутылей ненадежны! Может оторваться в неподходящий момент,
когда крышка у бутыли будет открыта. И тогда будет хорошо, совсем хорошо...
Mn02 + H2S04 + Н202 -► MnS04 + 2Н20 + 02
В эмалированную кастрюлю объемом 3 литра помещалось 500 мл аптечной 3%-й
перекиси водорода. Небольшой струйкой при перемешивании добавлялось 150 г
36%-й серной кислоты (электролит для автомобильных аккумуляторов)46. К полу-
ченному раствору небольшими порциями при перемешивании добавлялось 55 г под-
готовленной (Опыт 2) электролитной массы от батареек. При этом наблюдалось
обильное пенообразование. После добавления полученная смесь отстаивалась до
осаждения осадка, после чего фильтровалась, стараясь не взмучивать смесь, че-
рез складчатый бумажный фильтр относительно большого диаметра47. Осадок на
фильтре не промывался и не отжимался (чтобы не усложнять работу). Объем
фильтрата 510 мл. Полученный грязно-розоватый фильтрат отстаивался 12 часов.
За это время взвесь оседала на дно. Получался практически прозрачный фильтрат
розоватого цвета. В случае необходимости сульфат марганца можно выделить в
кристаллическом виде используя методику Опыта 9.
Оксид марганца (IV):
H2S04 + 2NaOH -► Na2S04 + 2H20
MnS04 + 2NaOH -► Mn(OH)2 + Na2S04
Mn(OH)2 + NaOCl -► Mn02 + NaCl + H20
В эмалированную кастрюлю объемом 3 литра помещалось 2 литра "Белизны" с
концентрацией гипохлорита 2.2%. Добавлялся охлажденный до комнатной темпера-
туры раствор 45 г NaOH48 в 100 мл воды. При перемешивании тонкой струйкой до-
бавлялся раствор сульфата марганца, полученный в предыдущей стадии. Сразу вы-
падал черно-коричневый осадок. Смесь оставлялась в открытой кастрюле на от-
стаивание. Через 48 часов смесь нагревалась до кипения, охлаждалась до ком-
натной температуры и фильтровалась на воронке Бюхнера49. Осадок ресуспензиро-
вался в воде объемом около 500 мл. Снова отфильтровывался на воронке Бюхнера.
Процедура повторялась еще раз. Осадок сушился 2 часа при 100 С и затем еще
один час при 250 С50. Получилось твердое черное вещество массой 35.22 г.
Окислительная активность полученного вещества в пересчете на Мп02 69.4%.
Удельная насыпная плотность 1.25 г/см3.
Опыт 4. Получение Мп02 .
Сахароза-персульфат аммония
Сульфат марганца (II):
Мп02 + H2S04 + 1/24Ci2H220n -► MnS04 + HC02 + 35/24Н20
В эмалированную кастрюлю объемом 3 литра помещалось 250 г 36%-й серной ки-
слоты (электролит для автомобильных аккумуляторов), 100 г подготовленной
46 Для большего объема реакционной смеси следует использовать кастрюлю большего раз-
мера.
47 Было использовано 2 фильтра, т.к. первый по мере фильтрации забился.
48 Соответствует (с точки зрения нейтрализации) количеству серной кислоты, использо-
вавшемуся в первой стадии.
49 Фильтрация проходит медленно, фильтр постепенно забивается. Пришлось 3 раза заме-
нять фильтр. Менять фильтр нужно очень осторожно: почерневшая бумага легко ломается,
загрязняя осадок.
50 По мере подсыхания осадок необходимо как можно тщательнее измельчать, иначе полу-
чаться крупные куски, которые далее сложно истираются в ступке.
электролитной массы от батареек (Опыт 2) и раствор 20 г сахара в 300 мл воды.
Смесь нагревалась на конфорке. При температуре около 70 С начиналось газовы-
деление51 . Смесь постепенно нагревалась до кипения. Всего нагрев продолжается
1.5 часа. Если начиналось сильное пенообразование, кастрюля временно снима-
лась с нагревателя. По мере выкипания добавлялась вода, чтобы смесь не стано-
вилась слишком густой. Нагрев велся на малом огне52 при периодическом переме-
шивании, чтобы избежать пригорания ко дну кастрюли53. Полученная смесь раз-
бавлялась 1 литром воды, отстаивалась и фильтровалась через складчатый бумаж-
ный фильтр, стараясь, чтобы осадок не взмучивался. Осадок суспензировался в
500 мл воды, отстаивался, после чего снова отфильтровывался4. Объединенные
фильтраты упаривались до суммарного объема 600 мл.
Оксид марганца (IV):
MnS04 + (NH4)2S208 + 2H20 -► Mn02 + 2(NH4)HS04 + H2S04
Полученный в предыдущей стадии раствор сульфата марганца (600 мл) помещался
в эмалированную кастрюлю объемом 3 литра. Раствор нейтрализовался раствором
NaOH (примерно 30%-м) до слабокислой реакции по универсальной индикаторной
бумаге (всего потребовалось 10 г в пересчете на NaOH). К раствору добавлялось
250 г персульфата аммония. Объем смеси доводился водой примерно до 800 мл.
Смесь нагревалась при периодическом перемешивании. При 60 С появлялись мелкие
пузырьки, а начиная со 100 С начиналось активное газовыделения (крупные пу-
зырьки) . В этот момент кастрюля снималась с нагревателя. Самостоятельное ки-
пение продолжалось около 5 минут, после чего смесь охлаждалась в бане с хо-
лодной водой до комнатной температуры (перед добавлением щелочи охлаждать
обязательно!). Полученная смесь снова нейтрализовалась крепким раствором NaOH
до слабокислой реакции по универсальной индикаторной бумаге54 (в моем случае
для нейтрализации потребовалось 124 г NaOH). Добавлялось еще 150 г персульфа-
та аммония и 500 мл воды. Смесь нагревалась до сильного газовыделения, затем
дополнительно выдерживалась при несильном кипении еще 40 минут, после чего
помещалась в лабораторный стакан. Объем смеси около 1100 мл. После отстаива-
ния верхний слой жидкости декантировался как можно более тщательно с осадка.
Добавлялась вода до объема 1100 мл, смесь перемешивалась, отстаивалась и жид-
кая фаза снова декантировалась. Эта промывка выполнялась до нейтральной реак-
ции водной фазы - в моем случае потребовалось четыре таких промывки. После
последней декантации осадок отфильтровывался на воронке Бюхнера, сушился 2
часа при 120 С (измельчался по мере возможности после одного часа и затем
тщательно измельчался после второго часа) и один час при 250 С. Получился
черный рыхлый порошок массой 52.23 г. Окислительная активность полученного
вещества в пересчете на Мп02 81.4%. Удельная насыпная плотность 0.36 г/см3.
Опыт 5. Получение
перманганата калия.
Расплав КС103: КОН
система КС103 : КОН : Мп02 = 4:10:4
нагреватель: спиртовка
Сильный неприятный раздражающий запах. Требуется тяга.
52 Не самый худший вариант - кипящая водяная баня.
53 Если часть смеси пригорела, кастрюлю следует очищать, не дожидаясь пока нагар вы-
сохнет .
54 _ ~» www
Добавление вести при перемешивании, постепенно - тонкой струйкой.
В стальной тигель55 помещалось 10.03 г КОН и 4.02 г КС103. Смесь нагревалась
на спиртовке56 до получения прозрачного расплава и выдерживалась в таком со-
стоянии еще около 1 минуты. В одну порцию57 добавлялось 4.98 г Мп02 (81.4%-
го)58. Смесь быстро перемешивалась шпателем до затвердения в порошкообразную
массу. На это ушло около одной минуты59. Полученная масса прижималась для
лучшего теплообмена ко дну тигля с помощью стальной столовой ложки. Тигель
накрывался фарфоровой крышкой60 и выдерживался при нагреве 30 минут. После
этого смесь тщательно перемешивалась шпателем, снова уплотнялась ложкой и ос-
тавлялась в прикрытом тигле при нагреве еще 20 минут. Тигель охлаждался, по-
лученная масса измельчалась. Вещество темно-зеленого цвета помещалось в ста-
кан емкостью 600 мл. Остаток из тигля вымывался тремя порциями по 50 мл воды
при нагреве до кипения. Экстракты выливались в тот же стакан. Цвет водной фа-
зы темно-зеленый, постепенно переходит в фиолетовый. Полученная смесь на-
гревалась до несильного кипения и при перемешивании61 через нее пропускался
ток углекислого газа, полученный из 50 г ЫаНСОз62. Время пропускания составила
14 минут. Горячая смесь фильтровалась через мелкопористый фильтр Шотта в кол-
бу объемом 500 мл63. Фильтрация под вакуумом водоструйного насоса заняла 14
минут. Осадок промывался на фильтре двумя порциями горячей воды. Фильтраты
объединялись (раствор темно-малинового цвета) и упаривались в стакане объемом
400 мл до появления кристаллов на поверхности упариваемого раствора. Масса
получившегося раствора 40.5 г. Раствор охлаждался до 2-3 С64, выпавшая кри-
сталлическая масса отфильтровывалась на фильтре Шотта, промывалась двумя пор-
циями ледяной воды и сушилась один час при 100 С. Масса полученного почти
черного мелкокристаллического вещества 2.82 г. Чистота 97.1%. В маточном
фильтрате осталось 0.675 г КМп04. Таким образом, коэффициент реакции составил
0.8465. Коэффициент выделения 0.8066.
55 В качестве тигля использовалась стальная сахарница объемом 360 мл по форме напо-
минающая усеченный сверху и снизу шар диаметром 94 мм, толщина стенок 0.8, диаметр
дна 55 мм, масса 117 г.
56 Фитиль спиртовки должен быть свежий, не забитый. Смесь должна полностью распла-
виться не более чем за 5 минут.
57 При увеличении загрузок добавлять следует порциями при тщательном перемешивании.
Однако добавление вести по возможности быстро.
58 Использовался препарат, полученный через персульфат (см. Опыт 4) , с окислительной
активностью в пересчете на Мп02 81.4%.
59 В это время смесь кипит и выделяет черный дым. Маска! Респиратор! Перчатки!
60 Просто фарфоровая пластина или чашечка подходящего размера.
61 Без перемешивания смесь кипит с сильными толчками (из-за осадка), которые могут
выбросить часть смеси за пределы стакана.
62 Углекислый газ получался следующим образом. В колбу объемом 500 мл помещалось 50
г NaHC03 и 60 мл воды. Колба взбалтывалась до получения суспензии и закрывалась на-
садкой с газоотводной трубкой и капельной воронкой, заполненной 60 мл 36%-й серной
кислотой (элек тролитом для автомобильных аккумуляторов). Добавление по каплям. Вре-
мя до б авления 10-15 минут.
63 Фильтрация шла под вакуумом водоструйного насоса, при этом из-за наличия в смеси
растворенного углекислого газа она периодически вскипала. В эти моменты требовалось
на время впускать в колбу воздух, чтобы часть фильтрата не перебросило в шланг насо-
са.
64 Для упрощения этой процедуры в морозильник помещаются два одинаковых стакана, за
крытые сверху полиэтиленовой пленкой - один с маточником и другой с чистой водой для
последующих промывок. Охлаждение ведется до появления тонкого слоя льда на чистой
воде.
65 (2.82 * 0.971 + 0.675) / (4.98 * 0.814) * 0.84
66 2.82 * 0.971 / (2.82 * 0.971 + 0.675) «0.80
Опыт 6. Получение
перманганата калия.
Расплав KC103:NaOH
система КС103 : NaOH : Mn02 = 4.1:10:5.6
нагреватель: электроплита
На разогретую электроплиту67 помещался стальной тигель. В тигель помещалось
10.16 г NaOH и 4.08 г КС103. Смесь нагревалась до плавления смеси. После дос-
тижения температуры 430 С смесь начала активно пениться (мелкие пузырьки),
при этом температура поверхности плиты была 660 С. В одну порцию было добав-
лено 8.0 г МпОг (69.4%-го)68. Происходила бурная реакция, в течение которой
смесь тщательно перемешивалась шпателем. Через 2 минуты реакция стихла, но
смесь продолжала еще "шипеть". Продолжая нагрев, смесь отстаивалась 4 минуты,
снова перемешивалась и утрамбовывалась. Еще через 6 минут температура поверх-
ности смеси достигла 480 С, а температура поверхности плиты 700 С. После это-
го тигель снимался с нагревателя, смесь перемешивалась до затвердения. Веще-
ство помещалось в стакан емкостью 600 мл. Остаток из тигля вымывался тремя
порциями по 50 мл воды при нагреве до кипения. Экстракты выливались в тот же
стакан. Полученная смесь нагревалась до несильного кипения, и при перемешива-
нии через нее пропускался ток углекислого газа, полученный из 50 г ЫаНСОз.
Время пропускания составило 13 минут. Смесь снималась с нагревателя и к ней
добавлялся раствор 8.05 г К2С0369 в 20 мл воды. Смесь перемешивалась и к ней
добавлялся раствор 18.3 г СаС12 в 50 мл воды. Смесь снова перемешивалась до
появления и последующего исчезновения желеобразной массы. Смесь нагревалась
кратковременно до 100 С70, охлаждалась до 70 С и фильтровалась на воронке
Бюхнера. Осадок на фильтре трижды промывался водой без взмучивания. Объеди-
ненные фильтраты упаривались до появления тонкого слоя кристаллов на поверх-
ности. Масса получившегося раствора 70.5 г. Раствор охлаждался до 2-3 С, вы-
павшая кристаллическая масса отфильтровывалась на фильтре Шотта, промывалась
двумя порциями ледяной воды и сушилась 1 час при 100°С. Масса полученного ве-
щества 2 .15 г. Чистота 97.6%. В маточном фильтрате осталось 0.993 г КМп04.
Коэффициент реакции 0.56. Коэффициент выделения 0.67.
Опыт 7. Получение
перманганата калия.
Расплав KN03:KOH
система KN03 : КОН : Мп02 = 5:10:5.7
нагреватель: спиртовка
Опыт проводился аналогично Опыту 1.
Количества реагентов:
■ KN03 5.04 г
■ КОН 10.03 г
■ Мп02 6.99 г (81.4%-й)
Мощность 1.5 кВт.
68 Использовался препарат, полученный через гипохлорит (см. Опыт 3) с окислительной
активностью в пересчете на Мп02 69.4%.
69 Перед взвешиванием нужно быть уверенным в безводности поташа и хлорида кальция.
Для этого перед проведением синтеза требуется просушить их в течение одного часа при
250-300 С.
70 Требуется для перевода гидрокарбоната в карбонат.
Использовался оксид марганца, полученный через персульфат, окислительная
активность 81.4%. После упаривания фильтрата до появления кристаллов на по-
верхности масса маточного раствора составляла 56.3 г. Раствор охлаждался до
2-3 С. Выпавший осадок отфильтровывалась на фильтре Шотта и промывался двумя
порциями ледяной воды, при этом удалялось сравнительно большое количество
балластных легкорастворимых солей, выпавших в осадок. Осадок сушилась 1 час
при 100 С. Масса полученного вещества 3.47 г. Чистота 98.5%. В маточном
фильтрате осталось 1.025 г КМп04. Коэффициент реакции 0.78. Коэффициент выде-
ления 0.77.
Опыт 8. Получение
перманганата калия.
Расплав KN03:NaOH
система KN03 : NaOH : Mn02 = 5:10:5.6
нагреватель: спиртовка
Первая часть эксперимента - до получения насыщенного углекислым газом рас-
твора - проводилась аналогично Опыту 1.
Количества реагентов:
■ KN03 5.03 г
■ NaOH 9.99 г
■ МпОг 6.90 г (персульфатный, 81.4%-й)
Далее обработка велась аналогично Опыту 2. Использовалось 8.00 г К2С03 и
18.0 г СаС12.
После упаривания фильтрата до появления кристаллов на поверхности масса ма-
точного раствора составляла 69.5 г. После стандартной обработки получилось
2.01 г перманганата калия. Чистота 98.3%. В маточном фильтрате осталось 0.572
г КМп04. Коэффициент реакции 0.45. Коэффициент выделения 0.77.
Регенерация Мп02
Если используется осадок, содержащий мел (т.е. от синтезов перманганата,
где в качестве щелочи использовался NaOH), то его предварительно обрабатывают
25%-й уксусной кислотой из расчета на 1 г сухого осадка 5 г 25%-й уксусной
кислоты. После окончания выделения углекислого газа смесь фильтруется и оса-
док промывается водой.
Осадок, оставшийся от ряда экспериментов по получению перманганата, массой
76.61 г помещался в 120 мл 36%-й серной кислоты (электролит для автомобильных
аккумуляторов). Смесь перемешивалась при температуре кипения в течение 5 ми-
нут. Добавлялось 200 мл воды, смесь снова нагревалась до кипения при переме-
шивании , охлаждалась. Осадок отфильтровывался на воронке Бюхнера и промывался
на фильтре водой до нейтральной реакции (потребовалось 1.2 л воды). Осадок
сушился 1 час при 100 С и еще 1 час при 150 С. Выход 55.57 г. Окислительная
активность полученного вещества в пересчете на Мп02 84.7%. Удельная насыпная
плотность около 0.5 г/см3 .
Опыт 9. Выделение
кристаллического
сульфата марганца (II)
Раствор сульфата марганца получался из 50.04 г 3% Н202, 15.22 г 36% H2S04 и
4.49 г коммерческого Мп02 (концентрация 91%) по методике, описанной в Опыте
3. После фильтрации масса раствора составила 76 г. 38.6 г этого раствора по-
мещалось в стакан объемом 100 мл. Раствор упаривался до начала выпадения кри-
сталлов и появления бросков из-за перенагрева жидкости на дне стакана. Объем
жидкости при этом был порядка 5 мл. Полученная смесь охлаждалась до комнатной
температуры холодной водой. Добавлялся этанол до суммарного уровня 20 мл.
Смесь тщательно перемешивалась. Верхний слой (пожелтел) декантировался (объем
13 мл) по мере возможности, нижний слой - белая сиропообразная масса. Снова
добавлялся этанол до уровня 20 мл, смесь тщательно перемешивалась и взбалты-
валась . Быстро образовывался кристаллический осадок. Смесь отстаивалась 1
час, фильтровалась через фильтр Шотта. В спирте от первой декантации выпало
немного кристаллического вещества, которое соединялось с основным. Осадок на
фильтре тщательно промывался спиртом, после чего сушился на воздухе. Масса
полученного белого кристаллического вещества 4.71 г, что примерно соответст-
вует составу MnS04*3. 5H20. После сушки на воздухе при комнатной температуре в
течение 12 часов масса уменьшилась до 4.39 г, что соответствует составу
MnS04*3H20. Сушка 1 час при 100 С дала продукт состава MnS04*H20. Безводный
продукт получился после сушки в течение 1 часа при 350 С. Масса безводного
продукта составила 3.32 г (98.1% по перекиси).
ЖЕЛЕЗО
Получение электрохимически
восстановленного железа
Электрохимически восстановленное железо может использоваться для получение
кетона из соответствующего нитропропена. Однако процесс его получения более
трудоемкий, чем процесс получения химически восстановленного железа из хлор-
ного железа и алюминиевой фольги. Единственное его преимущество проявляется в
случае, если хлорное железо по каким-либо причинам недоступно.
В результате электролиза происходит перенос железа с железного анода на
угольный катод, на котором железо осаждается в виде рыхлого шлама. В качестве
электролита можно использовать растворы солей железа, например, хлорида или
сульфата, однако проще всего использовать разбавленную серную кислоту - элек-
тролит для автомобильных аккумуляторов. При использовании в качестве электро-
лита серной кислоты время электролиза возрастает из-за того, что электролиз
проходит в две стадии. Первая стадия - это растворение железа с выделением
водорода на катоде:
анод: Fe° - 2e~ -► Fe2+
катод: 4Н+ + 4е~ -► 2Н2
После того как большая часть серной кислоты перейдет в сульфат железа, на-
чинается перенос железа с анода на катод:
анод: Fe° - 2e~ -► Fe2+
катод: Fe2+ + 2e~ -► Fe°
при этом в небольшой степени происходят побочные реакции:
анод: 2Н20 - 4е~ -► 02 + 4Н+
катод: 4Н+ + 4е~ -► 2Н2
В качестве катода использовались 5 графитовых стержней от солевых угольно-
цинковых батареек типоразмера "D" . В качестве анода - 25 железных гвоздей
распределенных в 5 связок по 5 штук каждая. Гвозди связывались около шляпок
толстой медной проволокой Масса каждого гвоздя около 2 г. Точная масса
гвоздей 49.46 г. Электролит: смесь 50 мл 36%-й серной кислоты и 250 мл воды.
В качестве электролизера использовался стакан объемом 600 мл. Конструкция
электролизера подробно описана выше. Напряжение источника питания 12 вольт.
Предельный ток устанавливался на уровне 10 ампер. Вначале происходило бурное
выделение водорода на катоде, схема находилась в режиме стабилизации по току.
Затем происходило значительное снижение выделения раза на катоде, и схема вы-
ходила из режима стабилизации по току, т.е. на ячейке максимальное напряжение
- около 12 вольт. Ток постепенно снижался до 4 ампер. Электролиз проводился в
течение 4 часов 20 минут. За это время через электролизер прошел заряд 30.3
ампер-часов. Жидкая фаза декантировалась с тяжелого железного шлама72. Шлам
промывался водой и сушился на воздухе, давая в остатке 14.48 г железного по-
рошка (78% по току73) . Порошок состоит из частиц железа разного размера, по-
падаются даже тонкие иглы длиной до 5 мм. На воздухе порошок покрыт слоем
ржавчины и, таким образом, имеет цвет ржавчины. Хранить его стоит в плотно
закрытой банке, в любом случае оберегая от влаги.
Расход гвоздей составил 31.43 г.
Получение химически
восстановленного железа
В качестве предшественника для получения химически восстановленного железа
удобно использовать хлорид железа(III) или в бытовом наименовании "хлорное
железо" - широко распространенный реактив для травления печатных плат. Вос-
становление производится алюминиевой фольгой:
FeCl3 + А1 -► Fe + А1С13
Алюминий используется в избытке, избыток алюминия отделяется от выпавшего
железа с помощью щелочи:
2А1 + 2NaOH + 6H20 -► 2Na[A1(ОН)4] + ЗН2!
Хлорное железо поступает в продажу фактически в трех товарных формах: в ви-
де гексагидрата FeCl3*6H20, в безводном виде и без уточнения состава. Качест-
во препарата зависит от времени и условий хранения, равно как и от прихотей
производителя, в результате которых в хлорном железе могут появляться разные
примеси, полезность которых находится под вопросом. Все продажные препараты
можно использовать для получения железа. Однако ради справедливости стоит за-
метить, что оказавшийся у меня препарат безводного хлорного железа для трав-
ления плат оказался по результатам титрования практически чистым, возможно с
небольшой (несколько процентов) примесью FeCl2.
Выход в реакции в небольшой степени зависит от избытка применяемого для
восстановления алюминия. Так при использовании 4 грамм алюминия на 18 г без-
водного FeCl3 выход железа 76%. При увеличении количества алюминия до 7 грамм
Металлическая стяжка не должна касаться электролита, т.к. может раствориться и
связка рассыплется.
72 Для удержания шлама на дне можно использовать магнит с обратной стороны стакана.
73 Выделению 14.48 г железа соответствует прохождение заряда 13.9 ампер-часов. Общий
заряд составил 30.3 ампер-часов. Из них теоретически 12.5 ампер-часов затрачивается
на образование сульфата железа (первая стадия электролиза), остаток 17.8 ампер-часов
- для переноса железа. Выход считается по последней цифре, т.е. 13.9 / 17.8 * 100% «
78%.
выход увеличивается до 82%.
В стакан объемом 400 мл помещается 17.98 г безводного FeCl3. Добавлялось 70
мл воды и смесь перемешивалась до полного растворения хлорида железа74. Под
тягой75 при перемешивании стеклянной палочкой к раствору хлорного железа до-
бавлялось 7.0 г76 измельченной алюминиевой фольги77 порциями по 0.4-0.5 г. До-
бавление каждой следующей порции производилось после того, как предыдущая
78
полностью прореагирует В конце получалась вязкая серая масса, которая от-
стаивалась 10 минут. Далее добавлялось 30 мл воды, смесь перемешивалась и от-
стаивалась еще 20 минут. Жидкая фаза сливалась, при этом железный шлам удер-
живался на дне магнитом, размещенным с внешней стороны стакана. Шлам промы-
вался двумя порциями воды по 100 мл каждая. К шламу добавлялся раствор 3 г
NaOH в 30 мл воды. Смесь отстаивалась 30 минут при периодическом перемешива-
нии. Жидкая фаза сливалась, шлам промывался двумя порциями воды по 100 мл. К
остатку добавлялось 100 мл воды и 1 мл 70% уксусной кислоты (пищевая уксусная
эссенция). Смесь перемешивалась и отстаивалась 1 минуту. Жидкая фаза слива-
лась, шлам промывался двумя порциями воды по 100 мл. Остаток сушился 1 час
при 100 С. Выход 5.08 г (82.0%). Хранить полученный препарат следует в герме-
тичной таре для защиты от воздействия влаги воздуха.
РАЗНЫЕ
РЕАКТИВЫ
Хлорид
олова (II)
Олово - коммерчески доступный в бытовом отношении металл. Как правило, про-
дается в виде гранул.
Хлорид олова получается при растворении олова в концентрированной соляной
кислоте:
Sn + 2НС1 -► SnCl2 + Н2
Для ускорения протекания реакции желательно использовать олово в виде тон-
кой проволоки или фольги. Если исходное олово имеет вид гранул, то можно рас-
плющить и измельчить.
Исходное олово в виде гранул подплющивались плоскогубцами и измельчались
кусачками. В круглодонную колбу объемом 100 мл помещалось 7.39 г (62.2 ммоль)
измельченного олова. Добавлялось 18.00 г конц. соляной кислоты. Устанавливал-
ся обратный холодильник. Установка помещалась под тягу. Колба нагревалась на
масляной бане с температурой 115-120 С в течение 4 часов. Жидкость декантиро-
валась с осадка. Масса осадка 2.91 г. К осадку добавлялось 12.34 г конц. со-
В некоторых экземплярах коммерческого хлорного железа присутствует наполнитель в
виде крупнокристаллического бесцветного вещества. Хлорное железо растворяется до-
вольно быстро, бесцветное кристаллическое вещество при этом оседает на дне. Дожи-
даться растворения этих кристаллов не стоит - раствор хлорного железа следует с них
слить.
75 Работать следует в респираторе.
76 Снижение количества фольги до 4 грамм (т.е. примерно на 40%) приводит к снижению
выхода до 76% (т.е. на 6%).
77 Использовалась пищевая алюминиевая фольга толщиной 9 мкм.
78 -j
Реакция экзотермическая и довольно бурная, однако принудительно охлаждать смесь
или делать большие промежутки между добавлением порций алюминия не рекомендуется:
это может привести к сильному замедлению хода реакции. Если это все же произошло,
следует подогреть смесь до возобновления бурного хода взаимодействия.
ляной кислоты и смесь нагревалась с обратным холодильником еще 3 часа. Жидкая
фаза декантировалась и объединялась с предыдущей. Масса остатка 0.85 г.
Объединенные жидкие фазы упаривались в открытом стакане при нагреве на кон-
форке под тягой. Упаривание велось до образования тонкой пленки на поверхно-
сти жидкости. Смесь охлаждалась холодной водой и далее в закрытом стакане в
холодильнике. Смесь полностью затвердела в белую массу, после чего снова на-
гревалась до комнатной температуры. Полученная полутвердая масса помещалась
на крупнопористый стеклянный фильтр Шотта, фильтровалась при уменьшенном дав-
лении до прекращения стекания капель и дополнительно отжималась, давая белое
кристаллическое вещество, которое при раздавливании на фильтровальной бумаге
не давало мокрых пятен. Вещество сушилось на воздухе при комнатной температу-
ре до практически полного удаления резкого запаха хлороводорода и еще некото-
рое время после этого (всего около 2 часов). Масса остатка 4.06 г.
Маточный фильтрат упаривался, давая желтую вязкую жидкость, которая подвер-
галась обработке аналогичной предыдущей. Второй кроп кристаллов после сушки
имел массу 3.22 г. Таким образом, общий выход составил 7.28 г (58% в пересче-
те на растворившееся олово). Повторными обработками маточника можно получить
дополнительное количество вещества. Вещество постепенно деградирует на возду-
хе, превращаясь в оксосоединения 2-й 4-валентного олова, поэтому хранить его
следует в хорошо закрывающейся стеклянной банке.
Хлорид
кальция
Хлорид кальция - аптечный препарат. Продается в виде 10%-го водного раство-
ра . Можно использовать этот раствор. Если нет доверия к точностям аптечных
дозировок, раствор можно выпарить досуха, осадок дополнительно просушить 1
час при 250-300 С или выше.
Также хлористый кальций легко получить, нейтрализуя известью или мелом со-
ляную кислоту, полученную из поваренной соли и электролита для автомобильных
аккумуляторов:
H2S04 + NaCl -► NaHS04 + HCl
Ca(OH)2 + 2HC1 -► СаС12 + 2H20
СаСОз + 2НС1 -► СаС12 + Н20 + С02
Сульфат
магния
Сульфат магния продается в виде удобрения. Также сульфат магния - аптечный
препарат. Продается в виде порошка и в виде 25%-го водного раствора. В край-
них случаях не составляет труда получить его из строительных смесей, содержа-
щих магнезию (экстракцией разбавленной серной кислотой) или даже из металли-
ческого магния, продающегося в виде магниевых анодов, используемых для защиты
от коррозии бойлеров. Для получения безводного вещества порошок следует про-
калить в лодочке на открытом огне или на сильной электрической конфорке.
Сульфат
натрия
Сульфат натрия может быть использован в качестве осушителя вместо сульфата
магния. Использовать его следует лишь в крайнем случае - если сульфат магния
недоступен. Есть указания, что для ряда растворителей (бензол, хлороформ, то-
луол) сульфат натрия эффективен только для удаления воды в виде эмульсий
[32]. Готовится сульфат натрия из аккумуляторной серной кислоты и пищевой со-
ды:
H2S04 + 2NaHC03 -► Na2S04 + 2Н20 + 2C02
Для использования в качестве осушителя сульфат натрия требуется прокалить
(1 час при 250-300 С) для удаления кристаллизационной воды.
Сульфат
кальция
Безводный сульфат кальция (ангидрит, драйерит) - осушитель, который может
быть использован для замены карбоната калия при сушке ацетона. Также его мож-
но использовать для замены сульфата магния. Следует помнить, что у сульфата
кальция весьма небольшая впитывающая способность - около 10% от собственного
веса.
Водный сульфат кальция (гипс) доступен в бытовом отношении. В случае необ-
ходимости его можно получить обменной реакцией растворимых солей кальция
(хлорида, ацетата и др.) с сульфатом натрия:
СаС12 + Na2S04 -► CaS04 + 2NaCl
Перед использованием его следует прокалить (1 час при 250-300 С) для удале-
ния кристаллизационной воды.
Сера
Серу можно купить в некоторых специализированных нехимических магазинах.
Для практических целей можно также использовать доступную в садоводческих ма-
газинах серу коллоидную, используемую для защиты растений от вредителей.
Сера коллоидная из 4 пакетиков по 30 г каждый суспензировалась в 600 мл во-
ды. После отстаивания верхняя часть водной фазы (около половины от общего
объема) сливалась. Снова добавлялась вода до 600 мл, смесь тщательно переме-
шивалась , отстаивалась и снова декантировалось около половины объема. Всего
эта процедура выполнялась 7 раз. Осадок отфильтровывался и сушился на воздухе
при комнатной температуре. Выход 106 г.
Ацетат
свинца
Для получения ацетата свинца удобно использовать оксид (II) свинца (свинцо-
вый глет) или карбонат свинца. Оба они довольно легко растворяются в разбав-
ленной уксусной кислоте:
РЬО + 2АсОН -► РЬ(ОАс)2 + Н20
РЬСОз + 2АсОН -► РЬ(ОАс)2 + С02 + Н20
В опытах я использовал оксид свинца, оставшийся после получения нитрита
сплавлением селитры со свинцом. Чтобы весь полученный ацетат находился в рас-
творе, для растворения каждых 100 г РЬО я использовал смесь 80 г 70%-й уксус-
ной кислоты (пищевая уксусная эссенция) и 360 мл воды. Полученный раствор
следует профильтровать через бумажный фильтр. Осадок на фильтре после сушки
нужно взвесить для вычисления массы окиси свинца перешедшей в раствор.
Еще одним несложным методом получения ацетата свинца является обменная ре-
акция с ацетатом меди (II):
РЬ + Си(ОАс)2 -► РЬ(ОАс)2 + Си
Для получения ацетата меди вначале из медного купороса получаем основной
карбонат меди:
2CuS04 + 4NaHC03 -► Cu2(OH)2C03 + 2Na2S04 + 3C02 + H20
или
2CuS04 + 2Na2C03 + H20 -► Cu2(OH)2C03 + 2Na2S04 + C02
С практической точки зрения вторая реакция более удобная, поскольку выделя-
ется значительно меньше углекислого газа, да и растворимость в воде стираль-
ной соды заметно лучше пищевой (39.7 г на 100 мл при 30 С для Na2C03 против
11.1 г на 100 мл при 30 С для NaHC03) , что уменьшает объем реакционных рас-
творов .
На практике 100 г CuS04*5H20 растворяется в 350 мл теплой воды, раствор
фильтруется через бумажный фильтр. Отдельно в 250 мл теплой воды растворяется
43 г безводного Na2C03 (может быть получен из пищевой соды, коммерческий пре-
парат должен быть предварительно прокален). Раствор фильтруется. Постепенно
при перемешивании второй раствор добавляется к первому в стакане объемом 1 л,
следя, чтобы пена не вылезла за край стакана (выделение углекислого газа мо-
жет начаться не сразу, поэтому после добавления первой порции следует выдер-
жать паузу). Смесь оставляется на 30 минут при периодическом перемешивании,
фильтруется на воронке Бюхнера, осадок тщательно (по мере возможности) промы-
вается 1 л теплой воды в 8 порций.
Далее основной карбонат меди переводится в ацетат реакцией с уксусной ки-
слотой :
Си2(ОН)2С03 + 4АсОН -► 2Си(ОАс)2 + ЗН20 + С02
В этой реакции требуется использовать заведомый избыток (15-25%) уксусной
кислоты. Следует иметь в виду, что растворимость ацетата меди в воде состав-
ляет 6.9 г на 100 мл при 20 С и 17 г на 100 мл при 100 С. Поэтому для перево-
да ацетата меди, полученного из 100 г CuS04*5H20, в раствор при комнатной
температуре потребуется в сумме около 1 л воды. Ацетат меди должен быть пере-
веден в раствор полностью, иначе могут остаться включения нерастворившегося
основного карбоната меди. Полученный раствор фильтруется (если осадка много,
учитываем его массу) и помещается в стакан достаточного объема. Добавляется
свинец с избытком 20-50% (100-120 г свинца на 100 г CuS04*5H20) от теоретиче-
ского количества и смесь нагревается под тягой при несильном кипении. При
этом смесь нужно постепенно упарить до объема около 0.5 л. Если в результате
выкипания объем смеси становится менее 0.5 л, добавляем воду. Время растворе-
ния свинца зависит от степени его измельчения. Так при использовании в каче-
стве источника свинца каркасной сетки от пластин свинцового аккумулятора,
т.е. фактически проволоки диаметром 1 мм, время растворения составило около
двух часов.
В процессе реакции раствор постепенно становится мутным и коричневым от вы-
падающей меди. Для того чтобы понять насколько полно прошла реакция, реакци-
онную смесь следует профильтровать. Тяжелый осадок свинца нужно тщательно
промыть водой, чтобы убрать взвесь меди. Этот свинец добавляется к фильтрату
и смесь вновь нагревается до кипения. Если реакция прошла практически полно-
стью, то фильтрат должен быть лишь светло-зеленым и при дальнейшем его нагре-
вании со свинцом не должен в ощутимом количестве осаждать медь. Для уверенно-
сти можно нагревать смесь еще полчаса-час. Полного обесцвечивания раствора
может не произойти. Полученный раствор фильтруется от избытка свинца.
Для получения губчатого свинца полученные растворы ацетата свинца можно ис-
пользовать без упаривания. Если вещество выделяется в твердом виде, следует
хранить его в плотно закрывающейся стеклянной банке. При доступе воздуха аце-
тат свинца может постепенно переходить в карбонат:
РЬ(ОАс)2 + С02 + Н20 -► РЬСОз + 2АсОН
Опыт 1. Получения
ацетата свинца из
оксида свинца (II)
В стакан объемом 150 мл помещалось 30.65 г РЬО. Добавлялась смесь 24.57 г
уксусной эссенции и 110.30 г воды. Полученная смесь нагревалась на конфорке
до температуры примерно 60 Си периодически перемешивалась. Основная часть
оксида свинца растворилась за 12 минут. Смесь выдерживалась в тех же условиях
еще 20 минут и фильтровалась на воронке Бюхнера. Осадок серого цвета на
фильтре после сушки весил 0.862 г. Осадок не растворялся в уксусной кислоте.
Фильтрат - прозрачный раствор желтого цвета практически без запаха уксусной
кислоты.
Фильтрат помещался в стакан объемом 600 мл и упаривался феном при дополни-
тельном нагреве на конфорке. С уменьшением объема оставшейся жидкости нагрев
с помощью конфорки уменьшался, под конец упаривание шло только феном (выше
200 С начинается разложение ацетата!). Вся процедура заняла около одного ча-
са. Остаток - ярко-желтое вязкое масло охлаждалось холодной водой и примерно
через минуту закристаллизовалось в светло-желтое вещество массой 52.42 г. Ве-
щество еще немного влажное.
50.7 г полученного вещества дополнительно сушилось на воздухе при темпера-
туре 20 С и относительной влажности около 25% в течение суток. Остаток 47.57
г, что соответствует примерному составу РЬ (ОАс) 2*2. 4Н20. При дополнительной
сушке в течение суток в тех же условиях состав изменится до РЬ(ОАс) 2*1. ЗН20.
Растворители
Кроме этилового спирта, о котором все что надо уже сказано, для экстракции
из водной фазы задеиствуются ацетон и какой-нибудь подходящий растворитель. В
случае полного отсутствия ацетона и нежелания выделять его из смесевых быто-
вых растворителей, его можно получить сухой перегонкой ацетата кальция.
Что касается растворителя для экстракции из водной фазы, то принципиально
подходят, вероятно, любые несмешивающиеся с водой растворители общего плана,
исключая растворители с низкой степенью полярности, такие как фторалканы, ал-
каны и циклоалканы (бензин, петролейный эфир, уайт-спирит и т.п.). Весьма же-
лательно, чтобы используемый растворитель не сильно растворялся в воде и рас-
творял в себе воду. Также желательно, чтобы он имел по возможности низкую
температуру кипения, хотя, конечно, при желании можно использовать хоть толу-
ол . В крайнем случае многие методики работают и с этилацетатом. Выход при вы-
делении аминов невысокий, но прописи можно совершенствовать. В свою очередь,
этилацетат получается из спирта и уксусной кислоты, сводя, таким образом,
требующиеся органические растворители к одному этиловому спирту, причем прак-
тически любой концентрации.
Серная
кислота
Электролит - удобный источник серной кислоты, но источник, разумеется, не
единственный. Например, серную кислоту можно найти в продаже в магазинах
строительной и бытовой химии. Исходная серная кислота может быть практически
сколь угодно низкой концентрации.
Щелочь
Бытовых источников гидроксида натрия - множество. Гидроксид калия менее
доступен, но всё же доступен. В крайнем случае щелочи что натриевую, что ка-
лиевую можно получить из соответствующего карбоната (соды или поташа) и гаше-
ной извести. Здесь есть свои нюансы, но в целом процедура несложная. Можно
применить другие, менее удобные в технологическом плане, но все еще приемле-
мые в бытовом смысле методы получения гидроксидов (например, электролиз вод-
ного раствора поваренной соли, используя диафрагму для разделения анодного и
катодного пространства).
Метиламин
Для получения метиламина не обязательно использовать уротропин или формаль-
дегид (который, к слову, доступен в аптеках). Метиламин можно получать, на-
пример, по реакции Гофмана. Для этого нужны аммиак (аммиачная селитра) или
мочевина, уксусная кислота и гипохлорит натрия, который в крайнем случае мож-
но получить электролизом холодного раствора поваренной соли. Этим, разумеет-
ся, методы получения метиламина в бытовых условиях не ограничиваются.
Нитраты
Нитраты доступны в виде разнообразных удобрений. В крайнем случае можно вы-
делять их из комплексных удобрений (азофоска, нитрофоска). Кроме того, учиты-
вая доступность всевозможных электронных устройств, не составляет большого
труда собрать высоковольтный искровой генератор для получения оксидов азота
из воздуха. Пропуская их через водную щелочь или соду, получаем раствор, со-
держащий нитрит- и нитрат-анионы.
Другие
реагенты
Соли кальция и магния доступны в любом случае. Мне, например, доводилось
получать их из накипи от водопроводной воды. Алюминиевая фольга принципиально
заменяема на алюминиевую стружку или опилки, т.е. фактически сводится к куску
алюминия. Хлорное железо не нужно, если применять электролиз. Ртуть доступна
из многих источников, например из соответствующих элементов питания и ламп.
Соли калия доступны в том или ином виде в любом случае (хотя бы из золы), но
принципиально можно обойтись и без них. Для получения нитритов свинец не обя-
зателен - достаточно много внимания разным методам получения нитритов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Lee H. Horsley "Azeotropic Data", Advances in Chemistry Volume 6, Ameri-
can Chemical Society, 1952
2. C. R Hauser, W. B. Renfrow, Jr. "An Elementary Laboratory Experiment In-
volving the Hofmann Rearrangement. The preparation of methylamine hydro-
chloride from acetamide by means of calcium hypochlorite", J. Chem. Educ,
12, 542-544 (1937)
3. "Органикум. Практикум по органической химии" Пер. с нем. - М. : «Мир», Том
II, 1979, стр. 275
4. Arthur I.Vogel "A text-book of Practical Organic Chemistry", 3rd edition,
London: Longman, 1974
5. K. Johnson, ED. F. Degering J. Am. Chem. Soc, 61, 3194-3195 (1939)
6. M. Senkus Ind. Eng. Chem. 1948, 40, 506-508
7. Gerard Desseigne, Henri Giral Memorial des Poudres, 34, 49-53 (1952)
8. Патент US3024263
9. Robert L. Burwell Jr. J. Am. Chem. Soc, 74, 1462-1466 (1952)
10.W. A. Drushel and G. A. Linhart Am. J. Sci., 32, 51-60 (1911)
11.G H. Green and J. Kenyon J. Chem. Soc, 1950, 1389-1391
12.Frederick George Mann, Bernard Charles Saunders "Practical Organic Chem-
istry", 4th ed, London, New York : Longman, 1978, p.79
13.Ю.В. Карякин "Чистые химические реактивы", М.-Л.: «Госхимиздат», 1947
14. Н. Stephen, T. Stephen Solubilities of Inorganic and Organic Compounds,
Volume 2, Ternary Systems, Part 1, Pergamon Press, 1979
15.L.A. Bray, "Denitration of Purex Wastes with Sugar", HW-76973 Rev,
Hanford Laboratories, 1963, p.5
16.Steven G Btarsch, J. Phys. Chem. Ref Data, 18, Issue 1, 1-21 (1989)
17.A.S. Shaporevet et al Russian J. Inorg. Chem., 52, Issue 12, 1811-1816
(2007)
18.E. G R Ardagh, G R Bongard Ind. Eng. Chem., 16, 297-299 (1924)
19.Taichi Sato Thermochim. Acta, 88, 69-84 (1985)
20.Long Cheng et al, J. Therm. Anal. Calorim., 135, 2697-2703(2019)
21.Dr.Hassan Abdul-Zehra "Fuel Cells and Batteries", Lecture No. 18, Univer-
sity of Babylon
2 2.В. A. Рабинович, 3 . Я. Хавин "Краткий химический справочник", Л . : «Химия»,
1978
23.M.Afzal et al Jour. Chem. Soc. Pak., 13, 219-222 (1991)
2 4.H.T. Кудрявцев "Прикладная электрохимия", Москва: «Химия», 1975 г, стр.
186
25.Н.Г. Ключников Руководство по неорганическому синтезу, Москва: «Химия»,
1965
26.M.W.Lister & Y.Yoshino Can. J. Chem. 39, 96-101(1961)
27.Fritz Ullmann, Matthias Bohnet Ullmannfs Encyclopedia of Industrial Chem-
istry, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2005, "Manganese Com-
pounds", pp. 18-19
28.Ю.В. Карякин, И.И. Ангелов "Чистые химические вещества", М. : «Химия»,
1974
29. Г. Брауэр "Руководство по неорганическому синтезу", Том 5, М. : «Мир»,
1985
30.Р. Рипан, И. Четяну "Неорганическая химия", Том 2, М.: «Мир», 1972
31.1. М. Kolthoff, I. К. Miller J. Am. Chem. Soc, 73, 1951, 3055-3059 (1951)
32.К.С. Вулъфсон "Препаративная органическая химия", М.: «Госхимиздат»,
1959, стр.116
33.А.П. Крешков, И. Н. Курбатов "Лабораторные работы по синтезу и анализу
органических соединений", М. : «Изд. Академии Красной Армии», 1940 г,
стр.94-97; М М Кацнелъсон "Приготовление синтетических химико-
фармацевтических препаратов", М.: «Гос. тех. изд-во», 1923, стр. 154-155
АНАЛИТИЧЕСКИЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ
Подробно останавливаться на технике титрования кислот и щелочей, ввиду три-
виальности задачи, не буду. Несколько слов по поводу индикаторов. При отсут-
ствии кислотно-основных индикаторов в крайнем случае можно пользоваться уни-
версальной индикаторной бумагой - вещью вполне доступной вне специализирован-
ных химических магазинов. Это не вполне удобно, но проблему титрования реша-
ет . Существует достаточно большое количество растений, из которых несложно
выделить подходящие индикаторы. Можно использовать соки от краснокочанной ка-
пусты, черной смородины, черноплодной рябины или крепкие спиртовые экстракты,
например, листьев шиповника или куркумы (содержит куркумин, переход цвета при
рН 7.4-9.2). Если интересно, ряд кислотно-основных индикаторов можно синтези-
ровать в бытовых условиях, например, фенолфталеин, феноловый красный, розоло-
вую кислоту, пара- и орто-нитрофенолы, и другие.
Для титрования необходимо иметь некий референсный, калибровочный раствор
щелочи или кислоты с точно известной концентрацией. В титриметрическом анали-
зе для этих целей используют фиксаналы. Задачи выше не подразумевают точные
аналитические исследования, поэтому для калибровки можно применять более дос-
тупные средства. Это может быть серная кислота для автомобильных аккумулято-
ров, которая достаточно хорошо выдерживает концентрацию серной кислоты 35-37%
по массе. Для титрования ее концентрацию можно принимать за 36%. Уксусной эс-
сенции, продаваемой в пищевых магазинах, по понятным причинам доверия нет, но
несколько образцов, которые я тестировал, показывали на редкость стабильную
концентрацию 69-70%. Концентрацию аптечной аскорбиновой кислоты (имеет смысл
титровать по одной ОН группе, переход в районе рН 6.5-8.5) можно принимать за
98%. Лимонная кислота из пищевых магазинов для этих целей не подходит: слиш-
ком большие разбросы. Гидроксид натрия, который можно купить в ряде нехимиче-
ских магазинов, также можно принимать за 98%-й. Если гидроксид натрия прода-
ется в качестве средства для очистки труб, то его концентрация может быть ни-
же . Например, тестирование одного из образцов средства для прочистки труб
"Mr. Muscle" показало концентрацию NaOH 95%. Так что подобные средства - не
вариант для изготовления стандартных растворов.
Достаточно точным стандартом может быть Na2C03, изготовленный нагревом пи-
щевой соды: точка перехода карбоната в гидрокарбонат (степень оттитрованно-
сти равна 0.5) соответствует рН 8-9. Разумеется, этим все не ограничивается и
в пределах доступности остается еще много методов приготовления в бытовых ус-
ловиях стандартных растворов для кислотно-щелочного титрования.
Мы подробно остановимся на двух типах анализа: газометрическом анализе и
окислительно-восстановительном титровании. Газометрический анализ использует-
ся здесь только для определения концентрации нитритов. С помощью окислитель-
но-восстановительного титрования проводятся количественные измерения содержа-
ния нитритов, оксидов марганца, бихроматов, хлоратов, перманганатов, гипохло-
ритов и перекиси водорода.
Для проведения титриметрических анализов нужна магнитная мешалка, нужны ве-
сы с точностью не хуже 1 мг и градуированная бюретка с краном, имеющая точ-
ность делений 0.1 мл. Мешалку, в случае необходимости, несложно сделать само-
стоятельно . Весы купить не проблема, только не нужно искать аналитические в
химических магазинах по заоблачным ценам - все гораздо проще. В качестве бю-
ретки в крайнем случае можно использовать аптечные шприцы с ценой деления 0.1
мл.
Можно вообще не использовать бюретку, а взвешивать на весах с точностью не
хуже 10 мг емкость с титрантом до и после титрования, добавляя титрант с по-
мощью пипетки.
Газометрический анализ
содержания нитрита
Количество нитрита определяется по объему азота, выделившегося при взаимо-
действии нитрита с хлористым аммонием:
KN02 + NH4C1 -► КС1 + NH4NO2
NH4NO2 -► 2Н20 + N2
Реакция протекает при нагревании в водном растворе. Вместо хлористого аммо-
ния можно использовать нитрат или сульфат. Щелочная среда не подходит: реак-
ция идет слишком медленно, результат может быть сильно занижен. Оптимально
проводить реакцию при рН = 5-6, однако перекислять нельзя: начинает образовы-
ваться свободная азотистая кислота, распадающаяся до оксидов азота. Один
грамм KN02 дает в этой реакции при давлении 1 атмосфера и температуре 25 С
287 мл азота - это нужно учитывать при выборе объема газосборника. Для расче-
та массы выделившегося азота кроме его объема требуется знать температуру и
давление, под которым он находится. В качестве температуры можно принять тем-
пературу окружающей среды, а в качестве давления - атмосферное давление в
месте проведения эксперимента (нужен бытовой барометр) с поправкой на столб
воды в газосборнике. В зависимости от его конструкции столб воды может дать
как положительный, так и отрицательный прирост к атмосферному давлению. Если
нужен ориентировочный анализ, то и температуру и давление можно опустить и
для расчетов принять в соответствии с законом Авогадро, что 1 моля азота со-
держится в 22.4 дм3. Если нужны более точные вычисления, можно использовать
уравнение Ван-Дер-Ваальса:
р - давление газа, Па
R - универсальная газовая постоянная, R = 8.31446 Дж/(моль'К)
Т - температура, К
Vm - молярный объем, т3/моль
а, Ь - коэффи4иенты, для азота равные:
а = 0.1350 Н'т /моль
Ь = 38.620*10~б т3/моль
Решаем получившееся уравнение относительно Vm. Зная Vm, определяем какое
количество моль азота содержится в собранном объеме газа.
Установка состоит из колбы объемом около 20 мл, небольшого обратного холо-
дильника, верхний отвод которого через трубку соединен с устройством для сбо-
ра газа над водой. Это устройство может быть любой удобной конструкции. Глав-
ное, чтобы оно было проградуировано, т.е. чтобы можно было измерить объем со-
бранного газа.
В колбу помещается точная навеска около 0.5 г исследуемого вещества. Добав-
ляется 10 мл воды. После растворения измеряется рН. Если рН > 6-7, то с помо-
щью разбавленной соляной кислоты (3-5%) рН доводится до 6. К смеси добавляет-
ся 1.5 г NH4C1, колба закрывается обратным холодильником и нагревается. После
окончания выделения азота раствор нужно довести до кипения и дать покипеть
ему несколько минут. Далее колбу нужно охладить до комнатной температуры хо-
лодной водой. После этого записывается объем собранного над водой газа.
Титрование перекиси
водорода перманганатом
2КМп04 + 5Н202 + 3H2S04
K2S04 + 2MnS04 + 8H20 + 502
Количественное соотношение:
у(Н202/КМп04) = 0.5380 г Н202 / 1 г КМп04
Общая методика:
К 10 г аптечной перекиси водорода добавляется 5 г 36%-й серной кислоты. По-
лученный раствор титруется 1-4%-м раствором КМп04 (аптечного, перекристалли-
зованного) до момента появления в прозрачном бесцветном растворе коричневой
взвеси (Мп02, образующийся при окислении 2-валентного марганца пермангана-
том) .
Пример:
К 8.01 г аптечной перекиси водорода добавлялось 4.84 г 36%-й серной кисло-
ты. Титрование проводилось раствором 0.94 г КМп04 в 25.91 г воды. До появле-
ния коричневатого помутнения было затрачено 13.18 г титранта, что соответст-
вует концентрации перекиси 3.1% по массе.
Йодометрическое
титрование
При проведении йодометрического титрования для оттитровывания йода вместо
традиционно используемого тиосульфата будем использовать широкодоступный ап-
течный (и не только аптечный) препарат - аскорбиновую кислоту. При покупке
следует обращать внимание, чтобы это была чистая аскорбиновая кислота - без
примесей ароматизаторов или еще каких-нибудь "полезных" добавок. Аскорбиновая
кислота должна быть бесцветной. Наличие желтизны в цвете аскорбиновой кислоты
говорит, что это старый препарат. Такую аскорбиновую кислоту для титрования
применять нельзя. Негодную для титрования аскорбиновую кислоту все же можно
использовать, например, для отмывания рук от следов марганцовки и диоксида
марганца.
При титровании йода аскорбиновой кислотой проходит следующая реакция:
+ i
+ 2HI
Реакция хорошо проходит в нейтральной и кислой средах. При титровании пере-
ход из окрашенного состояния в бесцветное очень четкий. Для тех точностей из-
мерений, которые могут понадобиться, добавлять в конце титрования раствор
крахмала не требуется. В конце титрования, после того как раствор станет яр-
ко-желтым, добавлять титрант нужно медленно, дожидаясь пока качественно про-
реагирует каждая следующая капля.
При проведении титрования для подкисления смеси используется 36% серная ки-
слота (электролит для автомобильных аккумуляторов). Вместо нее можно исполь-
зовать такое же по массе количество концентрированной соляной кислоты.
Установка титра
аскорбиновой
кислоты
10KI + 2КМп04 + 8H2S04 -► 512 + 2MnS04 + 6K2S04 + 8Н20
12 + СбН8Об -► СбНбОб + 2HI
Количественное соотношение:
у(КМп04/аа) = 0.3589 г КМп04 / 1 г аск. к-ты
Готовим титрант растворением примерно 2.5 г аскорбиновой кислоты в 100 мл
дистиллированной воды.
Растворяем точную измеренную навеску примерно 100 мг однократно перекри-
сталлизованного из воды и хорошо высушенного (1 час при 100 С) аптечного
КМп04 в 15 мл дистиллированной воды.
В лабораторном стакане объемом 100 мл растворяем примерно 1 г KI в 20 мл
воды. Помещаем его магнитную мешалку и при интенсивном перемешивании добавля-
ем 3 мл 36% серной кислоты. При этом раствор может немного пожелтеть, что не
приводит к значимой ошибке. Далее в одну порцию добавляется раствор перманга-
ната. Стакан из под раствора КМп04 нужно ополоснуть несколько раз водой, жид-
кость после ополаскивания добавить в титруемый раствор. Добавить воды до объ-
ема 80 мл. Титровать при интенсивном перемешивании на магнитной мешалке рас-
твором аскорбиновой кислоты до перехода раствора в бесцветное состояние (по-
сле того как раствор станет ярко-желтым, добавлять медленно - по капле в не-
сколько секунд). Зная исходное количество перманганата, вычисляем массу за-
траченной аскорбиновой кислоты. Делим эту массу на затраченный объем титранта
и, таким образом, вычисляем концентрацию аскорбиновой кислоты в титранте.
Раствор аскорбиновой кислоты для титрования следует использовать в день
приготовления. Если все же необходимо его некоторое время хранить, то для
этого следует использовать плотно закрывающуюся емкость, защищенную от света.
Если с момента последней установки титра прошло более суток, следует произве-
сти его переустановку.
Титрование
перманганата
калия
2КМп04 + 10KI + 8H2S04 -► 512 + 2MnS04 + 6K2S04 + 8Н20
12 + СбН8Об -► СбНбОб + 2HI
Количественное соотношение:
у(КМп04/аа) = 0.3589 г КМп04 / 1 г аск. к-ты
Проводим по методике, указанной выше. Исследуемый образец должен быть хоро-
шо гомогенизирован. Если это продукт синтеза, следует тщательно измельчить
его в ступке, перемешать и уже из полученной массы брать навеску для анализа.
В конце проводим обратное вычисление: по известной массе аскорбиновой кислоты
вычисляем массу перманганата в навеске. Если для исследования используются
щелочные растворы перманганата, следует соответствующим образом увеличить ко-
личество серной кислоты.
Примеси нитратов и хлоратов не мешают анализу.
Титрование
бихромата калия
К2Сг207 + 6KI + 7H2S04 -► Cr2(S04)3 + 7H20 + 4K2S04 + 3I2
I2 + СбН8Об -► СбНбОб + 2HI
Количественное соотношение:
у(К2Сг207/аа) = 0.5567 г К2Сг207 / 1 г аск. к-ты
Проводим аналогично титрованию перманганата калия. Используем навеску мас-
сой до 150 мг.
Титрование
гипохлоритов
NaOCl + 2KI + H2S04 -► I2 + NaCl + K2S04 + H20
I2 + СбН8Об -► СбНбОб + 2HI
Количественное соотношение:
Y(NaOCl/aa) = 0.4226 г NaOCl / 1 г аск. к-ты
Проводим аналогично титрованию перманганата калия. Используем такую массу
раствора гипохлорита, чтобы максимальное теоретическое содержание гипохлорита
натрия было в нем на уровне 130-150 мг (т.е. количество "Белизны" и "АСЕ" не
должно превышать 2-3 г) . Перед отбором пробы раствор гипохлорита, если при-
сутствует осадок, рекомендуется тщательно потрясти для гомогенизации.
Титрование
диоксида
марганца
Мп02 + 2H2S04 + 2KI -► MnS04 + I2 + K2S04 + 2Н20
I2 + СбН8Об -► СбНбОб + 2HI
Количественное соотношение:
у(Мп02/аа) = 0.4936 г Мп02 / I г аск. к-ты
Для реакции требуется сильнокислая среда. Однако в сильнокислой среде воз-
растает скорость окисления иодида кислородом воздуха. К тому же при невысокой
удельной поверхностной плотности образца полное окисление может продолжаться
до 10 минут и более. По этой причине титрование часто проводят в две стадии:
на первой окисляют бромид до свободного брома (нечувствительная к кислороду
реакция), на второй бромом вытесняют йод. Не стремясь к высоким точностям,
упростим процедуру - для уменьшения влияния воздуха просто будем проводить
окисление иодида в закрытой колбе.
Очень важно, чтобы исследуемый образец был как можно лучше измельчен и го-
могенизирован . Если это продукт синтеза, представленного выше, следует тща-
тельно измельчить его в ступке, перемешать - из полученной массы брать навес-
ку для анализа.
В колбу объемом 50 мл помещаем примерно 1 г KI и 5 мл воды. Перемешиваем до
растворения. Добавляем точную измеренную навеску примерно 100 мг исследуемого
вещества. Добавляем 5 мл 36%-й серной кислоты, закрываем колбу и перемешиваем
смесь на магнитной мешалке до полного растворения твердых частиц. В среднем
это занимает время 3-10 минут. Раствор очень темный - контроль растворения
можно осуществлять при просвечивании смеси со дна мощным фонариком.
Полученный раствор выливается в стакан объемом 100 мл, содержащий 20 мл во-
ды. Остаток из колбы вымывается водой, жидкость после ополаскивания добавля-
ется в титруемый раствор. Добавляется вода до объема 80 мл. Раствор титруется
при интенсивном перемешивании на магнитной мешалке раствором аскорбиновой ки-
слоты до перехода раствора в бесцветное состояние (может остаться очень блед-
но желтым).
Титрование
хлоратов
КС103 + 6KI + 3H2S04 -► КС1 + 3K2S04 + 3H20 + 312
12 + СбН8Об -► СбНбОб + 2HI
Количественное соотношение:
у(КС103/аа) = 0.2319 г КС103 / 1г аск. к-ты
Для проведения окисления требуется кислота еще большей концентрации, чем
при окислении диоксидом марганца. Время проведения реакции также больше.
В колбу объемом 50 мл помещаем примерно 1 г хорошо измельченного KI и 5 мл
36%-й серной кислоты. Закрываем колбу и перемешиваем смесь до растворения ио-
дида, на что может потребоваться несколько минут. Добавляем точную измеренную
навеску примерно 60 мг исследуемого вещества (тонко измельченного). Закрываем
колбу и перемешиваем смесь на магнитной мешалке до полного растворения твер-
дых частиц. Это может занять 12 минут и более. Раствор очень темный - кон-
троль растворения можно осуществлять при просвечивании смеси со дна мощным
фонариком.
Полученный раствор выливается в стакан объемом 100 мл, содержащий 20 мл во-
ды. Остаток из колбы вымывается водой, жидкость после ополаскивания добавля-
ется в титруемый раствор. Добавляется вода до объема 80 мл. Раствор титруется
при интенсивном перемешивании на магнитной мешалке раствором аскорбиновой ки-
слоты до перехода раствора в бесцветное состояние.
Титрование нитритов
5KN02 + 2KMn04 + 3H2S04 -► 5KN03 + 2MnS04 + K2S04 + 3H20
Количественное соотношение:
Y(KN02/KMn04) = 1.3463 г KN02 / 1 г KMn04
На первой стадии производится окисление нитрита избытком перманганата. На
второй - оттитровывание избытка перманганата.
В колбе объемом 50 мл растворяем точную измеренную навеску примерно 100 мг
однократно перекристаллизованного из воды и хорошо высушенного (1 час при 100
С) аптечного КМп04 в 20 мл дистиллированной воды. Добавляем 3 мл 36% серной
кислоты и сразу после этого раствор точно измеренной навески исследуемого ве-
щества в 5 мл воды. Стакан из под раствора исследуемого вещества нужно опо-
лоснуть несколько раз водой (в сумме 15 мл), жидкость после ополаскивания до-
бавить в титруемый раствор. Колба закрывается пробкой и смесь перемешивается
на магнитной мешалке при комнатной температуре в течение 10 минут.
Отдельно в лабораторном стакане объемом 100 мл растворяем примерно 1 г KI в
20 мл воды. К полученному раствору добавляем 3 мл 36% серной кислоты и сразу
после этого добавляем первый реакционный раствор. Остаток из колбы вымывается
водой79, жидкость после ополаскивания добавляется в титруемый раствор. Добав-
ляется вода до общего объема 80 мл. Титруется при интенсивном перемешивании
на магнитной мешалке раствором аскорбиновой кислоты до перехода раствора в
бесцветное состояние.
Рассчитываем остаточное количество перманганата калия. Вычитаем его из ис-
ходного количества, полученную разность пересчитать в массу нитрита.
79 На стенках колбы, в которой велось окисление, может остаться слой окиси марганца.
Для увеличения точности измерения этот слой можно промыть уже обесцвеченным оттитро-
ванным раствором, при этом он опять может стать желтоватым и потребовать еще немного
титранта (как правило, одну каплю) для обесцвечивания.
Химичка
НЕКОТОРЫЕ МЕТОДЫ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
MDMA
Метилендиоксиметамфетамин, MDMA., МДМА, 3,4-метилендиокси-Ы-метамфетамин
(C11H15NO2) — полусинтетическое психоактивное соединение амфетаминовохю ряда,
относящееся к группе фенилэтиламинов, широко известное под сленговым названи-
ем таблетированной формы экстази (англ. ecstasy, другие названия — Адам, ХТС,
Е, X, Молли, Манди). Молярная масса 193,25 г/моль.
MDMA входит в число наиболее популярных наркотиков, особенно среди молодё-
жи , и получил заметное отражение в западной массовой культуре. Распространён
с 1980-х годов в среде рейв-культуры и завсегдатаев ночных клубов. Производ-
ство, хранение, транспортировка и распространение MDMA запрещены конвенцией
ООН и являются уголовным преступлением в большинстве стран мира.
MDMA как психоактивное вещество действует сразу на несколько нейромедиатор-
ных и нейрогормональных систем и усиливает переживания, как субъективно при-
ятные, так и, в меньшей мере, неприятные. Он способен вызывать чувство эйфо-
рии, открытости и близости к другим людям при одновременном снижении страха и
тревожности. Такие устойчивые эффекты, по мнению некоторых исследователей,
выделяют MDMA среди других психостимуляторов и психоделиков в отдельную груп-
пу эмпатогенов. MDMA может усиливать депрессию, тревожность и другие негатив-
ные эмоциональные состояния. MDMA действует как стимулятор, хотя и не такой
сильный, как амфетамины. Помимо рекреационного использования, до своего за-
прета MDMA использовался в качестве вспомогательного средства в психотерапии.
Согласно оценкам медиков, MDMA относится к группе низкоопасных рекреацион-
ных наркотиков, безопаснее алкоголя и табака. Основным поводом для беспокой-
ства является потенциальная нейротоксичность MDMA, продемонстрированная на
животных, степень которой, однако, остаётся предметом дебатов. Наибольшая
опасность связана с тем, что экстази могут принимать в сочетании с более
вредными наркотиками. Считается, что длительное использование MDMA из-за ней-
ротоксичности может приводить к понижению когнитивных способностей, проблемам
с памятью, бессоннице, вспыльчивому и агрессивному поведению и расстройствам
настроения и внимания, но эти вопросы не прояснены до конца. Очень редко при-
ём MDMA может приводить к серьёзным медицинским последствиям, крайне редко —
к смертельному исходу. Вопросы вреда и пользы MDMA и его легализации, полной
или частичной, стали предметом длительной борьбы в «войне с наркотиками», со-
провождавшейся моральной паникой, публичными и научными скандалами.
В XXI веке возобновились исследования MDMA как медицинского препарата для
лечения серьёзных расстройств психики. 17 августа 2017 года FDA присвоило
психотерапии с использованием MDMA статус «прорывного метода лечения» по-
сттравматического стрессового расстройства, с этого времени идут окончатель-
ные клинические испытания метода. Тем не менее, по состоянию на 2020 год MDMA
не имеет утверждённых медицинских применений, и чтобы определить баланс рис-
ков и пользы, необходимы дополнительные исследования.
Химически MDMA представляет собой замещённый амфетамин, структурно близкий
к психотомиметику мескалину и стимуляторам катинону, амфетамину и метамфета-
мину.
MDMA Катинон Мескалин
Амфетамин Метамфетамин
Фармакологическая классификация MDMA противоречива. По DSM IV-TR MDMA клас-
сифицируется как галлюциноген, хотя способностью вызывать галлюцинации он
практически не обладает. Особенностью психоактивного действия MDMA является
способность вызывать чувство эйфории, близости и доверия по отношению к дру-
гим людям при одновременном снижении чувства страха и беспокойства. Данные
эмоциональные эффекты очень устойчивы, что, по мнению многих исследователей,
заметно отличает и выделяет MDMA среди других психостимуляторов и психодели-
ков в отдельную группу эмпатогенов (иногда называемых энтактогенами — такую
классификацию для MDMA использует Merck Manual of Diagnosis and Therapy, на-
ряду с его аналогами, обладающими близким действием на психику (MDA, MDEA,
MBDB, Метилон).
MDMA, как и всю семью близких к нему эмпатогенов, некоторые авторы относят
к дизайнерским наркотикам, однако формально он им не является: по определению
дизайнерских наркотиков они должны быть разработаны как психоактивные вещест-
ва для обхода существующих ограничений антинаркотического законодательства, а
MDA и MDMA были получены исходно как фармацевтические продукты с совершенно
иными целями. По наиболее распространённому способу синтеза — из продукта
растительного происхождения сафрола — MDMA относят к полусинтетическим психо-
активным веществам. По особенностям распространения и потребления MDMA отно-
сят к клубным наркотикам и рекреационным наркотикам.
MDMA был впервые синтезирован при попытках найти новые средства для улучше-
ния свёртываемости крови в 1912 году немецким химиком Антоном Кёлишем, рабо-
тавшим на фармацевтическую компанию Merck, и запатентован в 1914 году как
промежуточный продукт в синтезе кровоостанавливающего гидрастинина и его ана-
лога метилгидрастинина.
Только около полувека спустя молекула MDMA вновь привлекает к себе внимание
исследователей, уже в качестве психоактивного соединения — как родственное
мескалину вещество. Кратковременные исследования 1950-х — начала 1960-х годов
по заказу армии США искали новые способы манипулирования сознанием и входили
в знаменитую программу «МК-Ультра», однако не были особенно успешными, их
свернули после смерти одного из участников от передозировки MDA. Тогда MDMA
на людях так и не был испытан.
Известность к MDMA пришла в конце 1970-х годов благодаря работам американ-
ского химика и исследователя психоактивных веществ Александра Шульгина. В
1976 году по совету одной из своих студенток, Мари Клейнман, Шульгин синтези-
ровал и испытал MDMA на себе, используя метод постепенного увеличения дозы.
Вскоре Шульгин, имевший хорошие связи в научном мире, знакомит с действием
этого вещества более широкий круг учёных. В первых научных статьях, посвящен-
ных MDMA, вышедших в 1978 году, его действие на психику человека описано как
«легко контролируемое изменённое состояние сознания с эмоциональными и чувст-
венными оттенками».
Один из друзей Шульгина, психотерапевт Лео Зеф, ещё в 1977 году был поражён
терапевтическим потенциалом MDMA и с энтузиазмом начал использовать его в
практике. Доктор Зеф способствовал распространению информации об открытии в
среде психотерапевтов, особенно холистической и Нью Эйдж-направленности. По-
степенно MDMA начал использоваться всё шире и шире как препарат, повышающий
эффективность сеансов психотерапии.
В начале 1980-х годов MDMA применяют в клинической практике более тысячи
врачей — по оценкам, до его запрета в США в психотерапевтических целях было
использовано около полумиллиона доз вещества. Зеф дал MDMA название «Адам»,
исходя из его «способности возвращать субъект в состояние невинности, предше-
ствовавшее возникновению чувства вины, стыда и собственной недооценки». Тера-
певты старались не привлекать к MDMA особенного внимания, поскольку никто не
хотел повторения истории с ЛСД, запрещённым после его широкого распростране-
ния за пределы психотерапевтического применения.
Вскоре употребление MDMA распространилось за пределы клинической практики,
в особенности среди поклонников Нью Эйдж1. Начиная с середины 1970-х он начи-
1 Нью-эйдж (англ. New Age, буквально «новая зра»), религии «нового века» — общее на-
звание совокупности различных мистических течений и движений, в основном оккультно-
го, эзотерического и синкретического характера.
нает всё чаще встречаться в конфискованных образцах наркотиков, и к 1980 на-
чинает преобладать над MDA.
Сафрол, бесцветное или желтоватое масло, получаемое из коры корня кустарни-
ка Сассафрас, долгое время являлся наиболее распространённым прекурсором
MDMA. В литературе описано большое количество методов синтеза MDMA из сафрола
через различные промежуточные химические соединения. Многие способы сводятся
к получению галогенпроизводных сафрола (часто используется бромсафрол), кото-
рый в дальнейшем, взаимодействуя с метиламином, формирует конечный продукт.
Аналогичным образом получают MDA и MDEA:
Второй распространённый метод — путём восстановительного аминирования 3,4-
метилендиоксифенилацетона (MDP2P). Этот метод заключается во взаимодействии
MDP2P с метиламином и последующем восстановлении образовавшегося имина:
3,4-метилендиокси фенил ацетон ЫаСЫВН3 MDMA
Другими прекурсорами MDMA, могут выступать ванилин, пиперональ, пирокатехин
и другие подобные вещества.
Из более чем 20 методов, описанных в литературе, в практике подпольных ла-
бораторий к 2000 году было зафиксировано семь, в шести из них исходным веще-
ством выступает сафрол или изосафрол, и лишь в одном — пиперональ. В 2000-х
годах основным методом стал синтез MDMA из коммерчески доступного MDP2P, ко-
торый после усиления контроля над ним в свою очередь стали производить двумя
различными методами: окислением изосафрола в кислой среде или восстановлением
1-(3,4-метилендиоексифенил)-2-нитропропена, получаемого реакцией пипероналя и
нитроэтана. По оценкам, в Европе самым распространённым с 2010 года источни-
ком для синтеза MDP2P стал коммерчески доступный из Китая и не контролируемый
ПМК-глицидат (англ. PMK-glycidate).
Реактор, использовавшийся для подпольного крупномасштабного про-
изводства MDMA в Индонезии, 2005 г.
Все распространённые методы синтеза производят рацемические смеси MDMA..
Синтез не требует особенно дорогого или сложного оборудования, что затрудняет
работу правоохранительных органов.
Весьма полный обзор2 путей получения MDMA, опубликован Dal Cason T.A. "An
Evaluation of the Potential for Clandestine Manufacture of 3,4-
Methylenedioxyamphetamine (MDA) Analogs and Homologs." Journal of Forensic
Sciences. Vol 35(3) pp 675-697. May 1990.
Наиболее общий путь синтеза MDMA, MDA, MDE (А) и MDOH - из предшественника
MDP-2-P, который может быть получен из природного сафрола. Например, сафрол
может быть экстрагирован из сассафрового масла, масла миндального ореха, и
нескольких других источников, которые с избытком задокументированы в
"Chemical Abstracts" за много лет. Сафрол затем изомеризуется в изосафрол при
нагревании со щелочью, а при окислении изосафрола получается MDP-2-P. Послед-
няя процедура наиболее ясно представлена в "Фензтиламинах, Которые я Знал И
Любил" Александра Шульгина (aka PiHKAL) под синтезом #109 (MDMA)3.
После получения MDP-2-P, возможно несколько путей дальнейшего синтеза:
1. Цианоборгидридный синтез;
2 . Синтез с амальгамой алюминия;
3 . Боргидридный синтез;
4. Каталитическое восстановление никелем Ренея;
5. Реакция Лейкарта через Ы-формил-MDA;
6. Реакция Лейкарта через Ы-формил-Ы-метил-МОА.
Цианоборгидридный синтез, вероятно, наиболее привлекателен для подпольных
химиков. Dal Cason в вышеупомянутой работе утверждает: "он не требует знания
химии, широко применим, имеет низкую вероятность ошибки, дает хорошие выходы,
проводится без сложной аппаратуры и посуды, с применением доступных в настоя-
щее время (или легко синтезируемых) реактивов."
Синтез с амальгамой алюминия применяется часто, но имеет немного большую
вероятность неудачи, и не так универсален. Боргидридный метод требует более
жестких условий (кипячение с обратным холодильником), и дает меньшие выходы,
чем два предыдущих. Синтез с никелем Ренея более опасен, и требует специаль-
ного оборудования для работы с водородом под давлением, однако эта схема ис-
пользуется в значительном количестве подпольных лабораторий. Реакция Лейкарта
проводится в два этапа, и для нее необходима химическая посуда.
Есть также два синтеза, которые исходят непосредственно из сафрола, минуя
изомеризацию и получение MDP-2-P. Во-первых, это реакция Риттера, проходящая
через промежуточную стадию Ы-ацетил-MDA. Она требует много времени, значи-
тельного лабораторного искусства, но дает небольшой выход. Другой метод ис-
пользует бромоводород (НВг) для получения 3,4-метилендиокси-2-бромпропана,
который затем превращают в MDA или MDMA. Эта схема дает плохой выход, и Dal
Cason упоминает австралийский журнал "Analog", где говорится о ее опасности.
Она, однако, привлекательна своей простотой. Не требуется вообще никаких осо-
бых реактивов или оборудования.
Бета-нитроизосафрол - менее популярный предшественник, но синтез и восста-
новление нитроалкенов описаны в литературе чрезвычайно подробно и всесторон-
не. Предшественники MDP-2-P более доступны, чем пиперональ, из которого обыч-
но получают бета-нитроизосафрол, который затем при восстанавлении дает MDA.
Требуется дополнительная обработка для получения MDMA или других N-
производных. Восстановление может быть проделано многочисленными путями -
алюмогидридом лития, гидридом алюминия, электролитически, амагальмой натрия
или цинка, бороводородом в ТТФ/ЫаВН4, водородом на никеле Ренея или платине
2 ftp://homelab.homelinuxserver.org/pub/arhiv/2023-01-al.rar
3 «Английский для химиков» - Домашняя лаборатория 2011-08, стр. 373
на сульфате бария и т.п... Бета-нитроизосафрол может также быть предшествен-
ником MDP-2-P, но так поступают редко.
сассафровое масло > сафрол > изосафрол > MDP-2-P
(экстракция) | (изомеризация) (синтез) л |
I I I
| + + |
V | V
*1. бромоводород | *1. цианборогидрид натрия
2. реакция Риттера | *2. амальгама алюминия
| 3. борогидрид натрия
пиперональ > бета-нитроизосафрол + 4. катализ никелем Ренея
(синтез) | 5. реакция Лейкарта
I
V
(множество методов восстановления)
V
MDA > восстановительное метилирование
или этилирование в MDE
* наиболее просто реализуемые:
предпочтительный метод - с цианоборогидридом
самый простой метод - с бромоводородом
путь с амальгамой алюминия так же полезен, как цианоборогидридный,
но имеет чуть больший риск неудачи.
Имеются также другие пути синтеза, например, через производные 3,4-
метилендиоксициннамовой кислоты, или через построение алкилендиоксисоединении
из дигидроксипроизводных. Однако они, как правило, не используются по различ-
ным причинам (сложность, многоступенчатость, потребность в специальном обору-
довании и прочее). N-производные MDA можно также синтезировать, исходя из
MDA, но это в подпольных лабораториях обычно не делается.
Метиламин - вещество, которое технически не является "предшественником"
MDMA., но требуется в большинстве синтезов. Это вещество также находится под
контролем. Частный гражданин, приобретающий или заказывающий метиламин немед-
ленно привлекает пристальное внимание "внутренних органов". Метиламин может
быть добыт в небольших количествах работниками легальных лабораторий. В неко-
торых случаях такая "добыча" является просто кражей. Такой метод не является
желательным, но остается обычным источником метиламина (а также и многих дру-
гих химикатов).
Гидрохлорид метиламина может быть получен гидролизом N-метилацетамида путем
кипячения его с концентрированной соляной кислотой. Если взять пару литров
конц. НС1, несколько сотен граммов метилацетамида, и кипятить (с обратным хо-
лодильником) несколько дней, а затем отогнать воду, а также соляную и уксус-
ную кислоты под вакуумом, то, что останется, будет гидрохлоридом метиламина.
Некоторое количество уксусной кислоты может также остаться, но это не повлия-
ет на эффективность цианборогидридной реакции.
Можно также провести большую гипокалитовую деградацию Хоффмана с ацетамидом
и щелочью. При отгонке смеси воды с метиламином из щелочной смеси в соляную
кислоту с получается раствор искомого гидрохлорида, который может быть выде-
лен путем отгонки жидкости.
Сомнительно, что N-метилацетамид находится под наблюдением, а ацетамид поч-
ти наверняка не отслеживается.
В некоторых синтезах вместо метиламина используется N-метилформамид, но не
похоже, что это дает какие-либо преимущества. Три наиболее существенных син-
теза из рассмотренных здесь (бромоводородный, с амальгамой алюминия и цианбо-
рогидридный) предполоагают применение метиламина.
В книге "Секретах Метамфетаминовохю Производства"4 рассматриваются синтезы
метиламина и метилформамида.
Недавно было высказано вполне правдоподобное мнение, что метиламин может
быть получен путем декарбоксилирования (при нагревании) простейшей аминокис-
лоты - глицина.
Где взять некоторые реактивы?
Это, пожалуй, самая большая проблема синтеза. Добыть реактивы в нашей стра-
не - дело нелегкое, особенно если они занесены в список контролируемых пре-
курсоров (а там много чего занесено по дури, в т.ч. и ацетон!). Очевидно, что
данный синтез не попадает в раздел "кухонной химии", т.к. требует наличие хо-
тя бы оборудования (химической посуды). Но ее достать все-таки легче, чем ре-
активы .
ДМСО (диметилсульфоксид) продается в достаточно большом объеме в аптеках
под названием "димексид". Если удалось достать - очень хорошо, если нет - ис-
пользуйте этиленгликоль.
Этиленгликоль. Основной компонент (содержание до 80%) антифризов. Кроме не-
го в них содержится вода, антикоррозийные добавки (неорганические соли). Мож-
но попробовать отогнать воду из антифриза нагреванием где-то до 100-120 С на
электроплитке (Не на газу! Этиленгликоль легко воспламеняется). Температура
кипения этиленгликоля гораздо выше - около 200 С. Почти чистый этиленгликоль
нужно профильтровать, т.к. неорганические добавки в нем, скорее всего, нерас-
творимы и выпадут в осадок.
Кетоны. Ацетон свободно продается, но его лучше не использовать. Метилэтил-
кетон - компонент жидкостей для снятия лака, но его выделять нецелесообразно.
Циклогексанон получить нелегко, а вот циклопентанон - проще! Для этого берем
адипиновую кислоту (продается как средство от накипи или для снятия ржавчины)
и гашеную известь (тоже свободно продается), смешиваем их где-то 1:1, нагре-
ваем в колбе с присоединенным к ней холодильником и конденсируем таким обра-
зом жидкий циклопентанон.
Щелочь (NaOH). Продается под названием "каустическая сода".
Хлористый метилен. Используется в качестве хладагента. Кроме того, возмож-
но, продается в виде смеси с метанолом как растворитель для красок (это ука-
зано в ОТС Solvents FAQ, у нас может быть, и не продается). Если нашли смесь
с метанолом - можно использовать прямо так, метанол не навредит синтезу.
Сульфат натрия. Продается под названием "Глауберова соль" в виде кристалло-
гидрата (10-водный) в аптеках как средство, усиливающее диурез (мочегонное).
Сульфат магния, 7-водный - "горькая соль" также продается в аптеках как сла-
бительное средство. Перед использованием их следует превратить в безводные
соли прокаливанием при 100-200 С.
Метанол (метиловый, древесный спирт). Говорят, что свободно продается на
рынках, в хозяйственных магазинах и т.д.
10% раствор НС1 в метаноле. В колбу с газоотводной трубкой помещаем 100 мл
конц. серной кислоты. Газоотводную трубку опускаем в колбу со 100 мл метанола
так, чтобы она доходила до поверхности жидкости, но не касалась ее. К колбе с
4 Uncle Fester (Steve Preisler) Secrets of Methamphetamine Manufacture with Recipes
for MDA, Ecstacy, and other Psychedelic Amphetamines. - ссылка 2 выше.
серной кислотой присоединяем капельную воронку с 30 мл конц. НС1 (вроде бы
продается для технических целей), и добавляем ее по каплям так, чтобы наблю-
далось умеренное кипение.
Получение MDMA,
из Допегита5
Введение Допегит (Альдомет, Aldomet, Aldomin, Alfamet, Dopamet, Dopatec,
Hypo tonal, Levomet, Medomet, Metildopa, Methyldopum, Modepres, Normopres,
Presinol, Presolisin и др.) - широко распространенный и не дорогой лекарст-
венный препарат от гипертонии, свободно продаваемый во многих аптеках. Препа-
рат под названием Допегит (производства Венгрии) выпускается в виде таблеток
по 0.25 г в упаковке по 50 шт. Действующее вещество - метил-DOPA представляет
собой производное аминокислоты фенилаланина, точнее а-метил-3,4-
дигидроксифенилаланин. Знающий органику сразу заметит в этом названии близкое
сходство с кое-чем интересным, а именно - MDA, близким аналогом MDMA, именуе-
мым в народе "экстази".
Стадия 1. Декарбоксилирование метил-DOPA
Декарбоксилирование допегита будем вести по стандартной методике декарбок-
силирования а-аминокислот. Берем все 50 таблеток Допегита (12.5 г метил-
DOPA), растираем их в порошок. Высыпаем его в колбу, содержащую 100 мл ДМСО и
1 мл кетона (циклогексанона, циклопентанона, метилэтилкетона или, в крайнем
случае, ацетона) в качестве катализатора. Реакцию желательно вести в атмосфе-
ре азота, т.к. продукт реакции легко окисляется кислородом воздуха. Раствор
нагреваем в течение 1.5-4 часов при температуре 150 С. Раствор будет содер-
жать осадок (главным образом неактивный наполнитель, содержащийся в таблет-
ках) , поэтому его следует профильтровать. Растворитель упариваем на роторном
испарителе при нагревании (потребуется также хороший вакуум). Скорее всего,
при этом получится густая маслянистая жидкость, которую можно закристаллизо-
вать из эфира, получив кристаллы относительно чистого ос-метилдопамина. Теоре-
тический выход - 9.9 г, выход по методике - 9.1 г (92%).
Примечание: можно попробовать и не отгонять ДМСО, а использовать раствор.
Только в этом случае я не уверен, можно ли будет отделить органический слой
на следующей стадии. Хотите - экспериментируйте, поскольку любые упрощения
этой весьма сложной методики сделают синтез более простым и доступным.
Стадия 2. Получение MDA
За основу возьмем различные методики синтеза производных 1,2-
метилендиоксибензола из соответствующих производных пирокатехина (1,2-
дигидроксибензола).
Полученный на стадии 1 продукт растворяем в 50 мл хлористого метилена
СН2С12, наливаем его в круглодонную колбу на 250 мл. Добавляем раствор 6 г
NaOH в 50 мл воды и 0.5 мл хлорида триоктилметиламмония (подойдет также бро-
мид тетрабутиламмония или бромид тетраэтиламмония. При их отсутствии выход
продукта снизится). К колбе присоединяем обратный холодильник. Прибор ставим
на магнитную мешалку (американскую, которая может нагревать). Смесь непрерыв-
но перемешиваем и выдерживаем при 30-35 С (температура кипения хлористого ме-
тилена около 40 С) несколько (?) часов. Органический слой отделяем на дели-
тельной воронке, промываем водой, сушим безводным сульфатом натрия, фильтруем
и отгоняем растворитель на роторном испарителе. Если получается масло, можно
попробовать кристаллизовать его добавлением эфира, который затем испарить.
5 Возможно, этот синтез нереализуем.
Теоретический выход - 9.75 г, выход по методике - 6.85 г (70%).
Можно получить гидрохлорид MDA (до 8.25 г) , растворив полученный MDA в ме-
таноле и добавив примерно 30 мл 10% раствора НС1 в метаноле. Гидрохлорид MDA
должен выпасть в виде кристаллов.
Стадия 3. Получение MDMA из MDA
Если есть возможность и желание получить именно MDMA, читайте Шульгина,
PiHKAL, entry #1096. В синтезе, описанном там, используются реактивы, не так
широко распространенные (например, алюмогидрид лития), кроме того, он доволь-
но трудоемок и явно рассчитан на химиков-профи.
■ Стадия 1. М. Hashimoto, A Novel Decarboxylation of alpha-Amino Acids,
Chem. Lett., 893-896 (1986)
■ Стадия 2. Tet Lett 3489-3490 (1975) and J. Chem. Soc. Section C, 1202-1204
(1969)
Некоторые замечания и дополнения к синтезу
Первый этап декарбоксилирование а-метил-3,4-дигидроксифенилаланина.
Зачем нам сдался ДМСО, от него избавится трудно. Процесс ведем в чистом
циклогексаноне (желательно свежеперегнанном). У него температура кипения 155
С. То, что нужно.
Так кстати поступают в промышленности при синтезе какого-то проявителя, де-
карбоксилируя производное фенил-какойто-там-аминокислоты (Хим. энциклопедия).
Растертый в порошок Допегит засыпаем через второе горло колбы (которое по-
том быстро закрываем) с обратным холодильником в которой уже некоторое время
кипятился циклогексанон.
Что этим мы достигаем. А то, что в колбе воздуха почти не осталось, один
пар циклогексанона. Далее. В этом процессе и азот необязателен. Почему? А по-
тому что при декарбоксилировании выделяется углекислый газ, который и может
служить защитной средой. Кстати полноту декарбоксилирования можно косвенно
оценить по количеству выделившегося СОг. Теоретическое количество которого
рассчитывается так. Мол. вес допегита 211. То есть при декарбоксилировании
211 грамм (1 моль) получится 22.4 литра С02.
Соответственно из 12.5 г (50 таблеток) 12.5/211 = 0.06 моля С02 или
22.4*0.06 = 1.33 литра (ну это конечно все чисто теоретически)
Ну и, в крайнем случае, если очень хочется защитную атмосферу в домашних
условиях можно воспользоваться бытовым газом. Если природный газ - то это ме-
тан, если баллонный то пропан-бутан. В данных условиях они вряд ли будут ак-
тивно реагировать с реакционной массой.
При работе с горючими газами не пользоваться открытым пламенем. Желательно,
чтобы прибор был герметичным. Сколько газа впустили — столько и выпустили (в
окно).
Ну вот в течении часов 4-5(ориентировочно) кипятим нашу адскую смесь попут-
но собирая С02 под водой в мерный цилиндр и контролируя резвость его выделе-
ния. И как только булькания С02 не будет в течении какого-то времени, вынув
газоотводную трубку из воды (иначе воду засосет в колбу). Выключаем нагрев
масленой бани, продолжая пропускать воду через обратный холодильник. Всю эту
беду охлаждаем, фильтруем раствор амина в кетоне от наполнителей присутствую-
щих в таблетках. Желательно быстро, под вакуумом (воронка-колба Бюхнера-
Бунзена) и в защитной атмосфере (ну это понятно).
6 Ссылка 3 выше.
Сафрол
Сафрол — 3,4-метилдиоксиамилбензол СюНюОг - органическое вещество класса
фенилпропаноидов. Бесцветная или слегка желтовая жидкость. Молярная масса -
162,19 г/моль. Плотность - 1,100 г/см3.
Т. пл. 11 С. Т. кип. 235 С. d2o = 1,1, п2о = 1,536-1,540. Растворим в этано-
ле (1:3 — в 95%-ном), минеральных маслах и органических растворителях; плохо
растворим в пропиленгликоле и глицерине; нерастворим в воде (образует азео-
тропную смесь — 7,7 % по массе сафрола).
При нагревании со щелочами изомеризуется в изосафрол.
Сафрол, как правило, наиболее распространенный и доступный из всех прекур-
соров . Он может быть использован для получения изосафрола и пипероналя. Саф-
рол основной компонент масла сасасафраса (70-80)%, масла Ocotea cymbarum
(90%) и Аниса звёздчаттого (Illicium verum).
Масло сасасафрас получают из корней дерева Сасасафрас, которое растет в
центрально-восточной части США, так же как и другие сорта сасасафрас в других
местах мира. Высушенная кора корня содержит до 10 % масла и в остальной части
корня 1 %. Многие ботанические компании продают кору корня сасасафрас за фунт
около $1. Крупные компании продают оптом - дешевле. Местные магазины типа
продовольственных обычно продают их в секции растений; хотя, не для потребле-
ния , так как сафрол внесен в список потенциально канцерогенных веществ. Так
же масла продают и унциями, сасасафрас не исключение. Если магазин имеет та-
кой отдел, но не имеет масла, попросите чтобы они заказали для вас. Парфюмеры
тоже использует его сегодня. Также может использоваться для массажа - для за-
паха как добавка.
Сассафрас беловатый (лат. Sassafras albidum). Интродуцирован из Се-
верной Америки в сады и парки Европы; а также в Сухуми (Абхазия).
Для выделения масла из корней, вымойте их, и очистите от всей коры. Масло
может быть отделено паровой дистиляциеи очисток коры корня. Поскольку пар
проходит через корни, он извлекает масло и в виде азеотропа попадает в прием-
ник. Масло и вода тогда могут быть собраны в подходящих размерных контейне-
рах . Масло мы видим в виде капелек.
Отделите масло от воды, сливая воду, и затем в делительной воронке. Масло
тяжелее, чем вода. Сушите масло с хлоридом кальция или с другим реагентом.
Масло, будучи отделенное от фенолов, промывается с раствором щелочи, после
чего самая нижняя фракция содержит главным образом терпены - 7%, более высоко
кипящая фракция содержит сафрол - 14%.
Далее перегонка с осушителем. Соберите фракцию кипящую при 228-235 С, это -
сафрол. Другая главная фракция пройдет при более низкой температуре и состоит
главным образом из пиненов. Использование уменьшенного давления рекомендует-
ся, так как трудно поддерживать масляную баню при высоких температурах. При
более высоких температурах выход будет меньше из-за разложения сафрола. В 10-
11 ммНд сафрол кипит в 100-101 С. Изолируйте сафрол из покупного масла подоб-
ной дистилляцией.
Синтез
сафрола
Сафрол можно синтезировать в три этапа из неконтролируемых химических ве-
ществ с хорошим выходом:
1. Катехин (1,2-дигидроксибензол или пирокатехин) подвергают реакции в щелоч-
ном растворе с дибромметаном (СН2Вг2) с получением 1,2-метилендиоксибензо-
ла.
2. 1,2-метилендиоксибензол селективно бромируют N-бромсукцинимидом с образо-
ванием 4-бром-1,2-метилендиоксибензола.
3. 4-бром-1,2-метилендиоксибензол взаимодействует с Мд с образованием аддукта
Гриньяра (R-MgBr) и соединяется с аллилбромидом с образованием сафрола.
Диэтиловый эфир всегда можно заменить более безвредным и незащищенным трет-
бутилметиловым эфиром.
НО. л ^м о. О.
но
NaOH
<
О
NBS
Mg
1,2-метилендиоксибензол (1,3-бензодиоксол) [1,2]
В 2-литровую круглодонную колбу с двухгорлым переходником (обратный холо-
дильник, капельная воронка), погруженную в масляную баню/магнитную мешалку,
помещают 95 мл (1,36 моль) дибромметана, 180 мл воды и 4-5 мл триоктилмети-
ламмонийхлорида (РТС, "Adogen 464, Aliquat 336"). В верхней части обратного
холодильника трубка вставляется в колбу для промывки газов, чтобы обеспечить
некоторую защиту от атмосферы.
Предварительно готовят раствора 100 г (0,91 моль) 1,2-дигидроксибензола
(катехина), 91 г гидроксида натрия (2,275 моль) в 450 мл воды.
Содержимое колбы нагревают и перемешивают. В колбу добавляют приготовленный
раствор и содержимое энергично перемешивают и непрерывно кипятят с обратным
холодильником. Время добавления составляет 120 минут, после чего содержимое
перемешивают и кипятят с обратным холодильником в течение 90 минут. Продукт
перегоняют с водяным паром (постоянно добавляют воду в колбу, отгоняют воду и
продукт). После сбора 1,5 л дистиллята его насыщают поваренной солью и трижды
экстрагируют эфиром (лучше трет-бутилметиловым эфиром, ненаблюдаемым и не та-
ким опасным). Эфирные экстракты сушат сульфатом натрия, все фильтруют и осу-
шитель промывают 2x30 мл растворителя. Объединенные фильтраты упаривают (ро-
торный испаритель), а остаток перегоняют в вакууме. При 60-80 С (20 мм
рт.ст.) отгоняют 87 г 1,2-метилендиоксибензола, содержащего около 8% непро-
реагировавшего дибромметана. Смолу в реакционно-перегонных колбах удаляют ор-
ганическими растворителями.
4-Бром-1,2-метилендиоксибензол [3,4]
В круглодонную колбу вместимостью 500 мл с обратным холодильником (находит-
ся на масляной бане с магнитной мешалкой) помещают 70 г продукта с предыдущей
стадии (92%-ный 1,2-метилендиоксибензол, 0,53 моль), 100 г N- бромсукцинимида
и 260 мл хлороформа (сухого). После трех часов кипячения с обратным холодиль-
ником и перемешивания раствор охлаждают до комнатной температуры, сукцинимид
отсасывают и промывают 2x20 мл хлороформа. Объединенные фильтраты упаривают,
а остаток перегоняют в вакууме. При 125-135 С (40 мм рт.ст.) смесь продукта и
сукцинимида отгоняют, разбавленную двукратным объемом диэтилового эфира, вы-
держивают 3 часа над твердым гидроксидом натрия и тщательно промывают водой.
После тщательной сушки над сульфатом натрия осушитель отфильтровывают и про-
мывают 20 мл диэтилового эфира. Эфир выпаривают (роторный испаритель), желто-
коричневатое остаточное масло достаточно чистое для следующей стадии (показа-
тель преломления при 25 С равен 1,583). Выход составляет 72 г, 67% теории в
расчете на чистый 1,2-метилендиоксибензол.
3,4-метилендиоксиаллилбензол (сафрол) [5]
В колбу на 500 мл (магнитная мешалка /масляная баня) помещают 10-11 г маг-
ниевой стружки и 150 мл тетрагидрофурана (свежеперегнанного из натрия). После
добавления небольшого количества кристаллов йода и 2 мл дибромметана для за-
пуска реакции Гриньяра добавляют 72 г 4-бром-1,2-метилендиоксибензола (преды-
дущая стадия) для поддержания слабого кипения с обратным холодильником. Для
запуска рекомендуется нагреть баню до 50 С. После добавления, которое занима-
ет около 60 минут, все перемешивают и кипятят с обратным холодильником в те-
чение 1 часа, а коричневую жидкость быстро декантируют в очень сухую колбу на
500 мл с капельной воронкой и обратным холодильником. Магниевую стружку про-
мывают дополнительными 20 мл сухого ТГФ, промывку добавляют к раствору Гринь-
яра. Добавляют немного (0,5 г) йодида меди(1) и при охлаждении на бане со
льдом добавляют по каплям 40 мл (0,47 моль) аллилбромида, внутренняя темпера-
тура не должна превышать 40 С. После отстаивания в течение ночи с последующим
кипячением с обратным холодильником в течение 1 часа реакционную смесь сус-
пендируют в растворе 20 мл 37%-ной соляной кислоты в 500 мл воды, добавляют к
80 мл 25%-ного аммиака и раствор перегоняют с водяным паром, как описано вы-
ше. После сбора 2 л дистиллята его подкисляют до конго красного (рН 4) соля-
ной кислотой, насыщают поваренной солью и экстрагируют 4x200 мл эфира. Объе-
диненные экстракты сушат гидроксидом натрия, выпаривают (ротационный испари-
тель) , остаток растворяют в эфире и тщательно промывают раствором гидроксида
натрия. После сушки (сульфатом натрия) осушитель фильтруют, промывают 20 мл
эфира и объединенные экстракты упаривают. Остаток перегоняют в вакууме, полу-
чают 39 г (67% от теории) сафрола, кипящего при 120-130 С (20-25 мм рт.ст.).
Бесцветное масло с характерным запахом. Общий выход (из катехола) 32-33% от
теории.
Литература
1. Tet. Lett. 3489-3490 (1975)
2. J. Chem. Soc. (C), 1202-1204 (1969)
3. J. Org. Chem. 23, 908-910 (1958)
4. Ann. Chem. 689, 156-162 (1965)
5. Bull. Soc. chim. France, 1892-1895 (1964)
MDMA, синтез через
бромирование сафрола
200 мл ледяной уксусной к-ты заливается в бутылку из под шампанского. После
охлаждения, медленно помешивая, по каплям добавляется 200 мл 48% бромистой к-
ты. После охлаждения, медленно помешивая, добавляется 100 г сафрола. После
чего бутылка плотно затыкается пробкой. Бутылку надо регулярно встряхивать.
Примерно через 12 часов два слоя объединятся в одну фракцию красного цвета.
После чего оставить бутылку на 24 часа.
После аккуратно открыть пробку. Перелить продукт в двух литровую посуду, на
дно которой следует предварительно положить 500 г дробленого льда. Когда лед
начнет таять, красная жидкость начнет разделяться (выпадет осадок или снизу
образуется маслянистая фракция). Верхняя фракция больше не нужна, а нижняя
промывается раствором углекислого натрия, для удаления из нее бромистой к-ты.
Признак готовности этого этапа - когда вещество перестает реагировать с со-
дой. Далее надо удалить эфирные фракции из в-ва. Для этого в-во помещается во
флягу и закрывается пробкой, в которую посередине врезана стеклянная трубка.
Фляга помещается на водяную баню. Кипячение прекращают когда в-ва остается
около 200 г.
Выход бромсафрола около 100%
В химическом стакане к 50 г бромсафрола добавляется 200 мл 28% раствора ам-
миака или столько же 40% раствора метиламина и, медленно помешивая, вливается
изопропиловый спирт, до тех пор пока не начнет образовываться однородный рас-
твор. Далее смесь заливается в цилиндр из " нержавейки", плотно и герметично
завинчивается. Затем цилиндр укладывается в емкость с маслом, нагретым до 130
С и выдерживается в этой температуре около 3 часов. Когда цилиндр остыл до
температуры 50-60 С, извлеките его и остудите под холодной водой и отвинтите
крышку. Далее следует поставить в-во на очень слабый огонь, чтобы убрать из-
бытки изопропилового спирта и аммиака (или метиламина). Снимать с огня следу-
ет тогда, кода интенсивность испарений уменьшится. После чего следует добав-
лять концентрированную соляную к-ту до тех пор, пока уровень рН не приблизит-
ся к 3. Далее следует очистка: добавьте 200 - 300 мл диэтилового эфира и тща-
тельно проэкстрагируйте. Произойдет разделение на фракции. Верхняя фракция
содержит около 20 г непрореагировавшего в-ва (его можно использовать заново).
Отделите ее от нижней и сохраните до следующего раза. Для более тщательной
очистки продукта полученную нижнюю фракцию защелачивают водным р-ром КОН и
экстрагируют двумя порциями диэтилового эфира по 100-150 мл. Затем эфирная
фракция отделяется и перегоняется через прямой холодильник, желательно с де-
флегматором при температуре 150-160 С
Выход должен составлять около 20 г светло-желтого прозрачного маслообразно-
го вещества.
Можно обойтись и без уксусной кислоты: 5,3 г сафрола охлаждаются и по капле
смешиваются с 21 г 48% НВг при 0 С. Смесь держат при нулевой температуре в
течение 14 часов. Затем смесь выливают в колотый лед и экстрактируют двумя
порциями эфира по 30 мл. Эфир сушат пищевой содой и отгоняют. Выход 97%.
С использованием HI выход примерно такой же, но реакция протекает быстрее.
При использовании НС1 реакция идет медленнее, выход ниже. Из-за удлинения
времени реакции возрастает риск полимеризации, но это легко предупредить,
растворив сафрол в бензоле. Температура кипения хлорсафрола должна быть между
оными сафрола и бромсафрола.
Изосафрол
Изосафрол (CioHi002) - 1,3-benzodioxole, 5-(l-propenyl) - бесцветная или
слегка желтоватая жидкость. Молярная масса - 162,188 г/моль. Растворим в эта-
ноле и органических растворителях; нерастворим в воде.
Содержится в иланг-иланговом и некоторых других эфирных маслах.
Waterman и Preister7 сообщают про изомеризацию сафрола к изосафролу кипяче-
нием 1 кг сафрола, 2. 5 кг спирта 96 % (возможно этанол), и 450 г натрия гид-
рооксида в течение 25 часов, чтобы получить 55 % изосафрола и 45 % непрореа-
гировавшего сафрола. Авторы отделяли сафрол, растворяя смесь в водном раство-
ре ацетата ртути (Нд(ОАС)2). Заменить это можно удалением спирта в вакууме
(чтобы ускорить дистилляцию), отфильтровывать КОН и медленно дистиллировать
смесь под уменьшенным давлением. Сафрол кипит ниже, Вы соберете две фракции с
разными точками кипения выше - изосафрол. Возможно использование безводного
этанола повысит выход изосафрола. Использование в 2.2 раза больше натрия гид-
роокиси, безводного спирта, и автоклав на 2 часа. Был получен выход 90%8.
Два японских патента сообщают о нагревании сафрола с окисью кальция и гид-
роокисью натрия, чтобы получить изосафрол выходом 90 и 95 %.
Поместите в груглодонную колбу 100 г сафрола, установка для нагревания с
обратным холодильником. Нагрейте до кипения. Как только кипение начинается,
добавьте 1 г 85 % натрия гидрооксида (шарики, вода 15 %) и 15 г окиси кальция
(технический сорт). Уберите холодильник, и продолжите нагревать на электриче-
ской плите в течение еще 15 минут. После прекращения нагревания продолжайте
размешивать еще горячую смесь в течение дополнительных 10 минут, чтобы пре-
дотвратить слипания. Содержимое колбы сливают в другую колбу и оставляют на
час. Фильтруем содержимое колбы в вакууме (воронка Бюхнера) и промывают оса-
док с эфиром или дихлорметаном и выливаем растворитель туда же.
Примечание: фильтрация очень утомительна и займет по крайней мере 1 час.
Вылейте отфильтрованый раствор в круглогорлую колбу и удалите растворитель
простой дистиляцией. Продолжите дистиллировать в атмосферном давлении, чтобы
собрать изосафрол. Единственная фракция (245-255 С) помимо растворителя, если
отфильтровано и промыто с эфиром, с выходом около 85 %.
Выход, если просто изомеризовать раствор и отфильтровать и дистиллировать,
ближе к 60 %, но займет гораздо меньше времени. Перегонную колбу точно также
трудно будет очистить.
Waterman, Preister, Rec. Trav. Chim. 47, 1027-1030 (1928); Chemical Abstracts 23,
1123 (1929)
8 Chemical Abstracts, Brazilian oil of sassafras, vol 45, 3618i.
В конце промойте вашу колбу спиртом, потом с концентрированной НС1.
Предлагается еще такой метод. К 100 г сафрола добавляется от 2 до 10 % рас-
твор гидроокиси и кипятится 6-12 часов. И в результате у вас черный раствор,
но не смола.
Riezebos9 и др. сообщают об изомеризации 500 г сафрола с 2.5 г Fe (CO) 5 (же-
лезо пентакарбонил) и 1.6 г КОН с выходом 97% изосафрола.
Nagai10 сообщает о выходе 85-90 % изосафрола, нагревая 100 г сафрола, 5 г
КОН , и 150 г безводного этанола. Нагревали под 6-8 атмосферами в течение 5-6
часов.
MDP2P из изосафрола
через эпоксидный
промежуточный продукт
Изосафрол в ацетонитриле + Н202 в метаноле + карбонат натрия (рН 8-10,5),
при 10-45 С в течение 20 ч дает 94% эпоксид изосафрола11 . Его можно преобра-
зовать в MDP2P с общим выходом около 90%. Возможно, это также может работать
с чистым сафролом.
В щелочном растворе Н202 восстанавливает промежуточную пероксикислоту до
амида с выделением кислорода, но при рН 8 кислород не выделяется, и раствор
пероксикарбоновои кислоты можно использовать для окисления олефина до его
эпоксида12. Слишком много перекиси водорода окисляет ацетонитрил до ацетамида.
Бюджетным способом эпоксидирования циклогексена является добавление по кап-
лям 30% Н202 и NaOH к перемешиваемой смеси циклогексена, метанола и ацетонит-
рила при 60 С, выход оксида циклогексена 85%13.
н о NH О
^ ^г Л,-* — Ан, + Нг0 + °*
Возможная процедура:
1. Готовят раствор изосафрола в 5-10-кратном объеме CH3CN.
2. Добавляют небольшой молярный избыток Н202 к МеОН (тот же объем, что и вы-
ше), добавляют Na2C03 до тех пор, пока рН не станет равным 8-10,5.
3. Поместите раствор МеОН в водяную баню и медленно добавьте раствор изосаф-
рола в CH3CN.
4. Перемешивать сутки.
5. Удалите растворители под вакуумом.
6. Остаток экстрагируют органическим растворителем, промывают водой, при не-
обходимости сушат и выпаривают.
7. Остаток растворяют в 10 объемах этилацетата, добавляют несколько процен-
тов Lil или LiBr.
8. Рефлюкс в течение дня.
9. Растворитель промывают водой для извлечения солей лития (рециркулируют),
сушат растворитель, выпаривают.
10.Остаток должен быть MDP2P, дальнейшая очистка, вероятно, пустая трата
времени.
9 Riezebos, et. al., Rec. Trav. Chim. Pays-Bas, vol 86, pg 31-32 (1967)
10 Nagai, Journal of the Society of the Chemical Industry of Japan, vol. 29, 364-70
(1924); Chemical Abstracts vol. 21 pg 72
11 Chem. Abs. 107, 39790k
12 Payne, Deming, & Williams, J. Org. Chem. Vol 26, 569 (1961)
13 Organic Syntheses, Coll. Vol 7, 126
MDP2P из изосафрола
через дибромид,
бромгидрин и эпоксид
Следующие экспериментальные процедуры раскрывают старый подход от пропенил-
бензолов к 2-пропанонам.
Показанные методы просты, не требуют каких-либо специальных химикатов и да-
ют все высокие выходы на каждой из стадий от пропенилбензола до кетона. Веро-
ятно, это не современный уровень техники - процедурам уже почти 100 лет - эта
статья, тем не менее, дает один до сих пор неизвестный ключ к механизму пере-
группировки эпоксид-кетон.
Метод в основном основан на статьях Horing14 и Mannich15.
Изосафролдибромид
100 г изосафрола разбавляют 100 мл петролейнохю эфира. При охлаждении льдом
по каплям добавляют раствор 100 г брома в 100 мл петролейнохю эфира. Если
есть кристаллы изосафролебромида, добавляют некоторое количество кристаллов,
чтобы инициировать кристаллизацию, корда добавление брома закончено. Колбу
помещают на лед, и через несколько часов нижняя часть, состоящая из диброми-
да, затвердевает. Выход 203 г. Дибромид16 не кристаллизуется легко. Т.пл. 52-
53 С.
Изосафролбромгидрин
100 г изосафроледибромина растворяют в 300 мл ацетона, добавляют воду до
тех пор, пока раствор остается прозрачным (около 50 мл). Кроме того, добавля-
ют 16 г кусочков мрамора (СаСОз) для нейтрализации НВг, который образуется
при гидролизе дибромида17. Углекислый газ образуется уже на холоде. Затем
смесь нагревают 2 часа на водяной бане. Через 2 часа водный раствор СаВг2
удаляют и добавляют еще 40 мл воды. Еще 2 часа смесь нагревают на водяной ба-
не . Затем ацетон удаляют перегонкой. Маслянистый изосафролбромгидрин экстра-
гируют эфиром18, эфирный раствор промывают водой и сушат в вакууме. Испарить
эфир. Выход 98%. Изосафролбромгидрин нельзя перегонять в вакууме, и он будет
использоваться как есть на следующем этапе.
Изосафролэпоксид
100 г изосафролбромгидрина растворяют в 100 мл спирта. Добавляют раствор 25
г КОН в 200 мл спирта. Немедленно отделяется КВг. Спиртовой раствор кипятят
на водяной бане до завершения реакции19. Большая часть спирта затем удаляется
перегонкой. Раствор выливают в воду и изосафролэпоксид экстрагируют эфиром20.
Эфирный раствор сушат и упаривают. Выход по отношению к дибромиду составляет
88%. Изосафролеэпоксид представляет собой бесцветное масло с приятным запа-
хом, которое кипит при температуре 143-147 С при давлении 12 мм.
14 Horing, fUber die Dibromide aromatischer Propenylverbindungenf, Chem. Ber. 38,
3464 (1905)
15 Mannich, fStudien in der Reihe des Adrenalins1, Arch. Pharm. 248, 127 (1910)
16 Horig использует для бромирования эфир вместо петролейного эфира. Дибромид ис-
пользуют как есть на следующем этапе.
17 Mannich добавляет карбонат кальция во время реакции. Для получения соответствую-
щего азарон-бромгидрина Horing утверждает что с кусочками мрамора будет лучше, так
как НВг удаляется по мере его образования.
18 Подойдет и любой другой неполярный растворитель.
19 Продолжительность не указана Horing.
20 Подойдет и любой другой неполярный растворитель.
3,4-Метилендиоксифенил-2-пропанон, т.е. MDP2P
Превращение изозафролэпоксида в кетон начинается при нагревании эпоксида до
220 С в колбе, снабженной воздушным холодильником. Температура быстро подска-
кивает до 280 С. По окончании экзотермической обработки смесь кипятят с об-
ратным холодильником в течение короткого периода времени. Первая перегонка
при нормальном давлении дает бесцветное, почти не пахнущее масло с температу-
рой 280—290 С. При давлении 10 мм он кипит в пределах 149-151 С. Выход 80%.
Цианоборгидридный
метод
Цианоборгидрид натрия является селективным восстановителем и медленно выде-
ляет водород в растворе. Восстановительное аминирование цианоборгидридом на-
трия лучше всего проводить в метаноле при комнатной температуре. Реакция в
основном заканчивается через полтора дня, а выход 98% может быть достигнут за
три дня ожидания. Начиная с заданного молярного количества кетона, используй-
те 25-50% молярный избыток NaCNBH3 в пересчете на количество молей водорода и
пятикратное молярное количество MeNH3Cl в достаточном количестве метанола,
чтобы перевести все в раствор. Прелесть этой реакции в том, что вам не нужна
дорогая стеклянная посуда фиксированной емкости. Вы можете работать в огром-
ных масштабах, используя даже пластиковый мусорный бак.
Через три дня нейтрализуйте весь непрореагировавший NaCNBH3, используя рас-
считанное количество разбавленной НС1 или уксусной кислоты. Удалите весь ме-
танол с помощью роторного испарителя. Затем растворите весь осадок в Н20. До-
бавляют достаточное количество 5Н NaOH, чтобы желаемый продукт амина отделил-
ся в виде слегка коричневого слоя, плавающего поверх водного слоя. Здесь об-
работка может немного отличаться в зависимости от того, является ли продукт
метамфетамином или MDMA.. Варщик метамфетамина пробует метамфетамин и продол-
жает свою работу энергично еще много часов или дней. Хорошие варщики метамфе-
тамина , как правило, придирчивы к качеству метамфетамина, который он делает.
Можно просто отделить верхний слой с помощью делительной воронки и продол-
жить. Лучшим подходом является перегонка амина из сосуда с водяным паром. Во-
ды в водном слое достаточно. Паровой дистиллят собирают. Разделение усилива-
ется добавлением достаточного количества 5Н NaOH. Плавающий слой амина теперь
прозрачен. Верхний слой удаляют делительной воронкой, а нижний слой пару раз
промывают небольшим количеством этилового эфира, который смешивают с верхним
слоем. Теперь у вас есть жидкий метамфетамин с небольшим количеством эфира,
небольшим количеством растворенной воды и, возможно, небольшим количеством
MeNH2 или непрореагировавшего кетона в виде белой маслянистой жидкости. Тра-
диционно его сушат над безводным NaS04 или его эквивалентом. Теперь настройте
свой вакуумный дистилляционный аппарат с вакуумным насосом для аспирации во-
ды. В зависимости от вашего вакуума продукт будет перегоняться при температу-
ре 130 С или около того, а жидкий MDMA, несколько выше.
С чистым жидким метамфетамином пришло время создать гидрохлорид. Многие лю-
ди думают, что можно создать кристаллический мет, используя газообразный хло-
ристый водород. Я никогда не видел, чтобы это было правдой. Вместо этого по-
лучают аморфный продукт. Используйте газогенератор НС1 для производства без-
водного метанольного НС1 в случае MDMA., или вы можете использовать водный
раствор НС1 для метамфетамина. Смешайте эквимолярные количества раствора НС1
и аминового продукта в метаноле до нейтральной реакции. Используйте свой ро-
торный испаритель для удаления растворителя, чтобы получить белый осадок в
колбе. Это сырой, но чистый метамфетамин НС1 или MDMAHC1.
Настало время перекристаллизовать ваш чрезвычайно ценный продукт. Раство-
рить осадок в минимальном количестве горячего изопропилового спирта. Охладите
раствор IPA в холодильнике. Может начаться кристаллизация. Сверху нанесите на
раствор равное количество безводного диэтилового эфира и поставьте стакан в
морозильную камеру на ночь. Мне сказали, что в качестве пар растворителей
также можно использовать метанол и МЭК. Ночью эфирный слой диффундирует в
IPA, и происходит массивная кристаллизация. Перемешайте, если необходимо. Не-
которые кристаллы представляют собой иглы длиной до одного мм. Отделить рас-
творитель от фильтрующей массы с помощью фильтра Бюхнера и вакуума. Подсушите
на воздухе некоторое время, а затем удалите остатки с помощью вакуумного эк-
сикатора. У вас есть кристаллический продукт мирового класса.
Циано б орогидрид
натрия
Два моля BH3-THF (в виде 1,0 М раствора) добавляли по каплям в течение 1,5
часа к 101,2 г (2,06 моль) NaCN в ТТФ (300 мл) в атмосфере азота. Реакционную
смесь дополнительно перемешивали в течение 4 часов, а затем нагревали с об-
ратным холодильником в течение 7 часов. Когда смесь охлаждали до комнатной
температуры, небольшое количество непрореагировавшего NaCN отделяли фильтро-
ванием в атмосфере азота. Упаривание фильтрата досуха при пониженном давлении
при 60 С дало 114 г (91%) NaBH3CN.
Массовый
синтез21
MDMA
Реакции проводили с использованием коммерчески доступных исходных материа-
лов и растворителей. Если не указано иное, все коммерческие реагенты прошли
квалификацию перед использованием, а затем использовались в том виде, в каком
они были получены. Реакции проводили в реакционном сосуде объемом 50 л. Не-
большое производство реактива Гриньяра, используемого для инициирования объ-
емной реакции, проводилось в 2-литровом реакторе, снабженном обратным холо-
дильником. Для контроля температуры и регистрации использовался Huber
Unistat. Анализ в процессе проводили с помощью ВЭЖХ, а дополнительный анализ
1Н ЯМР использовали для количественного определения остаточного содержания
растворителя на стадиях выпаривания. Для перегонки использовали пленочный ис-
паритель. Все процессы проводились в атмосфере азота (цель: <5% 02). Опреде-
ление остаточного растворителя проводили на колонке Agilent J&W DB-624 HRGC
(60 м х 0,32 мм, толщина пленки 1,80 мкм).
Стадия 1.
Синтез 1-(3,4-Метилендиоксифен-ил)-2-пропанола.
В сосуд емкостью 2 л загружали 16,6 г магниевой стружки (0,68 моль, 1,1
экв.), а затем 500 мл ТГФ (181 ч/млн Н20, KF-титрование) при 20 С. Перемеши-
вание начинали после введения ТГФ, и сосуд нагревали до слабого кипения с об-
ратным холодильником. Затем в сосуд загружали 125 г 5-бром-1,3-бензодиоксола
(0,62 моль, 1 эквивалент химической чистоты >98,70% по данным ВЭЖХ) двумя не-
равными порциями. Первая порция весила 6,3 г и перемешивалась в течение 12 ч
при медленном кипячении с обратным холодильником до появления экзотермии. По-
сле этой стадии инициирования в реакционный сосуд по каплям добавляли остав-
шиеся 118,4 г, и полученный раствор Гриньяра перемешивали при температуре ки-
Jay В. Nair, Linda Hakes, Berra Yazar-Klosinski, and Kathryn Paisner. Fully
Validated, Multi-Kilogram cGMP Synthesis of MDMA. - См. архив к статье.
пения с обратным холодильником в течение 40 минут, а затем охлаждали до 25 С.
В отдельный реакционный сосуд объемом 50 л загружали 1,06 кг магниевой
стружки (44 моль; 1,1 экв.) и 32 л ТГФ. Суспензию перемешивали и затем нагре-
вали до слабого кипения с обратным холодильником. Затем в реакционный сосуд
добавляли 400,0 г 5-бром-1,3-бенксодиоксола (2,0 моль), а затем 400 мл рас-
твора Гриньяра для небольших порций, описанного выше. Рефлюкс сохранялся. Че-
рез 5 мин в стеклянном холодильнике наблюдалось значительное увеличение ско-
рости флегмы, что указывало на инициирование. Поддерживая кипячение с обрат-
ным холодильником, затем в реакционный сосуд с помощью капельной воронки до-
бавляли 7,6 кг 5-бром-1,3-бенксодиоксола (38 моль) и смесь перемешивали при
медленном кипячении с обратным холодильником в течение 40 мин.
Дополнение к оксиду пропилена. Нерасфасованный раствор Гриньяра охлаждали
до 10 С и добавляли 128,8 г йодида меди (1,5 моль, 0,4 экв.) в 50-литровый
сосуд. Затем в реакционный сосуд добавляли раствор 2,5 л (±)-пропиленоксида
(37 моль, 0,93 экв.) в 2,5 л ТГФ, поддерживая температуру на уровне 0-10 С.
Контейнер и капельную воронку промывали дополнительными 800 мл ТГФ, который
затем добавляли в 50-литровый реакционный сосуд. Партию перемешивали в тече-
ние 40 мин при 5-20 С, при этом образовывался темно-коричневый раствор и кри-
сталлическая суспензия. Анализ завершения, проведенный с помощью ВЭЖХ, под-
твердил конечную точку реакции (0,30% 5-бром-1,3-бензодиоксола; целевой пре-
дел составлял ^1%).
Затем партию разделяли на две порции по 20,4 л для обработки. Для каждой
порции в 50-литровый реакционный сосуд добавляли 5,45 л 10% (вес/вес) раство-
ра хлорида натрия, а затем 1,37 л уксусной кислоты, поддерживая температуру
на уровне 10-25 С. Половинную порцию затем переносили из бутыли в реакционный
сосуд, следя за тем, чтобы температура оставалась ниже 40 С. После этого до-
бавления половину порции перемешивали при 30-40 С в течение 45 минут; затем
рН доводили до <5 путем последовательного добавления трех аликвот уксусной
кислоты по 200 мл. Партии давали отстояться и удаляли водный слой. Затем в
реакционный сосуд объемом 50 л загружали 8,2 л н-гептана, а затем еще 8 л
раствора хлорида натрия. Партию перемешивали и давали отстояться, а водный
слой снова удаляли. Темно-коричневый органический слой фильтровали в вакууме
с использованием пластинчатого фильтра с фильтрующей сеткой 11 мкм. После об-
работки две полупартии объединяли и растворитель удаляли в 20-литровом рота-
ционном испарителе. Выход неочищенного продукта составил 7442,7 г, и анализ с
помощью Н ЯМР выявил 2,5% остаточного ТГФ (н-гептан не обнаружен; целевой
предел составляет ^10% общего количества обоих растворителей).
Неочищенный продукт загружали 1488,5 г PEG400 (0,2 экв. по массе) и переме-
шивали для обеспечения гомогенности. Затем эту смесь перегоняли при 150-185 С
и 0,1-1,5 мбар с использованием пленочного испарителя. Два прохода дали
6293,2 г бледно-желтого масла (выход 94,2%; площадь 96,44%, 89,78% мае./мае.
по данным ВЭЖХ).
Стадия 2.
Окисление до 1- (3,4-метилендиоксифен-ил)пропан-2-она.
В реакционный сосуд объемом 50 л загружали 2760,1 г неочищенного 1-(3,4-
метилендиоксифенил)-2-пропанола со стадии 1 (88,56% масс, по данным ВЭЖХ; ак-
тивная загрузка составляет 2444,3 г, 13,6 моль, 1 эквивалент), и 9780 мл ди-
хлорметана при 10-25 С. Начинали перемешивание и добавляли 178,5 г бромида
калия, а затем 233,2 г TEMPO22 (0,11 экв.) . Партию охлаждали до 0 С и по кап-
(2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-l-yl)oxyl или (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-l-
у 1) oxidany 1 - (СН2) 3 (СМе2) 2NO.
лям добавляли 7280 мл (60%) раствора гидрокарбоната натрия (0,25 экв.) в
12120 мл отбеливателя (1,6 экв., разбавленного до 12,5% мае./об.), при этом
эффективное перемешивание и поддержание температуры на уровне от -10 до 10 С.
Затем отбирали 1 мл образца для анализа с помощью ВЭЖХ, а затем по каплям до-
бавляли в реакционный сосуд четыре дополнительных аликвоты по 610 мл (5%)
раствора ЫаНСОз/отбеливатель. Образец отбирали после каждого добавления и ис-
пользовали анализ ВЭЖХ для наблюдения за ходом реакции. После добавления чет-
вертой аликвоты осталось 1,61% исходного материала стадии 1 (целевой предел
^5%). Перемешивание прекращали и давали слоям осесть. Слои разделяли и орга-
нический слой возвращали в 50-литровый сосуд.
Для обработки органический слой охлаждали до 0 С и добавляли 4890 мл 12%
(вес/вес) раствора водного гидросульфита натрия, поддерживая температуру на
уровне 0-10 С. Затем реакционную смесь нагревали до 19,5 С и перемешивали в
течение 15 мин. Слои разделяли и органический слой возвращали в реакционный
сосуд на 50 л. Затем добавляли 4900 мл свежеприготовленного 0,5 М водного
раствора NaOH и перемешивали реакционную смесь в течение 15 мин. Слои разде-
ляли и коричневый органический слой возвращали в реакционный сосуд на 50 л. К
этому добавляли 4900 мл 11% (мае./мае.) водного раствора NaCl, а затем 98 мл
концентрированного 36% (мае./мае.) водного раствора НС1. После перемешивания
в течение 15 мин при 18,5 С слои разделяли и органический слой возвращали в
реакционный сосуд. По той же методике проводили еще две промывки — первую еще
4900 мл 11%-ного раствора NaCl, вторую — 4900 мл насыщенного раствора NaCl.
Органический слой фильтровали через воронку Бюхнера, снабженную тканевым
фильтром, промытым 500 мл ДХМ, и затем переносили в ротационный испаритель на
20 л. Растворитель удаляли в вакууме, получая 2442,1 г масла от желтого до
коричневого цвета (выход неочищенного продукта 101,0%; площадь пика 94,52%,
89,80 мае./мае. по данным ВЭЖХ).
Стадия 3.
Восстановительное аминирование до MDMAHC1.
Затем 50-литровый реакционный сосуд с 31170 мл метанола (Kimia, подтвержде-
но FT-IR) , и температуру снизили до 5 С. Затем по каплям добавляли 3520 мл
40% (мае./мае.) водного метиламина (102 моль, 7,5 экв.) и охлаждали смесь до
-10 С. В реакционный сосуд добавляли 40,4 г NaOH (1 моль) и 286,4 г NaBH4
(7,6 моль, 0,5 экв) в 630 мл очищенной воды в течение 120 мин. Затем прозрач-
ный коричневый раствор нагревали до 3,9 Си перемешивали в течение 25 мин.
Образец удаляли и подвергали завершающему анализу с помощью ВЭЖХ; площадь пи-
ка для продукта составила 81,04%, а исходный материал не был обнаружен, что
соответствовало порогу завершения ^1%. Затем в реакционный сосуд порциями до-
бавляли 9640 мл очищенной воды, поддерживая температуру на уровне 0-10 С.
Смесь переносили в ротационный испаритель на 20 л и удаляли метанол под ва-
куумом. Образец был отправлен на анализ, и 1Н ЯМР показал ^10% остаточного
метанола, что соответствовало спецификации.
Неочищенный продукт возвращали в реакционный сосуд на 50 л и затем переме-
шивали с 12 100 мл ТВМБ в течение 15 мин при 18,6°С. Затем слои разделяли и
водный слой промывали дополнительными 2400 мл ТБМЭ. Затем органические слои
объединяли в реакционном сосуде на 50 л; Порциями добавляли 12 000 мл 2,0 М
НС1 и смесь перемешивали в течение 20 мин при 15-30°С. В этот момент рН был
равен 1 (цель 1-2) , и слои снова разделяли. Нижний водный слой возвращали в
колбу на 50 л, промывали 12000 мл ТВМБ и затем перемешивали в течение 15 мин
с 6000 мл 5,4 М водного раствора NaOH. Затем добавляли еще 12 000 мл ТВМБ
вместе с 1589,6 г сегнетовой соли и смесь перемешивали в течение 120 мин.
Бледно-коричневый/оранжевый органический слой отделяли от водного слоя, и
водный слой снова промывали 12000 мл ТВМБ Органические слои объединяли и
растворитель удаляли порциями с помощью 20-литрового роторного испарителя. К
остатку добавляли две тысячи четыреста миллилитров изопропанола, затем удаля-
ли с помощью ротационного испарителя. Масса сырого продукта (основание MDMA.)
составляла 2524,0 г (площадь пика 94,57% по данным ВЭЖХ).
Затем сырой MDMA возвращали в 50-литровую колбу вместе с 20 280 мл 2-
пропанола. Начинали перемешивание и добавляли по каплям 2435 мл 5,4 М НС1 в
2-пропаноле (13,1 моль) в течение 120 мин. Затем смесь перемешивали еще 30
мин при комнатной температуре. Белый осадок улавливали вакуумной фильтрацией
на пластинчатом фильтре, снабженном фильтровальной тканью. Осадок на фильтре
дважды промывали 2-пропанолом (2500 мл) и затем сушили в вакууме (100 мбар) в
течение 18 ч при 57,3 С. После сушки остается 2280,4 г сырого MDMA-HC1 (73,4%
нескорректированный выход, 99,26% площадь пика по данным ВЭЖХ).
Стадия 4.
Перекристаллизация MDMA-HC1
В 50 л реакционный сосуд добавляли 4107,3 г неочищенного MDMA-HC1 и 41000
мл 2-пропанола. Температуру партии повышали до 67,2 С при перемешивании, а
затем смесь перемешивали в течение 30 мин при 67,2 С до растворения всех
твердых веществ. Стресс-тесты продемонстрировали стабильность в течение 72
часов при температуре 70-80 С, что подтверждает термическую стабильность
MDMA-HC1.
Затем партию переносили через капсулу с фильтром 1,2 мкм, используя избы-
точное давление, в чистый реакционный сосуд объемом 50 л, снабженный рубаш-
кой, который был предварительно нагрет до 66,1 С. В этом новом реакционном
сосуде партию охлаждали до 55,3 С в течение 90 минут. Затем добавляли 41,1 г
затравочного кристалла MDMA-HC1 формы 1 (0,18 моль, 0,008 экв.) и смесь пере-
мешивали при той же температуре в течение 30 минут. Партию охлаждали до 15,2
С со скоростью 3 С/час и затем перемешивали при этой температуре еще 10 ча-
сов.
Белую суспензию удаляли из маточного раствора вакуумной фильтрацией через
фильтровальную пластину, снабженную фильтровальной тканью, а затем промывали
8220 мл 2-пропанола. Осадок на фильтре переносили в сушильный шкаф и сушили в
вакууме (140 мбар) в течение 19 ч при 56,6 С. Собранный MDMA-HC1 представлял
собой белое твердое вещество массой 3548,3 г (выход 85,5%; площадь пика
99,95%, 99,64% мае. /мае. по данным ВЭЖХ). По данным ВЭЖХ ни одна примесь не
превышала 0,02% площади пика, и было обнаружено, что остаточные растворители
(метанол, <6 частей на миллион; 2-пропанол, 490 частей на миллион) находятся
в пределах целевого диапазона.
================================== ПОДВАЛ ===================================
MDA ИЗ
САФРОЛА
3,4-метилендиоксиамфетамин, MDA или тенамфетамин — психоактивное вещество
амфетаминового ряда, психоделик из группы фенилэтиламинов. Относится к классу
эмпатогенов. Впервые синтезирован в 1910 году.
В 1958 году MDA был запатентован в качестве лекарственного средства от каш-
ля, и начал продаваться под торговым именем «Амфедоксамин» (англ.
Метил-трет-бутиловый эфир, также известный как метил-трет-бутиловый эфир и трет-
бутилметиловый эфир - (СН3)зСОСН3.
amphedoxamine) в 1961 роду. Несколько учёных-исследователей использовали MDA
в психотерапии.
По эффекту MDA весьма близок к MDMA, но вызываемая MDA эйфория менее интен-
сивна. По отзывам использующих этот препарат, чувство эйфории также отличает-
ся по качеству. Также указывается, что MDA имеет большую психоделическую ак-
тивность , чем MDMA.
Окисление сафрола
методом Wacker
на бензохиноне
Метод24 1
Хлорид палладия (0,020 моль), п-бензохинон (0,10 моль), 1-додецен [сафрол]
(0,01 моль) и 50 мл ДМФА помещали в кругл о донную колбу на 250 мл, снабженную
мешалкой, холодильником, термометром и капельной воронкой, и из капельной во-
ронки добавляли 1 мл воды. Температура раствора повышалась до 70 С. Через
0,25 часа добавляли еще 1 мл воды и нагревали для поддержания температуры 70
С. Третий миллилитр воды вводили через 0,75 часа и один миллилитр через 2,5
часа. Смесь охлаждали и заливали водой после того, как общее время реакции
составило 3 часа, и продукт экстрагировали пентаном. Раствор пентана несколь-
ко раз промывали водой и сушили. Удаление растворителя и т.д. и т.п. дало
13,5 г 2-деканона (77%).
100 мл ДМФА при перемешивании в колбе, снабженной боковым ответвлением, до-
бавляли 34 г сафрола 4 порциями по 8 г каждая. Интенсивно перемешаны. Затем
добавляли 11 г п-бензохинона. Скорость перемешивания была увеличена. Наконец,
добавляли 7 г PdCl2. К колбе присоединяли сухую капельную воронку и отмеряли
в нее 5 мл Н20. Термометр крепился к боковой трубке. В полночь добавили 1 мл
Н20, довели температуру до 70 С. Высокая скорость перемешивания. 15 мин и до-
бавили еще один мл Н20. При необходимости используется внешнее тепло. В 1:00
добавляли еще мл и поддерживали температуру 70 С. В 2:30 был добавлен послед-
ний мл, и должен остаться след, но ладно, если его нет... выдержали при 70 С
еще 30 минут, дали остыть до комнатной температуры, залили охлажденной Н20, и
экстрагировали с исходной жидкостью. Выход более 70% яПН
Итак, методика подтверждается. Она следовала статье, за исключением того,
что удвоено количество PdCl2 и сафрола (хотя соотношение между ними осталось
прежним), но оставлено количество бензохинона прежним. Тем не менее, все вы-
глядит хорошо.
Метод25 2
В круглодонную колбу на 100 мл, снабженную магнитной мешалкой, помещают
смесь хлорида палладия(II) (89 мг, 0,5 ммоль), п-бензохинона (5,94 г, 55
ммоль) и диметилформамида/воды 7:1 (20 мл). К раствору добавляют 1-децен [за-
мените это соединение сафролом] (7,0 г, 50 ммоль) в течение 10 минут и смесь
перемешивают при комнатной температуре в течение 7 часов. Раствор выливают в
холодную 3-х нормальную соляную кислоту (100 мл) и экстрагируют 5 порциями
эфира. Экстракты объединяют и промывают тремя порциями 10%-ного водного рас-
твора NaOH и частью солевого раствора, а затем сушат. После удаления раство-
рителя остаток перегоняют, получая 2-деканон [MDP2P]; выход 6,1 г (78%).
Tsuji, J. Org. Chem. 29, 241 (1964)
Tsuji, Synthesis, 369 (1984)
Это тоже неплохо выглядит. Время реакции немного больше, но оно происходит
при комнатной температуре. Но действительно интересно то, что экстраполиро-
ванное отношение PdCl2/сафрола примерно в 22 раза меньше, чем при использова-
нии другого метода. Это будет около 0,16 г PdCl2 для ^ 16 г (~ 1 М) сафрола.
В 1-литровую плоскодонную колбу, снабженную 1,5-дюймовой мешалкой, добави-
ли:
- 308 мл ДМФА
■ 44 мл dH20
■ 1,5 г PdCl2
■ 110 г п-бензохинона
Все интенсивно перемешивал в течение 15 минут. На колбу наденьте кляйзенов-
ский переходник, а на прямую часть капельную воронку, содержащую 130 г сафро-
ла. (Не уверен, что реакция вызвала давление, поэтому использовал кляйзен.
При желании можно также использовать капельную воронку под давлением без
пробки.) При энергичном перемешивании капали сафрол в течение 1 часа. За этот
период цвет изменился с красноватого/зеленоватого/оранжевого на оранжево-
черный .
После того, как весь сафрол был закапан, я снял следующие показания темпе-
ратуры :
Время, мин
0
30
90
120
150
570
Темп. С
28.5
29.5
36.0
39.5
39.5
27.5
При Т=570 добавляли содержимое колбы к 1,5 л dH20 и перемешивали. рН рас-
твора был 4,5. Используя 1 л отр. воронку, начинали экстракцию 2x50 мл алик-
вот DCM на порцию. DCM имеет тенденцию образовывать оранжево-красную эмуль-
сию, для отстаивания которой требуется некоторое время, но, в конце концов,
это происходит. Экстрагированный DCM имеет цвет от темно-красноватого до чер-
ного .
После обработки 1 л раствора я заметил, что на дне емкости много черных
твердых частиц. К раствору добавили еще 1 л dH20 в надежде растворить некото-
рые твердые вещества (которые, вероятно, содержат большую часть масла). После
того, как я это сделал, я посмотрел на свой Merck, где было написано, что р-
benzo мало растворим в воде. Продолжал извлекать остаток жидкости аналогичным
образом, пока не остался черный осадок на дне контейнера. Добавляли ДХМ в
осадок и приступали к вакуумной фильтрации осадка из ДХМ. Все экстракты ДХМ
объединили вместе и оставили с 900 мл темно-черного ДХМ/масла/примеси.
(Если бы мне пришлось делать это снова, я мог бы отфильтровать весь беспо-
рядок перед тем, как начать экстракцию - промыть осадок на фильтре с DCM и
сохранить DCM.)
Взял темное черное масло и промыл его 3 раза насыщенным Na2C03 раствором. В
верхнем водном слое образовалось много серых твердых частиц. Промыл 3 раза
насыщенным раствором NaCl. Больше серых твердых частиц. Промыл 4 раза холод-
ной водой dH20. В водной среде образовывался пленчатый красный осадок. В ре-
зультате у меня осталось 700 мл темного черного масла, которое казалось полу-
прозрачным красным, когда свет фонарика освещал дно колбы.
ДХМ отвакуумирован, + 15-20 мл дополнительной жидкости от 100-170 С. Смени-
ли колбы и собрали 99 г желтовато-зеленого кетона при 170-205 С. Температура
стала расти дальше, и коричневатая жидкость начала стекать по конденсатору. В
перегонной колбе оставляли 120 мл черной вязкой смолы, которая легко раство-
рялась в ацетоне. Возможно, более ранние промывки, в конце концов, уменьшили
бы количество смолы. Даже при магнитном перемешивании во время дистилляции
было много стуков, может быть, из-за всей смолы и загрязнений в перегонной
колбе. Общий выход (предположительно) кетона = 99 г или 76%! Запах/цвет каза-
лись правильными. Часть тестировали, чтобы увидеть, образует ли она бисуль-
фитный комплекс. Так и было.
Примечание:
После добавления смеси в 1,5 л 3 н. НС1 и экстракции с помощью DCM пару раз
промойте DCM водой. Затем дважды промойте бикарбонатом натрия. После этого
промывают 5% раствором NaOH три раза. Первая промывка приведет к тому, что
обе фазы станут полностью черными, поэтому разделение будет очень трудным.
Даже фонарик не поможет. Но некоторые твердые частицы образуются на границе
раздела, поэтому вы можете остановить разделение, как только увидите, что
твердые частицы проходят через горловину.
Вторая промывка приведет к получению хорошей эмульсии, но при небольшом
взбалтывании она растворится примерно через 15 минут. Слой DCM теперь будет
скорее красным, чем черным. Последняя промывка довольно простая. Вы заметите,
что слой NaOH будет содержать много смолистого загрязнения, но оно растворимо
в воде и легко смывается. После этого снова промывают водой, а затем насыщен-
ным раствором NaCl. К настоящему времени DCM должен быть скорее красным, чем
черным, и не таким вязким.
Высушите ДХМ и отгоните ДХМ, а затем добавьте около 50% арахисового масла
или любого другого масла с высоким содержанием ВР. (используется 50% веса
сафрола) Перегоните смесь в вакууме, и вы обнаружите, что выходящее масло бу-
дет красивым и прозрачным. Никакого красного удара или образования кристаллов
в конденсаторе. И когда MDP2P закончит приходить, температура резко упадет.
Никакого оранжевого или черного масла не будет, а когда вы заглянете в свою
колбу, там почти не будет смолы. Быстрое полоскание толуолом полностью очи-
стит его. Никакой борьбы с твердой каменной смолой в течение нескольких дней.
Просто помойте и высушите.
MDA путем восстановительного
аминирования NaBH3CN
В колбу емкостью 5 л на мешалку помещают следующее:
■ Большая мешалка (включи мешалку!)
■ 1,5л безводного метанола
■ 920 г ацетата аммония
Примечание: добавляйте медленно и убедитесь, что ацетат растворяется нор-
мально, добавление ацетата и метанола является эндотермическим, и его раство-
римость будет снижаться, если вы не будете осторожны, вы получите купол из
ацетата, и никакого движения раствора.
В стакан емкостью 1 л поместите следующее:
■ 146 г цианоброгидрида натрия
■ 500 мл безводного метанола
Перемешайте стеклянной палочкой, тефлоновой мешалкой или чем-то подобным,
чтобы удалить все кусочки циано-натрия, обратите внимание, что он шипит и
хлопает, не рекомендуется вдыхать пары. Теперь в 1-литровый стакан шипучей
циановой смеси добавьте: 400 г MDP2P. Немного перемешайте и быстро добавьте в
5-литровую колбу. Кислород очень быстро разлагает цианоборгидрид, так что это
не должно занять более минуты или двух с момента открытия контейнера с цианом
(предварительно взвесив все остальное). Возьмите баллон, наполненный N2, и
распылите немного в колбу, чтобы избавиться от атмосферы, а затем поместите
баллон на горлышко колбы. Дать перемешать 48-72 часа. Раствор должен быть
прозрачным с легким оттенком того же цвета, что и кетон.
Примечание: в течение 2-3 дней ожидания приготовьте около 2 л насыщенного
раствора NaOH (щелока) и заморозьте его.
Через 48-72 часа снять баллон и отогнать метанол. Это будет первая фракция,
и вы должны получить то, что положили (~ 2 л) . После отгонки метанола колбу
охлаждают на бане со льдом при перемешивании. Если вы выпустите весь метанол,
то, что останется, скорее всего, полимеризуется (затвердевает) в большую бе-
лую массу. Это совершенно нормально.
Как только содержимое колбы остынет (<40 С), осторожно добавьте 2 л 10% НС1
(примерно 660 мл соляной кислоты и 1340 мл дистиллированной Н20) . Добавляйте
медленно и убедитесь, что шипение не выйдет из-под контроля, иначе выплеснет-
ся! Дайте перемешаться в течение нескольких минут, пока вся полимеризация не
разрушится. Теперь слейте половину этого количества в разделительную воронку
и извлеките 2x200 мл DCM. Затем сделайте то же самое для другой половины. Со-
храните дихлорметан и заморозьте его, он содержит непрореагировавший кетон и
может быть использован повторно, просто выпарите дихлорметан, чтобы узнать,
сколько у вас кетона. Кетон можно переработать только один раз, после чего он
разлагается.
^v
>*
Теперь возьмите продукт и поместите его обратно в 5-литровую колбу в ледя-
ную баню (помешивая). Теперь осторожно добавляйте приготовленный вами холод-
ный насыщенный раствор NaOH, пока не дойдете до ^рН 11. Он будет шипеть, и вы
покрасите этим свой потолок, если не будете добавлять его медленно и осторож-
но . Не добавляйте все 2 л, которые вы приготовили, просто время от времени
проверяйте рН, пока он не достигнет нужного уровня. Примерно при рН 9 вы нач-
нете видеть, как выпадает янтарное масло... это хорошо, и это красивое зрели-
ще . Дайте ему помешиваться в течение нескольких минут, а затем поместите все,
что сможете, в воронку для сепарации. Экстрактируите 3x200 мл DCM, по крайней
мере. . . слишком много DCM здесь не повредит. Обычно, когда вы это делаете,
она тоже становится красной. Во всяком случае, эта белая мутная вода будет
становиться все прозрачнее и прозрачнее, чем больше продукта вы извлекаете.
Возьмите масло на основе DCM/основание и заморозьте, пока оно не будет готово
к кристаллизации. Осушают через фильтровальную воронку сульфатом натрия и га-
зом. Очень чистый и очень красивый снег. Должно получиться не менее 200 г
продукта.
г
г
Этот метод хорошо масштабируется, например, в 3-кратном масштабе в 12-
литровых колбах. 5-кратный молярный избыток ацетата по сравнению с 10-кратным
не влияет на выход. Также, говорят, что силикагель в течение этих 2-3 ожида-
ний повышает выход примерно на 25%.
Примечание: После добавления раствора NaOH убедитесь, что все содержимое
колбы остыло до < 40 С, иначе при добавлении ДХМ оно вскипит!
Густой DCM с осажденной солью НС1.
Соль НС1, отфильтрованная из DCM на воронке Бюхнера.
Осадок на фильтре после промывки ацетоном.
Готовый продукт.
Электроника
ВОЛЬТАМПЕРМЕТР НА ATTINY85
Attiny85 является старшим контроллером из 8 ножной серии МК аттини. От сво-
их собратьев Attiny25 и 45 - отличается объемом памяти. У 25 - 2 кБ, у 45 - 4
кБ, у нашей 85 соответственно целых 8 кБ памяти, та же история и с EEPROM и
SRAM. Смотрите сами:
/Itmel
Atmel 8-bit AVR Microcontroller with 2/4/8K
Bytes In-System Programmable Flash
ATtiny25/V / ATtiny45/V / ATtiny85/V
Features
* High Performance, Low Power AVRV 8-Bit Microcontroller
* Advanced RISC Architecture
- 120 Powerful Instructions - Most Single Clock Cycle Execution
- 32 x 8 General Purpose Working Registers
- Fully Static Operation
* Non-volatile Program and Data Memories
- 2/4/8K Bytes of In-System Programmable Program Memory Flash
• Endurance: 10,000 Write/Erase Cycles
- 128/256/512 Bytes In-System Programmable EEPROM
• Endurance: 100,000 Write/Erase Cycles
- 128/256/512 Bytes Internal SRAM
- Programming Lock for Self-Programming Flash Program and EEPROM Data Security
* Peripheral Features
- 8-bit Timer/Counter with Prescaler and Two PWM Channels
- 8-bit High Speed Timer/Counter with Separate Prescaler
• 2 High Frequency PWM Outputs with Separate Output Compare Registers
• Programmable Dead Time Generator
- USI - Universal Serial Interface with Start Condition Detector
- 10-bit ADC
• 4 Single Ended Channels
• 2 Differential ADC Channel Pairs with Programmable Gain (1x, 20x)
• Temperature Measurement
- Programmable Watchdog Timer with Separate On-chip Oscillator
- On-chip Analog Comparator
* Special Microcontroller Features
- debugWIRE On-chip Debug System
- In-System Programmable via SPI Port
- External and Internal Interrupt Sources
- Low Power Idle. ADC Noise Reduction, and Power-down Modes
- Enhanced Power-on Reset Circuit
- Programmable Brown-out Detection Circuit
- Internal Calibrated Oscillator
* I/O and Packages
- Six Programmable I/O Lines
- 8-pln PDIP, 8-pin SOIC. 20-pad QFN/MLF, and 8-pln TSSOP (only ATtlny45/V)
* Operating Voltage
- 1.8-5.5V for ATtiny25V/45V/85V
- 2.7 - 5.5V for ATtiny25/45/85
* Speed Grade
- ATtlny25V/45V/85V: 0-4 MHz @ 1.8 - 5.5V, 0-10 MHz @ 2.7 - 5.5V
- ATtlny25/45/85: 0-10 MHz @ 2.7 - 5.5V, 0 - 20 MHz @ 4.5 - 5.5V
* Industrial Temperature Range
* Low Power Consumption
- Active Mode:
• 1 MHz. 1.8V: 300 pA
- Power-down Mode:
• 0.1 uA at 1.8V Rev 2b86O-AVR-D8:20l3
В общем, отличный представитель класса компактных 8-битных МК. Пригодится
там, где не нужны большая производительность и обилие портов.
Аттини у нас маленькая, значит и дисплей надо брать маленький. Выбор пал на
0.91 дюймовый OLED с разрешением 128x32, контроллер SSD1306. Дёшево и серди-
то . Есть у меня такое увлечение - попытаться уложится в плату размером с дис-
плей , если это конечно возможно. В этот раз получилось.
Схема предназначена для контроля регулируемого блока питания на 5 В и 60 А.
Шунт на 75 мВ при 50 А в местных магазинах был найден.
В схеме (см. ниже) нет ничего нового. Усилитель на ОУ, пара делителей с
фильтрующими емкостями, и стандартная обвязка для SSD1306. Чтобы получить из
75 мВ вменяемые для АЦП значения выбран коэффициент усиления 31, что дает нам
2.2 В при 71 мВ и токе 47.3 А на шунте. После ОУ мы это значение делим попо-
лам . Опорное напряжение - внутреннее 1.1 В. R3 и С2 выступают фильтром ВЧ,
без такой цепочки можно легко спалить вход ОУ при резком скачке тока на шун-
те .
Второй канал АЦП заведен через делитель на 16, что позволяет измерять до
17.6 В. Также присутствует емкость для подавления помех. Про линейный стаби-
лизатор на 3.3 В я думаю можно не рассказывать.
В конкретно моем случае особая точность не нужна, но вы, конечно, можете
пересчитать делители и КУ ОУ и либо увеличить точность, либо расширить диапа-
зоны пожертвовав первой. АЦП у нас, напомню, разрядностью всего 10 бит.
Плата нарисована односторонняя, под возможности ЛУТ. Дисплей на стороне
компонентов, поверх них. Плата размером с дисплей, за его пределы выходят
только контакты для пайки проводов.
Как вы можете заметить - все очень компактно получилось. Этому поспособст-
вовали и несколько резисторов и конденсаторов размера 0603. Дорожки в основ-
ном 0.25.
—f--
XC620§?332MR
R3
L/WV*
10k
C12
Tuf
C10
GNO. '-|p
IjF
R12
■3 V j-—^VVV^
10k
QL<T - QH<
R11
390k
p$1
P$2
P$J
P$4
P$5
P$€
. p*>
P$8
P$9
P$10
РЦ1
PS12
P«!3
Pt14
из
C2P
C2N
C1P
C1N
VBAT
VBREF
VSS
VDD
RES#
SCL
SDA
IREF
VCOMH
vcc
OLED_ 128X32 _I2C_14PIN
U2
r'—l^ :
T
VCC PB0/MOSI/QI/SOA/AIN0/OC0A/OC1A/AREF/PCINT0
PB1/MISO/DO/AIN1/OC0B/OC1A/PCINT1
PB2/SCK/USCK/SCL/ADCVT0/INT0/PCINT2
PB3/PClNT3/XTAL1/6ClB"/ADC3
PB4/PCINT4-/XTAL2/CLKO/OC1B/ADC2
PB5/PClNT5/RESET/ADC0/dW
GND
ATTINY85-15ST
-SCL
•ADCi
10k
Плата вытравлена старым добрым ЛУТом. Правда, в правильной модификации. Для
переноса нужно использовать восковую бумагу, ту, что является подложкой для
самоклеящихся пленок. Печатная плата есть в DipTrace (см. архив).
к-
ПО написано в среде Arduino IDE. Ядро используется AttinyCore. Библиотека
дисплея Tiny4kOLED плюс шрифты. И то и другое доступно как в архиве1, так и
из менеджера плат и менеджера библиотек при помощи поиска.
#include <Tiny4kOLED.h>
#include "ModernDos.h"
#include "ModernDos8.h"
#include "5x5 font.h"
int ADCV;
int ADCV1;
int ADCA;
int ADCA1 ;
float VOLT;
float AMP;
bool CH;
long MS;
//
void setup() {
ftp://homelab.homelinuxserver.org/pub/arhiv/2023-01-a2.rar
analogReference(INTERNAL1V1); //Устанавливаем опорное напряжение для АЦП
// - внутренее 1.1В
Wire.begin();
Wire.setClock(400000L);
oled.begin();
oled.clear();
oled.on();
}
//
void loop() {
ADCV = analogRead(PB3) * 0.985; //Читаем З канал АЦП и калибруем
ADCA = analogRead(PB4); //Читаем 2 канал
/*
Дальше идет конструкция с флагами чтобы не тратить ресурсы на обновление дисплея
если нет изменений.
*/
if (ADCV1 != ADCV) { //Если резервное значение не равно значению с АЦП
ADCV1 = ADCV; //Записать в резервное значение новое значение АЦП
СН = 1; //Поднимаем флаг означающий новые данные
//Стандартной функцией приводим значение из диапазона АЦП в диапазон нужный нам.
//Все это конвертируем во Float и делим до реального значения.
VOLT = float(map(ADCV, 0, 1023, 0, 1760)) / 100;
}
if (ADCA1 != ADCA) {
ADCA1 = ADCA;
CH = 1;
AMP = float(map(ADCA, 0, 1023, 0, 47333)) / 1000;
}
if (CH && millis() > MS + 200) {
//Если произошло изменение в данных, но не чаще 200мС,
//запускаем отрисовку данных на дисплей
MS = millis();
oled.setFontX2(FONT8Xl6MDOS);
oled.setCursor(0, 0);
oled.print (AMP, 1) ;
oled.setFontX2(FONT8X8MDOS) ;
oled.setCursor(64, 0);
oled.print("<A");
oled.setFontX2(FONT5X5);
oled.setCursor(64, 2);
oled.print(VOLT, 2);
oled.print("V");
CH =0; //Сбрасываем флаг как только все сделано
}
Инструменты Помощь
i
» Автоформатирование
Архивировать скетч
1 Исправить кодировку и перезагрузить
Управлять библиотеками...
Монитор порта
Плоттер по последовательному соединению
ESP Exception Decoder
ESP32 Partition Manager
WiFi101 / W1F1NINA Firmware Updater
ESP32 Partition Manager
Плата: "ATtmy25/45/85 (No bootloader)"
Chip: "ATtmy85"
Clock Source (Only set on bootload): "8 MHz (internal)"
Timer 1 Clock: "CPU (CPU frequency)"
LTO (1.6.11+ only): "Enabled"
millisO/microsO: "Enabled"
Save EEPROM (only set on bootload): "EEPROM retained"
B.O.D. Level (Only set on bootload): "B.O.D. Disabled (saves power)"
Порт
Получить информацию о плате
Программатор: "USBasp (ATTinyCore)"
Записать Загрузчик
Ctrl+T
Ctrl+Shift+I
Ctrl* Shift* M
Ctrl+Shift+L
>
>
>
>
>
>
>
>
>
>
Прошивал через USBasp и прищепку. Настройки остались все стандартные, если
можно так сказать. Внутреннее тактирование на 8 мГц. Прошивка грубо демонст-
рационная. Если вдруг кто-нибудь решит повторить - все в ваших руках. Память
используется почти вся на шрифты. Это как первая цель для оптимизации. Еще
парой строк можно добавить измерение мощности. Ну, в общем, есть где разгу-
ляться .
Электроника
ВОЛЬТМЕТР НА ATTINY10
Attiny10 самый маленький МК, из AVR точно (не пугайтесь картинке на застав-
ке, Microchip купила Atmel). Но характеристики у него вполне серьезные. Час-
тота до 12 МГц, 1 кБ флэш и 32 байта оперативной памяти. Для корпуса SOT-23-6
это, согласитесь, не мало. Но самым главным плюсом наряду с размерами являет-
ся энергопотребление, которое составляет всего 2.7-4 мА при 8 МГц и 5 В пита-
ния, или всего 0.2-0.4 мА при 1 МГц и питании 1.8 В.
Power Supply Current*6'
Power-down mode(7)
Active 1 MHz, Vcc = 2V
Active 4MHz, Vcc = 3V
Active 8MHz, V^ = 5V
Idle 1 MHz, VCC = 2V
Idle 4MHz, Vcc = 3V
Idle 8MHz, Vcc = 5V
WDT enabled, Vcc = 3V
WDT disabled, Vcc = 3V
0.2
08
2.7
0.02
0.13
0.6
4.5
0.15
0.5
1.2
4
0.2
0.5
1.5
10
2
mA
mA
mA
mA
mA
mA
uA
MA
Есть даже АЦП и ШИМ. Все характеристики вы можете посмотреть в даташите
(архив) . Есть у тиниЮ и младшие братья ATTINY4, 5 и 9. У 4 и 9 нет АЦП, у 4
и 5 к тому же всего 512 байт флэш.
1 Device
ATtiny4
ATtiny5
ATtiny9
ATtinylO
Flash
512 bytes
512 bytes
1024 bytes
1024 bytes
ADC
No
Yes
No
Yes
Signature 1
0x1E0x8F0x0A
0x1E0x8F0x09
0x1 E 0x90 0x08
0x1 E 0x90 0x03
Программируются эти малыши по интерфейсу TPI - Tiny Programming Interface.
Но как бы страшно это не звучало, этот интерфейс поддерживается программато-
ром USBasp1, естественно он должен быть прошит последней версией по ссылке
выше. Подключение:
vcc]
RST
USBasp
Programmer
MOSI
GND
SCK
б
5
*l
Rst Vcc PB2 1
ATtinylO
PBOGndPBI 1
1
\2
\3
Программирование поддерживается при питании 5В, так что не забудьте пере-
ключить программатор в этот режим.
ПО я писал и заливал в среде Arduino IDE. Для самых маленьких аттини есть
ядро2. Правда про библиотеки думаю можно забыть, тут только хардкор поместит-
ся.
Сначала я собрал схему на макетке, чтобы отладить прошивку. Разъема для
программирования на плате я не предусмотрел, да и дисплей наверное не пережил
бы питания в 5В. Тут из проблем встречалось только то, что где-то после 20-й
прошивки начались с этой самой прошивкой проблемы, которая прошивалась только
на 2-3-4 раз. Вероятно, это связано с моим железом.
После сборки платы вроде все заработало, но при втором включении я уже уви-
дел шум на дисплее вместо данных. В первую очередь я заменил всю обвязку дис-
плея , но это не помогло. Программные ухищрения тоже. Еще раз прогуглив вари-
анты обвязки - заметил что часто встречается аппаратная задержка на RESET
дисплея (С2 в схеме). Ее добавление и решило проблему.
1 https://www.fischl.de/usbasp/
2 ftp://homelab.homelinuxserver.org/pub/arhiv/2023-01-a3.rar
R3
10
bin
in
>
o-
VIN VOUT
z
о
cj-
J-1—r~-
MCP1703A"PM202E/CB
R12
4.7k
C9 I
C12
4^
из
pfl
-юг-
Р$2
РЙЗ
юг
GND^-
С10
1uF
3V3^-
РЙ5
Ptt6
3V3^-
РЙ7
РЙ8
Pfi9
R11
GND^WV
390k
5DA^-
P$11
Pfc12
Pt15
P$14
C2P
C2N
C1P
C1N
VBAT
VBREF
VSS
VDD
RES#
SCL
SDA
IREF
VCOMH
УСС
.,4= 0LED_128X32_I2C_14PIN
>
>
WCC
GND
U4
PB0
PB1
PB2
PB3
ATTINY10-TS8R
>SDA
>SCL
>ADC
R8
ЛЛЛЛ1^"
10k
В схеме есть защита от превышения напряжений. Так если по питанию придет
больше 12 В, на которые рассчитан МСР1703 - некоторый диапазон отработает па-
раметрический стабилизатор R3 D3, а при дальнейшем превышении R3 сгорит как
предохранитель. Также в линию АЦП добавлен стабилитрон D1.
Делитель с плечом 3.5 позволяет измерить до 3.5*3.3=11.55 В. При раздельном
питании и измеряемом напряжении диапазон получается 0-11.55 В. Если объеди-
нить питание и вход диапазон 4-12 В. Это обусловлено тем что опорное напряже-
ние ATTINY10 берет равным линии питания, которая здесь 3.3 В плюс падение на
стабилизаторе. Итого шах1 на значение АЦП 11.55/255=0.045 В.
Плата сделана под возможности ЛУТ. Тут контакты для проводов находятся под
дисплеем, а для торчащего шлейфа добавлены пара миллиметров справа.
^ <с
Дисплей просто приклеил на двусторонний скотч.
ПО по большей части позаимствовано . Итого ПО занимает всего 912 байт,
uint8_t AD;
uintl6 t VOLT;
const uint8 t Init[24] = {
OxAE,
0xA8,
0x22,
0x20,
OxDA,
0x8D,
0xD3,
0x81,
0xD9,
OxDB,
0x21,
OxAF,
OxlF,
0x00,
0x01,
0x02,
0x14,
0x00,
OxFF,
OxFl,
0x40,
0x00,
// Di
//
//
0x03
//
//
//
//
//
//
//
0x7F
.spla
Display OFF
set multiplex (HEIGHT-1): OxlF for 128x32, 0x3F for 128x64
r II Page min to max
Memory addressing mode 0x00 Horizontal 0x01 Vertical
Set COM Pins hardware configuration to sequential
Charge pump enabled
Display offset to 0
Set contrast
Set pre-charge period
Set vcom detect
};
#define PI2C_SDA PB0
#define PI2C_SCL PBl
#define OUT_REG PORTB
#define SDA_ON (OUT_REG |= (1« PI2C_SDA) )
#define SDAJDFF (OUT_REG &= -(1« PI2C_SDA) )
#define SCL_ON (OUT_REG |= (1« PI2C_SCL) )
#define SCL_OFF (OUT_REG &= -(1« PI2C_SCL) )
#define SDA_READ (PINB & (1«PI2C_SDA) )
#define ADDR ObOllllOOO //OLED Address plus write bit
https://www.hackster.io/bitbanging/oled-display-driven-by-attinylO-986571
inline void dly() { //пустая команда
asm ("NOP") ;
};
void setup () {
ADMUX = 2 « MUXO; // ADC1 (PBl)
ADCSRA = 1 « ADEN | 3 « ADPSO; // Enable ADC, 125kHz clock
DDRB = 3;
for (uint8_t i = 0; i < 100; i++) dly();
start () ;
Tx(ADDR);
Tx(0x00) ;
for (uint8_t i = 0; i < 24; i++)
{
Tx(Init[i]);
}
stop() ;
}
void loop(void) {
uint8_t buffer[8] = {0, 0, 10, 0, 0, 11, 12, 12}; //знаковый буффер на 8 ячеек.
ADCSRA = ADCSRA | 1 « ADSC; // Start
while (ADCSRA & 1 « ADSC); // Wait while conversion in progress
AD = ADCL; //Читаем АЦП
VOLT = (AD *47)/10;
//Преобразуем значение АЦП в вольты
buffer[0] = VOLT / 1000; //первый знак
buffer[1] = (VOLT % 1000) / 100; //второй знак
buffer[3] = (VOLT % 100) / 10; //третий знак
buffer[4] = VOLT % 10; //четвертый знак
OLED printB(buffer);
//Выводим буффер
Шрифт и отрисовка:
const uint8 t OLED
0x7F,
0x00,
0x79,
0x41,
OxOF,
0x4F,
0x7F,
0x03,
0x7F,
0x4F,
0x00,
OxlF,
0x00,
0x41,
0x00,
0x49,
0x49,
0x08,
0x49,
0x49,
0x01,
0x49,
0x49,
0x60,
0x78,
0x00,
r 0x7F,
, 0x7F,
r 0x4F,
T 0x7F,
T 0x7E,
, 0x79,
, 0x79,
, 0x7F,
, 0x7F,
T 0x7F,
r 0x00,
T OxlF,
r 0x00,
FONT[]
//
//
//
//
//
//
//
//
//
//
//
//
//
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
.
V
-
PR
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
= {
};
void OLED printB(uint8 t *buffer) {
start () ;
Tx(ADDR);
Tx(0x40) ;
for (uint8_t i
stop() ;
0; i < 8; i++) OLED_printD(buffer[i]); // print buffer
// stop transmission
uint8 t OLED stretch(uint8 t
b = ((b & 2)
b |= b « 1;
b |= b « 2;
return b;
}
« 3) | (b &
b)
1)
// split 2 LSB into the nibbles
// double the bits
// double them again = 4 times
// return the value
// loop variables
//
//
void OLED_printD(uint8_t ch) {
uint8_t i, j, к, b;
uint8_t sb[4] ;
ch += ch « 1;
array
for (i = 8; i; i--) Tx(0x00); //
for (i = 3; i; i —) { //
b = OLED_FONT[ch++]; // read character byte
for (j = 0; j < 4; j++, b »= 2) sb[j] = OLED stretch(b);
stretched character bytes
calculate position of character in font
print spacing between characters
font has 3 bytes per character
j = 6;
//
// stretch 4
calculate x-stretch value
times
// write several times (x-direction)
j = 4; if (i == 2)
while (j--) {
for (k = 0; к < 4; k++) Tx(sb[k]); // the 4 stretched bytes (y-direction)
}
Работа с 1С:
/* i2c start sequence */
void start() {
SDA_ON ;
dly();
SCL_ON ;
dly();
SDAJDFF;
dly();
SCL_OFF;
dly();
}
/* i2c stop sequence */
void stop() {
SDAJDFF;
dly();
SCL_ON ;
dly();
SDA_ON ;
dly();
/* Transmit 8 bit data to slave */
bool Tx(uint8 t dat) {
for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
(dat & 0x80) ? SDA_ON : SDA_OFF;
dat «= 1;
dly() ;
SCL_ON;
dly() ;
SCLJDFF;
}
SDA_ON ;
SCL_ON;
dly();
bool ack = !SDA_READ; // Acknowledge bit
SCLJDFF;
return ack;
Весь проект есть в архиве к статье.
Системы
192.168.1.45
<- С 192.168.1.45
Greg
Temperature is 25.77 °C
Humidity is 60.85 %
Pressure is 1011.84 mb
ВЕБ-СЕРВЕР НА ARDUINO
Смит В . A.
Это руководство пошагово в нескольких простых уроках объясняет как работают
веб-серверы на Arduino. Веб-серверы на микроконтроллерах имеют определённые
ограничения и используются в основном для показа несложных веб-страниц, дос-
туп к которым можно получить из браузера, работающего на вашем компьютере или
смартфоне.
Ещё одна особенность веб-серверов на микроконтроллерах заключается в том,
что с их веб-страниц можно получать доступ для управления аппаратными ресур-
сами самого контроллера, например включить и выключить светодиодный индика-
тор, или получать информацию, например о состоянии кнопки и отобразить её со-
стояние на веб-странице и т. д.
В этом руководстве объясняется как работают веб-серверы, включая подробные
пояснения по всем сопутствующим технологиям, таким как HTTP, HTML, CSS,
JavaScript, AJAX и т. д. Сложность уроков постепенно возрастает, начиная с
создания простой веб-страницы на Arduino и постепенно усложняясь (но всё рав-
но оставаясь доступной для понимания начинающими).
ЧАСТЬ 1.
НАЧАЛО
РАБОТЫ
Оборудование
Оборудование, необходимое для работы с этим руководством:
Контроллер Arduino, например Arduino Uno
Плата сетевого интерфейса Arduino Ethernet Shield
Сетевой Ethernet кабель для подключения к роутеру
■ USB кабель для питания и программирования контроллера Arduino
■ microSD карта памяти, например, размером 2 ГБ (требуется только для неко-
торых уроков)
■ Компьютер со слотом для microSD карты (требуется только для серверов с SD
картами)
Потребуются также дополнительные компоненты, отдельно перечисленные в каж-
дом уроке, такие как светодиоды, резисторы, кнопки и т. д. , а также макетная
плата и набор проводов для соединения компонентов.
Настройка
системы
Перед началом работы нужно убедиться в общей работоспособности вашей систе-
мы (здесь предполагается, что вы обладаете начальными знаниями работы с
Arduino):
1. Подключите Ethernet Shield к контроллеру Arduino и убедитесь в его работо-
способности при помощи стандартных примеров.
2. Таким же образом протестируйте работу microSD карты памяти в составе вашей
системы.
ЧАСТЬ 2.
БАЗОВЫЙ ВАРИАНТ
ARDUINO ВЕБ-СЕРВЕРА
Это очень простой вариант веб-сервера, который с помощью Arduino Ethernet
Shield обслуживает (передаёт в ответ на запрос пользователя) одну веб-
страницу. SD карта в этом примере не используется, так как код веб-страницы
хранится непосредственно в скетче Arduino.
Сервер с хранением
веб-страницы в
скетче Arduino
Следующий скетч позволяет контроллеру Arduino с Ethernet Shield передавать
в ответ на запрос одну веб-страницу, которая затем отображается в браузере
пользователя.
/*
Скетч: eth_websrv_page
Описание: базовый пример веб-сервера Arduino со страницей, хранящейся в самом
скетче (SD карта не используется)
Оборудование: Arduino Uno и Arduino Ethernet Shield
Программное обеспечение: Среда разработки Arduino IDE
Ссылки: Webserver example by David A. Mellis and modified by Tom Igoe,
library documentation: http://arduino.cc/en/Reference/Ethernet
Дата создания: 7 января 2013
Автор: W. A. Smith
*z
Ethernet
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
// MAC-адрес сетевой платы
byte mac[] = { OxDE, OxAD, OxBE, OxEF, OxFE, OxED };
IPAddress ip(10, 0, 0, 20); // IP-адрес (нужно изменить на актуальный
// для вашей сети)
EthernetServer server(80); // создаём сервер на 80 порту
void setup() {
Ethernet.begin(mac, ip); // инициализируем Ethernet
server.begin(); // начинаем ожидать запросы от клиента
}
void loop() {
EthernetClient client = server.available();
// (если есть) «получаем» клиента
if (client) { // есть клиент?
boolean currentLinelsBlank = true;
while (client.connected()) {
if (client.available()) { //
char с = client.read(); //
данные от клиента доступны для чтения
чтение 1 байта (символа) от клиента
//
//
if
}
//
if
последняя строка от запроса клиента пустая и заканчивается на \п
отвечаем клиенту только после окончания запроса
(с == f\nf && currentLinelsBlank) {
// посылаем стандартный заголовок ответа
client.println
client.println
client.println
client.println
//посылаем саму веб-страницу
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
break;
"HTTP/1.1 200 OK");
"Content-Type: text/html")
"Connection: close");
);
"<!DOCTYPE html>");
"<html>");
"<head>");
"<title>Arduino Web Page</title>");
"</head>");
"<body>");
"<hl>Hello from Arduino!</hl>");
"<p>A web page from the Arduino server</p>");
"</body>");
"</html>");
каждая строка текста, принятая от клиента, оканчивается на \г\п
(с == '\п') {
// последний символ в строке принятого текста
// начинаем новую строку со следующего прочитанного символа
currentLinelsBlank = true;
}
else if (с != f\rf) {
// от клиента получен текстовый символ
currentLinelsBlank = false;
}
} // end if (client.available())
} // end while (client.connected())
delay(1); // даём время браузеру для приёма наших данных
client.stop(); // закрываем соединение
} // end if (client)
}
Важное замечание! Если неинициализированная SD карта находится в картридере
платы Ethernet Shield, то это может вызвать проблемы в работе Ethernet интер-
фейса. Внешне эта проблема проявляется как зависание или постоянные рестарты
системы. Это связано с тем, что Ethernet чип и SD карта работают на одной ши-
не SPI и попытки прочитать неисправную карту блокируют нормальную работу се-
тевого интерфейса.
Если SD карта не используется в вашем скетче, то вам нужно или извлечь ее
из системы, или добавить в скетч следующий код, чтобы отключить SD карту про-
граммно :
void setup() {
// Отключите SD карту, установив высокий уровень на 4 пине
pinMode(4, OUTPUT);
digitalWrite(4, HIGH);
// прочий код инициализации...
}
Использование
скетча
Скопируйте приведенный выше код и вставьте его в новый скетч Arduino IDE.
Вы можете изменить MAC-адрес, указанный в скетче (но делать это не обязатель-
но) . Если указанный в скетче IP-адрес (10.0.0.20) не соответствует вашей под-
сети , то его нужно изменить соответствующим образом1.
I - Arduino Web Page - Mozilla Firefox - ■*■ v I
File Edit View History Bookmarks Tools Help
| ['.} Arduino Web Page | + j
" I r> 10.0.0.20 ▼ О I (0v >:: QJ A
Hello from Arduino!
A web page from the Arduino server
К этому моменту ваше оборудование должно быть настроено и проверено, как
описано в 1-й части этого руководства. Загрузите скетч в плату Arduino, а за-
1 В наших краях, указанный в скетче IP-адрес 10.0.0.20 будет скорее всего выглядеть
как 192.168.1.20, где «192.168.1» — это номер вашей подсети (должен быть как и у
других компьютеров в локальной сети) , а «20» — это номер вашего контроллера Arduino
в локальной сети (не должен быть занят другими сетевыми устройствами).
тем откройте браузер на компьютере, подключенном к той же сети, что и ваш
контроллер.
Введите IP-адрес контроллера Arduino (10.0.0.20 или ваш актуальный) в поле
URL-адреса браузера на вашем компьютере. Браузер должен отобразить веб-
страницу , как показано выше.
Решение
проблем
Перезагрузка
Если вам не удалось подключиться к вашему Arduino веб-серверу, то попробуй-
те перезагрузить его, нажав кнопку Reset на плате Ethernet Shield, а затем
снова повторите попытку подключения.
IP-адрес и диапазон адресов
Убедитесь, что вы установили правильный IP-адрес контроллера Arduino. Пер-
вые три цифры IP-адреса должны соответствовать вашей сети. Последний номер
должен быть уникальным, то есть это должно быть единственное устройство в се-
ти с таким номером.
Шлюз и маска подсети
Если остались проблемы с сетевым подключением, то попробуйте указать в
скетче IP-адрес сетевого шлюза (роутера) и маску подсети. Вам нужно будет из-
менить адреса в приведенном ниже коде, чтобы они соответствовали вашей сети.
Добавьте новые параметры в скетче под MAC-адресом:
// IP-адрес шлюза
byte gateway[] = { 10, 0, 0, 1 };
// Маска подсети
byte subnet[] = { 255, 255, 0, 0 };
А затем измените в функции setup() строку инициализации Ethernet с новыми
параметрами:
Ethernet.begin(mac, ip, gateway, subnet);
Ethernet кабель
При подключении к сети контроллера Arduino через роутер или коммутатор, ис-
пользуйте Ethernet кабель с «прямым» соединением проводов, а не с перекрест-
ным.
Как работает
веб-сервер
Ознакомьтесь с комментариями в вышеприведенном скетче, чтобы понять, что
делают различные строки кода. Это поможет вам понять как работает веб-сервер,
как он принимает запросы и как формирует и отсылает ответы на них по сети.
Запрос клиента
Когда вы обращаетесь к серверу Arduino из адресной строки браузера, он, вы-
ступая в роли клиента, отправляет на сервер запрос, подобный этому:
GET / HTTP/l.l\r\n
Host: 10.0.0.20\r\n
User-Agent: Mozilla/5.0 (Xll; Ubuntu; Linux ±686; rv:17.0) Gecko/20100101
Firefox/17.0\r\n
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8\r\n
Accept-Language: en-ZA,en-GB;q=0.8,en-US;q=0.5,en;q=0.3\r\n
Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n
Connection: keep-alive\r\n
\r\n
Конкретное содержание запроса будет отличаться в зависимости от браузера и
операционной системы, из которой он отправляется.
Символы \г\п, которые вы видите в конце каждой строки текста в запросе, яв-
ляются невидимыми (непечатаемыми). \г — это символ возврата каретки, а \п —
символ новой строки.
Окончание запроса клиента определяется передачей пустой строки с символами
\г\п (без предшествующего текста). Появление в запросе такой строки проверя-
ется кодом нашего скетча и, после её получения, веб-сервер фиксирует факт
окончания запроса и начинает отправку ответа клиенту.
Другими словами, код скетча считывает каждый символ из запроса и определяет
его окончание, когда находит пустую строку с символами \г\п.
Ответ сервера
После получения запроса веб-страницы от клиента, сервер сначала отправляет
стандартный (определённый спецификациями) HTTP-ответ, а затем тело самой веб-
страницы .
Ответ, отправляемый сервером Arduino, выглядит так:
НТТР/1.1 200 ОК\г\п
Content-Type: text/html\r\n
Connection: close\r\n
\r\n
В приведенном выше ответе снова показаны невидимые символы \г\п. Функция
println() в скетче автоматически добавляет символы \г\п в конец каждой стро-
ки. Пустая функция println() в конце HTTP-ответа просто отправляет пару сим-
волов \г\п без текста перед ними.
Формат приведенных выше запроса клиента и ответа веб-сервера определяется
стандартом протокола HTTP (Hypertext Transfer Protocol).
Веб-страница
После того, как сервер отправил HTTP-ответ клиенту, он начинает отправку
тела самой запрошенной веб-страницы, которая затем отображается в браузере.
Веб-страница состоит из текста с HTML-тегами. Сами теги не отображаются в
браузере, поскольку предназначены только для разметки текста и интерпретации
её браузером.
Чтобы увидеть исходный HTML код, в браузере кликните правой кнопкой мыши на
веб-странице и выберите пункт контекстного меню «Просмотреть исходный код
страницы».
Полный код сформированной нашим сервером страницы и её HTML-разметку можно
увидеть на скриншоте ниже.
Я бы порекомендовал начинающим собрать свой (первый) веб-сервер на Arduino
и провести практические эксперименты со скетчем из этой статьи. Приобретённые
в их ходе навыки и понимание понадобятся вам для успешного освоения следующих
частей туториала.
- Source of: http://10.0.0.20/ - Mozilla -
File Edit View Help
<! DOC TYPE htn:l>
<html>
<head>
<title>Arduino Web Page</title>
</head>
<body>
<h1>Hello from Arduino!</h1>
<p>A web page from the Arduino server</p>
</body>
</html>
ЧАСТЬ З. СТРУКТУРА
ВЕБ-СТРАНИЦЫ (HTML)
Веб-серверы Arduino в этом руководстве используются для обслуживания веб-
страниц HTML, поэтому на данном этапе имеет смысл узнать больше о HTML, что и
рассматривается в этой части руководства.
Базовая структура HTML-страницы показана ниже (этот код взят из предыдущего
урока).
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Arduino Web Page</title>
</head>
<body>
<hl>Hello from Arduino!</hl>
<p>A web page from the Arduino server</p>
</body>
</html>
HTML-теги
Код HTML-разметки состоит из тегов, заключенных в угловые скобки: < >
Имя html-тега помещается между открывающей и закрывающей угловыми скобками.
Большинство тегов будут иметь открывающий и закрывающий тег. Текст или ре-
сурс, помещенный между открывающим и закрывающим набором тегов, будет отфор-
матирован браузером в соответствии с типом тега. Закрывающий тег точно такой
же, как открывающий, за исключением того, что закрывающий тег имеет косую
черту после открывающей угловой скобки. например:
<р>Текст абзаца...</р> — здесь тег абзаца (<р>) используется, чтобы сооб-
щить браузеру, что текст между открывающим <р> и закрывающим </р> является
абзацем текста. Браузер отформатирует его соответствующим образом.
Примером тега, не имеющего закрывающего тега, является разрыв строки, кото-
рый перемещает на следующую строку веб-страницы. Это записывается как <Ьг> (в
соответствии со стандартом HTML) или <Ьг /> (в соответствии со стандартом
XHTML) .
Изучение HTML заключается в изучении тегов HTML: какие теги доступны, что
они делают и какие теги можно вставлять между какими другими тегами.
Структура
веб-страницы
Веб-страницы состоят из двух основных разделов — раздела заголовка и разде-
ла тела. Эти два раздела расположены между открывающим и закрывающим HTML-
тегами , как показано здесь:
<html>
<head>
</head>
<body>
</body>
</html>
Объекты, которые должны быть видны на веб-странице или применяться к содер-
жимому веб-страницы, помещаются между тегами body.
Объекты, которые не отображаются на странице, помещаются между тегами заго-
ловка, например, текст заголовка страницы, отображаемый на верхней панели ок-
на веб-браузера. Также сюда могут быть включены такие файлы, как таблицы сти-
лей.
Основные
теги HTML
Мы уже видели HTML-тег абзаца — <Р> и невидимые теги, из которых состоят
разделы HTML-страницы — <html>, <head> и <body>. Ниже приведены еще два HTML-
тега , которые использовались в первом примере сервера Arduino.
Дополнительные теги будут вводиться в этом руководстве по мере их использо-
вания .
Тег заголовка
Теги заголовков создают текст заголовка, который обычно выделяется браузе-
ром полужирным шрифтом и больше, чем текст абзаца. В нашем первом сервере
Arduino использовался тег заголовка 1 — <Ы>. Это заголовок верхнего уровня с
соответствующим закрывающим тегом. Весь текст, расположенный между <Ы> и
</Ы>, помечается как заголовок 1-го уровня.
Текст подзаголовка обычно меньше текста hi и обозначается как h2, h3, h4 и
т. д. (<h2>, <h3>, <h4> и т. д.)
Основной заголовок hi используется, например, для обозначения заголовка
главы. Глава 1, h2 отмечает подзаголовок, например. заголовок 1.1, 1.2, 2.1 и
т. д., h3 обозначает подзаголовок заголовка h2, например. 1.1.1 и 1.1.2 и т.
Д.
Каждый дополнительный уровень заголовка будет отображаться браузером в виде
более мелкого текста.
Тег заглавия
Тег заглавия <title> размещается в разделе <head> HTML-страницы и отобража-
ет текст в верхней панели веб-браузера. Этот тег предназначен для отображения
заголовка веб-страницы.
Пример
веб-сервера
Эскиз примера веб-сервера, найденный в программном обеспечении Arduino (на-
ходится в разделе «File» -> «Examples» -> «Ethernet» -> «Webserver» — и уже
описан выше, на самом деле не соответствует полной структуре HTML-страницы, а
вместо этого размещает текст напрямую между открывающим и закрывающим тегами
<html>.
В примере Webserver каждая строка заканчивается разрывом строки, так что
следующая строка отображается в браузере под предыдущей строкой. На следующем
изображении показаны выходные данные эскиза Webserver в браузере и HTML-код,
используемый для создания выходного текста.
1 v> 10.0.0.20
analog input 0 is 1023
analog input 1 is 1023
analog input 2 is 695
analog input 3 is 564
analog input 4 is 406
analog input 5 is 340
▼ Source of: http://10.0.0.20/ - Mozill - x v
File Edit View Help
< 'DOC! \PE HT\'L>
<html>
<meta http-equiv^refresh" content^S'^
analog input 0 is 1023<br />
analog input 1 is 1023<br />
analog input 2 is 691<br />
analog input 3 is 561<br />
analog input 4 is 405<br />
analog input 5 is 331<br />
</html>
▼
Изучение
HTML
Теги HTML будут представлены в этом руководстве по мере необходимости, но
если вы хотите узнать больше о HTML, либо выполните поиск в Интернете, либо
возьмите книгу по HTML.
ЧАСТЬ 4. ВЕБ-СЕРВЕР НА
ARDUINO С SD КАРТОЙ
Arduino, Arduino Ethernet Shield и карта micro SD используются для создания
веб-сервера, на котором размещается веб-страница на SD-карте. Когда браузер
запрашивает веб-страницу с веб-сервера Arduino, Arduino извлекает веб-
страницу с SD-карты.
Создание
веб-страницы
Поскольку веб-страница должна храниться на SD-карте, ее необходимо сначала
создать с помощью текстового редактора, а затем скопировать на SD-карту.
Можно использовать текстовый редактор, такой как Geany2 — он доступен для
загрузки в Windows и будет в репозиториях для большинства дистрибутивов Linux
на основе Ubuntu. Geany имеет подсветку синтаксиса и автоматически закрывает
теги HTML, что упрощает редактирование веб-страницы. Можно использовать любой
2 https://www.geany.org/
другой текстовый редактор, даже Блокнот Windows.
Страница
в Интернете
Создайте следующую веб-страницу в текстовом редакторе. Когда вы сохраните
текстовый файл, дайте ему имя: index.htm
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Arduino SD Card Web Page</title>
</head>
<body>
<hl>Hello from the Arduino SD Card!</hl>
<p>A web page from the Arduino SD card server.</p>
</body>
</html>
Здесь нет ничего нового, это то же самое, что и веб-страница с первого веб-
сервера в этом руководстве, только с измененным текстом. Протестируйте эту
веб-страницу, открыв ее в веб-браузере.
Копирование
веб-страницы
Вам понадобится слот для карты micro SD на вашем компьютере или устройство
чтения карт, способное читать и записывать карты micro SD.
Вставьте карту micro SD в слот на компьютере или кард-ридер, подключенный к
компьютеру, и скопируйте файл index.htm на карту micro SD.
Теперь вставьте SD-карту в слот для карты micro SD на плате Ethernet
Shield.
Веб-сервер
на SD-карте
Теперь у вас должна быть карта micro SD с скопированной на нее веб-
страницей, вставленная в слот для карты на плате Arduino Ethernet. Ethernet
Shield должен быть подключен к совместимому Arduino и кабель Ethernet Shield
подключен к вашей сети. Arduino/Ethernet должен питаться от USB-кабеля.
Скетч Arduino, который извлекает веб-страницу с SD-карты и отправляет ее в
браузер, показан ниже.
/*
Program: eth_websrv_SD
Description: Arduino web server that serves up a basic web
page. The web page is stored on the SD card.
Hardware: Arduino Uno and official Arduino Ethernet
shield. Should work with other Arduinos and
compatible Ethernet shields.
2Gb micro SD card formatted FAT16
Software: Developed using Arduino 1.0.3 software
Should be compatible with Arduino 1.0 +
SD card contains web page called index.htm
References: - Webserver example by David A. Mellis and
modified by Tom Igoe
- SD card examples by David A. Mellis and
Tom Igoe
- Ethernet library documentation:
http://arduino.cc/en/Reference/Ethernet
- SD Card library documentation:
http://arduino.cc/en/Reference/SD
Date: 10 January 2013
Author: W.A. Smith
*/
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
#include <SD.h>
// MAC address from Ethernet shield sticker under board
byte mac[] = { OxDE, OxAD, OxBE, OxEF, OxFE, OxED };
IPAddress ip(10, 0, 0, 20); // IP address, may need to change depending on network
EthernetServer server(80); // create a server at port 80
File webFile;
void setup()
{
Ethernet.begin(mac, ip); // initialize Ethernet device
server.begin(); // start to listen for clients
Serial.begin(9600); // for debugging
// initialize SD card
Serial.println("Initializing SD card...");
if (!SD.begin(4)) {
Serial.println("ERROR - SD card initialization failed!");
return; // init failed
}
Serial.println("SUCCESS - SD card initialized.");
// check for index.htm file
if (!SD.exists("index.htm")) {
Serial.println("ERROR - Can't find index.htm file!");
return; // can't find index file
}
Serial.println("SUCCESS - Found index.htm file.");
}
void loop() {
EthernetClient client = server.available(); // try to get client
if (client) { // got client?
boolean currentLinelsBlank = true;
while (client.connected()) {
if (client.available()) { // client data available to read
char с = client.read(); // read 1 byte (character) from client
// last line of client request is blank and ends with \n
// respond to client only after last line received
if (c == '\n' && currentLinelsBlank) {
// send a standard http response header
client.println("HTTP/1.1 200 OK");
client.println("Content-Type: text/html");
client.println("Connection: close");
client.println();
// send web page
webFile = SD.open("index.htm"); // open web page file
if (webFile) {
while(webFile.available()) {
client.write(webFile.read()); // send web page to client
}
webFile.close();
}
break;
}
// every line of text received from the client ends with \r\n
if (c == -\n') {
// last character on line of received text
// starting new line with next character read
currentLinelsBlank = true;
}
else if (c != '\r') {
// a text character was received from client
currentLinelsBlank = false;
}
} // end if (client.available())
} // end while (client.connected())
delay(1); // give the web browser time to receive the data
client.stop(); // close the connection
} // end if (client)
}
Этот скетч представляет собой модифицированную версию скетча
eth_websrv_page из части 2 этого руководства.
Теперь скетч инициализирует SD-карту в функции setup() и отправляет диагно-
стическую информацию через последовательный порт, которую можно просмотреть в
окне последовательного монитора Arduino.
Вместо отправки веб-страницы построчно из кода, как в скетче
eth_websrv_page, этот новый скетч теперь открывает файл index.htm с SD-карты
и отправляет содержимое веб-клиенту (веб-браузеру).
Использование
скетча
Скопируйте приведенный выше скетч и вставьте его в Arduino IDE. Загрузите
скетч в Arduino, а затем перейдите к IP-адресу, указанному в скетче, с помо-
щью веб-браузера. Созданная вами веб-страница должна отображаться в браузере,
поскольку она обслуживается веб-сервером SD-карты Arduino.
Поиск
ошибок
Если предыдущий скетч в этом руководстве сработал, то единственное, что мо-
жет пойти не так, — это инициализация SD-карты и поиск на ней файла
index.htm. Если файла нет на карте или он не имеет точного названия
index.htm, то сервер не сможет отобразить веб-страницу.
Откройте окно последовательного монитора Arduino, чтобы просмотреть диагно-
стическую информацию о SD-карте.
ЧАСТЬ 5. УПРАВЛЕНИЕ
СВЕТОДИОДАМИ
ВЕБ-СЕРВЕРА ARDUINO
В этой части руководства плата Arduino и Ethernet обслуживают веб-страницу,
которая позволяет включать и выключать светодиод3. Светодиод подключается к
одному из контактов Arduino — эту простую схему можно собрать на макетной
плате.
Светодиод подключен к Arduino, как показано на принципиальной схеме в руко-
водстве «Начало работы с Arduino»4. Это просто светодиод и последовательный
резистор г подключенный между контактом 2 Arduino и GND.
SD-карта не используется на этом веб-сервере.
Аппаратное обеспечение показано на изображении ниже.
Как
управляется
светодиод
Веб-сервер Arduino обслуживает страницу, которая позволяет пользователю
щелкнуть флажок, чтобы включить или выключить светодиод. Веб-страница показа-
на здесь:
Ф I г> 10.0.0.20
LED
Click to switch LED
^LED2
on
and off.
3 https://www.youtube.com/watch?v=RULB8FfNxKU
4 https://startingelectronics.org/beginners/start-electronics-now/tut3-starting-
with-arduino/
HTML-код, который веб-сервер Arduino отправляет в веб-браузер, показан ни-
же .
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
<!D0CTYPE html>
B<html>
В <head>
Е
Е
<title>Arduino LED Control</title>
</head>
3 <body>
<h1>LED</h1>
<p>Click to switch LED on and off.</p>
p <form method= >
<input type= name= value= onclick
</form>
</body>
L</html>
>LED2
После установки флажка для включения светодиода веб-страница и HTML-код те-
перь выглядят следующим образом:
Ф ' 10.0.0.20 Е
LED
Click to switch LED
Ы LED2
:i- =
on
~-:
and off.
Обратите внимание на изображение выше, что веб-браузер добавил /?LED2=2 в
конец поля URL-адреса после того, как флажок был установлен.
1
2 ч
3
4
5
6 Е
7
8
9 Е
10
11
12
13
<!D0CTYPE htr.l>
D<html>
] <head>
<title>Arduino LEO Control</title>
</head>
J <body>
<h1>LED</h1>
<p>Click to switch LED on and off.</p>
J <form rethod= >
<input type= nane= value= onclick=
</form>
</body>
L</html>
checke<^>LED2
На приведенном выше изображении Arduino изменил HTML-страницу, которую он
отправил в браузер, так что флажок будет отображаться с галочкой. Изменение
кода выделено на изображении, и видно, что добавлен флажок.
Новые
HTML-теги
В приведенном выше HTML-коде представлены два новых HTML-тега, а именно
<form> и <input>.
HTML-тег <form>
Тег формы содержит элементы управления формы, такие как флажок, используе-
мый в этом примере. В этой форме method="get" в открывающем теге формы приве-
дет к отправке формы с использованием HTTP-запроса GET. Это также приводит к
добавлению текста5 /?LED2=2 в поле URL веб-браузера.
HTML-тег <input>
Один элемент управления добавляется в HTML-форму с помощью тега <input>.
Входной тег не имеет соответствующего закрывающего тега.
В этом примере тег input используется для создания флажка. В тег ввода
включены следующие поля:
■ type="checkbox" — отображает этот элемент управления вводом в виде флажка
■ name="LED2" - определяемое пользователем имя элемента управления
■ value="2" - пользовательское значение элемента управления
■ onclick="submit();" - отправить форму, когда щелкнут элемент управления
флажком
■ checked — если присутствует, флажок установлен, в противном случае он
пуст.
HTTP-запрос
и ответ
Когда флажок установлен, он генерирует HTTP-запрос GET, который отправляет
имя и значение из флажка на сервер Arduino.
Ниже приведен пример HTTP-запроса, отправленного из браузера Firefox на
сервер Arduino после установки флажка:
GET /?LED2=2 HTTP/1.1
Host: 10.0.0.20
User-Agent: Mozilla/5.0 (Xll; Ubuntu; Linux ±686; rv:18.0) Gecko/20100101
Firefox/18.0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language: en-ZA,en-GB;q=0.8,en-US;q=0.5,en;q=0.3
Accept-Encoding: gzip, deflate
Referer: http://10.0.0.20/
Connection: keep-alive
При неустановленном флажке следующий HTTP-запрос отправляется из браузера
на веб-сервер Arduino:
GET / HTTP/1.1
Host: 10.0.0.20
User-Agent: Mozilla/5.0 (Xll; Ubuntu; Linux ±686; rv:18.0) Gecko/20100101
Firefox/18.0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language: en-ZA,en-GB;q=0.8,en-US;q=0.5,en;q=0.3
Accept-Encoding: gzip, deflate
Referer: http://10.0.0.20/?LED2=2
Connection: keep-alive
Скетч Arduino в этом примере считывает заголовок HTTP-запроса и проверяет
текст LED2 = 2, и, если обнаружено, Arduino будет переключать светодиод с вы-
ключенного на включенного.
5 То есть элементу name="LED2" присвоено значение value="2".
Оба приведенных выше запросов содержат текст LED2 = 2, хотя в разных мес-
тах . При установленном флажке текст является частью строки запроса GET. При
не установленном флажке текст является частью Referer: заголовок.
С помощью этой справочной информации мы теперь можем увидеть, как работает
скетч Arduino.
Скетч Arduino для светодиодного веб-сервера показан ниже.
/*
Program
Descript
ion
Hardware:
Software:
References:
Date:
Author:
e th_web s rv_LED
Arduino web server that serves up a web page
allowing the user to control an LED
- Arduino Uno and official Arduino Ethernet
shield. Should work with other Arduinos and
compatible Ethernet shields.
- LED and resistor in series connected between
Arduino pin 2 and GND
Developed using Arduino 1.0.3 software
Should be compatible with Arduino 1.0 +
- Webserver example by David A. Mellis and
modified by Tom Igoe
- Ethernet library documentation:
http://arduino.cc/en/Reference/Ethernet
11 January 2013
W.A. Smith
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
// MAC address from Ethernet shield sticker under board
byte mac[] = { OxDE, OxAD, OxBE, OxEF, OxFE, OxED };
IPAddress ip(10, 0, 0, 20); // IP address, may need to change depending on network
EthernetServer server(80); // create a server at port 80
String HTTP_req;
boolean LED status = 0;
// stores the HTTP request
// state of LED, off by default
void setup()
{
Ethernet.begin(mac, ip)
server.begin();
Serial.begin(9600);
pinMode(2, OUTPUT);
}
// initialize Ethernet device
// start to listen for clients
// for diagnostics
// LED on pin 2
void loop()
{
EthernetClient client = server.available(); // try to get client
if (client) { // got client?
boolean currentLinelsBlank = true;
while (client.connected()) {
if (client.available()) { // client data available to read
char с = client.read(); // read 1 byte (character) from client
HTTP_req += c; // save the HTTP request 1 char at a time
// last line of client request is blank and ends with \n
// respond to client only after last line received
if (c == '\n' && currentLinelsBlank) {
// send a standard http response header
client.println("HTTP/1.1 200 OK");
client.println("Content-Type: text/html");
client.println("Connection: close");
client.println();
// send web page
client.println("<!DOCTYPE html>");
client.println("<html>");
client.println("<head>");
client.println("<title>Arduino LED Control</title>");
client.println("</head>");
client.println("<body>");
client.println("<hl>LED</hl>");
client.println("<p>Click to switch LED on and off.</p>");
client.println("<form method=\"get\">");
ProcessCheckbox(client);
client.println("</form>")
client.println("</body>")
client.println("</html>")
Serial.print(HTTP_req);
HTTP_req = ""; // finished with request, empty string
break;
}
// every line of text received from the client ends with \r\n
if (c == '\n') {
// last character on line of received text
// starting new line with next character read
currentLinelsBlank = true;
}
else if (c != '\r') {
// a text character was received from client
currentLinelsBlank = false;
}
} // end if (client.available())
} // end while (client.connected())
delay(1); // give the web browser time to receive the data
client.stop(); // close the connection
} // end if (client)
}
// switch LED and send back HTML for LED checkbox
void ProcessCheckbox(EthernetClient cl)
{
if (HTTP_req.indexOf("LED2=2") > -1) { // see if checkbox was clicked
// the checkbox was clicked, toggle the LED
if (LED_status) {
LED_status = 0;
}
else {
LED_status = 1;
}
}
if (LED_status) { // switch LED on
digitalWrite(2, HIGH);
// checkbox is checked
cl.println("<input type=\"checkbox\" name=\"LED2\" value=\"2\" \
onclick=\"submit();\" checked>LED2");
else { // switch LED off
digitalWrite(2, LOW);
// checkbox is unchecked
cl.println("<input type=\ffcheckbox\ff name=\ffLED2\ff value=\ff2\ff \
onclick=\"submit();\">LED2");
}
}
Этот скетч представляет собой модифицированную версию эскиза
ETH_WEBSRV_PAGE с базового веб-сервера Arduino.
Эскиз создает страницу HTML, как обычно, но вызывает функцию
ProcessCheckbox (), чтобы проверить строку, которая рисует флажок.
Функция ProcessCheckbox () проверяет, содержит ли HTTP-запрос текст LED2 =
2. Если HTTP-запрос содержит этот текст, то светодиод будет переключен (пере-
ключен с ON на OFF или с OFF на ON), а веб-страница снова отправляется с кон-
тролем флажка, также переключенным, чтобы отразить состояние светодиода.
Скетч был простым для учебных целей, но некоторые улучшения могут быть вне-
сены, чтобы сделать его более надежным.
Скетч в настоящее время проверяет только наличие текстового светодиода LED2
= 2 в HTTP-запросе, чтобы увидеть, был ли нажат флажок. Было бы более надежно
проверить, где текст LED2 = 2 находится в сообщении HTTP, чтобы определить,
установлен ли флажок или нет. Это сделало бы невозможным, чтобы состояние
светодиода и состояние флажка стали несинхронизированными.
ЧАСТЬ 6. ЧТЕНИЕ СОСТОЯНИЯ
КНОПКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ВЕБ-СЕРВЕРА ARDUINO
Состояние кнопки, соединенной с Arduino, читается, чтобы увидеть , включена
она или выключена. Состояние переключателя отображается на веб-странице.
Arduino с Ethernet Shield настроен как веб-сервер и доступен из веб-браузера.
Браузер обновляет веб-страницу каждую секунду, поэтому он может занять се-
кунду, чтобы новое состояние переключателя отображалось после нажатия или вы-
пуска кнопки.
В статье фактически используется схема из одного из примеров7 Arduino на
веб-сайте Arduino, за исключением того, что переключатель подключен к контак-
ту 3, а не к контакту 2 ардуино.
I
6 https://www.youtube.com/watch?v=Nppc4_oHD2A
7 https://www.arduino.cc/en/Tutorial/BuiltlnExamples/Button
^А
9^^V^^lBj
to-янн
1 1 И,^^^^Дя^И ^
1 1
■"о
| ,:|::::|:::::::::::::::::::::
1 , 1.1. . .1
=L)
Исходный код для веб-сервера Arduino показан ниже.
Program:
Description:
Hardware:
Software:
References:
Date:
Author:
e th_web s r v_s wi t ch
Arduino web server shows the state of a switch
on a web page. Does not use the SD card.
Arduino Uno and official Arduino Ethernet
shield. Should work with other Arduinos and
compatible Ethernet shields.
Developed using Arduino 1.0.3 software
Should be compatible with Arduino 1.0 +
- Webserver example by David A. Mellis and
modified by Tom Igoe
- Ethernet library documentation:
http://arduino.cc/en/Reference/Ethernet
12 January 2013
W.A. Smith
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
// MAC address from Ethernet shield sticker under board
byte mac[] = { OxDE, OxAD, OxBE, OxEF, OxFE, OxED };
IPAddress ip(10, 0, 0, 20); // IP address, may need to change depending on network
EthernetServer server(80); // create a server at port 80
void setup()
{
Ethernet.begin(mac, ip);
server.begin();
pinMode(3, INPUT);
}
// initialize Ethernet device
// start to listen for clients
// input pin for switch
void loop()
{
EthernetClient client = server.available(); // try to get client
if (client) { // got client?
boolean currentLinelsBlank = true;
while (client.connected()) {
if (client.available()) { // client data available to read
char с = client.read(); // read 1 byte (character) from client
// last line of client request is blank and ends with \n
// respond to client only after last line received
if (c == '\n' && currentLinelsBlank) {
// send a standard http response header
client.println("HTTP/1.1 200 OK");
client.println("Content-Type: text/html");
client.println("Connnection: close");
client.println();
// send web page
client.println("<!DOCTYPE html>");
client.println("<html>");
client.println("<head>");
client.println("<title>Arduino Read Switch State</title>");
client.println("<meta http-equiv=\"refresh\" content=\"l\">");
client.println("</head>");
client.println("<body>");
client.println("<hl>Switch</hl>");
client.println("<p>State of switch is:</p>");
GetSwitchState(client);
client.println("</body>");
client.println("</html>");
break;
}
// every line of text received from the client ends with \r\n
if (c == '\n') {
// last character on line of received text
// starting new line with next character read
currentLinelsBlank = true;
}
else if (c != '\r') {
// a text character was received from client
currentLinelsBlank = false;
}
} // end if (client.available())
} // end while (client.connected())
delay(1); // give the web browser time to receive the data
client.stop(); // close the connection
} // end if (client)
}
void GetSwitchState(EthernetClient cl)
{
if (digitalRead(3)) {
cl.println("<p>ON</p>");
}
else {
cl.println("<p>OFF</p>");
}
}
Опять же, этот скетч представляет собой модифицированную версию скетча
ETH_WEBSRV_PAGE с базового веб-сервера Arduino.
Веб-страница создается как обычно, за исключением того, что функция
GetSwitchState () вызывается, когда будет отображаться текст для переключате-
ля.
В функции GetSwitchState () состояние переключателя читается. Текст, кото-
рый отправляется в браузер, будет HTML-абзацем, который содержит либо «ON»,
либо «OFF», в зависимости от состояния переключателя.
Строка HTML в <head> части HTML-страницы, отправленной в браузер, использу-
ется для того, чтобы сообщить браузеру обновлять страницу каждую секунду. Это
позволяет отображать новое состояние переключателя, если он изменился.
Строка кода в скетче, которая делает это, показана здесь:
client.println ("<meta http-equiv = \" refresh \ "content = \" 1 \ ">");
Это будет отправлено в браузер в качестве следующего HTML-кода:
<meta http-equiv = "refresh" content = "1">
«1» в коде говорит браузеру обновлять каждые 1 секунду.
Помните, что вы можете щелкнуть правой кнопкой мыши на веб-странице в своем
браузере, а затем выбрать источник просмотра страницы во всплывающем меню
(или аналогичный элемент меню в зависимости от используемого вами браузера).
Это тот же метод, который используется для чтения аналоговых входов Arduino
в примере Webserver, который встроен в программное обеспечение Arduino (най-
дено в Arduino IDE в разделе File -> Examples -> Ethernet -> Webserver).
Улучшение этого примера
Надоедливая вещь об этом методе обновления страницы, заключается в том, что
браузер мигает каждую секунду, когда он обновляет страницу. В следующей части
этого учебника мы будем использовать метод, называемый AJAX, который будет
обновлять только часть веб-страницы, которая отображает состояние коммутато-
ра.
ЧАСТЬ 7. ОТОБРАЖЕНИЕ ВРУЧНУЮ
СОСТОЯНИЯ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ НА
ВЕБ-СЕРВЕРЕ ARDUINO
С ПОМОЩЬЮ AJAX
Состояние переключателя, подключенного к плате Arduino/Ethernet, отобража-
ется на веб-странице, размещенной на Arduino. AJAX используется для получения
состояния переключателя при нажатии кнопки на веб-странице8.
Причина использования кнопки на веб-странице для обновления состояния пере-
ключателя заключается в том, чтобы сделать код простым для тех, кто плохо
знаком с AJAX. Следующая часть этой серии будет автоматизировать чтение со-
стояния переключателя с помощью AJAX для более практического применения.
Схема та же что и в части 6.
Что такое
АЯКС?
AJAX означает Асинхронный JavaScript и XML.
AJAX — это, по сути, использование набора функций JavaScript для получения
информации с веб-сервера (нашего Arduino). Это означает, что данные на веб-
странице могут обновляться, не загружая каждый раз всю страницу целиком.
Использование AJAX будет улучшением по сравнению с предыдущей частью этого
https://www.youtube.com/watch?v=AXG5bdCkSQo
руководства, поскольку код обновления HTML, который заставляет страницу мер-
цать каждый раз, когда она перезагружается, больше не нужен. На странице бу-
дет обновляться только та информация, которая изменилась (состояние переклю-
чателя) , устраняющая мерцание.
Что такое
JavaScript?
JavaScript — это язык сценариев на стороне клиента. Это означает, что это
код, который будет работать в веб-браузере.
JavaScript включен в HTML-страницу. Когда вы просматриваете веб-страницу
HTML, размещенную на Arduino, страница и JavaScript загружаются в ваш брау-
зер. Затем ваш браузер запускает код JavaScript (при условии, что вы не от-
ключили JavaScript в своем браузере).
AJAX-скетч
Ардуино
Эскиз для этой части урока показан ниже. Скопируйте его и вставьте в
Arduino IDE, а затем загрузите в Arduino.
h
Program:
Description:
Hardware:
Software:
References:
Date:
Author:
e th_web s rv_AJAX_swi tch
Arduino web server shows the state of a switch
on a web page using AJAX. The state of the
switch must be read by clicking a button on
the web page - for demonstrating AJAX.
Does not use the SD card.
Arduino Uno and official Arduino Ethernet
shield. Should work with other Arduinos and
compatible Ethernet shields.
Developed using Arduino 1.0.3 software
Should be compatible with Arduino 1.0 +
- Webserver example by David A. Mellis and
modified by Tom Igoe
- Ethernet library documentation:
http://arduino.cc/en/Reference/Ethernet
- Learning PHP, MySQL & JavaScript by
Robin Nixon, O'Reilly publishers
15 January 2013
W.A. Smith
-*/
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
// MAC address from Ethernet shield sticker under board
byte mac[] = { OxDE, OxAD, OxBE, OxEF, OxFE, OxED };
IPAddress ip(10, 0, 0, 20); // IP address, may need to change depending on network
EthernetServer server(80); // create a server at port 80
String HTTP_req;
void setup() {
// stores the HTTP request
Ethernet.begin(mac, ip); // initialize Ethernet device
server.begin(); // start to listen for clients
Serial.begin(9600); // for diagnostics
pinMode(3, INPUT); // switch is attached to Arduino pin 3
}
void loop() {
EthernetClient client = server.available(); // try to get client
if (client) { // got client?
boolean currentLinelsBlank = true;
while (client.connected()) {
if (client.available()) { // client data available to read
char с = client.read(); // read 1 byte (character) from client
HTTP_req += c; // save the HTTP request 1 char at a time
// last line of client request is blank and ends with \n
// respond to client only after last line received
if (c == '\n' && currentLinelsBlank) {
// send a standard http response header
client.println("HTTP/1.1 200 OK");
client.println("Content-Type: text/html");
client.println("Connection: keep-alive");
client.println();
// AJAX request for switch state
if (HTTP_req.indexOf("ajax_switch") > -1) {
// read switch state and send appropriate paragraph text
GetSwitchState(client);
}
else { // HTTP request for web page
// send web page - contains JavaScript with AJAX calls
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
"<!DOCTYPE html>");
"<html>");
"<head>");
"<title>Arduino Web Page</title>");
"<script>");
"function GetSwitchState() {");
"nocache = \"&nocache=\"\ + Math.random() *
1000000;");
"var request = new XMLHttpRequest();");
"request.onreadystatechange = function() {");
"if (this.readyState == 4) {");
"if (this.status == 200) {");
"if (this.responseText != null) {");
"document.getElementByld(\"switch_txt\")\
.innerHTML = this.responseText;");
"}}}}") ;
client.println
client.println
"request.open(\"GET\", \"ajax_switch\" + nocache, true);");
//client.println("request.open(\"GET\", \"ajax_switch\",
true);");
client.println("request.send(null);");
client.println("}") ;
client.println("</script>");
client.println("</head>");
client.println("<body>");
client.println("<hl>Arduino AJAX Switch Status</hl>");
client.println(
"<p id=\"switch_txt\">Switch state: Not requested...</p>");
client.println("<button type=\"button\"\onclick=\
"GetSwitchState()\">Get Switch State</button>");
client.println("</body>");
client.println("</html>");
}
// display received HTTP request on serial port
Serial.print(HTTP_req);
HTTP_req = ""; // finished with request, empty string
break;
}
// every line of text received from the client ends with \r\n
if (c == '\n') {
// last character on line of received text
// starting new line with next character read
currentLinelsBlank = true;
}
else if (c != '\r') {
// a text character was received from client
currentLinelsBlank = false;
}
} // end if (client.available())
} // end while (client.connected())
delay(1); // give the web browser time to receive the data
client.stop(); // close the connection
} // end if (client)
}
// send the state of the switch to the web browser
void GetSwitchState(EthernetClient cl)
{
if (digitalRead(3)) {
cl.println("Switch state: ON");
}
else {
cl.println("Switch state: OFF");
}
}
Приведенный выше скетч отправит следующий HTML и JavaScript (см. ниже) в
веб-браузер.
Структура
страницы
В части <head> HTML-кода между открывающим и закрывающим тегами <script>
можно найти функцию JavaScript.
Всякий раз, когда нажимается кнопка на веб-странице, вызывается функция
JavaScript GetSwitchState().
Когда нажимается кнопка веб-страницы и вызывается функция GetSwitchState(),
она отправляет на Arduino HTTP-запрос GET, содержащий текст «ajax_switch».
Этот запрос выглядит следующим образом:
GET /ajax_switch&nocache=29860.903564600583 HTTP/1.1
Host: 10.0.0.20
User-Agent: Mozilla/5.0 (Xll; Ubuntu; Linux x86_64; rv:18.0) Gecko/20100101
Firefox/18.0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language: en-ZA,en-GB;q=0.8,en-US;q=0.5,en;q=0.3
Accept-Encoding: gzip, deflate
Referer: http://10.0.0.20/
Connection: keep-alive
<!DOCTYPE htrl>
<html>
<head>
<title>Arduino Web Page</title>
<script>
function GetSwitchState()
{
nocache = + Math.random() * 1000000;
var request = new XMLHttpRequest();
request.onreadystatechange = function()
{
if (this.readyState == 4) {
if (this.status == 200) {
if (this.responseText != null) {
document.getElementById( ).innerHTML = this.responseText;
>
}
}
>
request.open( , * nocache, true);
request.send(null) ;
>
</script>
</head>
<body>
<h1>Ardumo AJAX Switch Status</h1>
<p id= >Switch state: Not requested...</p>
<button type= onciic<= >Get Switch State</button>
</body>
</html>
Когда Arduino получает этот запрос (содержащий текст ajax_switch), он отве-
чает стандартным заголовком ответа HTTP, за которым следует текст, содержащий
состояние переключателя.
В коде Arduino функция GetSwitchState() считывает состояние переключателя
на выводе Arduino и отправляет текст Состояние переключателя: ВКЛ или Состоя-
ние переключателя: ВЫКЛ.
Когда JavaScript в браузере получает этот ответ, он запускает код безымян-
ной функции request.onreadystatechange = function(). Эта функция запускается
каждый раз, когда Arduino отправляет ответ браузеру. Он заменяет текст «Со-
стояние переключателя: х на веб-странице» (или текст «Состояние переключателя
по умолчанию: Не запрошено...») новым текстом, полученным от Arduino.
Этот запрос JavaScript от браузера и ответ от Arduino и есть AJAX в дейст-
вии.
Функция JavaScript основана на коде из книги Robin Nixon "Learning PHP,
MySQL, and JavaScript: A Step-By-Step Guide to Creating Dynamic Websites",
стр. 385 (издание 2009 г.).
В книге автор объясняет, что при использовании GET-запроса веб-браузер мо-
жет кзшировать GET-запрос. Это означает, что первый запрос будет работать
нормально, но последующие запросы завершатся ошибкой, так как первый ответ на
запрос кзшируется и каждый раз будет отображаться браузером.
Введение случайного числа в запрос решает проблему кэширования. Из пяти
различных браузеров (Firefox, IE, Safari, Chromium, Chrome) было обнаружено,
что только Internet Explorer кзширует запрос, поэтому для устранения проблемы
в IE было добавлено случайное число.
Операцию AJAX, выполненную в этом примере, можно резюмировать следующим об-
разом :
1. AJAX-запрос из браузера
При нажатии кнопки на веб-странице запускается функция JavaScript
GetSwitchState(). Эта функция делает следующее:
■ Генерирует случайное число для отправки с запросом GET: nocache =
"&nocache=" + Math.random() * 1000000;
■ Создает объект XMLHttpRequest() с именем request: var request = new
XMLHttpRequest() ;
■ Назначает функцию для обработки ответа веб-сервера:
request.onreadystatechange = function() (и следующий код между фигурными
скобками {}).
■ Настраивает запрос HTTP GET для отправки на веб-сервер:
request.open("GET", "ajax_switch" + nocache, true);
■ Отправляет HTTP-запрос: request.send(null);
2. Ответ от веб-сервера Arduino
Когда веб-сервер Arduino получает HTTP-запрос GET, он отправляет стандарт-
ный ответ HTTP, за которым следует текст, представляющий состояние переключа-
теля. Состояние переключателя и отправленный текст получаются из собственной
функции Arduino GetSwitchState().
3. Браузер JavaScript обрабатывает ответ
Ответ HTTP от веб-сервера Arduino обрабатывается кодом JavaScript. Функция
обработчика событий JavaScript запускается, когда получен ответ от Arduino
(функция обработчика событий — это безымянная функция, назначенная для
request.onreadystatechange).
Если полученный ответ в порядке и не пуст, то выполняется эта строка
JavaScript:
document.getElementById("switch_txt").innerHTML = this.responseText;
Этот JavaScript находит абзац в HTML, отмеченный идентификатором
switch_txt, и заменяет текущий текст текстом, полученным от Arduino. HTML для
этого абзаца выглядит следующим образом:
<р id="switch_txt">Switch state: Not requested...</p>
Этот пример иллюстрирует использование AJAX для обновления одного абзаца
текста в браузере. Следующая часть этого руководства будет автоматизировать
запрос AJAX, чтобы не нужно было нажимать кнопку, чтобы инициировать запрос.
ЧАСТЬ 8. АВТОМАТИЧЕСКОЕ ЧТЕНИЕ
СОСТОЯНИЯ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ AJAX
НА ВЕБ-СЕРВЕРЕ ARDUINO
С небольшой модификацией кода HTML и JavaScript в скетче Arduino из преды-
дущей части этого руководства веб-сервер Arduino можно заставить автоматиче-
ски обновлять статус переключателя на веб-странице9. Кнопка на веб-странице,
которая использовалась для вызова AJAX из предыдущей части этого руководства,
больше не нужна.
Прежде чем продолжить эту часть руководства, вам необходимо пройти предыду-
щую часть этого руководства и понять ее.
9 https : / /www. you tube. com/watch?v=Nw5vUg8BWck
В предыдущий скетч (eth_websrv_AJAX_switch) нужно внести всего три измене-
ния, чтобы автоматизировать вызов AJAX, который обновляет статус переключате-
ля на веб-странице.
Измененный скетч показан здесь:
/*-
Program:
Description:
Hardware:
Software:
References:
Date:
Author:
e th_webs rv_A JAX_s wi tch_au to
Arduino web server shows the state of a switch
on a web page using AJAX. The state of the
switch is updated automatically.
Does not use the SD card.
Arduino Uno and official Arduino Ethernet
shield. Should work with other Arduinos and
compatible Ethernet shields.
Developed using Arduino 1.0.3 software
Should be compatible with Arduino 1.0 +
- Webserver example by David A. Mellis and
modified by Tom Igoe
- Ethernet library documentation:
http://arduino.cc/en/Reference/Ethernet
- Learning PHP, MySQL & JavaScript by
Robin Nixon, O'Reilly publishers
13 February 2013
W.A. Smith
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
// MAC address from Ethernet shield sticker under board
byte mac[] = { OxDE, OxAD, OxBE, OxEF, OxFE, OxED };
IPAddress ip(10, 0, 0, 20); // IP address, may need to change depending on network
EthernetServer server(80); // create a server at port 80
String HTTP req;
// stores the HTTP request
void setup() {
Ethernet.begin(mac, ip)
server.begin();
Serial.begin(9600) ;
pinMode (3 , INPUT) ;
}
// initialize Ethernet device
// start to listen for clients
// for diagnostics
// switch is attached to Arduino pin 3
void loop() {
EthernetClient client = server.available();
// try to get client
if (client) { // got client?
boolean currentLinelsBlank = true;
while (client.connected()) {
if (client.available()) { // client data available to read
char с = client.read(); // read 1 byte (character) from client
HTTP_req += c; // save the HTTP request 1 char at a time
// last line of client request is blank and ends with \n
// respond to client only after last line received
if (c == '\n' && currentLinelsBlank) {
// send a standard http response header
client.println("HTTP/1.1 200 OK");
client.println("Content-Type: text/html");
}
//
if
}
client.println("Connection: keep-alive");
client.println();
// AJAX request for switch state
if (HTTP_req.indexOf("ajax_switch") > -1) {
// read switch state and send appropriate paragraph text
GetSwitchState(client);
}
else { // HTTP request for web page
// send web page - contains JavaScript with AJAX calls
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
"<!DOCTYPE html>");
"<html>");
"<head>");
"<title>Arduino Web Page</title>");
"<script>");
"function GetSwitchState() {");
"nocache = \"&nocache=\"\ + Math.random()
* 1000000;");
"var request = new XMLHttpRequest();");
"request.onreadystatechange = function() {");
"if (this.readyState == 4) {");
"if (this.status == 200) {");
"if (this.responseText != null) {");
"document.getElementByld(\"switch_txt\")\
.innerHTML = this.responseText;");
"}}}}") ;
client.println
client.println
"request.open(\"GET\", \"ajax_switch\" + nocache, true)
["request.send(null);");
;"setTimeout('GetSwitchState()', 1000);")
["}") ;
'</script>");
'</head>");
'<body onload=\"GetSwitchState()\">");
'<hl>Arduino AJAX Switch Status</hl>");
");
client.println i
"<p id=\"switch_txt\">Switch state:
"</body>");
"</html>");
Not requested...</p>");
}
// display received HTTP request on serial port
Serial.print(HTTP_req);
HTTP_req = ""; // finished with request, empty string
break;
every line of text received from the client ends with \r\n
(c == '\n') {
// last character on line of received text
// starting new line with next character read
currentLinelsBlank = true;
else if (c != '\r') {
// a text character was received from client
currentLinelsBlank = false;
}
} // end if (client.available())
} // end while (client.connected())
delay(1); // give the web browser time to receive the data
client.stop(); // close the connection
} // end if (client)
}
// send the state of the switch to the web browser
void GetSwitchState(EthernetClient cl)
{
if (digitalRead(3)) {
cl.println("Switch state: ON");
}
else {
cl.println("Switch state: OFF");
}
}
На изображении ниже показаны изменения, внесенные в файл HTML, который
скетч Arduino отправляет в веб-браузер (этот файл отправляется построчно с
помощью client.println() в скетче).
<!DOCTYPE htrl>
<html>
<head>
<title>Arduino Web Page</title>
<script>
function GetSwitchState()
{
nocache = + Math.random() * 1000000;
var request = new XMLHttpRequest();
request.onreadystatechange = function()
{
if (this.readyState == 4) {
if (this.status == 200) {
if (this.responseText != null) {
document.getElementById( ).innerHTML = this.responseText;
>
>
>
}
request.open( , + nocache, true);
request.send (null) ;
setTimeout( , 1000); // new <— added this line
}
</script>
</head>
<body onload- > <— modified this line
<h1>Arduino AJAX Switch Status</h1>
<p id= >Switch state: Not requested...</p>
removed
</body>
</html>
Код кнопки веб-страницы
Во-первых, код, который создает кнопку на веб-странице, был удален, так как
кнопка больше не нужна. Его можно увидеть закомментированным на изображении
выше.
Вызов функции GetSwitchState()
Функция GetSwitchState(), которая раньше вызывалась при каждом нажатии
кнопки, теперь вызывается при загрузке страницы. Это делается путем вызова
функции, когда происходит событие загрузки страницы, путем изменения тега
<body> в HTML: <body onload="GetSwitchState()">
Это добавляется в скетч Arduino с помощью следующей строки кода:
client.println("<body onload=\"GetSwitchState()\">");
Вызов AJAX каждую секунду
Функция GetSwitchState() будет вызываться только один раз при загрузке веб-
страницы, если только мы не изменим код для периодического вызова этой функ-
ции.
Следующая строка кода добавляется в конец функции GetSwitchState(), чтобы
убедиться, что эта функция вызывается каждую секунду:
setTimeout('GetSwitchState() ' , 1000);
Эта строка кода JavaScript вызывает GetSwitchState() каждые 1000 миллисе-
кунд (каждую секунду). Поэтому каждую секунду выполняется вызов AJAX, который
получает статус коммутатора и обновляет его на веб-странице.
Этот код добавляется на веб-страницу путем добавления этой строки в скетч
Arduino:
client.println("setTimeout('GetSwitchState()', 1000);");
ЧАСТЬ 9. АНАЛОГОВЫЕ ВХОДЫ
И ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ AJAX
Обновление состояния более чем одного переключателя, подключенного к веб-
серверу Arduino, а также отображение значения одного из аналоговых входов10.
JavaScript используется для выполнения вызовов AJAX для запроса состояния
переключателя и аналогового значения с веб-сервера.
5V
А2
а
7
ARDUINO
UNO
GND
-О.
5wi
-О O
SW2
О O
3£
Л) iok |-3-
RVl
https://www.youtube.com/watch?v=0CcsDPmPrtc
На приведенной выше принципиальной схеме показано, как переключатели под-
ключены к Arduino (с подключенным к нему шилдом Ethernet) . Потенциометр под-
ключен к аналоговому входу А2, так что значение на А2 можно изменить и обно-
вить на веб-странице.
Скетч Arduino — это модифицированная версия скетча из предыдущего урока.
h
Program:
Description:
Hardware:
Software:
References:
Date:
Author:
e th_web s rv_AJAX_IN
Uses Ajax to update the state of two switches
and an analog input on a web page. The Arduino
web server hosts the web page.
Does not use the SD card.
Arduino Uno and official Arduino Ethernet
shield. Should work with other Arduinos and
compatible Ethernet shields.
Developed using Arduino 1.0.3 software
Should be compatible with Arduino 1.0 +
- Webserver example by David A. Mellis and
modified by Tom Igoe
- Ethernet library documentation:
http://arduino.cc/en/Reference/Ethernet
- Learning PHP, MySQL & JavaScript by
Robin Nixon, O'Reilly publishers
20 February 2013
W.A. Smith
-*/
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
// MAC address from Ethernet shield sticker under board
byte mac[] = { OxDE, OxAD, OxBE, OxEF, OxFE, OxED };
IPAddress ip(10, 0, 0, 20); // IP address, may need to change depending on network
EthernetServer server(80); // create a server at port 80
String HTTP req;
// stores the HTTP request
void setup() {
Ethernet.begin(mac,
server.begin();
Serial.begin(9600);
pinMode(7, INPUT);
pinMode(8, INPUT);
}
ip); // initialize Ethernet device
// start to listen for clients
// for diagnostics
// switch is attached to Arduino pin 7
// switch is attached to Arduino pin 8
void loop() {
EthernetClient client = server.available();
// try to get client
if (client) { // got client?
boolean currentLinelsBlank = true;
while (client.connected()) {
if (client.available()) { // client data available to read
char с = client.read(); // read 1 byte (character) from client
HTTP_req += c; // save the HTTP request 1 char at a time
// last line of client request is blank and ends with \n
// respond to client only after last line received
if (c == '\n' && currentLinelsBlank) {
// send a standard http response header
}
//
if
}
client.println("HTTP/1.1 200 OK");
client.println("Content-Type: text/html");
client.println("Connection: keep-alive");
client.println();
// AJAX request for switch state
if (HTTP_req.indexOf("ajax_switch") > -1) {
// read switch state and analog input
GetAjaxData(client);
}
else { // HTTP request for web page
// send web page - contains JavaScript with AJAX calls
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
"nocache =
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
client.println
"<!DOCTYPE html>");
"<html>");
"<head>");
"<title>Arduino Web Page</title>");
"<script>");
"function GetSwitchAnalogDataO {");
\"&nocache=\" + Math.random() * 1000000;");
"var request = new XMLHttpRequest();");
"request.onreadystatechange = function() {");
"if (this.readyState == 4) {");
"if (this.status == 200) {");
"if (this.responseText != null) {");
"document.getElementByld(\"sw_an_data\")\
.innerHTML = this.responseText;");
"}}}}") ;
client.println i
client.println i
"request.open(\"GET\", \"ajax_switch\" + nocache, true);");
["request.send(null);");
["setTimeout('GetSwitchAnalogDataO ' ,1000) ;")
["}") ;
'</script>");
'</head>");
["<body onload=\"GetSwitchAnalogData()\">");
;"<hl>Arduino AJAX Input</hl>");
'<div id=\"sw_an_data\">");
'</div>");
["</body>");
'</html>");
}
// display received HTTP request on serial port
Serial.print(HTTP_req);
HTTP_req = ""; // finished with request,
break;
empty string
every line of text received from the client ends with \r\n
(c == '\n') {
// last character on line of received text
// starting new line with next character read
currentLinelsBlank = true;
else if (c != '\r') {
// a text character was received from client
currentLinelsBlank = false;
}
} // end if (client.available())
} // end while (client.connected())
delay(1); // give the web browser time to receive the data
client.stop(); // close the connection
} // end if (client)
}
// send the state of the switch to the web browser
void GetAjaxData(EthernetClient cl) {
int analog_val;
if (digitalRead(7)) {
cl.println("<p>Switch 7 state: ON</p>");
}
else {
cl.println("<p>Switch 7 state: OFF</p>");
}
if (digitalRead(8)) {
cl.println("<p>Switch 8 state: ON</p>");
}
else {
cl.println("<p>Switch 8 state: OFF</p>");
}
// read analog pin A2
analog_val = analogRead(2);
cl.print("<p>Analog A2: ") ;
cl.print(analog_val);
cl.println("</p>");
Приведенный выше скетч создает следующий HTML-код:
<!DOCTYPE h: 1>
--html->
<head>
-:title>Arduino Web Pagc/titlc>
^scr ipt>
function GetS/.itchAnalogData( ) {
nocache ~ * Math.random() * "Ouuj-jj;
var request - new XMLHttpRequestC);
request.onreadystatechange - function() {
if (this.rcadyState -- :) {
if (this.status == 100) {
if (this.responseText !- null) {
document.getElementById( ).innerHTML - this.responseText;
>
>
}
>
request.open( , * nocache. true);
request.send (null) ;
setTimeout( , 1 ' O. );
>
^/scnpt>
</head>
«-body "m! »,-* i- >
<h1>Arduino AJAX Input</h1>
<div ::i"
*- / d l v >
</body>
</html>
Контакты 7 и 8 Arduino настроены как входы в части setup() скетча.
Функция JavaScript, которая обрабатывает вызов AJAX, была переименована.
Функция Arduino, отвечающая на вызов AJAX, также была переименована.
Под заголовком HI в HTML-коде был создан HTML-элемент <div> с идентификато-
ром «sw_an_data». Раздел div невидим на странице, но он служит местом для
размещения JavaScript информации (переключателей и аналоговых значений), от-
правленной обратно с Arduino.
Отправка запроса данных из браузера
Функция JavaScript GetSwitchAnalogData() вызывается каждую секунду. Каждую
секунду он отправляет запрос GET на веб-сервер Arduino.
Получение и обработка запроса AJAX на Arduino
Когда Arduino получает запрос AJAX, он запускает функцию GetAjaxData(). Эта
функция считывает состояние двух переключателей и отправляет статусы переклю-
чателей (ВКЛ или ВЫКЛ) обратно в веб-браузер. Функция также считывает значе-
ние аналогового контакта А2 и отправляет его обратно в браузер.
Отображение новых данных в веб-браузере
Когда веб-браузер получает данные, запрошенные от Arduino, он просто встав-
ляет их в div с идентификатором sw_an_data.
(ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ)
Техника
БОЛЬШАЯ КАТУШКА ТЕСЛЫ
Полежака А.
Введение
Трансформатор Теслы, или катушка Теслы (англ. Tesla coil), или просто тесла
— устройство, изобретённое Николой Теслой и носящее его имя. Является резо-
нансным трансформатором, производящим высокое напряжение высокой частоты.
Прибор был запатентован 22 сентября 1896 года как «Аппарат для производства
электрических токов высокой частоты и потенциала».
Трансформатор Теслы основан на использовании резонансных стоячих электро-
магнитных волн в катушках. Его первичная обмотка содержит небольшое число
витков и является частью искрового колебательного контура, включающего в себя
также конденсатор и искровой промежуток. Вторичной обмоткой служит прямая ка-
тушка провода. При совпадении частоты колебаний колебательного контура пер-
вичной обмотки с частотой одного из собственных колебаний (стоячих волн) вто-
ричной обмотки вследствие явления резонанса во вторичной обмотке возникнет
стоячая электромагнитная волна и между концами катушки появится высокое пере-
менное напряжение.
Для того, чтобы лучше понять, как колебательный контур накапливает энергию,
и откуда в тесле берется такое большое напряжение, представим качели, которые
раскачивает человек. Качели - это колебательный контур, человек - это первич-
ная обмотка. Скорость качель - это ток во вторичной обмотке, а высота подъема
- наше долгожданное напряжение.
Человек толкает качели, и, таким образом передает в них энергию. И вот, за
несколько толчков, качели раскачались и подлетают так высоко, как это только
возможно - они накопили много энергии. Тоже самое происходит и с теслой,
только когда энергии становится слишком много, происходит пробой воздуха и мы
видим наш красивущий стример.
Естественно, раскачивать качели нужно не просто так, а в точном согласии с
их собственными колебаниями. Количество колебаний качель в секунду называет-
ся ллрезонансная частота".
Участок траектории полета качели, на протяжении которого человек их толка-
ет, определяет коэффициент связи. Если человек будет постоянно держать качели
своей рукой, то он раскачает их очень быстро, но качели смогут отклониться
только на длину руки. В таком случае говорят, что коэффициент связи равен
единице. Наши качели с большим коэффициентом связи — это аналог обычного
трансформатора.
Теперь рассмотрим ситуация, когда человек только немного подталкивает каче-
ли. В этом случае коэффициент связи мал, а качели отклоняются намного дальше
- человек теперь их не держит. Качели придется раскачивать дольше, но с этим
справится даже очень хилый человек, чуть-чуть толкая их каждый период колеба-
ний.
Такие качели и есть аналогом трансформатора Теслы.
Напряжение
\hi\f\t
.1
1 1 1
1
1
i
1
in
hi
ШИШ
III
1 1 ! 1
Время
Итак, чем больше коэффициент связи, тем быстрее во вторичный контур накачи-
вается энергия, но при этом выходное напряжение тесла получается меньше.
Теперь рассмотрим добротность. Добротность - это противоположность трению в
качелях. Если трение очень большое (низкая добротность), то человек своими
слабенькими толчками не сможет их раскачать. Таким образом, коэффициент связи
и добротность контура должны быть согласованны для достижения максимальной
высоты качель (максимальной длинны стримера).
Так как добротность вторичной обмотки в трансформаторе Теслы - величина не
постоянная (она зависит от стримера) , то согласовать эти две величины очень
не просто, и поэтому просто подбирают опытным путем.
Простейший трансформатор Теслы включает в себя входной трансформатор, ка-
тушку индуктивности, состоящую из двух обмоток — первичной и вторичной, раз-
рядник (прерыватель, часто встречается английский вариант Spark Gap), конден-
сатор, тороид (используется не всегда) и терминал (на схеме показан как «вы-
ход») .
Источник
питания
(Выход)
Конденсатор
Разрядник
9Первичная|
обмотка
Вторичная
обмотка
Первичная обмотка обычно содержит всего несколько витков медной трубки или
провода большого диаметра, а вторичная около 1000 витков провода меньшей пло-
щади сечения. Первичная катушка может быть плоской (горизонтальной), кониче-
ской или цилиндрической (вертикальной). В отличие от обычных трансформаторов,
здесь нет ферромагнитного сердечника. Таким образом, взаимоиндукция между
двумя катушками гораздо меньше, чем у трансформаторов с ферромагнитным сер-
дечником. Первичная катушка вместе с конденсатором образует колебательный
контур, в который включён нелинейный элемент — разрядник.
Разрядник, в простейшем случае, обыкновенный газовый, представляет собой
два массивных электрода с регулируемым зазором. Электроды должны быть устой-
чивы к протеканию больших токов через электрическую дугу между ними и иметь
хорошее охлаждение.
Вторичная катушка также образует колебательный контур, где роль конденсато-
ра, главным образом, выполняют ёмкость тороида и собственная межвитковая ём-
кость самой катушки. Вторичную обмотку часто покрывают слоем эпоксидной смолы
или лака для предотвращения электрического пробоя.
Терминал может быть выполнен в виде диска, заточенного штыря или сферы и
предназначен для получения предсказуемых искровых разрядов большой длины.
Таким образом, трансформатор Теслы представляет собой два связанных колеба-
тельных контура, что и определяет его замечательные свойства и является глав-
ным его отличием от обычных трансформаторов. Для полноценной работы трансфор-
матора эти два колебательных контура должны быть настроены на одну резонанс-
ную частоту. Обычно в процессе настройки подстраивают первичный контур под
частоту вторичного путём изменения ёмкости конденсатора и числа витков пер-
вичной обмотки до получения максимального напряжения на выходе трансформато-
ра.
Трансформатор Теслы рассматриваемой простейшей конструкции, показанной на
схеме, работает в импульсном режиме. Первая фаза — это заряд конденсатора до
напряжения пробоя разрядника. Вторая фаза — генерация высокочастотных колеба-
ний в первичном контуре. Разрядник, включённый параллельно, замыкая источник
питания (трансформатор), исключает его из контура, иначе источник питания
вносит определенные потери в первичный контур и этим снижает его добротность.
На практике это влияние может во много раз уменьшить длину разряда, поэтому в
схеме трансформатора Теслы разрядник всегда ставится параллельно источнику
питания.
Заряд конденсатора производится внешним источником высокого напряжения на
базе повышающего низкочастотного трансформатора. Ёмкость конденсатора выбира-
ется таким образом, чтобы вместе с индуктором она составляла резонансный кон-
тур с частотой резонанса, равной высоковольтному контуру. Однако частота бу-
дет отличаться от расчетной по формуле Томсона1, так как в первом контуре су-
ществуют заметные потери на «накачку» второго контура.
Напряжение заряда ограничено напряжением пробоя разрядника, которое, (в
случае воздушного разрядника), можно регулировать, изменяя расстояние между
электродами или их форму. Обычно напряжение заряда конденсатора лежит в диа-
пазоне 2—20 киловольт.
После достижения между электродами разрядника напряжения пробоя, в нём воз-
никает лавинообразный электрический пробой газа. Конденсатор разряжается че-
рез разрядник на катушку. После разряда конденсатора, напряжение пробоя раз-
рядника резко уменьшается из-за оставшихся в газе носителей заряда (ионов).
Поэтому цепь колебательного контура, состоящего из первичной катушки и кон-
денсатора, остаётся замкнутой через разрядник, и в ней возникают высокочас-
тотные колебания. Колебания постепенно затухают, в основном, из-за потерь в
разряднике и в цепи вторичной обмотки, но продолжаются до тех пор, пока ток
создаёт достаточное количество носителей заряда для поддержания разряда. Во
вторичной цепи возникают резонансные колебания, что приводит к появлению на
терминале высокого напряжения.
Во всех типах трансформаторов Теслы основной элемент конструкции — первич-
ный и вторичный контуры — остается неизменным. Однако, одна из его частей —
генератор высокочастотных колебаний может иметь различную конструкцию. В аб-
бревиатурах названий катушек Теслы, питаемых постоянным током, часто присут-
ствуют буквы DC, например DCSGTC.
На данный момент существуют:
■ SGTC (англ. spark-gap Tesla coil) — классическая катушка Теслы — генератор
колебаний выполнен на искровом промежутке (разряднике). Для мощных транс-
форматоров Теслы наряду с обычными разрядниками (статическими) используют-
ся более сложные конструкции разрядника. Например, RSG (от англ. rotary
spark gap, можно перевести как роторный/вращающийся искровой промежуток)
или статический искровой промежуток с дополнительными дугогасительными
устройствами. В этом случае, частоту работы промежутка целесообразно выби-
рать синхронно частоте подзарядки конденсатора, и схема в этом случае бли-
же к картинке, а не тому, как она здесь описана. В конструкции роторного
искрового промежутка используется двигатель (обычно это электродвигатель),
вращающий диск с электродами, которые приближаются, (или просто замыкают),
к ответным электродам для замыкания первичного контура. Скорость вращения
вала и расположение контактов выбираются исходя из необходимой частоты
следования пачек колебаний. Различают синхронные и асинхронные роторные
искровые промежутки в зависимости от управления двигателем. Также исполь-
зование вращающегося искрового промежутка сильно снижает вероятность воз-
никновения паразитной дуги между электродами. Иногда обычный статический
разрядник заменяют многоступенчатым статическим разрядником. Для охлажде-
ния разрядников, их иногда помещают в жидкие или газообразные диэлектрики,
например, в масло. Типовой прием для гашения дуги в статическом разряднике
— это продувка электродов мощной струёй воздуха. Иногда классическую кон-
струкцию дополняют вторым, защитным разрядником. Его задача — защита пи-
тающей (низковольтной части) от высоковольтных выбросов.
1 Т0 = 2rcsqrt(LC), где Т0 — период собственных колебаний; L — индуктивность; С —
ёмкость. f0 — частота собственных колебаний - равна 1/Т0.
■ Ламповая катушка Теслы (ЛКТ) (англ. vacuum-tube Tesla coil, VTTC). В ней в
качестве генератора ВЧ колебаний используются электронные лампы. Обычно,
это мощные генераторные лампы, такие как ГУ-81, однако встречаются и мало-
мощные конструкции. Одна из особенностей — отсутствие необходимости в вы-
соком напряжении. Для получения сравнительно небольших разрядов достаточно
300—600 В. Также VTTC практически не издает шума, появляющегося при работе
катушки Теслы на искровом промежутке.
■ SSTC (англ. solid-state Tesla coil) — генератор выполнен на полупроводни-
ках. Он включает в себя задающий генератор (с регулируемой частотой, фор-
мой, длительностью импульсов) и силовые ключи (мощные полевые MOSFET тран-
зисторы) . Данный вид катушек Теслы является самым интересным по нескольким
причинам: изменяя тип сигнала на ключах, можно кардинально изменять внеш-
ний вид разряда. Также ВЧ сигнал генератора можно промодулировать звуковым
сигналом, например музыкой — звук будет исходить из самого разряда. Впро-
чем, аудиомодуляция возможна (с небольшими доработками) и в VTTC. К прочим
достоинствам, можно отнести низкое питающее напряжение и отсутствие шумно-
го искрового разрядника, как в SGTC.
■ DRSSTC (англ. dual resonant solid-state Tesla coil) — за счёт двойного ре-
зонанса, разряды у такого вида катушек значительно больше, чем у обычной
SSTC. Для накачки первичного контура используется генератор на полупровод-
никовых ключах — IGBT или MOSFET транзисторах.
■ QCW DRSSTC (англ. quasi-continious wave) — особый тип транзисторных кату-
шек Теслы, характеризующийся, так называемой, плавной накачкой: постепен-
ным и плавным, (а не резким ударным, как в обычных катушках), нарастанием
ряда параметров, (а именно: напряжения первичного контура и тока первично-
го контура, и, возможно, напряжения вторичного контура). В классической
импульсной катушке Теслы рост тока в первичной обмотке обычно происходит в
течение времени, сравнимым с длительностью периода (от 2—3 до 7—10 и более
периодов) резонансной частоты, то есть, за время порядка десятков — сотен
микросекунд. В QCW время нарастания составляет десятки миллисекунд, то
есть, больше примерно на два порядка. Простым примером около-QCW являются
ламповые катушки Теслы с шифтером. Из-за синусоидального сигнала частотой
50 герц на его выходе возникает эффект полуплавной накачки, которая обес-
печивает довольно внушительный прирост длины разряда относительно типично-
го жёсткого прерывания (по катоду, или сетке). В результате данного приёма
достигается характерный вид молний в виде длинных и практически прямых,
мечевидных разрядов, длина которых многократно превышает длину намотки
вторичной обмотки. Дело в том, что полное напряжение на терминале QCW
DRSSTC никогда не достигает пробойного для вторичной обмотки: оно всегда
остаётся довольно небольшим, десятки киловольт. Возникший на небольшом на-
пряжении стример продолжает подпитываться энергией в течение всего времени
накачки, и поэтому растёт вверх, по силовым линиям поля, вместо того, что-
бы пробиваться сбоку тороида на страйкринг. Именно для этого и делается
плавная накачка в катушках Теслы. За счёт такого приёма достигается сле-
дующий эффект: вначале появляется небольшой разряд, который затем растёт
не с высокой скоростью, пробивая плазменный канал в случайном направлении,
а с низкой (так, что этот процесс развития можно даже заснять обычными ви-
деокамерами) , что обусловливает его неразветвление и огромную относительно
длины вторичной обмотки длину. По сути, мы постоянно подогреваем небольшой
возникший разряд, который удлиняется по мере перекачки энергии во вторич-
ную обмотку. Но напряжение на выходе такой катушки Теслы невелико и не
превышает десятков киловольт.
В отдельную категорию также относят магниферные катушки Теслы.
Выходное напряжение трансформатора Теслы может достигать нескольких миллио-
нов вольт. Это напряжение в частоте минимальной электрической прочности воз-
духа способно создавать внушительные электрические разряды в воздухе, которые
могут иметь многометровую длину. Эти явления очаровывают людей по разным при-
чинам , поэтому трансформатор Теслы используется как декоративное изделие.
Трансформатор использовался Теслой для генерации и распространения электри-
ческих колебаний, направленных на управление устройствами на расстоянии без
проводов (радиоуправление), беспроводной передачи данных (радио) и беспровод-
ной передачи энергии. В начале XX века трансформатор Теслы также нашёл попу-
лярное использование в медицине. Пациентов обрабатывали слабыми высокочастот-
ными токами, которые, протекая по тонкому слою поверхности кожи, не причиняли
вреда внутренним органам, оказывая при этом «тонизирующее» и «оздоравливаю-
щее» влияние.
Зачем нужны катушки Тесла? В первую очередь, для образовательных целей.
Ведь здесь затрагивается множество тем: электрические колебания, резонанс на-
пряжений, передача энергии, ионизация, природа плазмы, свойства электромаг-
нитного излучения, воздействие тока на живого человека.
Во время работы катушка Теслы создаёт красивые эффекты, связанные с образо-
ванием различных видов газовых разрядов. Многие люди собирают трансформаторы
Теслы ради того, чтобы посмотреть на эти впечатляющие, красивые явления. В
целом катушка Теслы производит 4 вида разрядов:
1. Стример (от англ. Streamer) — тускло светящиеся тонкие разветвлённые кана-
лы, которые содержат ионизированные атомы газа и отщеплённые от них сво-
бодные электроны. Протекает от терминала (или от наиболее острых, искрив-
лённых ВВ-частей) катушки прямо в воздух, не уходя в землю, так как заряд
равномерно стекает с поверхности разряда через воздух в землю. Стример —
это, по сути дела, видимая ионизация воздуха (свечение ионов), создаваемая
ВВ-полем трансформатора.
2. Спарк (от англ. Spark) — это искровой разряд. Идёт с терминала (или с наи-
более острых, искривлённых ВВ частей) непосредственно в землю или в зазем-
лённый предмет. Представляет собой пучок ярких, быстро исчезающих или сме-
няющих друг друга нитевидных, часто сильно разветвлённых полосок — искро-
вых каналов. Также имеет место особый вид искрового разряда — скользящий
искровой разряд.
3. Коронный разряд — свечение ионов воздуха в электрическом поле высокого на-
пряжения. Создаёт красивое голубоватое свечение вокруг ВВ-частей конструк-
ции с сильной кривизной поверхности.
4. Дуговой разряд — образуется во многих случаях. Например, при достаточной
мощности трансформатора, если к его терминалу близко поднести заземлённый
предмет, между ним и терминалом может загореться дуга (иногда нужно непо-
средственно прикоснуться предметом к терминалу и потом растянуть дугу, от-
водя предмет на большее расстояние). Особенно это свойственно ламповым ка-
тушкам Теслы. Если катушка недостаточно мощна и надёжна, то спровоцирован-
ный дуговой разряд может повредить её компоненты.
Часто можно наблюдать (особенно вблизи мощных катушек), как разряды идут не
только от самой катушки (её терминала и т. д.), но и в её сторону от зазем-
лённых предметов. Также на таких предметах может возникать и коронный разряд.
Редко можно наблюдать также тлеющий разряд. Интересно заметить, что некоторые
ионные химические вещества, нанесённые на разрядный терминал, способны менять
цвет разряда. Например, ионы натрия меняют обычный окрас спарка на оранжевый,
а бора — на зелёный.
Работа резонансного трансформатора сопровождается характерным электрическим
треском. Появление этого явления связано с превращением стримеров в искровые
каналы, который сопровождается резким возрастанием силы тока и количества
энергии, выделяющейся в них. Каждый канал быстро расширяется, в нём скачкооб-
разно повышается давление, в результате чего на его границах возникает удар-
ная волна. Совокупность ударных волн от расширяющихся искровых каналов порож-
дает звук, воспринимаемый как «треск» искры.
Реализация
Не смотря на то, что существует несколько видов катушек теслы, у всех них
есть общие черты.
Тороид
Вторичка
Защитное кольцо
Первичка
Тороид /1
Вторичка /
/И'
БП
Первичка
Заземление
Тороид - выполняет три функции.
Первая - уменьшение резонансной частоты - это актуально для SSTC и DRSSTC,
так как силовые полупроводники плохо работают на высоких частотах.
Вторая - накопление энергии перед образованием стримера. Чем больше тороид,
тем больше в нем накоплено энергии и, в момент, когда воздух пробивается,
тороид отдает эту энергию в стример, таким образом, увеличивая его. Для то-
го, чтобы извлечь выгоду из этого явления в теслах с непрерывной накачкой
энергии, используют прерыватель.
Третяя - формирование электростатического поля, которое отталкивает стример
от вторичной обмотки теслы. От части, эту функцию выполняет сама вторичная
обмотка, но тороид может ей хорошо помочь. Именно по причине электростатиче-
ского отталкивания стримера, он не бьет по кратчайшему пути во вторичку.
От использования тороидоа больше всего выиграют теслы с импульсной накачкой
- SGTC, DRSSTC и теслы с прерывателями. Типичный внешний диаметр тороида -
два диаметра вторички2.
Тороиды обычно изготавливают из алюминиевой гофры, хотя есть множество дру-
гих технологий.
Вторичка - основная деталь теслы.
Типичное отношение длинны обмотки теслы к ее диаметру намотки 4:1 - 5:1.
Диаметр провода для намотки теслы обычно выбирают так, чтобы на вторичке
помещалось 800-1200 витков. Внимание, не стоит мотать слишком много витков на
Это правило справедливо для вторичных обмоток с отношением длинны к диаметру до
5:1
вторичке тонким проводом. Витки на вторичке нужно располагать как можно плот-
нее друг к другу3.
Вторичная обмотка вместе с собственной паразитной (Cs) емкостью образуют
колебательный контур, который накапливает переданную ему энергию. Часть вре-
мени вся энергия в колебательном контуре храниться в виде напряжения. Таким
образом, чем больше энергии мы вкачаем в контур, тем больше напряжения полу-
чим.
Cs
Для защиты от царапин и от разлезания витков, вторичные обмотки обычно по-
крывают лаками. Чаще всего для этого применяются эпоксидная смола и полиуре-
тановый лак. Лакировать стоит очень тонкими слоями. Обычно, на вторичку, на-
носят минимум 3-5 тонких слоев лака.
Мотают вторичку на воздухо-водных (белых) или, что хуже, канализационных
(серых) ПВХ трубах. Найти эти трубы можно в любом строительном магазине.
Защитное кольцо - предназначено для того, чтобы стример, попав в первичную
обмотку не вывел электронику из строя. Эта деталь устанавливается на теслу,
если длинна стримера больше длинны вторичной обмотки. Представляет собой не-
замкнутый виток медного провода (чаще всего, немного толще, чем тот, из кото-
рого изготавливается первичка). Защитное кольцо заземляется на общее заземле-
ние отдельным проводом.
Первичная обмотка4 - обычно изготавливается из медной трубы для кондиционе-
ров . Должна обладать очень маленьким сопротивлением для того, чтобы по ней
можно было пропускать большой ток. Толщину трубки обычно выбирают на глаз, в
подавляющем большинстве случаев, выбор падает на 6 мм трубку. Также в качест-
ве первички используют провода большего сечения.
Относительно вторичной обмотки устанавливается так, чтобы обеспечить нужный
коэффициент связи.
Часто играет роль построечного элемента в тех теслах, где первичный контур
является резонансным. Точку подключения к первичке делают подвижной и ее пе-
ремещением изменяют резонансную частоту первичного контура.
Первичные обмотки обычно делают цилиндрическими, плоскими или коническим.
Обычно, плоские первички используются в SGTC, конические - в SGTC и DRSSTC,
а цилиндрические — в SSTC, DRSSTC и VTTC.
Это правило справедливо для тесел с мощностью меньше 20кВА.
4 Существуют трансформаторы Тесла без первичной обмотки. У них питание подается пря-
мо на "земляной" конец вторички. Такой метод питания называется "бэйзфид"
(basefeed).
ф
ф
ф
ф
о
ООООО iOOOOO
Цилиндрическая
Плоская
о
о
о
о
о
Коническая
о
о
о
о
о
Заземление - как не странно, тоже очень важная деталь теслы.
Куда же бьют стримеры? Стримеры бьют в землю! И таким образом они замыкают
ток, показанный на картинке синим цветом.
Таким образом, если заземление будет плохое, стримерам будет некуда девать-
ся и им придется бить в теслу (замыкать свой ток), вместо того, чтобы извер-
гаться в воздух. Итак, заземление для теслы - обязательное5,6.
Для работы катушки Тесла нужен высоковольтный источник питания, и чтобы сэ-
кономить время на намотку собственного трансформатора, было принято решение
воспользоваться готовым. Таким образом в схеме питания задействовано 4 транс-
форматора от микроволновых печей в последовательном подключении со средней
точкой, преобразующие сетевые 220 вольт в напряжение 8600 вольт.
Для обеспечения их охлаждения и во избежание межвитковых пробоев все 4
трансформатора были погружены в синтетическое моторное масло.
В качестве рабочей емкости использовалась батарея из 5 веток по 9 последо-
вательно соединенных конденсаторов (ММС), то есть 45 конденсаторов емкостью
0,1 мкФ и напряжением 2 кВ дали емкость 55 нФ с напряжением 18 кВ. А также
Существуют так называемые биполярные теслы, они отличаются тем, что разряд проис-
ходит не в в воздух, а между двумя концами вторичной обмотки. Таким образом, путь
тока легко может замкнуться и заземление не нужно.
6 Теоретически, для теслы можно вместо заземления использовать так называемый проти-
вовес - искусственное заземление в виде большего проводящего предмета. Практических
конструкций с противовесами очень мало. Внимание! Изготовление тесел с противовеса-
ми представляет намного большую опасность, чем тесел с простым заземлением, потому
как вся конструкция находится под высоким относительно земли потенциалом. А относи-
тельно большая емкость между противовесом и окружающими предметами способна негатив-
но на них повлиять.
использовались коммутирующие провода калибра 8 AWG, медная трубка диаметром
6,35 мм в качестве первичной обмотки с 64 витками. 1000 витков медной прово-
локи сечением 0,5 мм на вентиляционной трубе диаметром 10 см образует вторич-
ную катушку с длиной намотки 56 см. Тороид выполнен из алюминиевой вентиляци-
онной трубы диаметром 11 см.
600мм
\
Вторичная
обмотка
1000 витков
^Ш
Первичная
обмотка
Конденсаторная
батарея -—^
Высоковольтный
трансформатор
8600 вольт -
Тороидальный
терминал
Вращающийся
искровой
промежуток
Расчетная резонансная частота первичного контура, а затем подтвержденная с
помощью генератора импульсов и частотомера, составила 220 кГц. Резонансная
частота вторичного контура по расчету и измерениям составляет около 250 кГц,
но в момент возникновения стримера, благодаря электрической емкости самого
разряда, частота колебаний снижается, и происходит попадание в резонанс между
первичным и вторичным контурами, что приводит к увеличению длины молний.
Диск разрывателя был выполнен из текстолита толщиной 8 мм. На диске нахо-
дится 6 контактов, которые замыкают разрядник. Диск находится на оси двухпо-
люсного асинхронного двигателя мощностью 0,37 кВт. Частота вращения двигателя
составляет 2800 об./мин. Учитывая, что за один оборот происходит 6 замыканий,
мы получаем 280 замыканий в секунду.
Первичная катушка изготавливалась в форме спирали из медной трубки диамет-
ром И", по этим трубам обычно циркулирует фреон между блоками кондиционера.
Геометрия катушки очень важна, от нее зависит индуктивность, а как следствие
— и частота колебательного контура. Чтобы форма строго соответствовала рас-
четной , были разработано незамысловатое крепление из четырех опор. Опоры были
изготовлены из листового ПВХ при помощи ЧПУ фрезеровки.
При включении катушки должна выполняться определенная последовательность.
Вначале должен включиться и выйти на рабочий режим электродвигатель, и только
после этого может подаваться питание на первичную обмотку.
Мы обрезали пол лишних витка первичной катушки и попали в резонанс. Все уз-
лы работали штатно.
Являясь источником высокого напряжения, трансформатор Теслы может быть
смертельно опасен. Особенно это касается сверхмощных установок на лампах или
полевых транзисторах. В любом случае, даже для маломощных трансформаторов
Теслы характерен выброс высоковольтной высокочастотной энергии, способной вы-
звать локальные повреждения кожного покрова в виде плохо заживающих ожогов.
Для трансформаторов Теслы средней мощности (50—150 ватт), такие ожоги могут
привести к повреждению нервных окончаний и значительное повреждение подкожных
слоев включая повреждение мышц и связок. Трансформаторы Теслы с искровым воз-
буждением менее опасны с точки зрения ожогов, однако, высоковольтные разряды
следующие с паузами, наносят больший вред нервной системе и способны вызвать
остановку сердца (у людей с проблемами сердца). В любом случае, вред, который
могут нанести высокочастотные мощные генераторы, к которым относятся транс-
форматоры Теслы, сугубо индивидуален, и зависит от особенностей организма и
психического состояния конкретного человека.
Замечен факт, что женщины наиболее остро реагируют на излучения мощных ра-
диочастотных устройств, соответственно, и реакция у женщин острее, чем у муж-
чин. К трансформатору Теслы, как и к любому электроприбору, нельзя допускать
детей без присмотра взрослых.
Однако существует и другое мнение, касающееся некоторых видов трансформато-
ров Теслы. Так как высокочастотное высокое напряжение имеет скин-эффект, то
несмотря на потенциал в миллионы вольт, разряд в тело человека не может вы-
звать остановку сердца или другие серьёзные повреждения организма, несовмес-
тимые с жизнью.
В противоположность этому другие высоковольтные генераторы, например, высо-
ковольтный умножитель телевизора и иные бытовые высоковольтные генераторы по-
стоянного тока, имеющие несравненно меньшее выходное напряжение (порядка 25
кВ) , могут являться смертельно опасными. Всё это потому, что в вышеуказанных
преобразователях используется частота в 50 герц (в умножителе классического
телевизора частота около 15 кГц, в мониторах ещё выше), следовательно, скин-
эффект отсутствует, или исчезающе слаб, и ток потечёт через внутренние органы
человека (опасным для жизни считается ток в десятки мА).
Несколько другая картина со статическим электричеством, которое может очень
чувствительно ударить током при разряде (при прикосновении к металлу), но при
этом не смертельно, так как статический заряд сравнительно небольшой. Ещё од-
на опасность, которая подстерегает при использовании трансформатора Теслы, —
это избыток озона в крови, который может повлечь за собой головные боли, так
как при работе устройства производятся большие порции этого газа.
Разумеется, катушка Тесла является опасным устройством, правильнее даже
сказать смертельно опасным. Рассмотрим все факторы по мере их важности:
■ Если вы подумали, что надо бояться двухметровых молний, которые летят во
всех направлениях, то знайте, это только цветочки. Настоящую опасность
представляет первичная обмотка, такая невзрачная спиралька, которая нахо-
дится под напряжением 8600 В и готова поделится своим током с силой в сот-
ни миллиампер. Нечаянно прикоснутся к ней — верный путь на небо. Молнии
тоже могут нанести существенный вред человеку, но их опасность уже на по-
рядок меньше.
■ Стоит также упомянуть, что в процессе работы катушка Теслы генерируется
мощное электромагнитное поле. Это поле способно на расстоянии до несколь-
ких метров зажигать газоразрядные лампы, а также в радиусе более десяти
метров выводить из строя чувствительные к помехам электроприборы. Таким
образом, даже на значительных расстояниях прибор несет реальную угрозу лю-
дям с кардиостимуляторами.
■ Кроме того, в процессе работы выделяется огромное количество озона, озон —
высокотоксичный газ, обладающий окислительными свойствами, который может
привести к преждевременной смерти. Хорошая новость заключается в том, что
озон эффективно убивает плесень и бактерии.
■ Не стоит также забывать, что молнии светят не только видимым светом, но и
ультрафиолетом, который не особо полезен для глаз.
■ Также необходимо учесть, что установка генерирует шум (порядка 100 Дб на
расстоянии 3 метров). Шум вызывает дискомфорт.
Были определены следующие средства защиты:
■ Множественные автоматы, размыкатели и магнитный пускатель. Чтобы на катуш-
ку было подано напряжение, должно быть выполнено ряд условий, в частности,
подан сигнал из щитка, ключ к которому имеет только один человек. А вот
обесточить установку может любой. Кроме того, установка отключается сама
по реле времени через 40 с.
■ Установку поместили в клетку Фарадея. Клетка имеет собственное заземление
и закрывается на замок. Данное средство защищает от молний, экранирует
электромагнитное поле, а также выполняет функции надежного ограждения.
■ Перегородка из закаленного стекла толщиной 10 мм. Стекло поглощает ультра-
фиолет, а также, в комплексе с принудительной вытяжкой, предотвращает по-
паданию озона в зал с посетителями.
■ Стекло выступает в качестве звукоизоляционной перегородки, оно значительно
(-10 Дб) снижает уровень звукового давления.
Примечание
В интернете можно найти работы настоящих маньяков, которые ставят диск раз-
рядника на вал угловой шлифовальной машины:
Подобные решения подкупают своей простотой, но совсем не совместимы с таким
понятием, как техника безопасности. Шлифовальная машинка ненадежно крепится к
основанию при помощи хомута вокруг ручки. Электроды на диске сильно перегре-
ваются, так как имеют маленькие время и площадь охлаждения. Диск вращается с
частотой 4000-6000 об./мин! Это хрупкое равновесие легко нарушить, и тогда
раскаленные электроды, как шрапнель, разлетятся в произвольных направлениях.
Техника
ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЛАЖНОСТИ
В силу ряда причин мне пришлось решать задачу контроля влажности пищевых
порошков в очень сжатые сроки. Все нужно было сделать из подручного материа-
ла.
Базовая, хюстированная методика определения влажности пищевых порошков, в
общем-то, тривиальна. Берем материал, взвешиваем, сушим (для разных материа-
лов ГОСТ 5900-73 предусматривает разные температуры и длительности), взвеши-
ваем. Дефект массы — количество воды. Берем отношение к начальной массе — по-
лучаем влажность. Кстати, не следует путать с влагосодержанием. Тут начинает
играть внутриклеточная влага. Для этого материал еще следует ГОСТированно из-
мельчить .
Для начала нужно было понять, что надо делать. На свет появилась первая
версия методики. Электрическая плитка, ЛАТР, аналитические весы (см. ниже).
Колпак на плитке — банка от датского печенья, обернутая алюминированной
пленкой. Температура контролировалась старым градусником. Позже, вспомнил,
что к тестеру прикладывалась термопара. Регулировалась температура ручкой
ЛАТРа. Довольно быстро стало ясно, что только ЛАТРа недостаточно. Застабили-
зировать температуру ±2-3 градуса, в общем-то можно, но при открывании колпа-
ка для замены образцов, температура уходит. Приходится либо крутить ручку,
либо смириться с тем, что температура будет восстанавливаться долго. Значит —
погрешность.
Я вытащил mini-arduino, которую когда-то заказал из любопытства, посмот-
реть . Короче г появился ПИД регулятор:
Чтобы не заморачиваться, я использовал в качестве основы готовую библиотеч-
ку1. Только не встроенный digital.write, а изображение PWM с периодом 1 сек,
дерганьем ножкой. В качестве управляющего органа, если не видно, использовано
твердотельное реле на 40 А, 240 В. Соглашусь, что это слегка чересчур, но за-
дача стояла слепить из того, что было. Заморачиваться с автоподбором коэффи-
циентов я не стал. Прикинул их «на глазок». Получилось довольно прилично, с
первого захода.
Лабораторная работа была готова и зафункционировала в полную силу. Одна
только мысль глодала меня. Как-то не технологично. В ообщем, стало ясно, что,
задача пока «решена в принципе». Теперь нужно было совершить следующий рывок.
От методики нужно было переходить к прибору!
Проблема контроля влажности была решена, технология переработки откорректи-
рована. Более того, подоспели сравнительные тесты и я понял, что моя доморо-
щенная методика врет в пределах 0,5%, причем в большую сторону, что меня
вполне устраивало. Но мысль о приборе (или «модели макета»), не давала мне
спать. В результате увлеченного труда было порождено сие великолепие:
Шасси — половица от паркета, оставшаяся от ремонта квартиры. Блок питания,
привинченный снизу — от старого кейса компа. В центре, на ножках стоит банка
от финских леденцов. Справа виден — все тот же ПИД регулятор. Только рабочий
орган — 630-й полевик. Он, как и резисторы для нагревателя были куплены. Ке-
рамические, 4-х омные резисторы закреплены на внутренней поверхности банки. В
дне банки три дырочки, через которые пропущены три ножки предметного «столи-
ка» (виден в центре). Под банкой привинчены китайские карманные весы. На их
платформе и стоит предметный столик.
1 PID библиотека доступна в Arduino IDE Library Manager.
Оставалась пара мелких проблем. Во-первых, китайские весы, в целях экономии
батареек, имеют тендецию засыпать через 20 сек. Решение — ардуинка, раз в 15
сек, стала дергать ножкой, переключая единицы измерения. Проявленная актив-
ность не дает весам выключаться.
Вторая проблема: такие весы не имеют цифрового интерфейса. Без осциллографа
разобраться, что идет на их индикатор не представляется возможным. Но тут ме-
ня посетило откровение. Я вспомнил решение.
Начинка весов вынута. Веб-камера смотрит на их дисплей. Осталось распознать
изображение цифр и строить график показаний. Если кратко, то алгоритм распо-
знавания следующий.
Вырезаем изображение ЖК-зкрана:
Теперь нужно повысить контрастность полученного изображения. Для этого мы
запоминаем изображение пустого ЖК-экрана, и просто «вычитаем» это изображение
из картинки с цифрами:
Получаем чёрно-белое изображение. Для этого с помощью ещё одного простого
алгоритма находим оптимальный порог, который будет разделять все пиксели на
изображении на «чёрные» и «белые», конвертируем изображение в Ч/Б и вырезаем
символы:
Ну а дальше просто распознаём цифры. Нам нет смысла мучаться с нейронными
сетями и прочими штуками, т.к. у нас семисегментный индикатор: есть семь «то-
чек», по которым однозначно определяется каждая цифра:
1ч гги г~п^ ^~п| р]"- рш
hfe+i+M+S3= 190 535
Было написано некоторое количество строк кода на питоне:
ftp://homelab.homelinuxserver.org/pub/arhiv/2023-01-a4.zip
Надо сказать, что решение получилось не идеальное. Во-первых, неудачно вы-
бран форм-фактор. Банка от финских леденцов явно уступает по своим качествам
банке от датского печенья. Дело в том, что у китайских весов минимальная цена
деления — 10 мг. То есть, чтобы увидеть с приличной точностью изменение массы
на 5% надо брать навеску в 5-10 г. Из-за довольно небольшого внутреннего диа-
метра приходится использовать вертикальный бюксик, с относительно маленьким
диаметром горла. В процессе же отработки методики на плитке и весах, я убе-
дился, что толщина слоя 1-2 мм уже влияет на точность. Посему, порошок сейчас
насыпаю не ложечкой, а перечницои. Насыпная плотность примерно калиброванная
и толщина слоя легче контролируется. Видимо, молекулы воды медленнее вылета-
ют, сперва путешествуя по объему образца. В качестве временной меры, как за-
мена бюксику, используются самодельные стаканчики из водопроницаемых салфе-
ток. Греть приходится дольше, чем по ГОСТ, но корреляция с референсными циф-
рами из лаборатории, тем не менее, сохранилась.
Ну а во-вторых, использование консольной программы на питоне, конечно, не
190И5
совсем то же самое, что использование аналитических весов, но все-таки, опре-
деленные действия от оператора требует.
Первая проблема решается, как я уже сказал, сменой национальной принадлеж-
ности форм-фактора. Решений второй проблемы я вижу два. Можно спортировать
OpenCV на М±п±2440, которую я использую для всяких поделок или использовать,
например, тензометр на 100 г. Однако, к тензометру придется припаивать что-то
типа AD7798, а это уже проблема.
Электроника
ЭЛЕКТРОННЫЙ НОС
У меня было свободное время, которое я тратил на улучшение моего рецепта
хлеба. А несколькими днями ранее я заказал газоанализатор (Рис. А). Я пола-
гал, что он идеально подойдёт для того, чтобы помочь мне наблюдать за хлебной
закваской. У меня была надежда на то, что эта штука позволит мне идеально
рассчитать время начала выпечки хлеба.
Рис. А
Существуют газоанализаторы различных видов. Но чаще всего при их изготовле-
нии используется полупроводниковая структура MOS (Metal Oxide Semiconductor,
металл оксид полупроводник), которая при нагревании начинает вступать в реак-
цию с газами, содержащимися в воздухе, что приводит к изменению её сопротив-
ления .
С этого момента нас меньше всего беспокоят вопросы химии, так как всё, что
нужно для измерения сопротивления (и, следовательно, концентрации газа) — это
старый добрый делитель напряжения. А датчики, используемые в нашем проекте,
оснащены даже собственным микроконтроллером, который берёт на себя решение
подобных вопросов, выдавая результаты измерений в цифровой форме, прочитать
которые можно, воспользовавшись интерфейсом 12С.
Так как работа газоанализаторов предусматривает нагревание чувствительного
слоя оксида металла до высокой температуры, для их нормальной работы обычно
нужно заметное количество энергии. Например, 4 датчика, используемые в нашем
устройстве, требуют только для целей нагревания соответствующих элементов ток
в 20 мА! Учитывайте это, если планируете использовать подобное устройство,
питая его от батарей.
Более того, нужно некоторое время на прогрев датчиков. Только после этого
их показатели можно счесть точными. Поэтому, к сожалению, если включить уст-
ройство всего на пару секунд и попытаться что-то проанализировать, результа-
ты, вероятнее всего, окажутся неудовлетворительными.
Возможно, окажется так, что вам не хватает возможностей и точности датчи-
ков , используемых в моём устройстве. По опыту я знаю, что оно хорошо подходит
для разграничения нескольких запахов, изначально я использовал его для разли-
чения нескольких марок моих любимых напитков. Но в вашем проекте может пона-
добиться классифицировать десятки очень похожих запахов или запахов, которые
газоанализатор из моего проекта не различает достаточно чётко.
Если так оно и есть, то просто обратитесь к каталогу вашего любимого по-
ставщика электронных компонентов и подумайте о том, чтобы заменить сенсор из
моего проекта на что-то, более подходящее для ваших целей. Метан? Озон? Амми-
ак? Дым? Подберите вещество, характеризующее запах, который вы пытаетесь
классифицировать. Весьма высоки шансы того, что существует датчик, способный
отреагировать на это вещество.
Вначале я ещё обо всём поразмышлял. «Конечно, это отличный повод, наконец,
начать разбираться в машинном обучении, о котором все сейчас говорят. Но...
действительно ли мне это надо: печь десятки булок хлеба и собирать достаточно
большой набор тренировочных данных, который позволит обучить искусственный
интеллект нахождению взаимосвязи между запахом закваски и вкусовыми качества-
ми готовой выпечки? Да и мука, кстати, в наши дни товар довольно-таки дефи-
цитный» .
Именно так я через несколько дней пришёл к идее создания самодельного уни-
версального «машинного носа». Такого, который может распознать практически
любой запах, узнавать который его научили. Это устройство основано на TinyML-
нейронной сети, которую я обучил с использованием бесплатного онлайнового ин-
струмента Edge Impulse, а потом загрузил на Arduino-совместимый микроконтрол-
лер.
В ходе работы над этим проектом я узнал много нового, причём не только из
сферы машинного обучения. Например, я спроектировал мою первую модель для 3D-
печати и освоил основы газодинамики (воздушные потоки в моём устройстве, на
самом деле, не вполне оптимальны). Я впервые сам создал нечто с нуля, и мне
не терпится об этом рассказать. Ниже приведён пошаговый план, следуя которому
можно построить такой же ИИ-нос, который сделал я.
Сборка
Материалы:
Wio Terminal — устройство, в котором микроконтроллер объединён с LCD-
дисплеем (Seeed Studio, код товара 102991299).
Многоканальный газоанализатор Grove Multichannel Gas Sensor v2 (Seeed
Studio, код товара 101020820). Предназначен для измерения концентраций
следующих веществ в воздухе: двуокись азота (N02, Nitrogen dioxide), окись
углерода (СО, Carbon monoxide), этанол (С2Н5ОН, Ethyl alcohol), летучие ор-
ганические соединения (VOC, Volatile organic compounds).
Корпус в виде носа, напечатанный на 3D-принтере по модели.
Плата Grove MOSFET (Seeed Studio, код товара 103020008).
Кабель — 4-проводной переходник с Grove-разъёма на Male-пины (Seeed
Studio, код товара 110990210).
Вентилятор 25x25x10 мм, 5 В постоянного тока (например, такой как NMB
Technologies 02510SS).
Защитная сетка для вентилятора 25x25 мм (Sunon FG-2).
Угловой кабель USB Type С (необязательно).
Плата расширения Wio Terminal Battery Chassis (необязательно), (Seeed
Studio, код товара 103990564).
Винты, гайки и шайбы М2 и МЗ.
Соединительные провода для макетных плат, 100 мм (2).
Инструменты:
3D-принтер.
Компьютер с подключением к интернету (нужен только при подготовке устрой-
ства к работе, в ходе работы ИИ-носа не используется).
Файлы для ЗБ-печати корпуса в виде носа (Рис. В) можно найти здесь:
ftp://homelab.homelinuxserver.org/pub/arhiv/2023-01-a5.zip.
А если хотите, можете взять свой Miniaturizer-3000, слетать на остров Пасхи
сделать уменьшенную копию одного из каменных истуканов.
Рис. В
На самом деле, для того, чтобы создать искусственный нос, делать для него
интересный корпус необязательно. А вот без вышеперечисленных электронных ком-
понентов (Рис. С) вам, совершенно точно, не обойтись. Собрать устройство до-
вольно легко, достаточно соединить всё несколькими проводами. Пайка тут не
используется.
Рис. С
Мозгом нашего носа будет Wio Terminal — Arduino-совместимая платформа, об-
ладающая множеством интересных возможностей и вычислительной мощностью, дос-
таточной для анализа запахов в реальном времени. Для обеспечения работы ИИ,
основанного на TinyML, в любом случае нужны не такие уж и большие вычисли-
тельные ресурсы. Wio Terminal обладает встроенным LCD-дисплеем, а это значит,
что мы можем, благодаря особой библиотеке1 (довольно хорошо продуманной!),
создать привлекательный пользовательский интерфейс для нашего устройства.
У Wio Terminal имеются удобные Grove-разъёмы, используемые в изделиях
Seeed, но на базе этой платформы можно делать и проекты, которые выглядят ак-
куратнее, чем те, где компоненты подключаются к внешним разъёмам. А именно,
речь идёт о слоте расширения, который совместим с Raspberry Pi и находится на
задней части платы. Его использование для подключения различных датчиков и
управляющих устройств позволяет скрыть все соединения внутри корпуса.
Газоанализатор подключён к интерфейсу I2C, a MOSFET (используемый для вклю-
чения и выключения вентилятора, позволяющего устройству «вдыхать воздух»)
подключён к цифровому выходу DO. При сборке электронных компонентов устройст-
ва следуйте схеме, приведённой на Рис. D.
1 Библиотека доступна в Arduino IDE Library Manager. Ищите Adafruit Zero DMA.
Рис. D
Для того чтобы прикрепить Wio Terminal и вентилятор к задней части корпуса
носа, нужно воспользоваться винтами М2 с шайбами и райками (Рис. Е).
Рис. Е
Обратите внимание на то, что при установке вентилятора надо ориентироваться
на направление вращения его лопастей и/или на обозначение направления созда-
ваемого им потока воздуха. Но вы вполне можете ненадолго запитать его от ли-
нии 5 В, для того чтобы лишний раз убедиться в том, что благодаря вентилятору
нос будет вдыхать, а не выдыхать воздух!
Плату многоканального газоанализатора нужно вдвинуть в соответствующее ме-
сто корпуса, расположив так, чтобы датчики были бы направлены туда, где нахо-
дятся ноздри (Рис. F).
Рис. F
Быстрее всего выяснить то, на что способен наш интеллектуальный нос, можно,
воспользовавшись базовой моделью, которую я обучил простым вещам вроде распо-
знавания запаха кофе.
Возьмите из архива к статье готовую к использованию прошивку
(firmware.uf2). Подключите Wio Terminal к компьютеру, используя USB-кабель, и
войдите в режим загрузчика, дважды быстро переключив выключатель питания Wio.
После этого устройство будет видно на компьютере как внешний USB-диск, на не-
го можно будет скопировать файл прошивки, который вы только что скачали.
Если вы предпочитаете компилировать прошивки самостоятельно или, что скорее
всего так и будет, решите развернуть на Wio совсем другую ИИ-модель, вам для
компиляции и загрузки на устройство обновлённого кода понадобится лишь
PlatrormlO. А перед этим, следуя инструкциям, приведённым в разделе «Обучение
искусственного носа», нужно будет переучить модель.
Использование
После успешного завершения копирования прошивки Wio Terminal автоматически
перезагрузится и запустится в режиме обучения (Training mode), после чего по-
кажет, в реальном времени график, визуализирующий сведения о различных газах,
выявленных искусственным носом (Рис. 2 ниже).
Для перехода в режим получения вывода (Inference mode) нужно нажать на
кнопку 5-позиционного джойстика. Теперь на экране должны выводиться сведения
о детектируемом запахе с самым высоким уровнем достоверности. Базовая модель
может обнаруживать запахи кофе, чая, виски и рома.
Нажмите джойстик для переключения между режимами получения вывода (для по-
каза текущего результата анализа) и обучения (показ необработанных сведений с
датчиков). Нажатия джойстика влево и вправо позволяют переключаться между
различными экранами приложения.
Верхняя левая кнопка может называться «Button 1» или «Key А». С её помощью
можно включать и выключать вентилятор.
Обучение
искусственного
носа
Возможно, вас не особенно вдохновит перспектива создания искусственного но-
са, способного отличать кофе от чая, и я вас вполне понимаю. Но что если по-
добный нос можно было бы обучить чему-то новому? Например, чтобы он сообщал о
том, что на кухне что-то подгорело, или чтобы он мог бы определять идеальное
время сбора ваших любимых фруктов?
В 75-м выпуске журнала Make Элен Ли рассказала2 о TinyML и об Edge Impulse
— об отличном инструменте, который невероятно упрощает разработку ИИ-моделей
для устройств с ограниченными вычислительными возможностями, например, для
микроконтроллеров.
Расскажу о том, как использовать Edge Impulse при обучении новой модели для
вашего искусственного носа. Это позволит ему классифицировать именно те запа-
хи , которые вас интересуют.
Шаг №1
Перейдите на сайт3 Edge Impulse и создайте клон моего базового проекта в
своей учётной записи (Рис. 1.). Это позволит вам расширить исходный набор
данных собственными классами запахов или даже заменить его чем-то своим.
2 https://makezine.com/projects/exploring-the-microverse-machine-learning-on-
microcontrollers/
3 https://studio.edgeimpulse.com/public/2389/latest
Keys Export
Dashboard
I I* :«:
8 li-i::-:::
i« _•=: :_"■="
Gf'i'.G 5*^ь-£[:
kartben / artificial nose
his ts your Edge Impulse project
Creating your first impulse (100% complete}
Acquire data
let: collect iov.it w:a
VI Design an impulse
i GSTTl'JG '-TACTt^ COWIVUOI^ MOWJ SKOGN-TiOV
А оггт1»л startf:- «^.ро'йМ'хз то *Gua void
fi GeTT^JG STAeTfD ЛССч'Л KOKT TO <CU« SENSORS
I
Summary
DATA COLLECTED
39m 21s
I
Project info
N: :r:r=n=re:
Рис. 1
Шаг №2
Подключите искусственный нос к компьютеру по USB и проверьте, чтобы устрой-
ство находилось в режиме обучения (Рис. 2).
Рис. 2
Шаг №3
Установите на компьютере инструменты командной строки Edge Impulse и запус-
тите средство перенаправления данных, используя следующую команду:
edge-impulse-data-forwarder -frequency 10
Шаг №4
Следуйте инструкциям из консоли для того, чтобы войти в свою учётную запись
Edge Impulse. Средство перенаправления данных удалённо свяжет последователь-
ный выход носа с проектом Edge Impulse, клонированном на первом шаге. Показа-
тели датчика появятся непосредственно в проекте.
> edge-impulse-data-forwarder l
Idge Impulse data forwarder vI.12.b
What is your user name or e-mail address (edgel триI se.com)? r- i
What is your password?
Endpoints:
Websocket: wss: //re-?iote-mgmt. edge impulse, с от
API: https: //studio.edgelmpulse.com/vl
Ingest Ion: h! tps: // ingest ion .edge i*pulse.co*
I v> ] Connecting to COM3
I ^1 Serial is connected ( U : H : 39:C6: S3: 3/:<«3: 38 : 38:?0: ?0: ?0: H : 13:16:0C )
Connecting to wss://remote mgmt.edgelmpulse.com
Connected to *ss://remote mg*t.edgeimpulse.cow
! -..-* ] Detecting data frequency ?.
1 ;w ] Detected data frequency: 16И/
* sensor axes detected (example values: (379,45,19,5*]). Wtiat do you want to call them? Separate the
names with ', * ; \ : • г ^ -- <■ • • ->, , ,:-- - . . . • •-,■*,,' • ■ !- , . .•-;<■ i ,;.- • ■■•.--
iV'^i Overriding frequency to 10H/ (via - frequency)
What name do you want to give this device?
Device "my nose* is now connected to project "my artificlal_nose*
Go to https://studio.edgeimpulse.com/studio/210Ol/acquisition/training to build your «achine learning «odel
Рис. 3
Шаг №5
Дайте названия данным, поступающим с отдельных датчиков (Nitrogen dioxide,
Carbon monoxide, Ethyl alcohol и Volatile organic compounds).
Шаг №6
Теперь устройство должно быть видно в разделе Data Acquisition (Получение
данных) проекта Edge Impulse. Примите и промаркируйте столько образцов запа-
хов того, что хотите различать, сколько сочтёте нужным.
Постарайтесь захватить для каждого запаха сведения, поступающие с датчиков,
как минимум, в течение 2-3 минут. Проконтролируйте, чтобы для каждого запаха
было бы собрано примерно одинаковое количество образцов. Это способствует
правильному обучению ИИ-модели.
Шаг №7
Переучите модель с использованием новых данных, воспользовавшись инструмен-
том Retrain Model (Переучивание модели). Если результаты работы вашей модели
(Рис. 4) вас не устраивают — соберите больше исходных данных, а потом снова
переучите модель.
Mode!
Last training performance (validation set)
£tok ACCURACY
Щ& 97.1%
Confusion matrix (vaiidatron set)
^^^^|
COFfFC
M r.COPf
Л
w
AMeifNT
5 7V.
." :»й
Mode! version: ® Quantized (lnt8) ~
Ь LOSS
r o.o6
i:ofref
^^^^^^^B i
^^^^^^^^^^^^^ц
(i*S
Рис. 4
Шаг №8
И, наконец, воспользуйтесь командой Deployment (Развёртывание) для экспорта
проекта в виде Arduino-библиотеки. Это позволит вам загрузить ZIP-файл, со-
держащий только что обученную нейронную сеть. Замените папку lib/ei-
artificial_nose-arduino в исходных материалах (см. архив к статье) прошивки
носа содержимым этого ZIP-файла.
Шаг №9
Используйте команду р±о run для перекомпиляции прошивки и загрузите её на
Wio Terminal. Теперь ваш искусственный нос переучен и готов к восприятию но-
вых запахов.
Улучшения
Есть много такого, что я, создавая корпус для ИИ-носа, хотел бы сделать. В
частности, теперь я понимаю, что использование для этого программы Blender, a
не специального CAD-продукта — это, вероятно, плохая идея. Нос выглядит хоро-
шо, Blender способен создавать замечательные ЗБ-рендеры, но доработка модели
в нём оказывается неоправданно сложной.
Тут нелишним будет сказать и о том, что носовая полость и ноздри, возможно,
могли бы лучше решать задачу сосредоточения воздушного потока на модулях дат-
чиков . Или, возможно, вентилятор создаёт слишком сильный воздушный поток, в
результате чего у датчиков просто недостаточно времени на то, чтобы чувстви-
тельные элементы вступили в реакцию с молекулами газов? В любом случае не
стоит избегать экспериментов с использованием носа... без носа!
Вот ещё одно важное возможное улучшение. Можно воспользоваться встроенным в
Wio модулем Wi-Fi для того, чтобы превратить нос в подключённое к интернету
беспроводное устройство. Подобное устройство может оказаться очень кстати для
мониторинга труднодоступных или удалённых от точки сбора данных мест. Напри-
мер, это может быть контроль пространства над навесным потолком или наблюде-
ние за состоянием воздуха в офисных туалетах для определения того, не пора ли
в них сделать уборку.
Аносмия
Аносмией называют временную или постоянную потерю способности чувствовать
запахи. Среди жителей США, возраст которых превышает 40 лет, около 3% страда-
ют от полной аносмии, а 23% сообщают о неких изменениях в их способности вос-
принимать запахи. Сюда можно добавить и симптомы Covid-19, что даст нам ещё
больше людей, обонятельная часть жизни которых каким-то образом нарушена.
И хотя недорогой самодельный электронный нос, скорее всего, в обозримом бу-
дущем не заменит нос человека, он, вполне вероятно, может стать хорошим ком-
паньоном для тех, кто страдает от аносмии.
Технологии
ПЬЕЗОКРИСТАЛЛЫ
В нашей жизни достаточно широко используются элементы на базе пьезо-
электрического эффекта. Без них невозможно представить себе совре-
менные мобильные телефоны (микрофоны и динамики), разнообразные тен-
зодатчики (датчики давления) и даже генераторы электричества (напри-
мер, в зажигалках). Мы же, в свою очередь, зададимся таким странным
вопросом: а реально ли создать подобный пьезоэлемент самостоятельно?
Сегнетоэлектрический
эффект
Эффект, когда кристаллические системы вырабатывают электричество из-за воз-
никновения спонтанной поляризации при наличии внешнего деформирующего воздей-
ствия , называется сегнетоэлектричеством.
В корне этого названия лежит открытие французского аптекаря Сегнета, кото-
рое он совершил ещё в 1672 году, получив особую соль, которая помогала ему
лечить пациентов от заболеваний желудка (использовал в качестве слабительно-
го) .
В дальнейшем открытие братьев Кюри, сделанное в 1880 году, показало, что
деформация некоторых кристаллов приводит к возникновению электрических заря-
дов на их гранях. Подобное явление стали называть термином «пьезоэлектричест-
во» , положив в его основу греческое слово «давление». Также в дальнейшем было
выявлено, что получаемое с помощью кристаллов сегнетовой соли выходное напря-
жение в тысячи раз превосходит выходные напряжения у других пьезоэлектриков.
Благодаря высоким характеристикам соли на базе неё хорошо получаются высоко-
чувствительные звукосниматели и микрофоны.
В наше же время эта соль применяется, в частности, для пекарного дела (это
всё помимо известного нам пьезоэлектрического эффекта) и известна под назва-
нием двойной соли винной кислоты или тартрата натрия-калия KNaC4H406*4H20.
Процесс приготовления подобной соли самостоятельно является достаточно про-
стым: для этих целей к раствору винной кислоты Н2С4Н40б добавляют раствор по-
таша К2СОз, в результате чего образуется виннокислый калий KHC4H406, при до-
бавлении к которому соды в качестве осадка выпадает искомая соль.
В лабораторных же условиях эту соль получают с помощью осаждения раствора
тартрата калия, добавляя к нему необходимое для реакции количество пищевой
соды, в результате чего происходит осаждение этой соли в мелкокристаллическом
виде.
Процесс осаждения происходит в термостатах, где в течение продолжительного
периода времени поддерживается неизменная повышенная температура. Повышенная
температура используется для создания перенасыщенного раствора, так как с по-
вышением температуры соли увеличивают свою растворимость и при прочих равных
условиях повышение температуры позволяет растворить больше соли.
Устройство для
роста кристаллов
Хороший оригинальный аппарат для выращивания качественных монокристаллов
предложил в своё время А. Белюстин:
Корпус устройства
Стержень из стекла
или пластика
Уровень заполненности раствором
Тарелочка для роста
кристаллов для затравки
Обмотка мокрым медицинским
бинтом - серединной части
устройства
Растущий
целевой кристалл
Конус для оседания кристаллов
Осадок из ненужных кристаллов
Процесс роста кристалла с использованием этого устройства эксплуатирует
принцип перенасыщенного раствора, который в то же время не должен быть излиш-
не насыщенным (конкретное соотношение не приводится), так как следствием это-
го станет быстрый рост кристалла с включением в его структуру каверн, содер-
жащих раствор. Также раствор должен быть хорошо перемешан, так как перенасы-
щенность должна быть равномерной по всему его объёму.
Установка достаточно остроумна и работает следующим образом. Она выполнена
в виде конусообразного сосуда, в котором размещается небольшая пластиковая
тарелочка, где растут первоначальные кристаллики для затравки. После того как
кристаллики достаточно подросли, из них выбирают наиболее подходящий по форме
и закрепляют его на конце пластиковой или стеклянной палочки, используя для
этого парафин или воск (проще говоря, просто приклеивают этот кристаллик к
кончику палочки). Причём автор отмечает крайнюю важность этой процедуры, —
как в части выбора правильного кристалла, так и в части правильного, строго
вертикального размещения кристалла на конце палочки. Для этого он даже реко-
мендует сделать первоначальный перенасыщенный раствор и медленно его охла-
дить , что приведёт к осаждению мелких кристаллов. После чего извлечь их из
раствора, высушить и выбрать из них наиболее подходящий, который и будет в
дальнейшем закреплён на кончике палочки.
После этого можно приступить и к выращиванию основного кристалла. В ходе
этого процесса палочка с закреплённым кристаллом на её конце размещается в
средней части сосуда с конусовидным дном, в котором поддерживается постоянная
температура (конкретная температура в источнике не оговаривается, к сожале-
нию, так что тут, видимо, дело эксперимента или же нужно более глубоко «ко-
пать» теорию, если кто-то захочет поэкспериментировать).
Причём автором был предложен интересный способ поддержания пониженной тем-
пературы в срединной части сосуда, именно там, где и подвешен растущий кри-
сталл: сосуд снаружи просто-напросто обматывается марлевым бинтом, конец ко-
торого опущен в ёмкость с водой. Бинт постоянно смачивается водой и вода, ис-
паряясь , уносит излишки температуры, что приводит к понижению температуры в
срединной части сосуда относительно его остальных частей.
Это усиливает конвекцию, начинается ротация перенасыщенного раствора, кото-
рый, переносясь в зону с более низкой температурой, вызывает выпадение осадка
на поверхности кристалла. Таким образом, мы имеем как постоянное омывание
кристалла свежим раствором, так и устойчивую зону осаждения.
Однако тут, наверное, нужно сделать ещё скидку на то, в какие годы это было
написано (1976). В наше время наверняка этот процесс может быть каким-либо
образом усовершенствован, например, с использованием микроконтроллеров, алго-
ритмов РID-регуляции, а также применения элементов Пельтье, к которым подаёт-
ся напряжение, чтобы подогревать весь раствор одновременно с охлаждением зоны
вокруг кристалла (наверняка подобное техническое усовершенствование приведёт
к существенному ускорению роста кристалла, а также улучшению возможностей по
контролю его выходных параметров).
Конусовидная форма днища сосуда служит для аккумуляции в нём образующихся
«мусорных» кристаллов, чтобы они не плавали в растворе и не портили создаю-
щийся основной кристалл. По прикидкам (если базироваться на этой старой тех-
нологии, без современных усовершенствований), хороший монокристалл, размер
которого составит порядка 1-1,5 см, создающийся в подобном устройстве, потре-
бует для своего роста около нескольких суток.
Однако, даже несмотря на отсутствие подобных сложных аппаратов, многие рас-
тят кристаллы просто врассыпную, что ещё раз доказывает лёгкость воспроизве-
дения процесса.
Получившийся в итоге голубоватый или прозрачный кристалл будет иметь ромбо-
видную вытянутую форму с плоским верхом и низом, сегнетоэлектрический эффект
граней которого проявляется неодинаково на всех гранях. Кристалл, как прави-
ло, будет содержать 12 граней, 2 из которых, показанные на рисунке ниже (рас-
положенные на более «плоских» сторонах кристалла), будут обладать наиболее
ярким сегнетоэлектрическим эффектом.
Если к одной из этих граней присоединить один электрический провод, а к
противоположной — другой электрический провод и слегка стукнуть по кристаллу
сверху, это должно привести к появлению электрического импульса.
А
Наиболее эффективные грани а
Однако у сегнетовой соли есть и свой минус: она очень гигроскопична и хоро-
шо растворяется в воде (хотя и выпадает потом в осадок). Следствием этого
становится необходимость защищать её от атмосферных воздействий, так как без
подобной защиты кристалл со временем расплывается (например, можно поместить
его внутрь герметично запаянного плоского жестяного или пластикового контей-
нера и нажимать на кристалл проминающимися стенками).
Тем не менее, это же её свойство используется для распиловки кристалла по-
сле его выращивания. Распиловка может производиться (в домашних условиях) да-
же с использованием обычной смоченной водой нитки, которая в процессе посто-
янно проходит через ёмкость с водой. Для этого в своё время была предложена
схема распиловки (рис. выше).
Распиливание должно производиться параллельно найденной ранее грани кри-
сталла с наиболее ярким сегнетоэлектрическим эффектом:
Полученная в результате распиловки пластина будет обладать всеми свойствами
той самой, наиболее эффективной грани.
Пьезокерамика
В настоящее время сегнетова соль постепенно уступает своё применение пьезо-
керамическим составам, под которыми поднимаются искусственные составы (как
химические соединения, так и просто твёрдый раствор в виде порошка), пред-
ставляющие собой в основном материалы из окислов металлов.
Благодаря своей дешевизне и возможности формования из них любых изделий (в
том числе такой формы, которая недоступна для монокристаллов), а также влаго-
стойкости и износоустойчивости они уверенно вытесняют сегнетову соль из раз-
ных областей.
Ещё одна интересная причина этого заключается в том, что у сегнетовой соли
точка Кюри (если простыми словами, то это температура, при которой она теряет
свои электрогенерирующие свойства) находится приблизительно на отметке в 54
С. В то же время у конкурентов, например, у того же самого пьезокварца (хоть
он и не пьезокерамика, но просто к слову) она находится на отметке в 576 С.
Существенная разница... Тем не менее, и он не идеален — обладает низкой эффек-
тивностью в режиме излучения, что требует подключения к нему высоких напряже-
ний, а также низкой чувствительностью в режиме приёма давления из-за его низ-
кой диэлектрической проницаемости. В настоящее время известны более 80 пьезо-
электриков с разными свойствами. Например, ниобат лития благодаря своей высо-
кой точке Кюри (1210 С) используют в реакторах.
Применения
Сегнетову соль стали применять в звукоснимателях электрофонов, микрофонах,
телефонных трубках и других подобных устройствах (например, в слуховых аппа-
ратах) . Особенно широко это вещество нашло применение во время повышенного
спроса на электротехнику в послевоенные годы.
Говоря же о пьезоэлектриках в целом, можно сказать, что делаются попытки
расширить сферу их применения также и на электрогенерирующие устройства. На-
пример, известно устройство, которое представляет собой диски из пьезоэлек-
трика, расположенные в виде стопки с некоторым интервалом друг над другом.
Вокруг них вращается специальный вал с насаженными на него роликами и проме-
жуточной мягкой прокладкой. Быстровращающийся вал с большой частотой немного
гнёт диски из пьезоэлектрика, что приводит к выработке электроэнергии, а ис-
пользование массива дисков даёт увеличение суммарной выходной мощности уста-
новки .
Кроме того, автору этой статьи известен и бензиновый двигатель, в котором в
качестве устройства для генерации высоковольтной искры применяется обычный
пьезоэлемент из зажигалок. К сожалению, подобный элемент не отличается долго-
вечностью и, по словам создателей устройства, его наработка на отказ состав-
ляет всего лишь около 1 млн. срабатываний. Тем не менее, использование подоб-
ного подхода позволяет существенно упростить и удешевить высоковольтную сис-
тему двигателя и может быть полезно в ряде случаев.
Ну и, конечно, нельзя не упомянуть широкое использование пьезоэлектриков в
системах распыления — делаются попытки изготавливать на их базе автомобильные
форсунки, действующие по тому же принципу, что и форсунки в струйных принте-
рах: с приложением электрического тока пьезоэлектрик меняет свою форму и вы-
талкивает капельку жидкости из специальной камеры.
Пьезоэлектрики широко используются в современной технике в качестве элемен-
та датчика давления. Существуют пьезоэлектрические детонаторы, источники зву-
ка огромной мощности, миниатюрные трансформаторы, кварцевые резонаторы для
высокостабильных генераторов частоты, пьезокерамические фильтры, ультразвуко-
вые линии задержки и др. Наиболее широкое применение в этих целях кроме кри-
сталлического кварца получила поляризованная пьезокерамика, изготовленная из
поликристаллических сегнетоэлектриков, например, из цирконата-титаната свин-
ца.
В быту можно наблюдать пьезоэффект, например, в зажигалке, где искра обра-
зуется от нажима на пьезопластинку, а также при медицинской диагностике с по-
мощью УЗИ, в которой используются пьезоэлектрические источник и датчик ульт-
развука . Передовой областью использования пьезоэлектриков является сканирую-
щая зондовая микроскопия (СЗМ) . Из пьезоэлектриков изготавливаются сканирую-
щие элементы зондовых микроскопов, осуществляющие перемещение зонда в плоско-
сти образца с точностью до 0,01 А. Наибольшее распространение в ней имеют
трубчатые пьезоэлементы. Они позволяют получать достаточно большие перемеще-
ния объектов при сравнительно небольших управляющих напряжениях. Они пред-
ставляют собой полые тонкостенные цилиндры, изготовленные из пьезоэлектриче-
ских материалов. Соединение трех таких трубок в единый узел позволяет органи-
зовать перемещение зонда в трех ортогональных направлениях, такой сканирующий
элемент называется триподом.
В 1964 г. Ю. В. Гуляев и В. И. Пустовойт предложили слоистую структуру
«пьезоэлектрик-полупроводник» в качестве базовой конструкции акустоэлектрон-
ных приборов, использующих поверхностно-акустические волны.
Завершая этот рассказ, хочется сказать, что создание собственного пьезо-
электрического кристалла может быть интересным как в целях досуга, так и для
проведения ряда своих экспериментов и даже практического применения. Тем бо-
лее, что никто не ограничивает в размере будущего кристалла (что является су-
щественным плюсом, в отличие от покупных готовых изделий) и, теоретически,
позволяет создать самостоятельно кристалл достаточно неплохой выходной мощно-
сти.
Простота устройства и интересные перспективы, которые даёт использование
пьезоэлектриков — привлекают к ним заслуженное внимание.
Технологии
ЛИНЗЫ
Периодически возникает необходимость работы с линзами. Однако суще-
ствующих линз может быть недостаточно для удовлетворения предъявляе-
мых требований, или же, покупка готовых линз может быть сопряжена с
определёнными трудностями, среди которых как время доставки, так и
их стоимость. В любом случае — для ряда конструкций может быть по-
лезно изготовление самодельных линз, о необычных путях достижения
чего мы и поговорим в этой статье.
Любая современная оптика — это достаточно сложное и трудоёмкое изделие,
представляющие собой сочетание хороших кристаллических материалов, а также
трудоёмких и затратных по времени методов их обработки (конечно, если мы го-
ворим о дорогой долговечной оптике, а не об относительно дешёвой, изготовлен-
ной методом литья под давлением и прочим подобным). Кроме того, поверхности
хорошей оптики покрываются специальными просветляющими покрытиями, которые
снижают отражение на границе между оптикой и воздухом, что позволяет увели-
чить контрастность изображения и снизить потери светового потока, проходящего
сквозь оптику.
Однако сейчас мы не будем говорить о таких сложных материях, и попробуем
простым путём, мало того, довольно нестандартным (потому что обычный путь
слишком трудоёмкий).
Водяная
линза
Как ни странно, одним из самых простых способов является использование
вполне широко распространённого ресурса: воды. Причём этот способ был описан
ещё Жюлем Верном, когда для разведения костра (для фокусировки солнечного
света), были использованы два стекла, вынутые из наручных часов, слепленные
друг с другом по периметру глиной, между которыми и была налита вода. Подоб-
ный способ позволяет получить довольно эффективную двояковыпуклую линзу.
В настоящее же время, с изобретением линзы Френеля, которая представляет
собой плоскую конструкцию с концентрическими ступенчатыми бороздками на ней
(на картинке ниже: 1 — линза Френеля, 2 — обычная линза), этот способ получил
оригинальное продолжение: когда для фокусировки солнечного света используется
прозрачная трубка из магазина садовых материалов, налитая водой и свёрнутая в
улитку. Несмотря на довольно грубую конструкцию, подобный аппарат вполне себе
работает.
Но это, если говорить о самых простых способах.
Литая
линза
Если же мы захотим сделать нечто гораздо более серьёзное, то тут уже пона-
добятся более сложные технологии, как литьё из оптически прозрачных пласти-
ков, например, из акриловой смолы.
Однако литьё само по себе предполагает некоторые сложности, самой большой
из которых является изготовление литейной формы. Поэтому этот способ видится
скорее как средство тиражирования линз, когда берётся оригинальная линза и
заливается силиконом, после застывания которого она извлекается и пустотелая
форма используется для заливания смолы1.
При этом автор уделяет достаточно большое внимание борьбе с пузырьками, так
1 https://www.youtube.com/watch?v=As20UPia718
как в подобных вязких средах образование пузырей и избавления от них является
достаточно большой проблемой.
Тем не менее автор нашёл этой проблеме достаточно интересное решение, кото-
рое заключается в том, что будущая линза, пока ещё в виде налитой в форму
смолы, — помещается в камеру, в которой искусственно поддерживается повышен-
ное давление атмосферы, где в течение всего периода отверждения смолы и нахо-
дится линза.
Повышенное давление атмосферы передаётся через смолу всем содержащимся в
ней пузырькам, сдавливая их и уменьшая их размер практически до несуществую-
щего (возможно, даже частично растворяя их в смоле, однако этот момент под
вопросом. Требуется глубже вникнуть в тему, чтобы выяснить).
После застывания смолы и извлечения изделия в условия обычной пониженной
атмосферы (относительно тех условий, при которых деталь выдерживалась), сжа-
тые пузырьки навсегда остаются в подобном сжатом состоянии, так как смола уже
застыла.
Понятно, что далеко не у каждого дома имеется какой-то подобный сосуд для
работы под давлением, и поэтому такому способу есть более простая альтернати-
ва : ультразвук.
Использование ультразвука называется ультразвуковым дегазированием и позво-
ляет уменьшить количество пузырьков.
Распространяясь внутри жидкой среды, волны ультразвука образуют зоны высо-
кого и низкого давления. Зоны низкого давления способствуют тому, что в них
появляются и увеличиваются в объёме пузырьки с низким давлением внутри, со
временем всплывающие наверх.
Как показывают эксперименты2, даже пятисекундная обработка ультразвуком
вязких сред позволяет в разы уменьшить количество воздушных пузырьков, напри-
мер , находящихся в масле или смоле.
Для увеличения эффективности ультразвукового дегазирования советуют:
■ использовать изменяющуюся амплитуду ультразвука, которая меняется от низ-
кой до средней;
■ применять волноводы с большой площадью поверхности;
■ не перемешивать рабочую жидкость в процессе;
■ нагреть жидкость;
■ использовать ёмкость для жидкости с небольшой глубиной;
■ желательно дополнительно сделать так, чтобы атмосферное давление над по-
верхностью жидкости было пониженным.
3D-печатная
линза
Странно было бы в наше время обойти вниманием настолько перспективный спо-
соб создания объёмных объектов, как 3D печать, и некоторые люди делают доста-
точно любопытные попытки в этом направлении. Например, способ создания двоя-
ковыпуклой линзы, используя фотополимерный 3D принтер3.
Или печать линзы Френеля, с использованием того же самого фотополимерника4.
Как легко можно было заметить по первому видео, печать самой линзы — это
только полбеды, — полученная линза будет далека от необходимой степени про-
зрачности, что потребует дальнейшей финишной обработки.
Причём, насколько удалось понять автору этой статьи после проведённого ана-
лиза, подавляющим большинством людей используется именно трудоёмкая техноло-
2 http://www.ultrazvuc.ru/processe/processes_area_id/l/processes_id/24
3 https://www.youtube.com/watch?v=jLYyXJcOLks
4 https://www.youtube.com/watch?v=FiatjQTYF2w&t=268s
гия шлифования полученной линзы. Несмотря на правильность подобного подхода,
попробуем прикинуть, а существует ли какая-либо альтернатива ему?
Насколько показывает обычный житейский опыт, обычно люди стараются последо-
вать тем рекомендациям, которые приняты в определённой среде или области зна-
ний либо руководствуясь своим собственным опытом и мало кто из тех, кто пы-
тался делать линзы, обладает опытом из другой области человеческих знаний и
поэтому не использует их - например, знания из области автомобильного дела.
Потому что именно там подобная проблема давным-давно решена и целым рядом
способов.
Почему у автора этой статьи возникла подобная мысль: давным-давно, практи-
чески как «в прошлой жизни», автору приходилось заниматься художественной аэ-
рографией по автомобилям и поэтому пришлось изучить технологию обработки по-
верхности автомобилей достаточно досконально.
В процессе подобной подготовки поверхности автомобиля — она представляет
собой матовую поверхность, над которой проводится ряд манипуляций. И только
на финальном этапе, корда поверхность покрывается лаком (или просто красится
финальной краской, если окраска не предполагает последующую лакировку) — при-
обретает практически финальный блеск и глянцевый вид (который, конечно, ещё
требует «доведения до ума», с использованием полировки, но это уже частно-
сти) .
В целом, подобный подход предполагает придание практически финальной степе-
ни прозрачности и глянцевости, не вышлифовкой как таковой, а использованием
нанесения жидких застывающих составов. Шлифовка используется только как спо-
соб устранения наиболее явных огрехов.
Такой способ создания глянцевой поверхности был выбран создателями осознан-
но, так как он предполагает быстрое проведение этого финального этапа работ
(не надо до безумия шлифовать и тратить кучу человеко-часов), что увеличивает
рентабельность. Однако у подобного подхода есть и минус: он требует весьма
высокой квалификации того, кто будет наносить финальное покрытие, так как
именно от его квалификации зависит последующий объём шлифовальных работ (или
их почти полное отсутствие).
Подобный способ быстрого создания глянцевой поверхности используется для
восстановления фар с помощью лака5.
Кроме того, в автомобильной области используется и способ, аналогичный при-
данию глянцевой поверхности в FDM-принтерах, когда с помощью нагретого ацето-
на обдувают его парами обрабатываемую деталь6.
Ну и классическая шлифовка7.
Таким образом, используя покрытие лаком, вполне можно добиться быстрого
глянцевания поверхности, избежав долгого процесса шлифования.
Причём для этого лучше использовать двухкомпонентные (отвердитель + лак)
автомобильные лаки, так называемой HS-системы. Или, если удастся подобные
раздобыть — UHS-системы.
Что это значит:
■ HS — high solid (то есть, после испарения растворителя на поверхности ос-
таётся большое количество собственно лакового материала);
■ UHS — ultra high solid (по аналогии, после испарения растворителя останет-
ся очень большое количество лакового материала).
Следует сразу оговориться, что по умолчанию, во всех практически автомо-
бильных мастерских, покрасочных камерах и магазинах лакокрасочных материалов
используют в основном лаки и краски MS (middle solid)-системы.
5 https://www.youtube.com/watch?v=UuCpOT_CkLw
6 https://www.youtube.com/watch?v=jP0k8LMt8zQ&t=686s
7 https://www.youtube.com/watch?v=UMcTgSuG6Us
Есть ещё и LS-система (low solid), но она нам совсем неинтересна.
Спрашивать в магазинах автомобильных лакокрасочных материалов нужно так:
«дайте мне двухкомпонентный автомобильный лак HS(ха-эс) системы». Или UHS (но
его практически невозможно найти, сразу предупреждаю).
Почему именно автомобильный лак, а не какой-нибудь бытовой: потому что он
даёт очень жёсткую прочную поверхность, которая выдерживает удары и царапины,
гораздо лучше, чем любой бытовой лак (не забываем, что он именно для этого и
разработан, чтобы сопротивляться воздействиям и работать в очень жёсткой при-
родной среде, на больших скоростях движения автомобиля).
Почему именно указанных систем: так как большое количество лакового мате-
риала, остающееся после испарения растворителя эффективно заполняет все не-
ровности (получается как бы такая своеобразная «шпатлёвка лаком») и даёт
гладкую прочную поверхность.
Для примера, когда-то давно у автора был сотовый телефон, на которой была
нанесена аэрография и он был покрыт лаком HS-системы. Телефон лежал в кармане
вместе с ключами от квартиры, монетками и прочим хламом, в течение нескольких
лет. За всё это время лаковое покрытие осталось неизменным! (нереальный ре-
зультат для любого заводского покрытия).
Секрет правильного нанесения лака: крест-накрест (прошли горизонтально всю
поверхность зигзагом - потом проходим вертикально, также зигзагом) в несколь-
ко слоев, пистолет/аэрограф держим строго под 90 градусов к поверхности во
время движения, нанесение - в несколько слоев. Первый слой - «дымчатый», со-
всем слегка, микропылью покрывает поверхность — чтобы лак «зацепился» за неё.
Минут через 15 - второй слой (заливая наглухо) . Третий - ещё через 15 минут,
также - заливая поверхность «в зеркало». Этот подход при некотором опыте -
даёт идеально гладкую поверхность, как стекло, без потёков.
Лак пылить нужно в помещении, где перед этим предварительно осаждена вся
пыль из воздуха. Например, в ванной комнате, перед этим включив душ минут на
5-10. Это позволит получить деталь с 1-2-3 пылинками на ней. Вполне приемлемо
(а если душ будет работать во время пыления и продолжать увлажнять воздух -
то ещё меньше).
Если этого не сделать и пылить в обычном помещении, то после застывания ла-
ка вы познаете, насколько же пыльный обычный воздух - ваша деталь будет мох-
натой как кот. И будет требовать обязательной шлифовки.
Тем не менее, несмотря на всё сказанное насчёт лакировки выше, — очень даже
может статься, что всё равно лакировка не станет заменителем шлифовки, в силу
ряда причин:
■ Низкой прозрачности (хотя лично я, по опыту, очень сильно в этом сомнева-
юсь) получаемого изделия из-за слишком большой разности контактирующих
сред (пластик и лак) , ввиду чего на границе будут возникать излишние пре-
ломления и рассеяние;
■ Отсутствия нужного уровня профессионализма, того, кто делает. Просто для
сведения: нанести лак и краску без подтёков и искажений - искусство, со-
всем непростое. Этому учатся и «через раз» не получается даже у мастеров;
■ Отсутствия должных условий для проведения работ;
■ Высоких требований к конечному изделию, которым сложно удовлетворить в си-
лу перечисленных выше причин.
Поэтому, на мой взгляд, имеет смысл присмотреться к шлифовке ЗБ-печатной
линзы. Правда, подойти к этому процессу с умом и автоматизировать его. Собрав
некую механическую приспособу с микроконтроллерным управлением, осуществляю-
щую движение8.
Тем не менее, описанный способ с лакировкой видится автору интересным, так
https : //www. you tube. com/watch?v=QOyYxXuIAng&t=40s
как шлифовка некоторых типов линз маловероятна (например, линз Френеля, напе-
чатанных на фотополимернике).
Как альтернатива покрытию лаком, есть пара отдельных подходов как для лин-
зы, изготовленной с применением FDM-принтера, так и фотополимерного.
Для FDM-линзы вполне можно использовать стандартный подход со сглаживанием
в ацетоновой бане, а в качестве пластика взять какой-то из «стеклянных», на-
пример, тот же самый SBS GLASS.
Для фотополимерника же приходилось видеть интересный подход9, основная за-
думка которого заключалась в усилении полимеризации поверхностного слоя, ко-
торый, как правило, недостаточно полно реагирует из-за наличия в атмосфере
кислорода. Поэтому основная задумка авторов заключалась в том, чтобы помес-
тить напечатанную модель в банку, предварительно обмазав её жидкой фотополи-
мерной смолой, в банку же поместить горящую свечку, которая истратит весь
имеющийся там воздух. После чего банка помещается на солнце, и, по словам ав-
торов, там происходит финальная полимеризация (несмотря на то, что стекло не
пропускает ультрафиолет, авторы утверждают, что стекло задерживает только
длины волн до 320 нанометров, а всё, что выше — прекрасно проходит и этого
достаточно для полимеризации).
Так что этот способ видится достаточно интересной альтернативой лакировке,
как вариант придания прозрачности, напечатанной на фотополимернике линзе.
Центробежная
линза
Кстати говоря, можно вполне избавиться от большинства проблем, связанных с
неровностью поверхности получившейся линзы, если требуется изготовить одно-
сторонне выпуклую линзу.
А для этого можно использовать тот же самый фотоотверждаемый полимер и
стеклянную пластинку, на которую этот полимер наносится в виде висящей с неё
капли.
ось подьес/*
КАЬМТелю
ч
стекля нНлЯ
медленней-
ОЩНЕЙ Oct ЬРА ЦЬЕГСЯ
проведет мыьфё
Пластинка вращается электродвигателем, с управлением от микроконтроллера
(хотя бы даже от того же самого Arduino). Регулируя скорость вращения, мы мо-
жем: для конкретной смолы, с учётом её вязкости, — добиться того, чтобы нане-
сённое на пластину количество смолы «провисло каплей вниз» на строго опреде-
лённую величину. То есть, другими словами, мы регулируем величину центробеж-
ной силы, воздействующей на смолу. После чего включается ультрафиолет и смола
отверждается, прямо в процессе вращения. Таким образом, на выходе мы получаем
абсолютно глянцевую со всех сторон линзу, с минимальными усилиями!
https://3dtoday.ru/blogs/qunix/smoothing-polymer-model-with-banks-and-candle
Управляемая
компьютером
линза
В процессе изучения темы линз и способов их усовершенствования — автор на-
ткнулся на следующее видео, где показан бассейн, в котором возможно создавать
управляемые волны с помощью компьютера10.
Интересным здесь является то, что в одном из видов волн, заметно, как фоку-
сировка места столкновения волн мигрирует по всему бассейну (и вызывает четы-
ре всплеска, в четырёх разных местах).
Если продолжить эту мысль дальше, то становится очевидным, что управляя ме-
стом фокусировки, вполне можно создать эдакую «мигрирующую линзу Френеля»,
которая будет перемещаться по всему водоёму, создавая фокусировку в разных
местах.
Достаточно интересная мысль, которая вполне может быть развита дальше...
Допустим, если этот бассейн имеет стеклянное дно, сам он достаточно неболь-
ших размеров (для более-менее удобной транспортировки и сборки его на новом
месте), то фокусировка может быть использована, например, для сбора лучей
солнца и использования их в качестве своеобразного солнечного 3D принтера для
спекания чего-либо.
Теоретически может быть создана даже вертикальная линза с использованием
падающей воды, импульсно управляемой и образующей с определённой периодично-
стью — появляющуюся в воздухе линзу...
Только, по-видимому, придётся поиграться высотой, с которой падает вода, а
также её напором, для достижения нужной степени ламинарности потока, чтобы
избежать завихрений в нём (для сохранения нужной прозрачности), а также избе-
жания разбиения его на отдельные капли.
Линза
без
линзы
Чтобы дойти до некоего предела, попробуем довести до абсолюта идею линз и
задаться вопросом, а существует ли искусственный способ управления направле-
нием движения фотонов, однако чтобы он был подобным линзе?
В голову сразу приходят известные галактические феномены, когда большая
гравитация космических объектов отклоняет пути фотонов.
Однако в земных условиях создание подобных усилий видится мало реалистич-
ным, видимо, именно этим и обусловлено то, что автору этой статьи не удалось
https : //www. you tube. com/watch? v=RHTcSKkUU8U
найти никакого известного способа, например, подобного электромагнитной линзе
(пусть физики поправят, если здесь есть заблуждение), чтобы управлять движе-
нием фотонов.
Тем не менее, исследования автором этого вопроса, привели к открытию им для
себя уже существующего весьма примечательного класса устройств, носящих на-
звание «ультразвуковые оптические дефлекторы».
Они построены на эффекте, который был открыт ещё в начале XIX века — Т.
Зеебеком и Д. Брюстером, суть которого заключается в изменении показателя
преломления вещества, при приложении к нему упругого механического напряже-
ния.
ВОЛН
ко* ОТКЛОНЕНИЯ
/iVH/i '
-1СРЙСТУ1/1Л
Эффект проявляется в рамках следующей системы: берётся кристалл, на один
торец которого укреплена пластинка, излучающая ультразвук, на противоположном
торце кристалла находится заглушка, представляющая собой смесь эпоксидной
смолы с наполнителем (или иного устройства). Задача этой заглушки заключается
в гашении прошедших через кристалл ультразвуковых волн. Ультразвуковой излу-
чатель может возбуждать в кристалле звуковые волны в широком диапазоне,
вплоть до ГГц.
Если послать на кристалл, перпендикулярно к проходящим сквозь него волнам
пучок когерентного света (проще говоря, лазер), то, пройдя сквозь кристалл,
пучок лазера расщепится на серию пучков, симметрично расходящихся в разные
стороны относительно изначального пучка.
При соблюдении ряда условий пучок может сохраниться не расщепившимся, и
управляемо отклоняться по XY, причём перемещение может осуществляться не в
виде переключения из одного фиксированного положения в другое, а плавно, в
виде сканирования (достигается изменением частоты акустических колебаний).
Число положений лазерного луча (разрешающая способность сканирования) может
достигать 103 - 104.
Несмотря на относительно малую скорость работы, которая базируется на физи-
ческой величине — скорости прохождения звуковой волной кристалла, скорость
вполне может достигать величин менее 1*10~б с.
Причём выше мы говорили о направлении на кристалл когерентного источника
света.
Если же направить на кристалл не монохроматический источник света, а широ-
кополосный (то есть, обычный), то, пройдя сквозь кристалл, произойдёт откло-
нение на определённый угол только одной длины волны из прошедшего света.
Меняя частоту воздействующего ультразвука, можно добиться выделения из про-
шедшего света — определённой длины волны в широком диапазоне. Именно на этом
прицепе и основана работа акустооптических фильтров
Несмотря на то что, строго говоря, подобное устройство не является линзой,
как мы могли видеть, оно вполне может служить для управления направлением
движения фотонов.
Завершая рассказ, хочется сказать, что использование описанных в статье
подходов вполне может как помочь в создании самодельных оптических устройств,
так и может положить начало собственным исследованиям читателей, в заинтере-
совавших областях. Однако, следует оговориться, что с учётом опыта будущего
экспериментатора, а также не совсем классической технологии, подобные линзы
возможно будет использовать с некоторыми оговорками. Поэтому сфера применения
подобных линз — для фокусировки света или же для оптических целей, будет
очень сильно зависеть от качества изготовления.
11 https://siblec.ru/telekommunikatsii/vvedenie-v-optoelektroniku/3-opticheskaya-
obrabotka-informatsii/3-2-opticheskie-deflektory
Технологии
Для очистки воды и не только
;:^
ПОЛУПРОНИЦАЕМЫЕ МЕМБРАНЫ
С момента изобретения технология получения чистой воды, носящая название
«обратный осмос», получила широкое распространение ввиду своей малой энерго-
затратности и существенного превосходства над стандартными технологиями вроде
выпаривания (по некоторым оценкам, в 10-15 раз).
Именно благодаря ей стало возможным осуществлять глубокую очистку воды, ко-
торая включает в себя удаление из неё не только механических примесей, но да-
же растворённых веществ и вирусов!
Тем не менее, если мы обратимся за описанием технологии производства фильт-
рующего элемента к техническим даташитам компаний-производителей, то в них
речь будет идти, по большей части, о физическом устройстве фильтрующего эле-
мента, в то время как технология производства всегда будет прикрыта туманными
фразами вроде «ноу-хау», «на основе собственной технологии» и т. д. и т. п.
Что, в общем-то, и понятно, люди борются за сохранность своего бизнеса.
Однако мы попробуем в общих чертах изучить, что представляет собой техноло-
гия производства подобных фильтрующих элементов.
Немного
теории
Сама суть понятия осмоса заключается в переносе вещества сквозь полупрони-
цаемую мембрану, которая пропускает только растворитель, не пропуская раство-
рённые в нём вещества и содержащиеся частицы.
Осмос бывает прямой и обратный.
Прямой осмос заключается в переходе растворителя сквозь полупроницаемую
мембрану в сторону раствора. Например, с одной стороны мембраны находится со-
лёная морская вода, а с другой стороны пресная вода, которая начинает проса-
чиваться сквозь мембрану и постепенно опресняет солёный раствор. Таким обра-
зом, подождав определённое известное время, можно добиться требуемого содер-
жания солей в растворе.
В свою очередь, обратный осмос заключается в переходе растворителя сквозь
полупроницаемую мембрану из более концентрированного раствора в сторону менее
концентрированного. Именно этот процесс и используется в основном для целей
водоочистки, когда с одной стороны мембраны остаётся вода с загрязнителями
(так называемый «концентрат»), а с другой стороны накапливается очищенная во-
да (так называемый «пермеат»).
ОСМОС ОБРАТНЫЙ
LaAAAAAi
Полупроницаемая
.мембрана
т
Направление
• Давление^
Ы
ОСМОС
Полупроницаемая
мембрана,
т
^лллла]
Направление
потока воды потока воды
Но у обратного осмоса есть и свои существенные минусы, одним из которых яв-
ляется слив большой массы концентрата в канализацию или иной приёмник. В не-
которой степени это можно нивелировать использованием повторной многократной
прогонки концентрата, однако в полной мере это не устранит необходимость сли-
ва.
Кроме того, очищенная подобным образом вода не содержит растворённых солей
и не является особо полезной для человека, поэтому её восстанавливают, доводя
содержание растворённых природных солей до нормы (в зависимости от требуемых
задач).
Тем не менее, даже не содержащая солей вода является ценным продуктом, так
как, по сути, равнозначна дистиллированной воде, промышленное получение кото-
рой, не используя энергозатратного выпаривания, является само по себе ценным.
Кроме того, процесс обратного осмоса может использоваться для увеличения
концентрации продуктов без температурного разрушения. Хорошим примером здесь
является получение концентрированных соков без нагрева.
Характеристика
мембран
Для обработки очищаемого состава обычно используют целый ряд мембран с по-
рами от больших к меньшим, что позволяет сначала производить отсеивание круп-
ных частиц, и далее всё более мелких загрязнителей, включая растворённые ве-
щества и вирусы. Таким образом, если не вдаваться в подробности, мембраны
различаются по размеру своих пор и, соответственно, по способности удерживать
определённый размер частиц:
■ Макрофильтрация: размер пор мембран составляет от 1 до 100 мкм. Позволяет
удерживать: бактериальные загрязнения, коллоиды и иные взвешенные частицы.
- Ультрафильтрация: размер пор мембраны находится в пределах от 0,002 до 0,1
мкм. Позволяет удерживать: бактериальные загрязнения, вирусы, коллоиды,
крупные молекулы.
■ Нанофильтрация: размер пор мембраны находится в пределах от 0,001 до 0,002
мкм. Позволяет удерживать: ионы, молекулы, вирусы. Мембраны подобного типа
ценны тем, что очищают воду, в то же время сохраняя в ней содержание необ-
ходимых солей и микроэлементов.
■ Обратный осмос: размер пор мембраны находится в пределах менее 0,0001 мкм.
Позволяет удерживать: ионы.
С уменьшением размера пор мембрана оказывает всё большее сопротивление во-
дяному потоку, поэтому логичным является то, что для очистки воды с примене-
нием обратного осмоса требуется повышенное давление (порядка трёх атмосфер и
более). То есть, другими словами, чем меньше размер пор, тем большее давление
мы прикладываем.
Вода, прошедшая очистку с применением обратного осмоса, является сверхчис-
той, из неё удалены все растворимые и нерастворимые примеси.
Способы
производства
мембран
Теперь, когда мы ознакомились с процессами осмоса и сутью мембран, мы можем
подробнее изучить способы изготовления мембран в промышленности.
Подобные способы ввиду доступности компонентов в наше время являются вполне
применимыми и для самоделыциков, только нужно тщательно ознакомиться с про-
цессами, чтобы не нанести себе вред побочными продуктами реакции (в случае
химического изготовления мембран).
При производстве мембран изготовители обычно руководствуются следующими со-
ображениями :
■ чтобы мембрана обладала способностью к разделению веществ (или, более про-
фессиональным языком, «селективностью»);
■ её характеристики оставались стабильными в течение всего срока эксплуата-
ции;
■ мембрана обладала достаточной прочностью и сопротивляемостью условиям ра-
бочей среды;
■ стоимость её производства была максимально низкой, насколько это возможно.
Для производства мембран используют разные материалы, среди которых можно
встретить: плёнки на полимерной основе, стекло, металл и т. д. Кроме того,
используются порошки (которые тоже могут работать в качестве мембран) из пе-
речисленных материалов — как спрессованные, так и спечённые.
Тем не менее, самое высокое распространение получили из-за своей низкой
стоимости именно полимерные мембраны.
Химическая
генерация
мембран
Существует три способа производства полупроницаемых мембран из полимерных
составов:
1. Сухой метод — представляет собой изготовление мембраны с помощью смешива-
ния, как правило, трёх компонентов: полимера (эфира целлюлозы), раствори-
теля (ацетона), порообразователя (этилового спирта, бутирата, воды, глице-
рина и т. д.). Размер пор, получаемых с помощью этого метода, колеблется и
зависит от количества полимера, используемого растворителя, температуры.
Плёнки, полученные с помощью такого метода, можно хранить и транспортиро-
вать в сухом виде.
2. Коагуляционный метод (применяется чаще всего) — заключается в смешивании
также трёх компонентов: ацетата целлюлозы, ацетона, формамида. Полученный
раствор наносится на стеклянную пластинку, после чего выдерживается в те-
чение нескольких минут и далее погружается в ванну с холодной водой, где
происходит полное отверждение раствора. Причём здесь интересным является
то, что состав отверждается по своей поверхности, сохраняя сзади, с той
стороны, которая была отделена от пластинки (в литературе очень поверхно-
стно поясняется этот момент, поэтому автор привёл здесь своё соображение.
Если этот момент не совсем точен и его могут поправить химики), желатино-
подробную структуру, которая вымывается водой вместе с порообразователем.
Таким образом, мембрана представляет собой тонкий поверхностный слой, где
и происходит основная фильтрация. Причём этот верхний фильтрующий слой со-
держит ещё и подслой с более крупными порами, который служит своего рода
каркасом, помогающим мембране держать свою форму.
Модификацией последнего метода является приготовление более прочного типа
мембраны, когда в качестве растворителя используется циклогексагон и состав
льётся прямо поверх воды. В результате этого получается ультратонкая мембрана
(0,02-0,04 мкм) , тем не менее, обладающая высокой прочностью за счёт плотной
сцепки нижнего крупнопористого подслоя с фильтрующим слоем.
Для закрепления получившейся мембраны её обрабатывают водой повышенной тем-
пературы , соответствующей температуре стеклования конкретного полимера. На-
пример, для ацетата целлюлозы подобная температура составляет 85-89 градусов
Цельсия.
Подобные полимерные мембраны можно получать и альтернативным способом. Для
этого ацетат целлюлозы и смешанную с ней соль (ZnCl2, Mg(C104)2 и т. д.) рас-
творяют в смеси ацетона и спирта. Эту смесь высушивают в воздушной среде до
испарения ацетона, после чего промывают мембрану в воде для удаления соли и
остатков растворителя.
Иногда для более бережного формирования мембраны просушивание проводят в
атмосфере ацетона, чтобы сушка проходила более медленно и не нарушилась
структура пор.
3. Термальный метод — представляет собой желатинизацию полимера, смешанного с
пластификатором, например, полигликолем. Полученную смесь нагревают для
расплавления и смешивания компонентов, после чего при снижении температуры
смеси во время её охлаждения происходит построение пористой структуры.
Благодаря этому методу можно получать мембраны практически любой степени
пористости, повышенной водопроницаемости и механической прочности, которые
даже превосходят мембраны из регенерированной целлюлозы. Например, с помо-
щью этого метода изготавливают мембраны прессованием смеси из трёх компо-
нентов: эфира целлюлозы, пластификатора (тетраметиленсульфон, диметилсуль-
фоксид и т. д.), порообразователя (полиол или тетраэтиленгликоль). Смесь
прессуют при 200 С, после чего она промывается водой для удаления добавок.
Генерация мембран
с помощью радиации1
Понятно, что этот способ будет труднодостижим для самоделыцика (кроме того,
соседи скажут спасибо, если люди не будут заниматься такими вещами дома), тем
не менее, нельзя его не упомянуть.
Способ заключается в обработке тонких полимерных плёнок заряженными части-
цами. Причём излучение должно быть высокоионизирующим, и обычно для этого ис-
пользуют альфа-частицы и протоны. Обработанную с помощью такого излучения
плёнку затем протравливают химикатами.
1 В литературе такой способ не приводится, однако он сразу приходит в голову после
ознакомления с радиационным методом генерации — изготовлением мембран с использова-
нием электронно-лучевых пушек, что теоретически должно обеспечить высокую скорость
работы системы, а использование фокусировки электронного пучка — получение мембраны
требуемой пористости.
Изменяя время воздействия излучения, можно получать плёнки как с высокой
степенью селективности, так и с более низкой. Плюсом такого способа является
крайне низкая дифференциация получаемых пор по диаметру, что очень позитивно
сказывается на фильтрующих свойствах мембраны, с помощью чего можно получать
мембраны, фильтрующие узкий класс веществ.
В литературе приходилось видеть также и альтернативу радиации - прожигание
пор в мембране лазером.
Металлические
мембраны
Получают прессованием металлических порошков как с последующим выщелачива-
нием одного из компонентов порошка, так и без оного (если порошок состоит из
одного компонента), с последующим небольшим сплавлением порошка или без него.
Этот метод даёт возможность получать мембраны высокой степени стойкости к не-
благоприятным факторам окружающей среды — высокой температуре, кислотности и
т. д. и т. п.
Подобный метод относятся не только к получению металлических мембран, с по-
мощью него могут получаться и мембраны полимерного типа2.
Нанесённые
мембраны
Подобные мембраны различаются в зависимости от того, каким способом проис-
ходит их создание, и их можно подразделить на полученные с помощью: пропитки,
напыления, осаждения.
В качестве основы для изготовления таких мембран могут быть использованы
абсолютно разные основания — начиная от металлов и заканчивая пластиками.
Вкратце суть подобной технологии с использованием, например, пропитывания,
заключается в том, что основу пропитывают каким-то веществом, высушивают, по-
сле чего погружают в раствор другого вещества, при взаимодействии которого с
пропитанным происходит выпадение нерастворимого осадка на поверхности мембра-
ны и внутри пор.
Например, мембрану пропитывают раствором (CdCl2, CuS04 и т.д.), а затем по-
мещают в раствор другой соли (Na3P04, KFe(CN)6, Cu3Fe (CN) 4 и т.д.).
Получение же мембраны с помощью напыления заключается в нанесении на её по-
верхность какого-либо вещества, обладающего хорошим сцеплением с подложкой,
на которую происходит напыление.
Кстати говоря, теоретически с применением подобного метода могут быть полу-
чены мембраны с использованием ЗБ-принтеров, так как даже популярные фотопо-
лимерные принтеры не позволяют исключительно собственными усилиями получать
размер пор меньше чем 0,047 мм (47 мкм) .
Одним из способов сужения пор отпечатанной 3D-модели может быть напыление
на её поверхность металлов в вакууме.
В целом, регулируя время воздействия распыляемого вещества на поверхность,
можно добиваться разной степени селективности получаемой мембраны.
2 Теоретически любопытной может быть попытка изготовления подобной мембраны из обыч-
ного тонера для лазерных принтеров, когда спрессованный порошок несколько сплавляет-
ся с помощью повышения температуры, расплавляется совсем чуть-чуть, чтобы частички
его схватились друг за друга, но не расплавились окончательно. Подобная операция
служит только для создания однородной, не разваливающейся структуры. Экспериментируя
с толщиной получаемой мембраны, теоретически можно получать мембраны различной сте-
пени селективности.
Изготовление мембран с помощью осаждения заключается в продавливании сквозь
поры мембраны какого-либо вещества, содержащего в своём составе мелкодисперс-
ные частицы, обладающие свойством осаждаться на поверхности пор и крепко сце-
пляться с материалом подложки.
В качестве подобного осаждаемого вещества наиболее разработанной технологи-
ей является использование окиси графита, который наносится в 6-10 слоев.
Динамические
мембраны
Подобные мембраны используются для фильтрации воды, в которую добавляются
дисперсные коллоидные частицы, в процессе работы мембраны собирающиеся на по-
верхности подложки и образующие своеобразный фильтрующий слой. Необходимым
условием эффективной работы подобной системы является постоянное наличие в
растворе коллоидных частиц.
Материал подложки для подобной мембраны не оказывает существенного влияния
на процесс.
Пропускная способность мембран получается даже лучше, чем у самых эффектив-
ных полимерных мембран. Механизм работы подобных мембран ещё не до конца ус-
тановлен .
Непористые
мембраны
До этого шёл разговор только насчёт пористых мембран, однако, и другие ма-
териалы, образующие аналоги пор, могут обладать хорошими фильтрующими свойст-
вами. В качестве примера можно привести разработку одной из компаний, где i
качестве фильтрующего элемента используется тонкая полимерная плёнка, свёрну-
тая в виде «рулончика»:
лйеАМу
8 PYfiQt
Отдельно этот момент в литературе не поясняется, однако у автора статьи
имеется предположение, что тонкая плёнка используется для того, чтобы создать
максимальное количество концентрических зазоров на единицу площади, что уве-
личит пропускную способность устройства.
Ещё одним любопытным устройством, которое приходилось видеть, является сис-
тема, состоящая из пористого цилиндра, на который намотана проволока с опре-
делённым шагом:
Используя ЧПУ-управление подачей пористого цилиндра и регулируя скорость
намотки проволоки, можно добиться требуемых зазоров между витками проволоки,
благодаря чему система будет являться вполне эффективной фильтрующей мембра-
ной!
Использование мембран
для разделения воздуха
Мембраны позволяют также эффективно производить разделение воздуха, при
этом усилия промышленности сконцентрированы на получении азота и увеличении
концентрации кислорода в проходящем сквозь мембрану воздухе.
Видится достаточно интересным использование мембраны для создания различно-
го рода концентрирующих аппаратов, которые могут использоваться как для дыха-
ния в клиниках, так и для создания разного рода высотных аппаратов для дыха-
ния , например, для альпинистов.
Опытным путём было установлено, что воздушная система для такой концентра-
ции наиболее эффективно функционирует, если создавать повышенное давление не
со стороны входящего воздушного потока, а наоборот создавать разрежение в той
части системы, где должен накапливаться более насыщенный кислородом воздух.
Другими словами, если сказать проще, эффективней «высасывать воздух сквозь
мембрану, чем давить воздухом на неё».
Завершая этот рассказ, хочется отметить, что способов получения мембран
разработано достаточно большое количество (что можно было легко заметить и по
этой статье). Однако ввиду обширности темы невозможно её полностью изложить в
рамках небольшой статьи, поэтому интересующиеся этим вопросом могут ознако-
миться со следующей литературой:
1. Дытнерский Ю.И. «Мембранные процессы разделения жидких смесей».
2 . Дытнерский Ю.И., Брыков В.П., Каграманов Г. Г. «Мембранное разделение га-
зов» .
3. Хванг С.-Т., Каммермейер К. «Мембранные процессы разделения».
Рол у про на цаемые мепдра ны
Пористые
Презрительно
образованные
\!Мтгг}»**щисаА
Жестко -
структурные
KonduwpoSomte
Изотропное
Нанесенные
f^~~~
Пропитанные
чанные I
Напыпенные
Динамические
Осажденные
Непористые
(диффузионные)
Умотнлшщият
г
Изотропные
жестко -
структурные
Классификация мембран.
Мышление
v* •
ЯДЫ ВОКРУГ НАС
Алан Колок
ПРЕДИСЛОВИЕ
Токсикология - междисциплинарная область исследований. Другие предметы, на-
пример анатомию, можно изучать более или менее как самостоятельную дисципли-
ну, не привлекая большого количества сведений из других научных сфер. Студен-
там можно рассказывать о строении и расположении костей, мышц или внутренних
органов, не упоминая, к примеру, о химическом составе скелета или биомехани-
ческих основах мышечной активности. Токсикология же изучает вредное воздейст-
вие различных химических веществ на живые организмы, поэтому ее нельзя при-
числить исключительно к сфере биологии или химии. Она скорее представляет со-
бой пересечение этих двух дисциплин.
Кроме того, токсикология - прикладная наука, отражающая изменения в окру-
жающей среде и потребностях общества. С начала своего формирования, то есть
уже более 500 лет, токсикология неразрывно связана с медициной. Врачи, стал-
кивавшиеся с ужасными последствиями отравлений, пытались понять механизмы
действия яда на человека, в результате чего были сформулированы два общих
принципа: воздействие яда зависит от дозы, и природа химических веществ рас-
крывается в их структуре. На ранних этапах развития токсикологии происходил
постоянный обмен идеями с ее более милосердной сестрой - фармакологией, изу-
чавшей полезное действие лекарственных веществ на организм. Действительно,
эти две дисциплины очень прочно переплетены друг с другом; терапевтический
эффект многих лекарств может обратиться во вред, если превысить дозировку или
время воздействия.
Несмотря на историческую связь токсикологии с медициной, меняющаяся природа
взаимодействий человеческого общества с химикатами изменила и контекст поня-
тия токсичности. В старину воздействие ядов на людей было, как правило, инди-
видуальным. Контакт с ядовитым плющом, поедание несъедобных грибов или укус
змеи могли привести к тяжелым последствиям или даже смерти; однако это проис-
ходило с отдельными людьми в отдельные моменты времени. Даже ранние историче-
ские опыты в области металлургии и иных отраслей промышленности могли повли-
ять лишь на ограниченное число людей, работавших на небольших и относительно
изолированных производствах. На протяжении долгих веков воздействие ядов было
скорее личной проблемой, нежели общественной.
Все изменилось с наступлением индустриальной революции. С развитием тяжелой
промышленности, в частности металлургии, и увеличением добычи полезных иско-
паемых началось масштабное загрязнение почв, воды и воздуха. Теперь воздейст-
вию вредных химических веществ подвергались уже не отдельные люди, а целые
сообщества. Токсикология объединилась с эпидемиологией - разделом медицины,
изучающим возникновение и распространение болезней в определенных человече-
ских популяциях. Начались исследования, призванные оценить опасность различ-
ных загрязняющих веществ для человеческого общества.
Химическая революция, более поздний отпрыск революции промышленной, породи-
ла огромное разнообразие химических веществ, попадающих в окружающую среду, и
еще более изменила лицо современной токсикологии. Изначально воздействующие
на человека химикаты имели природное происхождение или являлись относительно
простыми видоизменениями существовавших в природе соединений, получавшимися,
к примеру, при обогащении руд или сжигании древесного или ископаемого топли-
ва . Начавшееся в начале XX в. развитие промышленного органического синтеза
обогатило мир токсикологии новыми группами веществ, которые, как оказалось,
ведут себя совершенно иначе, чем природные соединения. Вместо того чтобы бы-
стро разлагаться в естественной среде, они сохраняются неизменными - в неко-
торых случаях на протяжении многих десятков лет. Более того, эти вещества
стали обнаруживать в тканях различных животных в самых неожиданных местах.
С ростом объема и разнообразия загрязняющих веществ стала меняться и сама
природа токсической реакции. Когда-то подавляющее большинство эффектов, кото-
рые оказывали на человека яды, - к примеру, при укусе змеи или пчелы, - были
острыми и быстротечными, однако в современную эпоху существует все больше
примеров воздействия долговременного и проявляющегося далеко не сразу. Такие
загрязнители, наряду с лекарствами и средствами личной гигиены, стали дейст-
вовать как непредусмотренные сигналы для клеток организма, нарушая их взаимо-
действие. Это приводит к таким неприятным последствиям, как канцерогенез, ре-
продуктивная дисфункция, нарушения внутриутробного развития. Хуже всего то,
что эти последствия проявляются спустя продолжительное время после того, как
химический сигнал исчезает, - иногда даже у детей или внуков человека, под-
вергшегося воздействию яда. Когда ущерб становится очевидным, химического
«взломщика» уже и след простыл.
Тройная угроза современных ядов - их глобальное распространение, огромное
разнообразие и длительное неявное воздействие с отсроченными последствиями -
сильно усложняет ситуацию в сфере токсикологических исследований. Поэтому нет
ничего удивительного в том, что природа объектов исследований современной
токсикологии не всегда ясна не только неспециалистам или студентам, но и
серьезным ученым. Зачастую возникает неверное понимание метаболического пути,
транспорта, абсорбции, выделения и биологической активности токсичных ве-
ществ.
Сложность понимания токсикологии, в силу описанных выше причин, стала пово-
дом к написанию этой публикации. Моя цель - внести немного ясности в сущест-
вующий хаос и представить современные достижения в этой сфере таким образом,
чтобы они были понятны непрофессионалу. Вероятно, кому-то материал публикации
покажется чересчур упрощенным, однако я не стремился создать исчерпывающий
учебник по токсичным веществам, а всего лишь хотел познакомить широкий круг
читателей с некоторыми тонкостями и нюансами современной токсикологии.
ГЛАВА 1.
ВСЕ ЗАВИСИТ
ОТ ДОЗЫ
Все есть яд, и ничто не лишено ядовито-
сти; одна лишь доза делает яд незаметным.
Парацельс
Когда я учился в начальной школе, наши разговоры на игровой площадке неред-
ко приобретали фаталистический характер. Быть может, это объяснялось эпохой
холодной войны, но я хорошо помню, как мы с товарищами болтали о химии и
смерти: «Если слишком глубоко дышать, можно умереть!», «Если выпить очень
много воды, то умрешь!»
Сегодня людей волнует в основном не летальное количество этих относительно
безобидных субстанций, а содержание в нашей пище, воде и воздухе вредных за-
грязняющих веществ. Однако, несмотря на недостаток образования, я и мои свер-
стники были не так уж далеки от истины. Мы тогда ничего не знали о токсинах,
но, по сути, повторяли мысли Парацельса, врача XVI в. Его недаром считают от-
цом токсикологии, потому что именно Парацельс сформулировал первый и главный
догмат этой науки - идею о том, что ядовитость вещества зависит от дозировки:
«Все есть яд и ничто не лишено ядовитости; одна лишь доза делает яд незамет-
ным» . Иными словами, даже такое вроде бы совершенно безвредное вещество, как
вода, будучи употреблено в избыточном количестве, может оказаться не менее
опасным, чем всем известные яды, например мышьяк.
Революционная идея Парацельса отражает связь дозы с реакцией: в большинстве
случаев, чем выше доза, тем сильнее негативная (токсическая) реакция. Эта
очевидная концепция создала тематическую платформу, на которой строится со-
временная регуляторная токсикология. К тому же упомянутая связь куда интерес-
нее, чем кажется на первый взгляд, так как и в дозировке, и в реакциях суще-
ствует множество нюансов.
Когда химическое вещество, токсичное или безвредное, контактирует с орга-
низмом, оно оказывает на него определенное воздействие. Дозой воздействия,
или экспозиционной дозой, называется количество вещества, которое подейство-
вало на организм. Это количество можно измерить различными прямыми или кос-
венными методами. Для стандартных химикатов, которые человек принимает наме-
ренно (например, лекарств) , существует прямой путь воздействия - чаще всего
оральный или инъекционный. Для такого типа воздействия доза обычно определя-
ется через массу (в граммах или миллиграммах) вещества, назначаемого для
приема. Например, обычная таблетка аспирина, одного из самых распространенных
лекарственных средств, содержит 325 мг активного ингредиента - ацетилсалици-
ловой кислоты. В этой таблетке также содержится ряд инертных химических ве-
ществ (наполнителей), но дозировка определяется именно количеством активного
ингредиента. Точно так же выражается дозировка и для инъекционных препаратов.
Например, эпинефриновый инъектор, широко используемый людьми, страдающими от
различных пищевых аллергий, позволяет ввести дозу в 0,3 мг эпинефрина, не-
смотря на то, что в растворе содержатся и другие вещества.
/*~
Эпинефриновый инъектор.
В приведенных примерах путь воздействия прямой и доза легко определяема, но
что делать в тех случаях, когда воздействие оказывается непрямым и непредна-
меренным? Это может происходить, если человек, к примеру, съел рыбу, которая
прокачивала через свои жабры загрязненную воду, или же он является пассивным
курильщиком. В таких случаях количество потребленного вещества сложно точно
измерить. Поэтому проще определить не экспозиционную дозу, а концентрацию ве-
щества в среде (в воде, которая проходит через жабры рыбы, или в воздухе, ко-
торым дышит животное или человек).
Вне зависимости от прямого или косвенного источника воздействия реакция жи-
вотного (в том числе человека) на воздействие химического вещества может быть
дискретной или непрерывной. Гибель организма - крайний случай дискретной ре-
акции , в котором возможны лишь два состояния: жизнь или смерть. Как бы ни был
печален факт смерти, она дает токсикологам очень ценный исследовательский ма-
териал . В других же случаях возможно весьма существенное разнообразие реакций
на воздействие токсина. В качестве классического примера непрерывной реакции
можно привести нарушения в когнитивной сфере в результате воздействия на мозг
алкоголя. Реакция на алкоголь не происходит по типу «все или ничего»; она
усиливается с увеличением дозы. То же самое можно сказать и о других типах
нарушений, вызванных токсинами, например экспрессии генов или активности бел-
ков .
Что интересно, ни способ получения дозы воздействия - прямой или косвенный,
- ни метод измерения реакции - дискретной или непрерывной, - не влияет на об-
щий принцип связи между дозировкой и реакцией. В подавляющем большинстве слу-
чаев форма кривой этого взаимодействия остается неизменной вне зависимости от
того, как представлены данные о дозе и реакции.
Количественная
оценка зависимости
реакции от дозы
Зависимость реакции от дозы - очень полезный показатель, часто используемый
регуляторными организациями. Стандартный подход к тестированию новых веществ
или веществ, используемых в новом качестве, начинается именно с выяснения
этого соотношения. Обычно на первой стадии определения токсичности проводится
оценка способности вещества давать дискретный результат - а именно смерть - в
популяции лабораторных животных, к примеру, мышей.
Кривая зависимости реакции от дозы на самом деле описывает не смерть, а
смертность. Смерть - это реакция отдельного организма, и здесь очевидно, что
организм может находиться лишь в одном из двух состояний: он может быть либо
жив, либо мертв. Смертность же - реакция популяции организмов. Уровень смерт-
ности - показатель, отражающий, какая часть популяции гибнет в результате
воздействия токсина. В качестве графической иллюстрации смертности в группе
животных, подвергшихся воздействию одинаковых доз токсичного вещества, мы ис-
пользуем дискретную кривую зависимости. В одной крайней точке токсикологиче-
ской кривой все животные, подвергшиеся воздействию малых доз, выживают (уро-
вень смертности равен нулю), а в противоположной - все животные, подвергшиеся
воздействию высоких доз, гибнут (уровень смертности 100 %).
Между этими крайностями полной выживаемости и полной смертности зависимость
реакции от дозы становится более интересной. В подавляющем большинстве случа-
ев она описывается характерной S-образной, или сигмоидальной, кривой. При
низких дозировках токсичного вещества постепенное повышение его концентрации
не приводит к сильному увеличению смертности. При средних дозировках смерт-
ность начинает резко возрастать с повышением концентрации, а при высоких до-
зах разница в уровне смертности при увеличении дозы снова становится мини-
мальной .
Важный параметр, который помогает прояснить зависимость - это точка переги-
ба кривой. В нижней части кривой повышение дозировки ведет не только к увели-
чению общего числа умерших животных, но и к увеличению количества животных,
умерших с каждой новой дозой. Иными словами, угол наклона кривой при переходе
от одной концентрации вещества к следующей продолжает увеличиваться, пока не
достигнет максимума в точке перегиба. Дальнейшее повышение дозы действующего
вещества продолжает приводить к усилению биологического ответа, но скорость,
с которой ответ растет, начинает уменьшаться с каждым последующим повышением
дозы. Точка перегиба всегда находится в средней части кривой, там, где при
тесте на летальную токсичность наблюдается 50%-ная смертность, и, как мы уви-
дим далее, эта точка имеет большое значение при токсикологическом тестирова-
нии веществ.
Переход от экспериментальных данных к применимой на практике зависимости
реакции от дозы (которая позволяла бы количественно определить интересующие
точки на кривой) оказывается сложнее, чем кажется на первый взгляд. Для того
чтобы заполнить пробелы между относительно немногочисленными экспериментально
определенными точками и получить непрерывную кривую, необходимо найти матема-
тическое уравнение, описывающее эту зависимость. Когда такое уравнение найде-
но, с его помощью можно определить значения для любой точки кривой, а не
только для тех, где имеются экспериментальные данные.
На практике, для того чтобы выявить зависимость реакции от дозы того или
иного химического вещества, нужно преодолеть существенные трудности, связан-
ные с методикой экспериментов. Например, если токсичное вещество является но-
вым, и ранее никогда не подвергалось тестированию, то исследователь вынужден
«стрелять вслепую» и экспериментально устанавливать зависимость в очень широ-
ком диапазоне концентраций. Часто этот диапазон широк настолько, что ось х на
координатной сетке выглядит не линейной (то есть 1, 2, Зит. д.), а скорее
логарифмической (то есть 1, 10, 100 и т. д.). В этом случае весьма вероятно,
что в процессе эксперимента в одной или более группах животных уровень смерт-
ности будет нулевым из-за слишком малых концентраций, а одна или более экспе-
риментальных дозировок приведут к 100 %-ной смертности. Важно, что эти дози-
ровки не помогут выстроить кривую зависимости. После исключения их из анализа
количество оставшихся точек, которые можно использовать для построения S-
образной кривой, может оказаться слишком маленьким, и достоверность результа-
тов тем самым серьезно снизится.
109 аз
5<Ч
Суммарный процент
_животных у которых был
"получен терапевтически^
эффект
Суммарный процент
животных которые умерли
при введении данной дозы
Процент животных,
которые требуют
введения данной дозы
Лия получения
летального' эффекта
i i i i
Кривые «доза-эффект». Левая кривая представляет построение зави-
симости для терапевтического эффекта лекарства, а правая - раз-
витие токсического эффекта (смерти) после введения летальных доз
лекарства.
К счастью, существуют математические методы, которые позволяют обойти ряд
сложностей. Пробит-анализ, к примеру, позволяет производить такие математиче-
ские преобразования, в результате которых можно превратить сигмоидальную кри-
вую в прямую линию. Как известно всем, кто изучал евклидову геометрию, крат-
чайшее расстояние между двумя точками - это прямая, и наоборот, любую прямую
можно построить по двум точкам. Поэтому с помощью пробит-анализа можно точно
оценить всю кривую зависимости реакции от дозы, имея данные всего лишь в двух
точках, лежащих где-то между нулевой и 100 %-ной смертностью. Более того, ес-
ли зависимость описывается линейным уравнением (у = угол наклона * х + сво-
бодный член), можно легко определить значение любой точки, подставив несколь-
ко цифр в это простое уравнение.
Танцы
вдоль
кривой
Прелесть линейной зависимости реакции от дозы заключается в том, что она
дает много предварительной информации о взаимодействии животного с химическим
веществом. Например, угол наклона прямой сообщает нам об эффективности ток-
сичного вещества, то есть его способности вызывать биологическую реакцию. С
увеличением угла наклона эффективность также растет. Более того, если эффек-
тивности двух веществ оказываются сходными, то на основании зависимости реак-
ции от дозы можно определить некоторые полезные точки, дающие при сокращении
одно число, с помощью которого можно проводить сравнение токсичности различ-
ных веществ.
А теперь вернемся к точке перегиба. Эта точка в токсикологии и фармакологии
известна как ЛД5ол доза, при воздействии которой гибнет 50 % популяции живот-
ных. Эту точку можно определить и в тех случаях, когда животные подвергаются
косвенному воздействию вещества (при содержании токсичного компонента в воз-
духе для животных, дышащих легкими, или в воде, для тех, кто дышит жабрами),
но тогда она обозначается, как ЛК5о (концентрация вещества в среде, при кото-
рой 50 % организмов погибают). Эти точки перегиба дают ученым практический
числовой индекс, с помощью которого можно сравнивать токсичность различных
веществ.
Вторая точка, которую можно выявить из зависимости реакции от дозы, - это
пороговая концентрация. Пороговая концентрация - та, при которой вероятность
негативного воздействия (например, один случай заболевания на миллион чело-
век) достаточна низка и считается допустимой. Интересно то, что, хотя порого-
вую дозу легко определить по зависимости реакции от дозы при условии наличия
соглашения о приемлемом уровне негативного воздействия, допустимая вероят-
ность этого негативного воздействия устанавливается не наукой, а на общест-
венно-политическом уровне. Этот вопрос мы обсудим подробнее в главе 14.
Третья важная деталь, касающаяся пороговой дозы, состоит в том, что эта до-
за является не столько эмпирической, сколько математической. Иными словами,
пороговая доза не ограничивается решениями ученого, проводящего тестирование.
Если он, к примеру, вводил крысам какое-то вещество в пяти различных концен-
трациях (0,01, 0,1, 1, 10 и 100 мг на кг массы тела), то пороговая доза вовсе
не обязательно будет одной из них. Прямая линия, которую мы получаем при про-
бит -анализе зависимости реакции от дозы, описывает взаимоотношения не просто
нескольких точек на линии, а всех составляющих ее точек. Однако с двумя дру-
гими показателями, NOEC и LOEC, дело обстоит иначе. Эти показатели ранее час-
то использовались для описания химической безопасности продукта, но в настоя-
щее время впали в некоторую немилость. NOEC - это максимальная из измеренных
концентраций на кривой, при которой не наблюдается видимого положительного
воздействия на организмы, a LOEC - минимальная из измеренных концентраций,
при которой выявляется негативное биологическое воздействие химического веще-
ства. Проблема в том, что эти показатели по своей сути необъективны. В то
время как пороговая доза - это величина, выведенная математически с использо-
ванием всех точек кривой зависимости реакции от дозы, значения NOEC и LOEC
связаны только с теми точками кривой, для которых были получены эмпирические
данные. Поэтому общее число возможных значений для этих точек лимитируется
количеством вариантов дозировок, выбранных экспериментатором. Например, если
ученый вводил крысам вещество в пяти различных концентрациях (0,01, 0,1, 1,
10 и 100 мг на кг массы тела) , то значения NOEC и LOEC могут соответствовать
лишь каким-либо из этих пяти вариантов. Поэтому результаты очень сильно зави-
сят от прихоти экспериментатора и весьма ограничены, тогда как при математи-
ческом вычислении они куда более точны и теоретически могут быть абсолютно
любыми.
Когда какая-либо правительственная структура разрабатывает стандарты хими-
ческой безопасности, считающаяся безопасной дозировка практически всегда ока-
зывается ниже, чем реальная пороговая концентрация, рассчитанная на основании
уравнения зависимости реакции от дозы. Это делается по чисто практическим
причинам, так как токсикологическое тестирование обычно проводится на лабора-
торных грызунах (мышах и крысах), и его результаты экстраполируются на чело-
века. Грызуны могут быть более чувствительны или менее чувствительны, чем лю-
ди, к тем или иным химическим веществам, поэтому максимально допустимый уро-
вень загрязнения из соображений безопасности уменьшается на порядок по срав-
нению с экспериментальным. Кроме фактора возможных различий в реакции между
биологическими видами, во внимание принимается также повышенный риск воздей-
ствия того или иного вещества на особо чувствительные группы людей (дети, по-
жилые и лица с нарушениями иммунной системы).
Исключения
Но во всех ли случаях применима S-образная кривая? Возьмем, к примеру, ви-
тамин А. Это вещество представляет собой смесь компонентов, в том числе рети-
нола , ретиналя и других сходных по структуре каротиноидов. Недостаток витами-
на А в рационе может вызывать нарушения зрения, особенно при недостатке осве-
щения. Однако витамин А - жирорастворимое вещество, которое не так быстро вы-
водится из организма, как водо-растворимые витамины, например витамин С. По-
этому, если употребить слишком много витамина А, возникает риск отравления.
Постоянно повышенный уровень витамина А вреден для организма, особенно для
развития органов плода. В случае с этим веществом кривая зависимости реакции
от дозы будет не сигмоидальной. Она, скорее, напоминает чашу, где негативный
эффект наблюдается как при низких, так и при высоких дозировках. В данном
случае влияние дозировки будет двояким: при высоких концентрациях витамина А
преобладает негативное воздействие, и чем ниже будет его концентрация, тем
лучше. Однако в низких концентрациях витамин А действует как микроэлемент,
дефицит которого также наносит организму вред, и в этом случае его концентра-
цию нужно увеличить.
На самом деле подобный дефицит нельзя считать истинно токсическим воздейст-
вием, но есть примеры и других веществ, которые оказывают на организм нега-
тивное воздействие, как в низких, так и в высоких концентрациях. Прекрасный
пример такого вещества - это 17-бета-эстрадиол. При высоких концентрациях это
вещество обладает канцерогенным эффектом и очень токсично. Но при уменьшении
дозы зависимость начинает приближаться к классической сигмоидальной кривой.
Дозы ниже пороговых не увеличивают риск развития рака. Однако в концентрации
намного ниже пороговой этот половой гормон действует так же, как клеточный
сигнал, влияющий в том числе и на эмбриональное развитие у позвоночных живот-
ных. Хотя эстрадиол необходим для развития как мужских, так и женских особей,
слишком высокий его уровень в определенные моменты может быть токсичным, в
том числе приводить к развитию у плода мужского пола ряда женских признаков.
Именно это является причиной необычной морфологии репродуктивных органов у
некоторых животных, например развития женских фолликулов в ткани мужских се-
менников . (В последующих главах мы еще вернемся к влиянию различных химиче-
ских веществ на внутриутробное развитие.)
Наш взгляд на токсичные вещества определяется идеями Парацельса. Вероятно,
для подавляющего большинства токсинов все действительно зависит от дозы. Этот
первый закон токсикологии породил огромное количество исследований и правовых
актов, касающихся безопасности. В мире современных ядов многие виды взаимо-
действий между молекулой и организмом определяются именно этим простым, но
элегантным принципом.
ГЛАВА 2.
ПРИРОДА
ХИМИЧЕСКИХ
ВЕЩЕСТВ
Некоторые вещи по сути своей никак не
могут сочетаться - например, масло и
вода, апельсиновый сок и зубная паста.
Джим Батчер
Второе правило токсикологии помогает нам понять, почему одни химические ве-
щества легко выводятся из организма, а другие - нет. Оно же объясняет нам,
почему разные яды действуют по-разному. Это правило первым сформулировал Ам-
бруаз Паре, французский хирург XVI в., который сказал, что «яд... убивает опре-
деленным свойством, противоположным нашей человеческой натуре». Иными слова-
ми, конкретное действие вещества зависит от свойственной ему химической при-
роды .
Эта идея на первый взгляд может показаться очень простой, но давайте попро-
буем разобраться, что такое «химическая природа» вещества? Нам известно, что
эффекты, оказываемые на организм различными химическими веществами, зависят
от структуры их молекул. Токсичность по определению проявляется на молекуляр-
ном уровне, потому что действие яда определяется тем, как его конкретные мо-
лекулы взаимодействуют с конкретными биологическими мишенями в организме. Эти
биологические мишени могут быть общими, как, например, фосфолипиды - тонкий
слой жиров, входящих с состав всех клеточных оболочек, или очень узкими - на-
пример, рецептор к какому-либо нейротрансмиттеру, который может быть навсегда
заблокирован по-особому устроенной молекулой пестицида, подходящей именно к
данному рецептору. Таким образом, природа токсичного вещества - это его моле-
кулярная структура, так как именно она определяет его химическую активность.
Для многих токсичных веществ, особенно для тех «специалистов», что связыва-
ются со строго определенными клеточными рецепторами, кажется вполне логичным,
что за воздействие несет ответственность именно трехмерная структура молекул
токсикантов. Если токсичное вещество - это ключ, то рецепторная молекула -
замок, и для многих токсичных веществ изменения химической структуры молекул
(аналогично различиям в форме бородки ключа) могут приводить к изменению ток-
сичности. Более того, если нам известен механизм токсического воздействия ве-
щества на организм, можно сделать вывод, что молекулы со сходной структурой
могут оказывать на организмы сходное воздействие. Зависимость активности от
структуры - корреляция между структурой молекул химического вещества и его
биологической активностью - важный принцип, который можно вывести из трудов
Паре.
Зависимость активности от структуры помогает понять, почему разные члены
некоторых небольших групп токсинов направленного действия (тех самых «специа-
листов») действуют на организм одинаково. Но давайте попробуем разобраться в
общих закономерностях строения химических веществ. Если нарисовать все из-
вестные науке химические вещества на воображаемой школьной доске (доска пона-
добится о-о-очень большая!), их можно было бы разделить на многочисленные не-
большие родственные группы: на одной части доски окажутся сахара, на другой -
металлы, на третьей - диоксины и т. д. Какие же критерии можно использовать,
чтобы объединить эти группы в более крупные подразделения?
Есть два весьма практичных и простых способа разделения всех веществ на на-
шей доске. Во-первых, можно выделить органические и неорганические молекулы -
то есть, попросту говоря, отделить вещества, в которых есть углерод, от тех,
в которых углерода нет. В общем можно сказать, что углеродсодержащие вещества
могут быть химически модифицированы в результате процессов, происходящих в
живых организмах, и считаются основой жизни. Все необходимые для существова-
ния живых организмов молекулы - сахара, жиры, белки, ДНК и РНК, липидная мем-
брана и т. д. - являются органическими, так как содержат углерод.
Второй способ классификации химических веществ основан на их относительной
растворимости; иными словами, вещества могут быть водо- или жирорастворимыми.
В отличие от органической или неорганической природы, которая определена од-
нозначно, относительная растворимость веществ может варьироваться - от высо-
кой растворимости в липидах, или жирах, до высокой растворимости в воде. Тем
не менее, разделение веществ на водо- и жирорастворимые весьма информативно,
так как позволяет многое объяснить.
Отличие водорастворимости от жирорастворимости можно легко понять, если
представить себе процесс приготовления заправки для салата. Для традиционного
итальянского салатного соуса нужно взять воду, оливковое масло и специи, со-
единить их в емкости и тщательно встряхнуть. Получившийся раствор на самом
деле не раствор, а эмульсия - смесь веществ, которые не могут полностью со-
единиться. Со временем эмульгированные жидкости разделятся, и слой оливкового
масла окажется поверх слоя воды. Теперь разберемся со специями, которые ис-
пользуются в заправке для салата: на молекулярном уровне некоторые из них
(поваренная соль, сахара и т. д.) растворяются в первую очередь в воде, а не
в масле. Другие (например, ванилин, экстракт мяты или винтергреновый экстракт
- ну ладно, последний не назовешь традиционным компонентом салата) растворя-
ются в оливковом масле, а растворить их в воде нельзя.
А теперь давайте посмотрим, что будет, если мы добавим к смеси воды и масла
какое-нибудь из веществ, расположенных на нашей доске. Если хорошенько
встряхнуть сосуд, а потом дать смеси отстояться и разделиться, вещество рас-
творится в одном из слоев - в воде или масле - или не растворится вообще и
окажется в виде кристаллов на дне сосуда.
На основании этих двух принципов разделения химических веществ на группы
любое вещество можно отнести к одной из пяти категорий: нерастворимые вещест-
ва, жирорастворимые неорганические вещества, жирорастворимые органические ве-
щества, водорастворимые неорганические вещества и водорастворимые органиче-
ские вещества. Молекулы нерастворимых веществ, как органических, так и неор-
ганических, связаны очень прочными химическими связями, которые трудно разо-
рвать , поэтому они и не переходят в раствор. Если рассмотреть этот факт более
пристально, становится понятно, что если вещество нерастворимо ни в воде, ни
в липидах, значит, оно не может быть усвоено организмом, и, следовательно, не
может быть токсично. Так что с точки зрения токсикологии нерастворимые веще-
ства не представляют большого интереса.
Таким образом, классификацию токсичных веществ можно свести к четырем кате-
гориям: жиро- и водорастворимые неорганические вещества и жиро- и водораство-
римые органические вещества. Список можно еще сократить, так как жирораство-
римые неорганические вещества с точки зрения токсикологии также не слишком
интересны1. Во многих смыслах разделение веществ на водо- и жирорастворимые
не менее важно, чем их разделение на органические и неорганические. Чтобы по-
нять это, необходимо получше приглядеться к месту, где химия буквально стал-
кивается с биологией: к клеточной мембране.
Клеточная
мембрана
Прежде чем обратиться к теме абсорбции веществ из среды организмом, давайте
вспомним, как устроена живая клетка. Когда я читаю курс общей биологии сту-
дентам непрофильных специальностей, я прошу их взять лист бумаги и за отве-
денное время нарисовать клетку. Тут я хитрю, потому что без предупреждения
даю им всего одну-две секунды, и, едва они успевают начать рисовать, кричу:
«Время вышло!» За это очень короткое время большинство рисуют одно и то же -
замкнутый круг. По сути, то, что они рисуют, - это клеточная мембрана. Хотя
для жизнедеятельности клетки, несомненно, важны ядро, митохондрии, аппарат
Гольджи и прочие органоиды, именно клеточная мембрана отделяет внешнюю среду
от внутренней, и именно ее первым делом рисуют практически все, кому дается
задание нарисовать клетку за несколько секунд.
Клеточная мембрана состоит из двойного слоя фосфолипидов. Во внешнем слое
1 Неорганические ионы, например, ртути, трудно определить в какую-то из категорий.
Ртуть - неорганическое вещество и в ионном виде растворяется в воде, однако может
образовывать комплексные соединения с жирорастворимыми органическими веществами.
молекулы расположены так, что полярные головки молекул смотрят наружу, а не-
полярные хвосты направлены в сторону цитоплазмы. За первым слоем следует не-
большая щель, а затем - внутренний слой фосфолипидов. В этом слое хвосты мо-
лекул направлены наружу, то есть к таким же хвостам внешнего слоя, а головки
- внутрь клетки, в цитоплазму. Таким образом, с обеих сторон липидного слоя
находятся полярные головки, а между ними - неполярные хвосты.
Для этой структуры полярные головки имеют принципиальное значение. Каждая
из них имеет положительно и отрицательно заряженные стороны. Так как одинако-
вые заряды отталкиваются, а противоположные - притягиваются, липидный слой
представляет собой непроходимый барьер для проникновения любых заряженных ио-
нов - как органических, так и неорганических.
Эта относительная непроницаемость создает проблему, так как цитоплазма
внутри клетки не может существовать без водорастворимых компонентов. Многие
необходимые ионы - ионы натрия и кальция, хлорид, а также органические веще-
ства, например глюкоза и другие сахара, - являются полярными и не могут пре-
одолеть липидную мембрану. Как же им попасть внутрь? Для этого существуют
специальные белки. Они усеивают двойной липидный слой, как стразы на узорча-
том поясе. Эти белки работают как поры, или перевозчики, которые доставляют
полярные молекулы с одной стороны мембраны на другую. Если начать подробно
рассматривать различные биологические мембраны, то выясняется, что у наиболее
активных структур (например, митохондрий) белков в мембранах больше всего, а
у наименее активных (например, оболочках отростков нервных клеток), их, на-
против , очень мало.
Внеклетсмная среда
Цитоплазма
Клеточная мембрана.
Чтобы возникла токсическая реакция, ядовитое вещество должно проникнуть к
своей мишени. Иногда это рецептор, иногда - определенный белок или ядерная
ДНК, но в целом можно сказать, что мишенью токсина является либо какое-то ме-
сто внутри клетки, в пределах ее клеточной мембраны, либо сама эта мембрана
(двойной липидный слой). Поэтому многие токсичные вещества, чтобы проявить
свою активность, должны преодолеть мембраны, и как раз здесь на сцену выходит
их растворимость. Водорастворимые вещества (и органические, и неорганические)
не могут легко пройти сквозь липидные слои, если только не воспользуются бел-
ковыми каналами. Таким образом, транспорт водорастворимых веществ подвергает-
ся контролю, и содержание многих из них - например, таких неорганических ио-
нов, как ионы натрия, хлорид, ионы калия или кальция, - поддерживается в
клетке на постоянном уровне.
Данная система эволюционировала так, чтобы была возможна регуляция транс-
порта этих ионов, однако она не всегда работает безошибочно. Ионные каналы,
точно регулирующие поступление неорганических или органических ионов в клет-
ку, случайно могут пропускать и вредные токсичные ионы. Переносчики таких
микроэлементов, как медь и цинк, не могут отличить эти необходимые для жизне-
деятельности металлы от потенциально опасных, таких как кадмий, серебро или
ртуть.
С токсичными жирорастворимыми веществами дело обстоит иначе. Для них липид-
ная мембрана не является препятствием, и поэтому они могут перемещаться по
организму безо всяких ограничений, словно бродяги. Хотя, согласно одному из
определений, живой организм - это система, контролирующая свой внутренний со-
став, жирорастворимые молекулы умудряются обходить правила, регулирующие жиз-
недеятельность клеток.
Поскольку растворимость так важна для абсорбции и конечной судьбы молекул в
организме, нам нужно ее как-то измерять. Это возвращает нас к аналогии с са-
латной заправкой. Если добавить в смесь (эмульсию) воды и масла некое таинст-
венное вещество и дать смеси отстояться, чтобы масло оказалось сверху, все,
что понадобится для определения растворимости, - это измерить содержание ве-
щества в слоях воды и масла. В экспериментах по измерению степени растворимо-
сти в качестве масла используется октанол, и получившееся численное отношение
называется коэффициентом распределения октанол/вода (Ков).
Если взять разные молекулы, от водорастворимых (поваренная соль) до жирора-
створимых (холестерин), насколько разными будут их Ков? Оказывается, различа-
ются они действительно очень сильно. Нередко бывает так, что вещество раство-
ряется в воде в миллион раз лучше, чем в жире, и наоборот. Коэффициенты могут
быть настолько велики, что обычно их представляют в виде логарифмической
функции (Ков жирорастворимого вещества может составлять 1 000 000, или 10б,
то есть lg Ков = 6), а разница в растворимости между водо- и жирорастворимыми
веществами может превышать 1012, так что растворимость жирорастворимых моле-
кул в двойном липидном слое мембраны может быть более чем в триллион раз вы-
ше , чем водорастворимого вещества в том же липидном слое.
Теперь мы можем рассмотреть двойной липидный слой как химический барьер с
точки зрения Ков. Водорастворимое вещество по определению является жиронерас-
творимым и поэтому не может пройти через мембрану. Скорость его диффузии че-
рез этот барьер будет минимальной. Без помощи белков-переносчиков поступление
этого вещества в клетку практически невозможно, поэтому минимальной будет и
его токсичность. И наоборот, вещество, растворимое в масле или жире, легко
проходит через клеточную мембрану и поэтому обладает большим токсическим по-
тенциалом. Вещество с большим Ков легко растворяется в липидном слое, и ско-
рость его диффузии в клетку будет гораздо выше, чем у водорастворимых ве-
ществ .
Итак, растворимость можно назвать основной дихотомией токсикологии. Поведе-
ние практически любого токсичного вещества зависит от его растворимости в жи-
ре или воде. Растворимость влияет на такие фундаментальные процессы, как аб-
сорбция из среды, попадание в кровь, диффузия в ткани-мишени, выведение из
них, метаболизм, разрушение и полное устранение из организма. Эти функции в
большей степени регулируются относительной растворимостью в воде и жире, чем
размером или формой молекул. Именно с растворимости вещества и начинается до-
рога токсикологии.
ГЛАВА 3.
ЧЕЛОВЕК КАК
ЖИВОТНОЕ
Все животные равны, но некоторые
животные равнее других.
Джордж Оруэлл. Скотный двор
Когда мы думаем о биомедицинской лаборатории, вместе с образом ученого в
белом халате в сознании сразу же возникает образ лабораторной мышки. Но, не-
смотря на этот закрепившийся стереотип, место мышей очень скоро могут занять
аквариумные рыбки рода Данио. Почему же холоднокровная рыба может быть для
ученых более ценной, чем теплокровная мышь, и какую роль рыбы, так сильно от-
личающиеся от нас, могут играть в медицинских или токсикологических экспери-
ментах?
Данио рерио (Danio rerio).
Чтобы ответить на эти вопросы, в первую очередь нужно вспомнить о том, что
мы, люди, - тоже животные. И у всех животных, вне зависимости от того, на-
сколько они похожи на человека, есть множество сходных черт. Во-первых, все
мы являемся гетеротрофами (потребителями органики) и способны к движению. Да-
же наше строение по сути своей одинаково: все мы - многоклеточные организмы,
а генетический материал у нас содержится в ядре - особой и четко определенной
структуре внутри клетки. На молекулярном, биохимическом, уровне процессы ды-
хания, пищеварения, выделения и метаболизма в целом (состоящего из катаболиз-
ма, или распада пищи на элементарные строительные «кирпичики» нашего тела, и
анаболизма, или построения тканей из этих «кирпичиков») на удивление похожи у
самых разных видов животных. Такое сходство создает основы для тестирования
веществ на животных: если мы знаем, как тот или иной токсин действует на та-
ких лабораторных животных, как мышь или данио, эти знания могут помочь нам
понять, как то же самое вещество может подействовать на человека.
Чтобы решить, какие виды лучше всего подходят для медицинских исследований,
нужно рассмотреть ряд факторов, в том числе и отношение общества к разным жи-
вотным. Люди обычно склонны больше сочувствовать позвоночным животным, чем
беспозвоночным. Например, до недавнего времени в США. Комитет по содержанию и
использованию животных (IACUC), административный орган, регулирующий проведе-
ние опытов над животными, обращал внимание в первую очередь на позвоночных,
особенно на млекопитающих. Это понятно, потому что именно млекопитающие, в
частности грызуны, чаще всего использовались в биомедицинских исследованиях.
И дело здесь не только в традиции или частоте использования этих животных.
Одна из функций IACUC - следить за тем, чтобы животным в лабораториях не при-
чиняли излишних страданий. Но чем дальше от нас животное в эволюционной це-
почке (то есть чем глубже в прошлое мы должны погрузиться, чтобы найти общего
с нами предка), тем сложнее нам понять, чувствует ли оно что-то, и если да,
то что.
Так как беспозвоночные животные (черви, моллюски, насекомые и т. д.) очень
сильно отличаются от нас внешне (морфологически), провести воображаемую чер-
ту, отделяющую «настоящих» (позвоночных) животных от всех прочих, становится
достаточно просто. Даже в нашем языке отражается не только отсутствие эмпа-
тии, но и, наоборот, присутствие отвращения, к беспозвоночным. Мы нередко го-
ворим про кого-то: «Он бесхребетный», используя это выражение в негативном
смысле, подразумевая принципиальное отличие беспозвоночных от наших позвоноч-
ных собратьев.
Но какими бы ни были наши предрассудки, сходство между человеком и другими
животными не заканчиваются с проведением черты между позвоночными и беспозво-
ночными . Хотя, конечно, трудно сказать, насколько боль и страдания, испыты-
ваемые животными «без лица», соответствуют тому, что может испытывать млеко-
питающее или другое позвоночное животное, нельзя не принимать во внимание
функциональную, метаболическую и молекулярную общность наших организмов. Эта
общность в области сравнительной физиологии привела к установлению так назы-
ваемого принципа Крога. Август Крог - датский физиолог, лауреат Нобелевской
премии 1920 г., сказал: «Для каждой проблемы (в физиологии) должно существо-
вать такое животное или несколько видов животных, на которых ее будет проще
всего изучить и решить». Принцип Крога применим ко всем животным, а не только
к позвоночным.
Крог и
гигантский
кальмар
Примеров функциональности принципа Крога можно найти предостаточно. Строе-
ние некоторых систем у беспозвоночных животных может быть проще, чем у позво-
ночных, но при этом они могут обладать уникальными или более крупными струк-
турами либо иметь свойства, не так явно проявляющиеся у позвоночных животных.
Классический пример этого феномена - гигантские аксоны кальмара Loligo.
У всех животных электрические импульсы передаются от спинного мозга к мыш-
цам по нервным волокнам. Эти пучки, во многом подобные коаксиальным кабелям,
состоят из отростков (аксонов) отдельных нервных клеток, расположенных в
спинном мозге, и идут к мышцам конечностей и других частей тела. Эти аксоны
могут быть очень длинными (даже больше метра) , но при этом очень малы в диа-
метре . Учитывая, что они отходят от тела клетки, имеющей в поперечнике всего
лишь 10-25 мкм (10~б м) , получается, что это действительно тончайшие «прово-
да».
Скорость движений организма отчасти зависит от скорости передачи нервных
импульсов по аксонам. Чтобы повысить эту скорость, каждый «проводок» в нерв-
ном «кабеле» у позвоночных животных покрыт метаболически неактивной мембра-
ной. У беспозвоночных же увеличение скорости передачи импульса достигается за
счет увеличения диаметра самих аксонов. Оба эти видоизменения направлены на
уменьшение сопротивления потоку электрических зарядов. У гигантского кальмара
Loligo это увеличение диаметра (в так называемом звездчатом нерве) доведено
до крайности: один аксон может быть толщиной 300-800 мкм. Иными словами, ак-
сон - покрытый мембраной отросток одной нервной клетки - больше, по крайней
мере, в 12 раз по сравнению с диаметром среднего нейрона спинного мозга по-
звоночных !
Loligo opalescens.
Это очень важно для физиологов, так как с таким гигантским аксоном относи-
тельно просто производить какие-либо действия. Эксперименты на этой уникаль-
ной структуре позволили физиологам начала XX в. определить механизмы передачи
электрических импульсов нервными клетками. Принцип Крога отлично применим к
этой системе, так как гигантский кальмар оказался действительно оптимальным
организмом для изучения передачи информации по нейронам у всех животных, как
позвоночных, так и беспозвоночных. Конечно, аксоны кальмара отличаются от ак-
сонов млекопитающих, у которых есть свои механизмы, направленные на ускорение
передачи. Тем не менее, фундаментальные принципы функционирования аксонов ос-
таются неизменными, и искусственное разделение животных на позвоночных и бес-
позвоночных не имеет здесь никакого значения.
Гипотеза
аналогий
Сходство человека с другими видами животных полезно не только для подбора
модельных организмов для медицинских исследований, но и для определения нега-
тивного воздействия химических веществ, попадающих в окружающую среду. Позд-
нее мы подробнее поговорим о том, как продукты фармацевтической промышленно-
сти и средства личной гигиены попадают в среду, порой в очень сложных сочета-
ниях. Учитывая, что многие из этих веществ не считаются вредными для окружаю-
щей среды, а их концентрация очень низка, оценить реальный риск оказывается
очень сложно.
Здесь может оказаться полезным концептуальный подход, получивший название
гипотезы аналогий. Продукты фармацевтической промышленности и средства личной
гигиены могут оказывать воздействие на ткани животных, сходные с воздействием
на человека, если молекулярная мишень для того или иного вещества у них оди-
накова . В этом случае можно предположить, что данное вещество, попав в кровь
животного, вызовет фармакологическую реакцию в концентрациях более низких,
чем требуется для токсической реакции. Более того, если это действительно
так, данные, полученные в процессе разработки лекарства, будут полезны для
оценки возможного токсического воздействия на живые организмы в природе. Важ-
но, что реакция животных на определенные лекарственные средства может быть
сходной с человеческой, если у них имеются одни и те же клеточные молекуляр-
ные мишени.
Гены и
генетическое
разнообразие
Животные с совершенно разной морфологией могут, тем не менее, обладать
сходством сложных функциональных структур потому, что все они имеют общее
происхождение. У животных передача локомоторных сигналов от мозга к мышцам
возникла в ходе эволюции лишь единожды и по сути своей осталась неизменной,
или зволюционно консервативной. Конечно, существуют многочисленные видоизме-
нения этой системы, так как позвоночные и беспозвоночные животные довольно
давно разошлись на пути эволюции. Таковы, к примеру, механизмы, необходимые
для увеличения скорости передачи импульса, о которых мы уже говорили. Однако
фундаментальные молекулярные механизмы работы нейронов в большой степени ос-
тались такими же, какими были в тот момент, когда у первого животного в ходе
эволюции возникла нейронная сеть.
Тот же самый принцип применим и ко многим метаболическим ферментам - бел-
кам, которые участвуют в получении клеткой энергии в форме аденозинтрифосфор-
ной кислоты (АТФ). На ранних стадиях метаболизма Сахаров, ведущего к получе-
нию энергии, активация ключевого белка-фермента (А-киназы) регулируется бел-
ковой субъединицей, дезактивирующей фермент при присоединении к нему. Присое-
динением этой субъединицы к А-киназе, в свою очередь, управляет производное
АТФ, передающее сигналы внутри клетки, циклический аденозинмонофосфат (цАМФ).
Оно может связываться с регуляторной субъединицей, в результате чего происхо-
дит ее отделение от А-киназы и фермент начинает функционировать. Этот метабо-
лический уровень контроля настолько консервативен, что регуляторные субъеди-
ницы одного животного могут связываться с А-киназой многих других живых орга-
низмов , даже очень далеко отстоящих от него эволюционно. Метаболизм Сахаров,
или гликолиз, - это основной путь биохимических преобразований для всех жи-
вотных. Именно поэтому участвующие в нем белки так консервативны. И поскольку
человек - тоже животное, у него имеются те же самые ферменты, и регуляторные
субъединицы других животных легко присоединяются к человеческой А-киназе.
Эти примеры иллюстрируют тот факт, что на молекулярном уровне мы с вами яв-
ляемся такими же животными, как и все остальные. Это очень важно для токсико-
логии, так как воздействие химических веществ на ткани-мишени очень часто ос-
тается неизменным для большого разнообразия видов, включая человека.
Естественный отбор
и дифференциальная
восприимчивость
Консервативность молекулярной структуры и функций - один из основополагаю-
щих принципов биологии, однако, не менее фундаментальной является и идея об
индивидуальном разнообразии. Отдельные особи одного и того же вида животных
могут казаться нам совершенно одинаковыми, однако на самом деле очень сильно
различаются между собой с точки зрения генетики, биохимии и физиологии, мор-
фологии и поведения. Этой изменчивостью управляет естественный отбор. Основ-
ные его принципы следующие:
1. Животные производят на свет больше потомства, чем может выжить при имею-
щихся ресурсах.
2. Потомки одного животного отличаются друг от друга морфологически и биохи-
мически .
3. От изменчивости признаков зависит, кто из потомков выживет и сможет успеш-
но размножаться, тем самым передавая свои признаки последующим поколениям.
Таким образом, несмотря на то, что многие гены и кодируемые ими белки со-
храняются в ходе эволюции неизменными, эта консервативность сосуществует с
постоянным перемешиванием генетического материала в каждом следующем поколе-
нии потомков.
Индивидуальные различия между особями одного вида очень важны для токсико-
логии по многим причинам. Во-первых, именно они в большой степени определяют
кривизну графика зависимости реакции от дозы. От генетической и морфологиче-
ской изменчивости особей, используемых в экспериментах для построения этой
кривой, зависит их способность реагировать на токсическое воздействие. У жи-
вотных с коротким сроком жизни, которые в природе обычно многочисленны - на-
пример, насекомых - индивидуальные различия в реакции могут приводить к раз-
витию популяций, устойчивых к пестицидам. Эти популяции могут возникать очень
быстро, так как особо восприимчивые к пестицидам особи гибнут, и возможность
размножаться получают только те, кто обладает врожденной устойчивостью. Таким
образом, кривая зависимости реакции от дозы меняется со временем, но эти из-
менения объясняются биологической реакцией популяции на воздействие вещества.
Повсеместное распространение изменчивости в биологических системах также
влияет на возможность использования различных животных в диагностике заболе-
ваний, так как чем дальше друг от друга находятся виды эволюционно, тем силь-
нее различаются их молекулярные особенности. Это создает проблемы при исполь-
зовании животных в медицинских экспериментах. Например, общий предок двух
наиболее распространенных лабораторных животных, мышей и крыс, существовал
примерно 23 млн. лет назад, а общий предок грызунов и человека - около 100
млн. лет назад. За это долгое время эволюция очень сильно развела животных,
сделав их совершенно разными не только по внешним признакам или морфологии,
но и по реакции на различные химические вещества. Например, при тестировании
392 канцерогенных веществ на мышах и крысах оказалось, что 76 % крысиных кан-
церогенов являются канцерогенными и для мышей, а 70 % мышиных - для крыс.
Поэтому, несмотря на то, что по многим фундаментальным физиологическим и
молекулярным процессам человек ничем не отличается от множества других видов
животных, что и позволяет использовать их в токсикологических тестах, естест-
венный отбор может действовать таким образом, что токсикологический ответ ла-
бораторного животного может оказаться совершенно иным, чем у человека. Учиты-
вая, что эволюционная дистанция между человеком и грызунами больше, чем между
крысой и мышью, можно с уверенностью сказать, что веществ, одновременно кан-
церогенных и для человека, и для грызунов, будет не больше, чем упомянутые
выше 70 %. Это не значит, что лабораторные грызуны не имеют ценности для нау-
ки; однако это подчеркивает тот факт, что на всех животных, включая человека,
одновременно воздействуют как консервативность молекулярной структуры, так и
изменчивость естественного отбора.
Человек - это животное, и наше общее с другими видами животных молекулярное
происхождение создает основу для использования лабораторных животных в меди-
цинских исследованиях. В зависимости от исследуемой системы модельные орга-
низмы могут быть похожи на человека (это служит аргументом для использования
приматов в исследованиях инфекционных болезней) или быть зволюционно очень
далекими от него (как в случае с гигантским кальмаром Loligo, которого ис-
пользуют для изучения работы нервных клеток). Возможно, лабораторные мыши и
сдадут свои позиции как главный объект исследований, но, скорее всего, они
просто продолжат сосуществовать в лабораториях с другими модельными организ-
мами. Ведь, в конце концов, внешнее сходство или различие может быть обманчи-
вым, а главную роль играет биохимическая близость организмов.
ГЛАВА 4. ХИМИЧЕСКИЕ
ПУТЕШЕСТВИЯ: АБСОРБЦИЯ
Тот, кто где-то оказался, обязательно
должен был начать оттуда, где был.
Роберт Льюис Стивенсон
Чтобы токсичное вещество стало вредным, для начала ему нужно проделать пу-
тешествие из среды к конкретной мишени в организме. Большая часть этого путе-
шествия осуществляется на первый взгляд простым путем диффузии: молекулы миг-
рируют прочь от источника своего происхождения. Примеры диффузии можно найти
повсюду: это и соль, растворяющаяся в воде, и дым, распространяющийся в атмо-
сфере, из заводской трубы. Но диффузия становится более сложной, если молеку-
лы переходят из одной части окружающей среды в другую. Например, когда моле-
кулы переходят из воды в воздух, скорость диффузии зависит как от их собст-
венных свойств, так и от свойств воды и воздуха. Более того, расстояние от
источника, которое могут преодолеть молекулы, и размеры поверхности, с кото-
рой они распространяются, также оказывают влияние на степень диффузии.
Чтобы токсичная молекула вызвала реакцию в ткани-мишени, токсичное вещество
нередко преодолевает несколько различных сред. Загрязняющее вещество, присут-
ствующее в воздухе, может проникать из него в водный слой (влажная среда в
воздухе), затем - в липидный слой (мембрана, покрывающая каждую клетку) и,
наконец, - снова в водную среду внутри клетки.
Чтобы попасть в кровь, вещество должно повторить все эти ступени, перемеща-
ясь из внутренней водной среды клетки через липидную мембрану и обратно в
водную среду крови.
Вне зависимости от того, каким образом токсины попадают в организм животно-
го - через пищеварение, дыхание или кожу, - все химико-биологические реакции
начинаются с перемещения химического вещества через слой эпителия. Кожа -
первый приходящий в голову пример эпителиальной ткани, потому что она всегда
у нас перед глазами. Но эпителий также имеется в легких и пищеварительном
тракте. Эти три эпителиальных слоя не совсем одинаковы, поскольку у них раз-
ные функции.
Кожа
Кожа млекопитающих, среди прочего, служит барьером между внешней средой и
внутренним «океаном» крови. Кожа плотно натянута на все наше тело, имеется
лишь небольшое число складок, которые незначительно увеличивают общую площадь
ее поверхности. Однако по сравнению с поверхностью внутренних органов, напри-
мер печени, поверхность кожи очень велика.
Внешний слой кожи состоит из отмерших клеток. В находящемся под ним слое
дермы клетки постоянно делятся, производя новые клетки, которые умирают,
обезвоживаются и кератинизируются. Процесс кератинизации - это накопление ке-
ратина в эпителиальном клеточном слое. Кератин - это волокнистый белок, кото-
рый можно обнаружить не только в наружном слое кожи, но и в ногтях, копытах и
даже роге носорога. Пучки кератиновых волокон очень прочны и, что не менее
важно, нерастворимы в воде. Поэтому кератиновый слой вашей кожи можно рас-
сматривать в первую очередь как водонепроницаемый барьер между вами и окру-
жающим миром.
В слое мертвых клеток нет живых белков, поэтому через кожу не может проис-
ходить активный транспорт веществ. А как же жирорастворимые вещества? В мерт-
вой клетке сохраняются липиды, образовавшиеся при ее жизни, поэтому жирорас-
творимые молекулы могут проникать в слой мертвых клеток кожи. В ходе эволюции
кожа не развивалась специально как абсорбирующая поверхность, но так как за-
щитный кожный барьер состоит из мертвых клеток, он по своей природе остается
способным к абсорбции жирорастворимых веществ.
Роговой слой
Эпидермис
Дерма
Гиподерма
^
Слои кожи.
Способность кожи абсорбировать жирорастворимые вещества - это и наше благо-
словение , и наше проклятие. Например, способность кожи всасывать небольшие
липофильные молекулы используется в фармакологии: с помощью адгезивных пла-
стырей можно доставлять в организм такие вещества, как скополамин, средство
от морской болезни или никотин. К несчастью, урушиол, активный компонент, со-
держащийся в ядовитом плюще и сумахе, также может абсорбироваться кожей.
Легкие
Внутренняя поверхность легких значительно отличается от внешнего слоя кожи,
так как все клетки легких вполне живые, однако имеется одно очень важное об-
щее свойство. Между воздушными мешочками - альвеолами - и внутренней средой
клеток легких также не происходит транспорта веществ с помощью белков. Но на
этом сходство двух эпителиальных слоев практически заканчивается.
В легких, заполненных воздухом, происходит диффузия кислорода и углекислого
газа. У земноводных, например лягушек, легкие похожи на гроздь винограда, со-
стоящую из нескольких очень крупных воздушных мешков с относительно небольшой
общей площадью поверхности и относительно большим расстоянием для диффузии от
центра каждого мешочка до крови. У млекопитающих в легких того же объема (у
крупной лягушки-быка объем легких приблизительно такой же, как у небольшой
крысы) альвеолы гораздо мельче и более многочисленные. Кроме того, у крысы
гораздо выше уровень метаболизма, для чего требуется более быстрое поступле-
ние кислорода в кровь. Отчасти это достигается уменьшением расстояния, на ко-
тором осуществляется диффузия (так как альвеолы значительно мельче) и увели-
чением площади поверхности. Поэтому у крыс кислород поступает из легких в
кровь, а углекислый газ - в обратном направлении, быстрее, чем у земноводных.
Трахея
Главные бронхи
Ветви бронхов
Мелкие бронхи —
Бронхиолы
Конечная часть
дыхательного дерева
(происходит газообмен)
Ветвь -^^—
легочной &ены
Альвеола
Терминальная
бронхиола
Ветвь легочной
артерии
Респираторная
бронхиола
Капилляры
Строение легких.
Однако через эпителий легких проникают не только такие простые газы, как
кислород и углекислый газ. Может происходить также абсорбция различных паров.
Пар - это газообразная фаза вещества, которое улетучивается с поверхности
жидкости (представьте себе пары, поднимающиеся от капельки духов), однако не
все химические вещества в одинаковой степени способны производить пары. На-
пример, водо-растворимые вещества не улетучиваются из раствора, а упорно в
нем остаются. И даже если сама вода полностью испарится, эти вещества, как
правило, не попадают в атмосферу, а остаются в виде твердого осадка, часто в
форме соли. Так что в легких нет белков-переносчиков водо-растворимых ве-
ществ, и эти вещества не обнаруживаются в легких в каких-либо значительных
концентрациях.
А что же происходит с более летучими органическими соединениями? Эти веще-
ства могут абсорбироваться в различной степени, и определяющим фактором здесь
служит коэффициент распределения кровь/газ. Чтобы понять, как абсорбция зави-
сит от этого коэффициента, представьте себе пары воздуха, находящиеся в кок-
тейльном шейкере вместе с небольшим количеством воды. При взбалтывании кок-
тейля пар частично перейдет в воду, а в основном останется в воздухе внутри
шейкера. В этом случае у веществ, оставшихся в газовой среде шейкера, будет
низкий коэффициент распределения кровь/газ, а у веществ, которые преимущест-
венно перейдут в воду, этот коэффициент будет высоким. Это сильно влияет на
способность к абсорбции, так как низкое значение коэффициента означает и низ-
кую абсорбцию, а при повышенном значении коэффициента распределения абсорбция
через легочный эпителий будет гораздо выше.
Жабры рыб - очень интересный вариант дыхательного органа. В отличие от лег-
ких, жабры контактируют с водой, поглощая растворенный в ней кислород и выде-
ляя углекислый газ из крови непосредственно в воду. Кроме того, прямой кон-
такт жабр с водой позволяет осуществлять транспорт водорастворимых веществ.
Поэтому жабры рыб, в отличие от легких млекопитающих, содержат белки, ответ-
ственные за этот транспорт, в частности за перенос таких неорганических ио-
нов, как ионы натрия, кальция и калия. Жабры являются не просто дыхательным
органом, но и ионорегуляторной структурой, подобной почкам млекопитающих,
функция которой состоит в поддержании нужных концентраций необходимых ионов в
крови.
Пищеварительная
система
Мы уже увидели, что перенос химических веществ через кожу минимален, а че-
рез легкие - ограничен небольшим числом высокоспецифичных классов химических
веществ. Однако транспорт через эпителиальный слой пищеварительного тракта
происходит быстро и неукротимо. Главная функция гастроинтестинального эпите-
лия - абсорбция пищи на молекулярном уровне. Поэтому кишечная эпителиальная
мембрана заполнена белками, переносящими водо-растворимые вещества из пищева-
рительной системы в кровь, откуда они, в свою очередь, поступают в печень.
"•--•^flflliiiiiif':
Ядро о
эпителиоцита
(клерка .
эпителия) j
Назальная
мембрана
Соединительная
ткань
Эпителий тонкой кишки.
Можно предположить, что транспорт липидов через кишечный эпителий будет
простым, но на самом деле это довольно сложный процесс. При употреблении в
пищу различные липиды - жиры и масла - обычно не остаются в виде отдельных
химических веществ, а смешиваются в желудке и кишечнике, образуя крупные гло-
булы. Эти большие сгустки жира для дальнейшего переваривания необходимо раз-
бить на мелкие капли. Этот процесс носит название эмульгирования. Эмульгиро-
вание происходит при помощи солей и кислот желчи, которые заставляют крупные
глобулы распадаться на мелкие, называемые мицеллами. Эти мелкие частицы жиров
и масел могут перемещаться через эпителиальную выстилку пищеварительного
тракта, в конечном итоге попадая в кровь.
Транспортная магистраль, по которой молекулы питательных веществ доставля-
ются из кишечника к другим органам и тканям, к сожалению, так же хорошо аб-
сорбирует токсичные вещества. Белки, предназначенные специально для переноса
водо-растворимых молекул пищи, «по ошибке» могут переносить через мембрану
водо-растворимые токсины. Жирорастворимые вещества обычно встраиваются в ки-
шечнике в липидные глобулы и мицеллы. Но, помимо полезных жиров и масел, там
могут оказаться и липофильные яды, проникающие вместе с мицеллами в кровь.
Что
происходит
в крови
Когда химическое вещество попадает в организм, оно перемещается по крове-
носным сосудам, как гондола по каналам Венеции, к своему пункту назначения -
ткани-мишени. Как именно химические вещества путешествуют по кровеносной сис-
теме, зависит от ряда факторов, в том числе их растворимости. Водо-
растворимые вещества растворяются в плазме крови и перемещаются вместе с ее
потоком, как правило, совершенно беспрепятственно. Жирорастворимые вещества
связываются с белками, и в крови возникает равновесие между небольшим количе-
ством свободных веществ и гораздо большим количеством связанных. Это очень
важно, так как свободная форма является биологически активной и может диффун-
дировать из крови к определенным рецепторам. Но если свободно находящееся в
крови вещество попадает в межклеточную жидкость и далее к своей клетке-
мишени, то равновесие нарушается, и часть молекул, которые были связаны с
белками, переходят в свободную форму. Таким образом биологически активные ве-
щества постепенно поступают в кровь, откуда могут транспортироваться через
близлежащий эпителий капилляров.
Попадая в организм через кожу, легкие или пищеварительную систему, токсич-
ное вещество нередко должно преодолеть долгий путь по кровеносным сосудам,
прежде чем доберется до своей ткани-мишени. Способ его попадания в кровь из
эпителиальных клеток, где произошла абсорбция, идентичен процессу попадания в
сам эпителиальный слой. Для жирорастворимых веществ попадание в кровь не со-
ставляет проблемы - клетки стенок сосуда не задерживают их. В свою очередь,
водо-растворимые вещества могут использовать белки-переносчики для проникно-
вения через клеточные мембраны.
Способность вещества мигрировать из тканей в кровь определяется не только
его химическими свойствами, но и способностью кровеносных сосудов как содей-
ствовать, так и препятствовать подобному обмену. Так, например, капилляры го-
ловного мозга расположены так тесно, что никакой транспорт не может осуществ-
ляться без участия клеток этой капиллярной сети. Поэтому водо-растворимые ве-
щества могут проникать в мозг только через клетки, составляющие гематоэнцефа-
лический барьер (барьер между кровью и мозгом). В печени же капиллярная сеть
не такая густая, в ней имеются лакуны, позволяющие большим количествам жидко-
сти проникать в ткань печени и обратно. Эта система обеспечивает легкое попа-
дание в кровь водо-растворимых питательных веществ (например, Сахаров), но по
тому же пути могут перемещаться и водо-растворимые токсины.
После того как вещество попало в кровь, время его нахождения в ней зависит
от типа растворимости. Водо-растворимые вещества остаются в плазме крови, по-
ка не смогут выйти из сосуда через клеточные каналы или крупные лакуны, на-
пример, в печени и почках. Перемещение водо-растворимых веществ по кровенос-
ным сосудам жестко контролируется организмом. Жирорастворимые вещества, на-
против, могут свободно проникать в кровеносные сосуды и выходить из них.
На клеточном уровне в нашем организме происходит борьба между контролем и
хаосом, и неконтролируемые липофильные вещества постоянно сопротивляются по-
пыткам регуляции внутренней среды. К счастью, жирорастворимые вещества в кро-
ви обуздываются, присоединяясь к крупным заряженным белкам. В результате по-
лучаются несущие заряд супермолекулы - протеино-токсиновые конъюгаты, которые
всегда полярны, поэтому определенным образом расположены в крови. Для многих
токсичных веществ (а также неполярных нетоксичных соединений, например поло-
вых гормонов) в крови существует равновесие между конъюгатами и небольшим
числом свободных неполярных молекул. Когда молекула отделяется от белка плаз-
мы, она продолжает вести свою кочевую жизнь и легко проходит сквозь клеточную
мембрану капилляра, проникая таким образом к рецепторам, где и наносит свой
УДар.
Секвестрация
Вещество из крови может попадать на клеточные мембраны и связываться с мо-
лекулами-мишенями на поверхности клетки или же проникать в клетку и связы-
ваться с мишенями внутри нее. Если вещество проникает внутрь клетки, далее с
ним могут происходить различные процессы, приводящие к разным последствиям,
помимо нанесения очевидного ущерба данной клетке. Некоторые вещества подвер-
гаются секвестрации, то есть накоплению в организме в неактивной форме, оста-
ваясь относительно безвредными. Например, водо-растворимые ионы металлов мо-
гут встраиваться в кости, а липофильные вещества - в жировые отложения.
Прекрасный пример секвестрации - таинственная смерть Наполеона Бонапарта в
1821 г. В своем завещании он пишет: «Я умираю преждевременно, убитый англий-
ской олигархией и ее палачом; английский народ не замедлит отомстить за ме-
ня» . Эта фраза наводила на мысль, что великий полководец был отравлен. К сча-
стью, слуги сохранили локоны его волос, и когда их проверили на содержание
мышьяка, выяснилось, что оно в 100 раз превышает норму. Возможно, причина его
смерти была не в этом, однако химический анализ дал неопровержимые доказа-
тельства того, что в последний период своей жизни Наполеон действительно под-
вергался воздействию мышьяка.
Кстати, в истории Наполеона обнаружился неожиданный поворот: современные
исследования показали, что, вероятно, он умер все же не от отравления мышья-
ком. Ученые считают, что причиной его смерти был рак желудка и язвенная бо-
лезнь. Интересно, что на обоях в доме на острове Святой Елены, где жил Напо-
леон в изгнании, имелся зеленый рисунок. В те времена зеленую краску для обо-
ев делали из арсенита меди. При увлажнении (которое было весьма вероятно, так
как на острове сыро) и под воздействием плесени эта соль мышьяковистой кисло-
ты способна превращаться в газ триметиларсин. Скорее всего, именно этот газ,
а не яд убийцы, был источником мышьяка, найденного в волосах Наполеона.
Накапливающиеся в тканях в результате секвестрации вещества могут оставать-
ся в них на протяжении всей жизни, выводиться из организма в инертной форме
(как мышьяк в волосах Наполеона) или возвращаться обратно в кровь. Вне зави-
симости от способа перемещения веществ в организме и уровня их токсичности,
все они подчиняются одним и тем же правилам диффузии и путешествуют к своим
тканям-мишеням в соответствии с этими правилами.
ГЛАВА 5.
ЗАЩИТА
ОРГАНИЗМА
Если бы открылось свободное пространство, о, как бы он полетел! - он бы так
полетел, что вскоре ты, наверное, услышал бы великолепные удары его кулака в
твою дверь. Но вместо этого, погруженный в неустанные - и такие напрасные! -
труды, он все еще протискивается сквозь парадные залы самого внутреннего из
дворцов, - и никогда ему их не преодолеть, а если бы ему это и удалось, то
ничего еще не было бы достигнуто, потому что пришлось бы пробиваться вниз по
лестницам, а если бы ему и это удалось, то и тогда ничего еще не было бы дос-
тигнуто, потому что пришлось бы еще пересекать дворы, а после дворов - вто-
рой, внешний дворец, и снова - лестницы и дворы, и снова - еще один - внешний
дворец, и так далее в течение тысячелетий; а если бы он выбрался, наконец, за
самые последние ворота - но никогда, никогда не может это произойти! - перед
ним еще лежала бы вся столица - центр земли, до отказа заполненный стекающими
туда со всех сторон осадками.
Франц Кафка. Императорское послание
Учитывая огромное значение для человека его головного мозга, можно предпо-
ложить, что в ходе эволюции должна была развиться мощная защитная система,
предохраняющая мозг от воздействия токсичных веществ. Однако всем известно,
что мозг можно очень легко отравить некоторыми самыми обычными веществами.
Алкоголь, никотин, кофеин, героин, метамфетамин, кокаин - все эти вещества
путешествуют по крови, достигают черепной коробки и попадают в спинномозговую
жидкость так быстро и эффективно, что создается впечатление, что наш мозг со-
вершенно беззащитен перед химической атакой. Но если мозг так необходим для
нашего существования, почему же вышеупомянутые психоактивные вещества, являю-
щиеся токсинами, запросто могут проникать в него и влиять на его функциониро-
вание?
Как это ни странно, хотя человеку легко отравить себя наркотиками, доставка
к мозгу терапевтических средств оказывается гораздо более сложной задачей.
Кровеносные капилляры головного мозга сложены из очень плотно пригнанных друг
к другу клеток эндотелия, поэтому любой перенос веществ из крови в спинномоз-
говую жидкость возможен только через эти клетки. Молекулы всех психоактивных
веществ, упомянутых ранее, от кофеина до метамфетамина, являются липофильны-
ми; для них эндотелиальные клетки не представляют никакого препятствия, по-
этому они легко проходят из крови в мозг, где и оказывают свое воздействие на
нейроны. Многие же лекарственные средства, наоборот, водорастворимы, и поэто-
му гематоэнцефалический барьер оказывается для них серьезным препятствием.
И все же мозг, а также ткани человека (и других животных) не являются пас-
сивной жертвой химической атаки. У нас развились механизмы, которые способны
снижать, а во многих случаях и полностью блокировать поступление токсичных
веществ. Однако эффективность этих защитных систем зависит как от самого ве-
щества, так и от его мишени. Те самые особенности, которые способствуют пере-
носу определенных веществ к биологически активному месту, для других соедине-
ний могут быть эффективными барьерами. Сами клеточные мембраны, от эпители-
ального слоя гематоэнцефалического барьера до жесткого рогоподобного внешнего
слоя кожи, служат эффективными барьерами против водорастворимых токсичных со-
единений, но при этом относительно неэффективны против жирорастворимых ве-
ществ. В этой главе мы рассмотрим различные способы защиты от токсинов, воз-
никшие у организмов в ходе эволюции, а также способы преодоления токсинами
этих барьеров.
Дезориентация
и секвестрация
Химический транспорт из окружающей среды к биологически активной точке мо-
жет следовать по любому из нескольких альтернативных путей. Если молекула по-
падает в клетку метаболически активной ткани, например, в нейрон или гепато-
цит (клетку печени), она может нанести существенный урон. Если же токсичное
вещество перенаправляется или накапливается в относительно неактивной ткани,
например костной или жировой, то оно может так и не пропасть к рецепторам бо-
лее активных тканей, по крайней мере, в тех количествах, которые способны
оказать мгновенное токсическое воздействие. Ионы металлов, накапливающиеся в
костях или волосах, или жирорастворимые вещества, такие как ДДТ, накапливаю-
щиеся в жировой ткани, - классические примеры секвестрации.
Если химическое вещество проходит через внешние слои защиты и все-таки по-
падает в клетку-мишень - например, нейрон головного мозга, - его путешествие
на этом не заканчивается. Внутри клетки также существует несколько дополни-
тельных линий обороны, которые препятствуют попаданию токсичного вещества к
его пункту назначения.
Один из способов защиты, выработанный клеткой против воздействия токсинов,
- производство альтернативных точек связывания. Общая применяемая здесь стра-
тегия - те же дезориентация (перенаправление) или секвестрация (накопление).
Классический пример секвестрации в животной клетке - образование металлотио-
неинов. Это небольшие богатые цистеином белковые молекулы, активно связываю-
щиеся с ионами различных металлов. Вероятно, металлотионеины возникли в ходе
эволюции для того, чтобы связывать такие микроэлементы, как медь и цинк. В
рационе большинства животных (особенно травоядных) этих веществ очень мало, и
их накопление в клетках могло иметь эволюционные преимущества. Эти микроэле-
менты необходимы животным в очень низкой концентрации, при этом в высокой они
являются токсичными (см. главу 1). Более того, другие ионы металлов, не яв-
ляющиеся необходимыми для жизнедеятельности, например кадмий, серебро или
ртуть, также связываются с металлотионеинами, в результате чего концентрация
свободных ионов в клетках уменьшается, снижая их общую токсичность.
Биологические
барьеры
До сих пор мы рассматривали способы защиты от токсичных веществ, включающие
в себя физические барьеры, дезориентацию и секвестрацию. Однако в клетке су-
ществуют также метаболические механизмы, способные прямо менять структуру
токсичных веществ. Этот процесс носит название биотрансформации и служит клю-
чевой линией обороны, дезактивирующей токсичные вещества. В результате био-
трансформации некоторые вредные молекулы могут разбиваться на менее токсичные
части. Например, этиловый спирт полностью метаболизируется до углекислого га-
за и воды, поэтому не может накапливаться в головном мозге человека. Однако
не все вещества в одинаковой степени подвержены биотрансформации. В отличие
от спирта, большинство веществ, содержащих атомы одного или более элементов
из группы галогенов - фтора, хлора, брома и йода, - обладают высокой сопро-
тивляемостью к биотрансформации. Поскольку многие из этих веществ жирораство-
римы, они могут накапливаться в жировой ткани, где сохраняются годами и даже
десятилетиями. Одни из самых печально известных галогенпроизводных - это пес-
тицид ДДТ и полибромированные дифениловые эфиры (ПБДЭ), используемые в произ-
водстве негорючих материалов. (Позже мы подробнее рассмотрим галогенсодержа-
щие соединения.)
Ряд процессов биотрансформации связан с преобразованием водо-растворимых
веществ в жирорастворимые. При этом токсичное вещество не обязательно дезак-
тивируется, но может быть выведено из организма через почки или кишечник. Та-
кие преобразования осуществляют два больших класса белков через процессы так
называемого метаболизма фазы I и фазы II. Эти названия не совсем удачны, так
как фаза II не обязательно следует за фазой I, и два процесса не обязательно
должны происходить последовательно, чтобы появился подлежащий экскреции про-
дукт. В ходе метаболизма исходное соединение (поступившее в клетку извне)
превращается в один или более метаболитов, которые обладают более высокой
растворимостью в воде. При этом в большинстве, хотя и не во всех, классах ве-
ществ биотрансформация снижает токсичность исходного вещества.
Метаболизм фазы II предсказуем и специфичен. Участвующие в ней белки - это
высокоизбирательные катализаторы, способствующие преобразованию одних химиче-
ских веществ (субстратов) в другие (продукты). Ферменты фазы II очень избира-
тельны в отношении субстратов и ускоряют образование только определенных про-
дуктов. Каждый из них действует на ограниченную группу субстратов, в резуль-
тате чего получается относительно небольшое число возможных продуктов. Их ос-
новная функция - это конъюгация, то есть присоединение к исходному веществу
какой-либо группы атомов, в результате чего оно становится полярным или водо-
растворимым. С повышением растворимости в воде вещество может быть выведено с
мочой. Кроме того, белки фазы II в основном находятся в цитоплазме, то есть
плавают в водянистом, богатом белками «супе» внутри клетки, быстро и эффек-
тивно конъюгируя с жирорастворимыми молекулами, как только они проникают че-
рез клеточную мембрану.
В отличие от белков фазы II ферменты фазы I - это работники широкого профи-
ля. Продукты метаболизма фазы I менее специфичны, так как многие ферменты
этой фазы действуют на самые разнообразные молекулы - субстраты - и способны
производить разнообразные продукты. Основная функция большого класса фермен-
тов фазы I, цитохромов Р450, - процесс монооксигенирования, то есть присоеди-
нения части молекулы воды (ОН-группы) к одному из нескольких потенциальных
мест связывания исходного вещества. Этот процесс лишь ненамного увеличивает
водо-растворимость вещества, однако, этого может быть достаточно для его вы-
ведения. Эти белки обычно находятся не в цитоплазме, а на внутренней мембране
митохондрий. В каждой реакции фазы I участвует не один, а два белка, обмени-
вающихся друг с другом электронами. Из-за этого общая скорость реакций мета-
болизма фазы I обычно меньше, чем фазы II.
Когда в клетке происходят процессы, как первой, так и второй фаз, это может
приводить к постепенному преобразованию жирорастворимого вещества в водо-
растворимое . Но в некоторых случаях взаимодействие двух систем может давать
непредсказуемые последствия. Прекрасным примером может служить метаболизм
ацетаминофена, активного ингредиента «Тайленола»2. Многие полагают, что это
лекарство совершенно безопасно, и «если немного - это хорошо, то чем больше,
тем лучше». Это очень опасное заблуждение. За выведение ацетаминофена из ор-
ганизма отвечают немногочисленные белки фазы II, локализованные в клетках пе-
чени. При метаболизме ацетаминофена образуется водо-растворимый конъюгат
(ацетаминофенная основа с присоединенной к ней сульфатной или глюкуронидной
группой). Однако при его образовании примерно 2 % молекул исходного вещества
превращаются под воздействием белков фазы I в два других метаболита (хинони-
мины). Эти вещества высокотоксичны и способны разрушать ткани печени и почек,
но, к счастью, они претерпевают быстрое преобразование (с помощью других бел-
ков фазы II) в конъюгированную водо-растворимую нетоксичную форму.
При передозировке ацетаминофена в результате тех же самых процессов био-
трансформации концентрация как конъюгатов, так и хинониминов в клетке много-
кратно возрастает. Поэтому увеличивается и токсическое воздействие. Точно так
же увеличивается образование хинониминов и при сочетании «Тайленола» и других
подобных препаратов с алкоголем, так как он уменьшает активность ферментов
фазы II (тем самым снижая скорость преобразования токсичных метаболитов в
подлежащие выведению конъюгаты).
Этот пример иллюстрирует несколько важных аспектов биотрансформации. Во-
первых, метаболизм фазы I не всегда влечет за собой фазу II, но может проис-
ходить независимо от нее. Во-вторых, продукты метаболизма фазы I могут быть
более токсичны, чем исходная молекула! Это биологическое подтверждение клас-
сического тезиса «ни одно доброе дело не остается безнаказанным», так как
усилия клетки по повышению водо-растворимости, и, следовательно, выводимости,
молекул могут приводить к повышению их токсичности. Поэтому биотрансформация
не является панацеей от всех токсичных органических веществ, но тем не менее
2 В России известен под названием «Парацетамол».
это лучший метаболический способ защиты и удаления из организма жирораствори-
мых токсичных веществ, который эволюция изобрела на сегодняшний день.
Если вещество все же смогло преодолеть все вышеописанные рубежи обороны, у
клетки остается последняя возможность предотвратить связывание токсичной мо-
лекулы с ее мишенью. Некоторые из таких мишеней требуют очень точного соот-
ветствия структуры токсичной молекулы рецептору. В этом случае самые ничтож-
ные изменения в структуре рецептора могут помешать присоединению молекулы
токсина. Эти изменения могут возникать в белковых рецепторах. Белки состоят
из различных аминокислот, соединенных вместе, а затем скрученных в трехмерную
структуру, поэтому даже небольшие изменения могут очень сильно менять про-
странственную конфигурацию молекулы и ее функции. С точки зрения эволюции та-
кие преобразования должны совершаться с осторожностью, так как значительные
изменения аминокислотного строения рецептора могут нарушить его функции, а не
только обезопасить его от токсинов.
Вернемся к
Парацельсу
Правила Парацельса, нашего старого знакомого из 1-й главы, помогают пред-
ставить защитные механизмы организма в более ясном контексте. В большинстве
случаев мощность волны атакующих нас токсичных молекул прямо влияет на силу
их воздействия. При низких дозировках количество молекул, взаимодействующих с
биологическими рецепторами, настолько мало, что никаких негативных последст-
вий не наблюдается. Это отчасти может объясняться недостаточным количеством
молекул, присоединяющихся к рецепторам, но также зависит и от эффективности
защитных механизмов, препятствующих их попаданию в мишень. При более высокой
концентрации к рецепторному месту мигрирует больше молекул, поэтому больше
вероятность того, что они преодолеют защитные барьеры и достигнут своей цели.
Если же концентрация еще выше, защитные механизмы организма могут быть подав-
лены и количество молекул, достигающих пункта своего назначения, многократно
возрастает, и негативный эффект, например такой, что возникает при передози-
ровке ацетаминофена, может быть весьма серьезным.
ГЛАВА 6. БОЛЬШИЕ
ПУТЕШЕСТВИЯ:
ЗАГРЯЗНЕНИЕ
Внезапно из-за края лунного диска медленно и не-
вероятно величественно появляется сияющий бело-
голубой алмаз, светящаяся, нежная сфера цвета не-
ба, окутанная белоснежным кружевом. Она восстает,
точно хрупкая жемчужина, из черного океана тайны.
И требуется не одна секунда, чтобы осознать, что
это Земля.
Эдгар Митчелл, астронавт «Аполлона-14»
Сторонники гипотезы Геи считают, что биосфера (часть поверхности и атмосфе-
ры Земли, поддерживающие жизнь) - это единая саморегулирующаяся система, соз-
дающая условия для существования жизни. В этой главе я не собираюсь ни опро-
вергать , ни подкреплять гипотезу Геи, однако нельзя не отметить, что многое в
сфере токсикологии вполне согласуется с ней. Действительно, можно обнаружить
весьма явные параллели между передвижением химических веществ по поверхности
Земли и процессами абсорбции, транспорта, секвестрации и биотрансформации,
происходящими в организме животных.
Три среды:
воздух,
вода,
земля
Природную среду нашей планеты можно разделить на части, подобно организму,
состоящему из различных органов и их систем. Три основных компонента биосферы
- это атмосфера, гидросфера и литосфера, то есть воздух, вода и земля. Когда
в среду попадают молекулы каких-либо веществ, как токсичных, так и безвред-
ных, они могут перемещаться из одной ее части в другую. Характер этих пере-
движений зависит от свойств самого вещества и свойств среды, в которой оно
движется.
Изменение состояния вещества от твердого к жидкому и газообразному называ-
ется фазовым переходом. Для простых веществ и небольших молекул эти переходы
очень тесно связаны с геохимическими циклами. Основная масса таких часто
встречающихся на Земле элементов, как углерод, азот и фосфор, находится в ви-
де разных соединений в твердой форме в земной коре, где они могут сохраняться
неизменными на протяжении долгих эпох. Некоторое количество молекул этих ве-
ществ переходит в растворенную в воде форму и испаряется в атмосферу.
Самый известный, и самый очевидный, геохимический цикл - это круговорот во-
ды. Вода мирового океана испаряется, попадает в атмосферу, перемещаясь на
большие расстояния, и снова переходит в жидкую фазу, выпадая в форме дождей.
Затем вода течет по суше и достигает океана, откуда начинала свой путь. Не
все химические вещества транспортируются так же легко, как вода, и многие
элементы с трудом переходят в атмосферу, так как не подвержены испарению в
обычных условиях. Тем не менее, многие элементы совершают фазовые переходы
между твердой породой и водными растворами.
Химические циклы, хоть и являются естественными, не всегда безвредны. На-
пример, мышьяк может естественным образом вымываться из горных пород и рас-
творяться в грунтовых водах. Концентрация мышьяка в них может быть настолько
высокой, что представляет опасность для человека, так что вода становится не-
пригодной для употребления без соответствующей обработки. Ртуть также способ-
на переходить из земной коры в атмосферу во время извержений вулканов и нака-
пливаться в водных системах, где может проявлять свои токсичные свойства.
Вещества с более крупными молекулами - природные и синтезированные челове-
ком - также могут попадать в среду и, если они достаточно стойки, вступают в
собственные циклы, совершая фазовые переходы в зависимости от свойств, кото-
рыми обладают. Конечно, сложные вещества, в отличие от простых, редко сохра-
няют при этих переходах свою химическую структуру. Она часто изменяется в ре-
зультате таких абиотических процессов, как фотоокисление или горение. Но ка-
кие бы изменения структуры ни происходили, циклы сложных веществ обусловлены
их химическими свойствами, в частности способностью к ионизации при погруже-
нии в воду и к испарению при попадании на воздух.
Четвертая
среда:
организмы
Всю массу земной биоты (микроорганизмов, растений, животных) можно рассмат-
ривать как еще одно состояние среды, участвующее в круговороте различных ве-
ществ . Например, когда животное пьет воду, поедает пищу или вдыхает воздух,
оно неизбежно становится частью геохимического цикла веществ, содержащихся в
среде. Когда эти вещества возвращаются обратно в окружающую среду, они могут
заново вступать в геохимические циклы неживой природы.
Однако по сравнению с другими тремя состояниями среды в живых организмах
многократно возрастает общая скорость и сложность химических циклов. Рассмот-
рим, к примеру, геохимический цикл кальция. При попадании воды в содержащие
кальций породы происходит его ионизация и переход в раствор. Ионы кальция
(Са2+) реагируют с растворенным в воде углекислым газом (С02) , образуя карбо-
нат кальция, или известняк, который выпадает в виде твердого осадка и может
оставаться в таком состоянии сотни миллионов лет. Животные научились исполь-
зовать этот относительно простой фазовый переход от ионов кальция к карбонату
кальция в водном растворе и включили эту соль в некоторые наиболее твердые
биологические ткани. Карбонат кальция содержится в костях, панцире черепахи и
раковинах моллюсков и других беспозвоночных животных. А, кроме того, ионы
кальция служат важным клеточным сигналом, участвующим в мышечной работе и ак-
тивации внутриклеточных белков. У большинства организмов, имеющих скелет или
раковину, твердый карбонат кальция находится в состоянии равновесия с ионами,
содержащимися в крови (жидкой фазе). Обмен ионами кальция между этими двумя
фазами происходит постоянно, так как время их удержания в виде твердого осад-
ка в организме ограничивается максимум несколькими десятками лет.
Как видно на примере кальция, время, которое вещество проводит внутри орга-
низма, незначительно по сравнению с временными масштабами многих геохимиче-
ских циклов, например постепенного разрушения горных пород в результате замо-
раживания и оттаивания или других гидрологических событий. Таким образом,
медленный геохимический круговорот веществ в неживой природе очень сильно от-
личается от скоростных и коротких перемещений ионов в биологических системах.
Чтобы организм стал частью геохимического цикла какого-либо вещества, оно
должно быть биологически доступным. Идея биодоступности происходит из фарма-
кологии , и по определению химическое вещество, введенное в кровь, обладает
100 %-ной биодоступностью. Важно, что вещество считается биологически доступ-
ным, если оно может попасть в кровь животного из окружающей среды. Биологиче-
ская доступность отличается от биологической активности: биологически актив-
ное вещество должно достичь места физиологической или биохимической активно-
сти , где производит свой биологический эффект.
Биологическая доступность может быть активной или пассивной. Допустим, мо-
лекула жирорастворимого вещества попала в пруд, наполненный живыми организма-
ми (рыбами, водорослями, бактериями). С большой вероятностью эта молекула по-
падет в липидные компоненты среды - то есть в какой-либо живой организм. Пе-
ремещение жирорастворимых веществ в организм будет пассивным, так как они
способны беспрепятственно проникать в клетки. Но если в воде находятся ионы
металлов, они никак не попадут в живые организмы пруда без посторонней помощи
из-за своей полярности и неспособности преодолеть липидные слои мембраны, как
мы уже видели ранее. В этом случае абсорбция вещества должна быть активной и
происходить с помощью белков-переносчиков.
Как токсичные, так и безвредные вещества, распадающиеся в растворе на ионы,
почти всегда в той или иной степени биодоступны. Здесь важен не столько сам
факт того, что вещество попадет в живой организм, сколько скорость его аб-
сорбции. Хотя липиды клеточной мембраны служат барьером для транспорта ионов
из воды, в клетках жабр или кишечника водных животных имеется достаточно ион-
ных каналов или пор, которые позволяют осуществлять постоянный перенос ионов
в кровь. Таким образом, большинство ионов обычно оказываются биодоступны.
Точно так же и липофильные вещества обычно биодоступны: летучие могут попа-
дать в организмы при вдыхании с атмосферным воздухом, а нелетучие - при про-
глатывании или абсорбции через кожу.
Таким образом, живые организмы можно считать еще одним звеном природной
среды, через которое происходит транспорт веществ. Однако, в отличие от дру-
гих, сред биологические системы принимают активное участие в этом транспорте,
так как могут управлять потоком веществ из одной своей части в другую или же
из внутренней среды организма обратно во внешнюю.
Если скорость поступления вещества в биоту превосходит скорость его выведе-
ния из организмов, возможны два варианта развития событий. Во-первых, вещест-
во может быть преобразовано так, чтобы его было легче вывести. Но если это
невозможно, то оно накапливается в тканях организма, увеличивая свою биокон-
центрацию. Биоконцентрация - это процесс прямого поступления вещества в вод-
ный организм из воды. Часто накопление вещества представляют как фактор био-
концентрации, то есть отношения концентрации вещества в организме к его кон-
центрации в воде. У липофильных веществ фактор биоконцентрации часто бывает
больше 1, то есть в организме концентрация этих веществ выше, чем в окружаю-
щей его водной среде.
Когда животное съедает другой организм (растение, животное или бактерию),
вещества, поглощенные с пищей, попадают в ткани и концентрация этих веществ в
организме животного повышается. Это явление называется биоаккумуляцией. Био-
аккумуляцию часто наблюдают в водных экосистемах, и здесь мы снова видим, что
стойкие липофильные органические вещества представляют важный, хотя и не
единственный, класс соединений, способных к биоконцентрации. Клетки фито-
планктона - одноклеточных фотосинтезирующих организмов, которых можно найти в
любом водоеме, - богаты липидами и способны биоконцентрировать из воды жиро-
растворимые молекулы. Затем фитопланктон поедается зоопланктоном - мелкими
ракообразными, их, в свою очередь, ест мелкая рыба, ее - крупная (или млеко-
питающие, или хищные птицы), продолжая процесс биоконцентрации жирораствори-
мых соединений с продвижением по пищевой цепочке. Так и происходит биоаккуму-
ляция данных веществ.
к
X? ф
Chaoborus astictopus.
Известный исторический пример биоаккумуляции стойкого органического загряз-
нителя - последствия неоднократного распыления ДДТ на Чистом озере, крупней-
шем пресноводном водоеме Калифорнии. ДДТ применялся там для борьбы с так на-
зываемым гнусом Чистого озера (Chaoborus astictopus). Эти насекомые похожи на
комаров, но не имеют колющего ротового аппарата и не представляют опасности
для людей, однако размножаются в таких количествах, что их буквально прихо-
дится вдыхать. В норме личинки гнуса развиваются в воде и начинают вылетать
весной, примерно в начале апреля. До начала использования пестицидов эти на-
секомые были столь многочисленны, что под уличными фонарями образовывались
целые кучи мертвого гнуса, а любой автомобилист, оказавшийся летом в районе
озера, была вынужден останавливаться каждые полкилометра, чтобы соскрести их
с лобового стекла и фар. С 1947 по 1957 г. над озером многократно распыляли
ДДТ, и популяция гнуса значительно сократилась. Однако, помимо гнуса, была
уничтожена колония западно-американских поганок (Aechmophorus occidentalis).
В пищевых цепочках Чистого озера была выявлена биоконцентрация ДДД (метаболи-
та ДДТ). В групповых пробах фитопланктона содержалось в среднем 5,3 части ДДД
на миллион, что в 250 раз превышало концентрацию этого вещества в воде. В
тканях мелких рыб концентрация была еще в два раза выше, чем в планктоне. Ко-
гда ученые определили концентрацию ДДД в жировой ткани западно-американских
поганок, рыбоядных птиц, занимающих верхнее положение в пищевой цепочке озе-
ра, они обнаружили, что она выше, чем в воде, до 85 000 раз.
Когда животные, в том числе человек, подвергаются воздействию химических
загрязнителей, содержащихся в атмосферном воздухе или в воде, они, сами того
не зная, становятся частью абиотического геохимического цикла. В отличие от
воздействия табака или алкоголя, дозировку и соответствующий вред загрязните-
лей для здоровья оценить гораздо сложнее. Тем не менее, ущерб для здоровья
человека может быть очень серьезным, особенно при наличии биоконцентрации или
биоаккумуляции вещества.
Неважно, является ли Земля саморегулирующейся системой, но для нее опреде-
ленно характерна цикличность процессов: химические вещества переходят из од-
ной фазы в среде в другую, зачастую затрачивая на это целые геологические
эпохи. И живые организмы также принимают участие в этом круговороте, служа
кратковременными пристанищами для веществ на их большом геохимическом пути.
ГЛАВА 7.ЧАСТИЦЫ-
ПУТЕШЕСТВЕННИЦЫ
Идет ветер к югу, и переходит к северу,
кружится, кружится на ходу своем, и
возвращается ветер на круги свои.
Книга Екклесиаста, 1:6
В предыдущей главе мы изучили транспорт веществ между разными фазами среды
- но только в их свободной молекулярной форме. Однако реальность куда слож-
нее : твердые частицы тоже могут перемещаться в воде и воздухе, наряду с жид-
кими аэрозолями. Перемещение частиц в воде и воздухе происходит по-разному,
но в этих процессах есть поразительное сходство. Во-первых, зависимость рас-
стояния, на которое способны перемещаться частицы, от их размера: чем меньше
частица, тем больше расстояние. Во-вторых, процесс колонизации, то есть свя-
зывание токсичных веществ с какими-либо частицами, «верхом» на которых веще-
ства могут путешествовать по течению или по ветру.
Перемещение твердых
веществ в воде:
осадочные частицы
Если осадок в воде - это просто твердые частицы разного размера, то чем
больше эти частицы, тем большей харизмой они обладают. Белоснежный песок на
карибском пляже и массивные булыжники в горном ручье Колорадо - настоящий по-
дарок для фотографа, но они создают искаженное представление о взаимодействи-
ях воды и осадочных частиц. На самом деле это не две разные несмешивающиеся
фазы веществ, а инь и ян водной среды, которые, дополняя друг друга, состав-
ляют единое целое. Вода перемещает осадочные частицы, и чем больше ее напор,
тем более крупные частицы передвигаются. Они, в свою очередь, также взаимо-
действуют с водой, обмениваясь молекулами с раствором.
Самые крупные осадочные частицы называются булыжниками - это куски камня
более 25 см в поперечнике. Обломки поменьше (по мере убывания размера) - это
галька, гравий, песок, пыль и глина. Самые мельчайшие частицы - коллоиды, ко-
торые остаются во взвешенном состоянии даже в полностью спокойной воде. Кол-
лоидные частицы ведут себя не совсем как истинные частицы (не выпадают в оса-
док) , но и не как истинно водо-растворимое вещество. Они занимают некое про-
межуточное положение. Подобно белкам плазмы крови, коллоидные частицы могут
влиять на концентрацию веществ в воде, связываясь с ними, удаляя их из рас-
творимой фазы и таким образом снижая токсичность.
Но если коллоиды остаются во взвешенном состоянии, то почему океаны и реки
не наполнены коллоидным материалом? По двум причинам: во-первых, неорганиче-
ские и органические коллоидные частицы в определенных условиях среды объеди-
няются, образуя хлопьевидные структуры, и оседают на дно, прихватывая с собой
различные связавшиеся с ними вещества. Во-вторых, органические коллоиды - это
пища для детритофахюв и прожорливых микроорганизмов. Голодные бактерии, пи-
тающиеся органическими коллоидами, могут изменять структуру молекул некоторых
токсичных веществ или разрушать их полностью. В некоторых природных системах
коллоиды и токсичные вещества могут находиться в состоянии постоянного потока
и перемешивания. Там, где коллоидный материал доминирует, токсичность перено-
симых водой веществ может быть снижена, а в других водоемах, где коллоидов
практически нет, токсины остаются в растворенном состоянии и наносят макси-
мальный вред.
По мере увеличения осадочных частиц в размере, от коллоида до глины и да-
лее, на их транспорт по воде требуется все больше энергии (то есть вода долж-
на течь быстрее), в противном случае они оседают на дно. Однако, даже оказав-
шись в донных отложениях, осадочные частицы продолжают влиять на подвижность
токсичных молекул. Отчасти это объясняется тем, что мелкие осадочные частицы,
например глина, могут как притягивать, так и отталкивать различные химические
вещества. Поверхность частицы обычно имеет отрицательный заряд, поэтому она
будет отталкивать другие отрицательно заряженные частицы в воде, а положи-
тельно заряженные - притягивать.
Говоря в общем, чем меньше осадочная частица, тем важнее ее роль в передви-
жении веществ в водной среде. На это есть две основные причины. Первая - от-
ношение площади поверхности к объему частицы. Представьте себе, что вы сняли
оболочку с баскетбольного мяча и разложили ее на плоской поверхности. Она по-
кроет определенную площадь, приблизительно равную площади небольшого полотен-
ца для рук. Но если вы набьете баскетбольный мяч бусинами, а потом разложите
поверхность всех этих бусин на плоскости, то она покроет площадь примерно с
простыню, то есть приблизительно в 10 раз большую, чем площадь оболочки мяча.
Общая площадь поверхности всех частиц в определенном объеме называется удель-
ной поверхностью. Этот показатель очень важен, так как помогает объяснить,
почему в горсти мелких камушков во много раз больше мест для связывания моле-
кул, чем у одного большого камня. В случае с мелкими частицами это труднее
представить наглядно, однако общая закономерность остается той же: в ложке
глины или пыли во много раз больше мест для связывания органического материа-
ла, чем в ложке песка.
Удельная поверхность частиц различного размера во многом объясняет взаимо-
действие различных молекул с осадочными частицами, но это еще не вся история.
По мере уменьшения размера частиц также уменьшается и свободное пространство
между ними (представьте себе пустые места между сложенными в кучу баскетболь-
ными мячами и пустые места между сложенными бусинами). В водных системах это
пространство заполнено водой, которая называется внутрипоровой, так как нахо-
дится в пустых местах, или порах, между осадочными частицами.
В горных потоках вода движется очень быстро и вымывает ил и глину вместе со
всем органическим материалом - например, кусочками разлагающихся листьев, -
оставляя таким образом чистую воду, крупные отложения и минимум органики.
Токсичные вещества и органика, находящиеся в воде внутри пор, по большей час-
ти не успевают взаимодействовать с имеющимися осадочными частицами, а уносят-
ся вниз по течению. Вода в равнинных реках - например, текущая через кукуруз-
ные поля Иллинойса, - наоборот, движется достаточно медленно, и мелкие части-
цы (песок, пыль и глина) оседают на дне. Любая органика, движущаяся вниз по
течению, также может задерживаться в поровом пространстве между мелкими неор-
ганическими осадочными частицами. Этот органический материал обладает большей
липофильностью, чем окружающие его неорганические частицы, поэтому липофиль-
ные молекулы притягиваются к ним. В отличие от горных потоков, где липофиль-
ные вещества, прилипающие к осадочным частицам, в основном уносятся течением,
в медленно текущей воде они главным образом формируют органические донные от-
ложения .
Мы все интуитивно понимаем эту зависимость между размером частиц и бактери-
альной активностью, что видно даже по терминологии. Наименования более круп-
ных осадочных частиц (от гравия до песка) не меняются, в каком бы состоянии
они ни находились. Мокрый песок остается песком, мокрый гравий - гравием. Од-
нако названия пыли и глины меняются, когда эти частицы намокают и смешиваются
с органическим материалом. Мокрая глина и мокрая пыль, особенно смешанные с
большим количеством органики, становятся илом или просто грязью.
У большинства людей термины «ил» и «грязь» вызывают негативные ассоциации,
и на это есть причина. Грубо говоря, они воняют. Илы и грязи - это место раз-
ложения органических веществ (биотрансформации на высокомолекулярном уровне),
при котором выделяются газы и пары, которые действительно могут иметь не
слишком приятный запах. Бактерии в таких сообществах совершают грязную, но
необходимую для экосистемы работу.
Вполне понятно, колонии бактерий, растущие в иле и грязи, гораздо более
многочисленны, разнообразны и активны, чем те, что живут среди частиц песка.
Все эти бактерии находятся в постоянном поиске съедобных молекул и, когда на-
ходят их, производят биотрансформацию, изменяя структуру прилипшего к осадоч-
ным частицам органического материала и в некоторых случаях освобождая их в
воду. Нередко бывает, что вещество, попавшее в верхний слой донных отложений,
преобразуется и снова переходит в толщу воды уже в виде метаболитов.
Современные исследования позволяют предположить, что вещества, выделяющиеся
из богатых донных отложений, могут оказывать токсическое воздействие. Недавно
в штате Небраска ученые провели следующий эксперимент. В разных водоемах были
взяты образцы воды и донных отложений. В лаборатории их смешивали и помещали
туда рыбок-толстоголовов, обычных для данной местности. Вода с осадком была
набрана из мест, где присутствовало загрязнение продуктами агрохимической
промышленности, в частности, весной, после применения пестицидов. У самок
толстоголова, помещенных в лабораторную смесь речной воды и донных отложений,
наблюдались те же самые негативные эффекты (дефеминизация), что и у рыб, пой-
манных в самой реке. Однако, к удивлению ученых, те же самые изменения возни-
кали и у рыб, помещенных в смесь чистой лабораторной воды и речных отложений.
Таким образом, становится, очевидно, что загрязняющие вещества не просто осе-
дают на дне, а могут выделяться из отложений обратно в воду.
Перенос твердых и
жидких частиц в
атмосфере: аэрозоли
Размещение осадочных частиц на дне рек и океанов препятствует тесным взаи-
модействиям между осевшим веществом и людьми. В то же время частицы, оказы-
вающиеся в воздухе даже на короткое время, могут попадать к нам в легкие, вы-
зывая серьезные проблемы. Так же как и частицы донных отложений, частицы, пе-
реносимые по воздуху, классифицируются в первую очередь по своим размерам,
при этом размеры влияют на их общую токсичность.
Представьте себе пыль, поднимаемую автомобилем на грунтовой дороге. Части-
цы, взвешенные в воздухе, имеют диаметр менее 100 мкм (для сравнения, толщина
человеческого волоса составляет от 40 до 70 мкм) и все вместе составляют сум-
марное количество взвешенных твердых частиц. Самые крупные из них (от 100 до
10 мкм) обычно быстро оседают на землю и не перемещаются на большие расстоя-
ния.
Очевидно, что, становясь мельче, частицы также становятся легче, и поэтому
могут оставаться в воздухе дольше и путешествовать дальше от своего источни-
ка. При вдыхании эти частицы продолжают свое движение по дыхательным путям,
от носовой или ротовой полости - в альвеолы легких. Это непростой путь, так
как в дыхательных путях человека много изгибов и поворотов. Грубые частицы,
диаметром от 10 до 2,5 мкм, обычно сталкиваются с внутренними стенками респи-
раторных путей, прилипая к слизистой выстилке и задерживаясь на пути к альве-
олам. Но более мелкие частицы способны с потоком воздуха попадать прямо в
легкие.
«Агентство по защите окружающей среды» США. обращает наиболее пристальное
внимание на два класса взвешенных в воздухе частиц: РМ10 и РМ2,5. Ситуация
здесь не совсем такая, как с классификацией осадочных частиц в воде: РМ10 и
РМ2,5 - это не конкретный, а максимальный размер частиц в данном классе. Ины-
ми словами, к РМ10 относятся все частицы, диаметр которых составляет 10 мкм и
менее, в том числе и те, диаметр которых равен 2,5 мкм и меньше. Во многих
скоплениях пыли, классифицируемых как РМ10, до половины может составлять мел-
кая фракция, диаметром до 2,5 мкм. Еще одно отличие осадочных частиц в воде и
взвеси в воздухе касается значения отношения площади к объему. В воздухе час-
тицы не склонны объединяться, поэтому удельная площадь поверхности и межпоро-
вое пространство не дают нам практически ничего для выяснения их токсичности.
Различия между частицами РМ10 и РМ2,5 заключаются преимущественно в источ-
нике и составе аэрозоля. Мелкие частицы класса РМ2,5 в основном являются про-
дуктами реакций горения и окисления; их типичные источники - автомобильные
выхлопы, а также продукты сгорания различных видов топлива - дерева, мазута,
угля. Эти крошечные частицы могут проникать в легкие до уровня альвеол, где
растворяются в покрывающей альвеолы водной пленке и всасываются через легоч-
ный эпителий в кровь. Они настолько малы, что начинают действовать не как
мельчайшие частицы твердого вещества, а скорее как макромолекулы. Также они
часто связываются с органическими молекулами, подверженными биотрансформации,
и способны очень сильно влиять на их токсичность (подробнее в главе 10) .
Класс РМ10 - это в целом более грубые и крупные частицы, так называемая сду-
ваемая пыль. Она состоит из отдельных крупинок - например, частиц соли, обра-
зующихся при испарении морской воды, пыльцы и спор растений, частиц резины от
стирающихся шин и почвы, летящей из-под колес. Как уже говорилось, при вдыха-
нии более крупные частицы могут задерживаться в дыхательных путях на пути к
легким. Однако, учитывая тот факт, что до 50 % массы сдуваемой пыли могут со-
ставлять частицы диаметром до 2,5 мкм, эта фракция все равно попадает в лег-
кие, становясь причиной респираторных заболеваний и повреждений легочной тка-
ни.
Аэрозоли, в отличие от осадочных частиц в воде, не создают благоприятную
среду для микробов. Отчасти это объясняется тем, что между частицами в возду-
хе нет пригодного для обитания микроорганизмов «межпорового пространства».
Другая причина состоит в том, что дым и пыль - это преимущественно сухая ере-
да, куда менее подходящая для микроорганизмов, чем поверхность частиц, погру-
женных в воду. Это особенно верно для частиц класса РМ2,5, так как они часто
представляют собой продукты горения, при котором микроорганизмы просто не вы-
живают . Но, несмотря на все эти препятствия, колонизация аэрозолей иногда все
же происходит, пример чего можно найти на сухих равнинах западного Техаса.
Прерии на западе Техаса известны своим сухим и ветреным климатом. Этот ре-
гион также знаменит своим скотом, и когда этот скот испражняется, навоз быст-
ро высыхает и растаптывается коровьими копытами. Сочетание сухости и ветра
приводит к очень быстрому иссушению этого субстрата, а механическое измельче-
ние создает идеальные условия для образования сдуваемой пыли, которая повсюду
разносится ветром с пастбищ. Кроме того, в этой пыли может содержаться доста-
точно много фекальных бактерий. Переносясь ветром на большие расстояния, по-
тенциально токсичные вещества и болезнетворные бактерии могут стать источни-
ком загрязнения.
На чистой и упрощенной модели Земли загрязняющие вещества должны были бы
оставаться в одной и той же форме, за исключением тех случаев, когда могли бы
полностью перейти в другую. Переходы между твердой, жидкой и газообразной фа-
зами сводились бы к относительно простым процессам замерзания, таяния, кипе-
ния и испарения. Однако в реальных экосистемах не все так просто и чисто.
Твердые вещества могут путешествовать в виде частиц по воде или по воздуху
под влиянием уникальных процессов, которые отличаются от тех, которые проис-
ходят при растворении веществ. Пыль и осадочные частицы работают как транс-
портное средство для токсичных веществ, которые благодаря им порой могут пе-
ремещаться с водой и ветром на огромные расстояния.
ГЛАВА 8. ПРИРОДНЫЕ
ЯДЫ: РАСТИТЕЛЬНЫЕ
И ЖИВОТНЫЕ ТОКСИНЫ
Пчелиный укус обладает большой
образовательной ценностью.
Гарт Нике
Сегодня, когда мы думаем о токсичных веществах, в первую очередь на ум при-
ходят синтетические соединения. Но, чтобы лучше узнать токсины, создаваемые
человеком, для начала стоит рассмотреть природные яды. Эти вещества делятся
на две основные группы: первые попадают в организм при контакте хозяина и
жертвы (чаще это яды растительного происхождения), а вторые вводятся с помо-
щью жал или зубов животных.
Поедание
животных и
растений
На Земле существует более 400 000 видов растений, содержащих потрясающее
разнообразие органических веществ. Неудивительно, что некоторые растения со-
держат вещества, ядовитые для животных или человека, которые захотят полако-
миться ими. Действительно, даже те растения, которые мы привыкли считать без-
вредными, могут содержать токсины: их можно обнаружить либо в тех частях рас-
тения, которые мы не едим, либо в неправильно приготовленных блюдах из них.
Например, в яблочных семечках, персиковых и вишневых косточках содержатся
цианогликозиды, из которых при взаимодействии с ферментом р-гликозидазой об-
разуется крайне ядовитая синильная кислота. Цианогликозиды можно обнаружить
также в листьях и семенах многих других плодовых культур, но в съедобной мя-
коти содержатся лишь следовые количества этих потенциально опасных соедине-
ний. Однако в корнеплодах маниока, культуры, которая представляет собой важ-
ный источник углеводов для более 500 млн. человек, содержится достаточно
большое количество цианогликозидов. Чтобы не получить отравления цианидом,
необходимо перед употреблением правильным образом обработать корнеплоды.
Маниок съедобный.
Поедание ядовитых растений может вызывать самые разные токсические реакции,
что, конечно же, зависит от конкретной химической природы токсина. Эти реак-
ции могут быть относительно легкими и ограничиваться, к примеру, кишечным
расстройством, а могут представлять реальную опасность для жизни, как в слу-
чае с маниоком. Эффект может быть практически мгновенным или же накапливаться
со временем. Так, например, овощные культуры из семейства крестоцветных, или
капустных (брокколи, брюссельская, белокочанная, цветная капуста и прочие),
содержат достаточно много тио- и изоционатов, веществ, которые мешают поступ-
лению йода в щитовидную железу, а долговременный недостаток йода может вести
к развитию зоба.
Растения в ходе эволюции обзаводились токсинами по разным причинам, в том
числе для противостояния болезнетворным организмам, например грибам, и для
предотвращения поедания травоядными животными, в том числе человеком. По-
скольку травоядные животные часто поедают листья или стебли, а не все расте-
ние целиком, неприятный гастрономический опыт вполне способен заставить их
переключить свое внимание на какую-то иную растительную пищу.
В отличие от травоядных животных, которые съедают обычно лишь небольшую
часть растения, многие хищные животные съедают свою добычу целиком; поэтому
яды, служащие их потенциальным жертвам для защиты, часто приводят к куда бо-
лее серьезным последствиям, чем простое кишечное расстройство. Чтобы хищникам
было неповадно, животные яды должны оказывать действительно мощное воздейст-
вие. Так, например, яд, содержащийся в слизи на коже лягушек-древолазов или в
мясе рыбы-ежа, вполне способен не просто убедить хищника предпочесть другой
источник пищи, но и убить его.
В природе химическая гонка вооружений достигла своего апогея в изобретениях
ядовитых животных, которые не просто содержат токсины в своих тканях, а обза-
велись специальными анатомическими приспособлениями для того, чтобы вводить
эти токсины непосредственно в организм других животных. Такие яды делятся на
четыре типа: цитотоксины, уничтожающие клетки; протеолитики, разрушающие тка-
ни вокруг места укуса на молекулярном уровне; гемотоксины, наносящие вред
сердечно-сосудистой системе; и нейротоксины, поражающие нервную систему и
мозг.
Некоторые насекомые (осы, муравьи, пчелы) и рыбы (крылатка) используют яды,
вводимые в организм противника, для защиты, но другие животные, например ры-
боядные моллюски-конусы, пауки и змеи, применяют их для обездвиживания жерт-
вы. Эти яды обычно представляют собой сложную смесь веществ, которая способна
оказывать на жертву разностороннее воздействие. Классический пример животного
яда - это змеиный яд, о котором мы и поговорим сейчас.
Змеиный яд
Змея - безногое и относительно медленно перемещающееся животное, поэтому
для охоты на гиперактивных грызунов (крыс или мышей) ей необходимы какие-то
особые приспособления. Неядовитые змеи ловят быструю и иногда опасную (мыши и
крысы могут кусаться!) добычу благодаря засадной тактике и большой силе. Уда-
вы не используют яд, а, укусив добычу, мгновенно обвивают ее кольцами и сдав-
ливают, препятствуя дыханию и кровообращению. Ядовитые змеи ведут себя не-
сколько иначе: быстро введя в жертву яд, они должны просто ждать, пока та ум-
рет или потеряет способность к движению.
Змеиный яд - это модифицированная слюна, накапливающаяся в особом органе и
усиленная рядом токсичных белков. Эти белки достаточно разнообразны (их как
минимум 25) , но действие всех змеиных ядов можно разделить на две основные
категории: нарушение кровообращения и нарушение электрических связей между
нервной системой и мышцами. Так, яд американских ямкоголовых змей (например,
гремучников) обычно влияет на кровообращение, а яд азиатских крайтов и афри-
канских мамб нейротоксичен.
С точки зрения токсикологии укус гремучей змеи, если она решает ввести в
жертву весь свой запас яда, - крайне неприятная вещь. В большинстве случаев
он приводит к потере крови в результате разрыва эритроцитов и вторичного кро-
вотечения. Из-за этого также наступает понижение артериального давления и
шок. Белки змеиного яда разрушают не только эритроциты, но и другие ткани.
Вокруг места укуса возникает посинение и почернение, отек, ткани могут быть
необратимо деформированы, к тому же, укус сопровождается очень сильной болью.
Укус настоящей гадюки, яд которой содержит нейротоксин, выглядит не так
страшно - но во многих случаях оказывается летальным. Нейротоксины поднимают
планку химической войны в организме животного на совершенно иной уровень.
Чтобы до конца понять, как это происходит, нужно вспомнить, как мышцы и нервы
проводят электрические сигналы.
Электрические сигналы
и их распространение:
ахиллесова пята
Электрические сигналы возникают в головном мозге и спускаются дальше по
спинному. Оттуда они передаются мышцам через отростки нервных клеток - аксо-
ны. Аксон - это своего рода живой провод, передающий электрические импульсы
от спинного мозга к мышцам, которые могут находиться на довольно большом рас-
стоянии от него.
Электрический сигнал, передаваемый моторными нейронами (нервными клетками,
посылающими сигналы к мышцам) так же прост, как азбука Морзе. Только вместо
точек и тире в нем есть, по сути, одни точки. Возможно, лучше сравнить его с
двоичным компьютерным кодом, где сигнал может быть только «1» или «О». Нерв-
ный сигнал - это результат потока ионов, и он одинаков практически у всех жи-
вотных (см. главу 2). «Точка» электрического сигнала создается скачком напря-
жения, за которым следует возвращение к исходному состоянию. В проводящей
ткани сигналом служит изменение полярности - или заряда - клеточной мембраны.
В состоянии покоя на мембране аксона имеется небольшой отрицательный заряд;
при возникновении сигнала (потенциала действия) по мембране проходит положи-
тельный заряд.
Регистрирующий электрод
©
-► К компьютеру
___.--- Осциллограф
Контрольный электрод
Аксон
(а)
II
S с;
О- т
«1 с;
-а О
5 2-
_7^
Время >
(Ь)
(с)
Время >
1/1000 секунды
Время >
(d)
1/10 секунды
Запись с одиночного нейрона, (а) - на экране осциллографа отобража-
ется разница в заряде регистрирующего и контрольного электродов. (Ь)
- маленькая точка перемещается по экрану, оставляя за собой след. В
этой ситуации электрические сигналы не передаются аксоном, поэтому
разница в заряде остается на уровне -70 милливольт, (с) - когда по-
тенциал действия движется вниз по аксону, он вызывает короткий поло-
жительный импульс, подобный показанному здесь, когда потенциал про-
ходит через регистрирующий электрод, (d) - ряд потенциалов действия
отображается в расширенном масштабе времени, поэтому единичный по-
тенциал действия отображается как «всплеск».
Потоки ионов изменяются при возникновении потенциала действия - это резуль-
тат открытия и закрытия ионных каналов. В состоянии покоя концентрация поло-
жительно заряженных ионов натрия снаружи аксона примерно в 12 раз выше, чем
внутри, а концентрация положительно заряженных ионов калия примерно в 40 раз
выше внутри, чем снаружи. Поэтому при возникновении потенциала действия ион-
но-специфические каналы открываются, и в аксон попадает натрий. Когда потен-
циал действия заканчивается, открываются каналы, по которым из аксона выходит
калий. Изменения содержания ионов внутри и снаружи аксона во время единичного
потенциала действия на самом деле невелики, но при быстрых движениях (напри-
мер, во время марафонского забега) количество отдельных потенциалов, посылае-
мых по моторным нейронам к мышцам ног1, настолько огромно, что общий приток
натрия и отток калия может начать снижать градиент концентрации. Постоянная
разница концентрации ионов внутри и снаружи клетки поддерживается благодаря
работе натриево-калиевого АТФ-насоса, который выкачивает натрий из клетки и
закачивает в клетку калий с затратой энергии.
В нервном окончании, где утолщенный конец аксона переплетается с мышечным
волокном, существует еще несколько белков, участвующих в межклеточных взаимо-
действиях , необходимых для скоординированного движения. Электрический сигнал
- потенциал действия, который преодолел весь путь от тела нейрона, располо-
женного в спинном мозге, к окончанию аксона, - слегка изменяется, так что
вместо притока в клетку натрия происходит приток кальция. Эти ионы, в свою
очередь, способствуют высвобождению пузырьков (везикул) из аппарата Гольджи,
находящегося в кончике аксона. Везикулы представляют собой сферы, окруженные
двойной липидной мембраной, внутри которых содержится белковый «бульон».
Нервно-мышечный синапс.
Высвободившись из аппарата Гольджи, пузырьки мигрируют к мембране нервного
окончания и выбрасывают свое содержимое в наполненную жидкостью щель между
оболочкой нейрона и мембраной мышечного волокна. Практически у всех животных
эти пузырьки заполнены ацетилхолином, который затем, преодолевая щель между
нервным окончанием и мышечным волокном, связывается с рецептором на мембране
последнего. При стимуляции в ацетилхолиновом рецепторе открывается канал, по
которому через мембрану мышечного волокна может проходить натрий, так что
электрическая «точка», переданная по нейрону, начинает вторую часть своего
путешествия уже по волокну, что в конечном итоге вызывает его сокращение.
Последнее в этой цепочке событий - выключение электрического сигнала. Аце-
тилхолин обратимо присоединяется к холинэстеразному рецептору и после его ак-
тивации может высвобождаться снова. Однако, если молекула ацетилхолина оста-
ется в синапсе (пространстве между мембранами нейрона и мышечного волокна)
неиспользованной, она может реактивировать рецептор. Чтобы окончательно от-
ключить это сигнальное вещество, требуется еще один белковый фермент, ацетил-
холинэстераза. Он находится в мембране мышечного волокна. Ацетилхолинэстераза
расщепляет молекулу ацетилхолина на ацетат и холин, и, таким образом, рецеп-
тор больше не может активироваться.
Если рассматривать всю систему в целом, для возникновения и проведения по-
тенциала действия, стимулирующего скоординированное движение мышц, требуется
ни много, ни мало шесть белков. Для того чтобы произошло движение, необходима
совместная работа натриевых, калиевых и кальциевых каналов, натриево-
калиевого насоса, ацетилхолинового рецептора и ацетилхолинэстеразы. Хотя эта
система превосходно настроена и универсальна для всех животных, она все же
представляет собой «ахиллесову пяту» процесса движения. Вещества, способные
нарушить функции любого из этих белков, могут вызвать не только нескоордини-
рованные спазмы и тремор, но и быструю гибель при воздействии на мышцы, за-
действованные в дыхании и кровообращении (сердце). Так что чем элегантнее
система, тем проще устроить в ней «засор».
Засор в
трубах
Как мы уже говорили, змеи - это медлительные засадные хищники, охотящиеся
на быструю и опасную добычу. Чтобы уравнять шансы, змеи с неиротоксичным ядом
вводят жертве вещества, препятствующие коммуникации между нервной и мышечной
системами. Укушенная крыса или мышь теряет контроль над своими движениями,
так что змее становится легко схватить и проглотить ее. Интересно, что разные
змеиные нейротоксины влияют на разные белки и процессы нейромышечного соеди-
нения. Например, один из токсинов крайта (ос-бунгаротоксин) необратимо освобо-
ждает ацетилхолиновые рецепторы, в то время как другой (р-бунгаротоксин) бло-
кирует высвобождение везикул с ацетилхолином из аппарата Гольджи. Яд черной
мамбы содержит нейротоксин, который, наоборот, присоединяется к ацетилхолино-
вым рецепторам, не давая ацетилхолину связываться с ними.
Химическая гонка вооружений - прерогатива не одних лишь змей. Например,
улитки-конусы из засады нападают на рыбу, пронзают ее своим выдвижным хоботом
и вводят конотоксин, блокирующий приток кальция к нервным окончаниям. Но яд
есть не только у хищников. Лягушки-древолазы из тропиков Южной Америки выде-
ляют эпибатидин поверхностью кожи. Этот токсин блокирует ацетилхолиновые ре-
цепторы хищника, рискнувшего напасть на лягушку, блокируя связи между нейро-
нами и мышцами. В растении рода Стробантус содержится уабаин3, способный
3 Уабаин (д-строфантин) обнаружен в зрелых семенах строфанта приятного (Strophanthus
gratus) и в коре акокантеры абиссинской (Acokanthera schimperi).
инактивировать натриево-калиевый насос. Грибы рода Anabella производят кура-
ре4 , токсин, блокирующий ацетилхолиновые рецепторы. Токсины можно найти даже
у бактерий: ботулотоксин А, продуцируемый бактериями Clostridium botulinum,
считается одним из самых сильных известных ядов. Любое воздействие этого ве-
щества, даже в концентрациях порядка нанограмма на литр, смертельно, так как
препятствует высвобождению ацетилхолина из нейронов.
Первые яды, с которыми познакомился человек, были природными. Некоторые из
них обладают грубым действием, просто разрушая клетки и ткани, но другие бо-
лее хитроумны и точны. Яды, поражающие тонко организованную нервную систему
животных, нарушая работу одного или более простых белков, вызывают драматиче-
ские последствия. У некоторых организмов в ходе эволюции выработались химиче-
ские механизмы, нарушающие нейромышечные связи; однако человек тоже способен
на это - умышленно или случайно, как мы увидим в последующих главах.
ГЛАВА 9. МЕТАЛЛЫ:
ДАР И ПРОКЛЯТИЕ
Создали прежде всего поколенье людей
золотое Вечноживущие боги, владельцы
жилищ олимпийских.
Гесиод. Труды и дни
В предыдущей главе мы рассматривали природные яды, которые синтезируются
живыми организмами ради определенной цели. Большинство оставшихся глав этой
публикации посвящены химическим веществам антропогенного происхождения, кото-
рые могут отрицательно влиять как на окружающую природную среду, так и на
здоровье человека. Эти вещества могут быть природными соединениями, изменяе-
мыми в результате человеческой деятельности; продуктами синтеза или очистки;
побочными продуктами такого синтеза или конечными продуктами использования
каких-либо веществ человеком (например, сжигания ископаемого топлива).
Если рассматривать различные классы веществ, которые очищает или синтезиру-
ет человек, по ряду причин будет логичным начать с металлов. Первая причина -
историческая, так как металлы были одними из первых веществ, которые древние
цивилизации научились добывать, очищать и обрабатывать. Вторая причина - их
простота. Металлы в своей наиболее биоактивной форме - одиночные атомы или
ионы (в водном растворе). Поэтому с химической точки зрения они являются са-
мыми простыми из токсичных веществ.
Почему же металлы исторически имели столь большое значение? Металлы как
промышленное сырье обладают большой эластичностью и ковкостью: их можно вытя-
нуть в проволоку или расплющить в тонкий лист. К тому же они хорошо проводят
тепло и электричество. Металлы позволили древним цивилизациям достичь такого
уровня ремесел, который был невозможен при использовании дерева или камня. Из
металла, в отличие от дерева, камня или глины, можно создавать изделия самой
разной формы. Более того, ценность металла никогда не падает, потому что, да-
же если сосуд помнется или у меча отломится кончик, их всегда можно перепла-
вить и сделать новую вещь. Выражение «перековать мечи на орала» на самом деле
имело буквальный смысл задолго до того, как стало идиомой. Металлургия изме-
нила древнюю историю так же, как современную историю изменила органическая
химия. Удобные в обращении и пригодные для вторичной переработки металличе-
ские изделия проникли во все сферы жизни и решили множество проблем, мучивших
4 Кураре (вурали) — южно-американский стрельный яд растительного происхождения, при-
готовляемый, главным образом, из коры растения Стрихнос ядоносный (Strychnos
toxifera), и некоторых других. Грибы рода Anabella не известны.
человечество на протяжении многих поколений5.
К несчастью, оказалось, что металлы, которые использовались человеком для
производства различных предметов и орудий, могут быть токсичными при непра-
вильном обращении; поэтому за развитие методов их очистки и переработки при-
шлось заплатить свою цену: увеличением частоты случаев отравления ионами ме-
таллов . Возьмем, к примеру, истории свинца, вина и концентрированных Сахаров
в Римской Империи. 2000 лет назад римляне предпочитали сладкие и крепкие ви-
на. Так как концентрированный сахар был в то время редкостью, вина подслащи-
вали медом или сгущали кипячением, в результате которого они превращались в
сладкий сироп - сапу. Сапу делали в плоских покрытых свинцом сосудах, и при
этом процессе также образовывался ацетат свинца - сладкий на вкус нейроток-
син. Поэтому, хотя использование таких сосудов удовлетворяло потребность в
концентрированных сахарах, одновременно оно совершенно очевидно приводило к
отравлению любителей такого продукта.
Еще один, хотя и менее драматический, пример одновременного дара и прокля-
тия очищенных металлов для древних цивилизаций связан с амуркой, водянистой
жидкостью, которая вытекает из оливок при первичном легком отжиме. Раньше ее
концентрацию увеличивали с помощью кипячения в медных котлах. Сгущенная амур-
ка использовалась для разных целей, в том числе для борьбы с насекомыми и
сорняками. При кипячении ионы меди из металлической посуды попадали в рас-
твор, усиливая его токсичность и эффективность в качестве инсектицида и гер-
бицида .
По сей день использование металлов связано с токсикологией. Низкая темпера-
тура плавления свинца и его высокая пластичность обусловили его ценность как
припоя, способного соединять другие металлы. Свинцовые спайки использовались
при производстве консервных банок и в сантехнике, несмотря на то, что в обоих
этих случаях ионы свинца потенциально могли отравлять пищу и воду. Токсичные
свойства свинца были известны уже давно, однако законы, ограничивающие его
применение в производстве водопроводных труб, были приняты в США. лишь в 1986
г., а запрет на использование свинцового припоя в консервных банках - лишь в
1995 г. Так что использование металлов всегда было и до сих пор остается со-
пряжено с риском токсичного воздействия.
Металлы и
их ионы
Практичность использования металлов как материала для изготовления различ-
ных изделий, основана на их металлургических свойствах, в то время как ток-
сичность определяется их свойствами как химических элементов - атомной струк-
турой самих ионов. Понять закономерности этой структуры помогает периодиче-
ская таблица элементов. К металлам в периодической системе относятся щелочные
(группа 1 - самая левая колонка) , щелочноземельные (группа 2) , переходные
(группы 3-12), а также расположенные «лесенкой» семь «прочих» металлов, в том
числе олово, алюминий и свинец в правой части таблицы. Положение металлов в
периодической таблице говорит нам о свойствах их ионов. Например, у щелочных
металлов самое простое строение атомов, так что, оказавшись в водном раство-
5 Важность металлов для древних цивилизаций отражена в «Трудах и днях», 800-строчной
поэме древнегреческого автора Гесиода, написанной более 2700 лет назад. В этом про-
изведении Гесиод рассказывает о пяти Веках Человека, три из которых были веками чис-
тых металлов (золота, серебра, железа), а четвертый - веком сплава (бронзы). Когда
римский поэт Овидий (I в. до н. э. - I в. н. э.) преобразовал концепцию Гесиода и
уменьшил число веков с пяти до четырех, век, который он отбросил - Век Героев - был
единственным неметаллическим.
ре, каждый атом теряет один отрицательно заряженный электрон и становится по-
ложительно заряженным ионом. Поэтому ионы натрия и калия в водном растворе
несут заряд +1, являются одновалентными и имеют степень окисления 1. Атомы
щелочноземельных металлов в водном растворе теряют два электрона, являются
двухвалентными (2+) и имеют степень окисления 2.
В средней части периодической таблицы находятся переходные металлы. Они от-
личаются от других тем, что имеют не одну стабильную степень окисления. На-
пример, ионы меди могут иметь заряд +1 и +2 и в обоих этих состояниях одина-
ково стабильны.
1
н
3
и
11
Na
19
К
Км*
37
Rb
55
Cs
87
Fr
4
Be
12
Mg
Mam»
20
Ca
38
Sr
56
Ba
88
Ra
Металл оидь<
Неметаллы
Другие неметаллы
Галогены
!Ш Благородные га за
57-70
* *
21
Sc
С.ОЧДИЙ
39
Y
71
Lu
89-102 103
* *
104
Металлы
.. Цепочные металлы
Щелочпоземельные металла
3 Лантаноиды
Актиноиды
Переходные металл t.
Госпере.'одиые металл^
22 23 24 25
Ti V Cr Мп
Vtop Зояавий Хром Мор-оп«ц
40 41 42 43
Zr Nb Mo Tc
Ц*р«си.«* Мнобт Молибден Тооечий
72 73 74 75
Hf Та W Re
105
106
107
Lr Rf Db Sg Bh
Ре*ероэря>« Ду6"«
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА
эриодичесой таопи^о ь.:с- :-лс-ме
26 27 28
Fe Co Ni
Железо Ко6ал.т Н-.ел»
44 45 46
Ru Rh Pd
76 77 78
Os Ir Pt
Оаиий Ирцвим Плотико
108 109 110
Hs Mt Ds
Хосой Мейтяерий Доромьтэдт»;
6
С
5
В
13 14
AI Si
7
N
Asor
15
P
8
О
29 30
Си Zn
i6
s
Awcwihmm Кремний Фосфор Сара
31 32 33 34
Ga Ge As Se
47
48
49 50 51 52 53
In Sn Sb Те I
Ш*и» Олово Огрмм Ьи*/р Йев
81 82 83 84 85
Tl Pb Bi Po At
Ag Cd
Серебро Кем*-*
79 80
Au Hg
Золото °тут»
111 112
Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus
Tawmi
113
114
115
116
117
*H1
Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No
Среди переходных металлов имеются микроэлементы, необходимые для существо-
вания и роста организмов. К таким металлам относятся, в частности, медь,
цинк, марганец и железо. Эти металлы можно найти в большинстве мультивитами-
нов. В организме они играют роль хелирующих, или связывающих, агентов для
ферментов и клеточных мембран; например, железо - незаменимый компонент гемо-
глобина, переносящего кислород белка эритроцитов у позвоночных животных. Ме-
нее известный, чем железо, цинк, также является необходимым для жизнедеятель-
ности, так как служит кофактором более чем в 300 белках. Эти металлы обяза-
тельно должны поступать в клетки, поэтому в ходе эволюции были выработаны
специализированные и эффективные механизмы для получения их из среды.
Наряду с жизненно необходимыми, в тех же самых группах находятся металлы,
не требующиеся живым существам. Так, например, медь принадлежит к той же
группе, в которой мы видим серебро и золото, являющиеся токсичными, а цинк -
к той же, что и ядовитые ртуть и кадмий. Металлы сгруппированы в периодиче-
ской таблице отнюдь не произвольно; группы отражают структурное сходство меж-
ду ними. Элементы одной группы имеют одинаковое распределение электронов на
внешнем электронном уровне и поэтому обладают сходными химическими свойства-
ми. Очень важно, что большинство транспортных белков, доставляющих металлы в
клетку или из нее, не «видят» разницы между членами одной группы. И получает-
ся, что усилия, направленные на обеспечение клетки необходимыми металлами,
например цинком, также могут приводить к поступлению в нее ненужных и даже
высокотоксичных ионов, например кадмия или ртути.
Пути
абсорбции
металлов
Токсичность многих переходных металлов определяется превращением их атомов
в ионы или ионные комплексы и взаимодействие этих ионов с клеточными рецепто-
рами. Так как ионизация происходит в водных растворах, абсорбция металлов в
организм животных обычно идет путем транспорта ионов с помощью белков-
переносчиков из водной среды (воды или раствора внутри пищеварительного трак-
та) в кровь6. Следовательно, основной путь воздействия металлов на организм
наземных животных - через поглощение содержащей ионы пищи или воды. У водных
животных к этому процессу добавляется абсорбция через жабры.
В отношении переходных металлов нужно помнить о том, что животные подверга-
ются риску как дефицита микроэлементов, так и токсичного воздействия (см.
главу 1). Наземные животные могут получать необходимые микроэлементы только с
пищей, в которой их количество (неважно, в растительной или в животной пище)
достаточно мало - именно поэтому они в первую очередь и называются микроэле-
ментами. Поэтому в ходе эволюции и возникли белки, обеспечивающие эффективный
транспорт этих элементов, попадающих с пищей в пищеварительный тракт.
Задача белков-переносчиков в кишечнике очевидна: перенос необходимых метал-
лов из кишечника в кровь, однако эта задача усложняется гетерогенностью при-
роды содержимого пищеварительного тракта, а также разнообразием пищеваритель-
ных процессов. На транспорт ионов необходимых металлов влияет ряд факторов, в
том числе содержимое желудочно-кишечного тракта, химическая форма и среда, в
которой содержится металл, а также индивидуальные пищевые привычки и состоя-
ние организма.
Когда ион металла освобождается из содержимого кишечника, он может прони-
кать дальше. Как уже говорилось, транспорт ионов осуществляется с помощью
специальных белков-переносчиков. Со стороны кишечной полости свободный ион
должен вступить в контакт с белком определенного типа, чтобы преодолеть двой-
ной липидный слой и оказаться в клетке кишечного эпителия. Затем он снова
должен пройти через клеточную мембрану и попасть в кровь. Интересно, что этот
второй этап транспорта обычно осуществляется иными белками.
Если необходимые металлы имеются в избытке, они могут запасаться в организ-
ме в форме металлотионеинов. Это белки, богатые аминокислотой цистеином, ко-
торые могут агрессивно связываться с положительно запряженными ионами метал-
лов . Совершенно очевидно, что эти соединения имеют огромное значение, так как
их можно обнаружить в самых разных организмах. Эти небольшие, богатые цистеи-
ном белковые молекулы, несущие функцию обратимого связывания и хранения ме-
таллов, имеются и у животных, и у растений, и у бактерий. Кроме того, струк-
туры металлотионеинов у всех позвоночных животных обладают большим генетиче-
ским постоянством.
Для ионов многих металлов, особенно тех, которые находятся в одной и той же
группе периодической системы, потребность в необходимых элементах идет враз-
рез с необходимостью организма минимизировать потребление токсичных ионов.
Работа на вредном производстве (например, сталеплавильном) или дурные привычки
(например, курение) могут приводить к абсорбции металлов из атмосферы через вдыхание
испарений, но за исключением этих нетипичных путей попадания в организм, для боль-
шинства металлов характерен именно водный путь.
Например, кишечному эпителию необходимо поддерживать эффективность транспорта
меди и цинка, но это становится проблемой, если в организм попадают такие
родственные металлы, как серебро, золото, кадмий и ртуть. Эти родственные
элементы (а также некоторые другие переходные металлы) могут связываться с
теми же самыми транспортными белками и попадать из кишечника в кровь. Анало-
гичным образом металлотионеины способны эффективно накапливать и хранить как
необходимые организму, так и токсичные ионы металлов.
Металлотионеины возникли, вероятно, как механизм секвестрации необходимых
металлов, но они также оказываются полезны для замедления поступления ненуж-
ных ионов к внутриклеточным мишеням. Если клетке хватает металлотионеинов для
связывания этих вредных ионов, токсическое воздействие в значительной степени
блокируется. Ученые предполагают, что повышенная устойчивость к негативному
воздействию металлов у человека и других животных может объясняться повышен-
ной экспрессией генов, кодирующих синтез металлотионеинов. В присутствии ток-
сичных ионов белок действует подобно рубке, накапливая их в связанной и безо-
пасной форме. Токсический эффект будет проявляться лишь тогда, когда количе-
ство ионов металлов в клетке превысит количество доступных мест связывания в
металлотионеинах, и токсичные ионы смогут беспрепятственно связываться с ре-
цепторами, приводя к различным нарушениям и даже смерти.
Абсорбция необходимых металлов из содержимого кишечника в кровь контролиру-
ется обратной связью, так что дефицит металлов в организме может повысить их
всасывание из пищи. К несчастью, это может привести к негативным последствиям
при несбалансированном рационе. Например, известно, что дефицит железа у пло-
хо питающихся детей связан с повышением концентрации ионов свинца в крови. В
лабораторных экспериментах на животных (например, крысах) было показано, что
дефицит железа повышает всасывание свинца в кишечнике, вероятно, из-за увели-
чения количества белков, предназначенных для транспорта ионов железа. В от-
сутствие железа эти белки начинают переносить свинец. Нечто подобное наблюда-
ется у алкоголиков, когда с развитием болезни человек получает все больше и
больше калорий из спиртного. Недостаток в рационе таких микроэлементов, как
цинк, увеличивает эффективность транспорта ионов этого металла, несмотря на
то, что их нет в обедненном содержимом кишечника. Поскольку алкоголики также
нередко являются потребителями табака, в котором содержится достаточно много
кадмия, транспортные белки кишечного эпителия начинают переносить вместо не-
обходимого цинка токсичный кадмий.
Металлы и загрязнение ими водной среды представляет иной тип риска для рыб,
так как их жабры выполняют функции дыхания и осморегуляции одновременно. Жаб-
ры рыбы выглядят как радиатор, с выростами, которые максимально увеличивают
площадь поверхности. Из-за такой большой площади и малого расстояния для диф-
фузии между кровью и омывающей жабры водой постоянно происходит транспорт ио-
нов в обоих направлениях.
В морской воде концентрация ионов (в основном щелочных и щелочноземельных
металлов, таких как натрий, калий, магний и кальций) выше, чем в крови у ры-
бы, и ионы путем диффузии через белковые поры и каналы постоянно попадают в
организм. Однако в крови должна поддерживаться определенная концентрация этих
ионов, и без регуляции такой приток ионов из воды был бы фатальным. Поэтому
рыба постоянно и активно выводит ионы щелочных и щелочноземельных металлов из
организма обратно в воду. Рыба, обитающая в пресной воде, наоборот, постоянно
теряет те же самые ионы, которые совершенно беспрепятственно выходят из ее
крови в воду, поэтому ей необходим активный обратный транспорт этих ионов с
помощью белков.
В загрязненной морской или пресной воде концентрация вредных ионов переход-
ных металлов может быть так высока, что их поступление через жабры может быть
смертельным для рыбы. Учитывая, что жабры пресноводных рыб предназначены для
обратного всасывания потерянных ионов, в загрязненной водной среде рыба выну-
ждена решать две противоречащие друг1 другу задачи: получение необходимых ио-
нов, например натрия и калия, из воды и предотвращение поступления вредных
ионов переходных металлов. При наличии в воде токсичных металлов животное мо-
жет потерпеть поражение на обоих фронтах, как покажут приведенные ниже приме-
ры.
Среди белков, участвующих в транспорте ионов в жабрах, важное место занима-
ют так называемые насосы: натриево-калиевый и кальциево-магниевый. Для их
функционирования необходима энергия и атом цинка, который должен быть связан
с белком. В загрязненной воде с повышенной концентрацией меди или серебра
(обратите внимание, что эти элементы принадлежат к одной и той же группе пе-
риодической системы) ионы этих металлов присоединяются к натриево-калиевому
насосу, разрывая связь белковой молекулы с атомом цинка, таким образом «вы-
ключая» насос.
В данном случае пресноводная рыба испытывает обессоливание (недостаток на-
трия) и умирает. В загрязненных водоемах с повышенной концентрацией кадмия
или ртути (снова металлов из одной и той же группы!) их ионы будут связывать-
ся с кальциево-магниевым переносчиком, кровь рыбы декальцинируется, что тоже
приведет к смерти.
Если рыба переживет первоначальный приток ионов переходных металлов, воз-
можно, у нее разовьется акклиматизационный ответ, который снизит всасывание
этих ионов через жабры. Это может произойти, если ей удастся уменьшить уро-
вень поступления металлов в клетки жабр. Кроме того, рыба может изменить син-
тез металлотионеинов так, чтобы ионы токсичных металлов связывались до того,
как они присоединятся к транспортным белкам. Рыба выживет, если приток ионов
изменится таким образом, чтобы натриево-калиевый и кальциево-магниевый насосы
продолжали функционировать. Но если приток ионов преодолеет защитные механиз-
мы клеток, ионы соединятся с насосами, нарушат их работу, и рыба умрет.
В природных водах токсичность ионов неоднозначна, так как на нее сильно
влияет качество воды. Ткань жабр можно считать местом присоединения, или ли-
гандом, для переносимых водой ионов. (Конечно, в реальности все сложнее, так
как жабры представляют собой не гомогенный лиганд; однако в данном случае мы
может рассматривать их так.) В воде, где содержится мало коллоидов, жабры мо-
гут быть доминантным лигандом, связывающим простые ионы, растворенные в про-
текающей по ним воде. Всасывание этих ионов происходит совершенно беспрепят-
ственно, с максимальной скоростью, которую допускают белки жабр, так как ни-
каких конкурентных лигандов не существует.
Ионы токсичных металлов, например кадмия или ртути, также могут проникать в
организм рыбы тем же самым путем - активного транспорта через жабры, и их
токсичность часто связана с составом частиц, имеющихся в воде. Если там име-
ются другие лиганды (например, коллоидный материал), они конкурируют с жабра-
ми в присоединении простых ионов. Подобно тому, как белки плазмы крови влияют
на поступление липофильных стероидов к тканям-мишеням в организме животных,
гуминовые кислоты и другие водо-растворимые органические соединения могут
снижать концентрацию свободных ионов металлов в воде, уменьшая таким образом
их токсичность для рыбы. Это основная предпосылка модели биотических лиган-
дов, теории, согласно которой токсичность металлов в воде не всегда постоян-
на, а зависит от качества воды и других веществ, в ней растворенных.
В древние времена использование переходных металлов произвело революцию в
развитии разнообразных орудий, а кроме того, изменило геохимические циклы ио-
нов этих достаточно редко встречающихся в природе металлов. В результате че-
ловек и другие животные оказались в среде, где вдыхание паров и поглощение
ионов металлов через желудочно-кишечный тракт изменили положение вещей с точ-
ки зрения токсикологии. В то же самое время процессы добычи этих металлов по-
родили экологические проблемы, которых не существовало до начала промышленной
разработки. Коротко говоря, токсичность металлов оказалась дьяволом, кроющим-
ся в деталях добычи и использования их человеком, и продолжает оставаться им
по сей день.
ГЛАВА 10.
ГОРЕНИЕ
Я работаю в шахте, спускаюсь вниз,
вниз, вниз. Работаю в шахте, ой! Едва
не сорвался. На часах пять утра, а я
уже иду на работу. Господи, я так ус-
тал, не знаю, сколько еще протяну.
Аллен Туссен. Я работаю в шахте
Мы начали с металлов наш разговор о химическом загрязнении, а продолжить
его вполне естественно рассказом о сжигании ископаемого топлива. На самом де-
ле две эти темы неразрывно связаны друг с другом, так как для получения чис-
тых металлов из руд, то есть для переплавки, нужно огромное количество тепла.
Горение само по себе - довольно грязное дело, будь то переплавка руды, приго-
товление пищи или просто обогрев жилища. Когда горит дерево, уголь или нефте-
продукты, всегда получается гарь, пепел и дым. Как мы увидим далее, воздейст-
вие этих конечных продуктов весьма токсично.
Но хотя история добычи и использования металлов тесно связана с промышлен-
ным использованием горения, токсикологические последствия этих процессов раз-
личны. Токсичность металлов, рассмотренная в предыдущей главе, связана с не-
верной идентификацией ионов молекулами или клетками, которые «путают» вредные
металлы с металлами, необходимыми для жизнедеятельности. Однако с продуктами
горения происходит совершенно другая история: клетки «пачкаются», что затруд-
няет и нарушает процесс выведения токсичных компонентов и может вести к весь-
ма неприятным токсикологическим последствиям.
Горение
Один из главных атрибутов жизни - процесс анаболизма, построения сложных
органических веществ, органоидов клетки, самих клеток и тканей из более про-
стых составляющих. Аналогично один из главных атрибутов смерти - это процесс
метаболизма7, разложения сложных веществ живого организма обратно на простые
составляющие, из которых они когда-то образовались. Если организм погибает и
быстро разлагается в присутствии достаточного количества кислорода (условие
аэробного метаболизма), его органический материал может быть полностью разру-
шен, и его составляющие утилизируются другими организмами. Конечные продукты
аэробного метаболизма - углекислый газ и вода, которые поступают в окружающую
среду и далее используются другими организмами. Многие формы органической ма-
терии, например животные ткани, в аэробных условиях разлагаются быстро, в то
время как другие - например, древесина, - относительно устойчивы к разложе-
нию. Останки мертвых деревьев могут ждать сгорания долгое время после того,
Метаболизм, или обмен веществ, — это химические реакции, поддерживающие жизнь в
живом организме. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять
свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды. Метаболизм обычно делят
на 2 стадии: катаболизм и анаболизм. В ходе катаболизма сложные органические вещест-
ва деградируют до более простых, обычно выделяя энергию, а в процессах анаболизма —
более сложные вещества синтезируются из более простых с затратами энергии.
как жизнь в них прекратилась.
Хотя древесина по сравнению с тканями животных устойчива к разложению, в
конечном итоге, при наличии достаточно долгого времени, разложение все же
произойдет. Однако при определенных условиях разложение древесины и других
органических материалов может пойти по нетипичному пути. Если аэробные про-
цессы затормаживаются, органика не распадается полностью, а происходит преоб-
разование одних органических молекул в другие, на что может уходить очень
длительное, даже с геологической точки зрения, время. В результате этих ана-
эробных процессов образуются различные виды ископаемого топлива - природный
газ, нефть, горючие сланцы и уголь.
Древесина, природный газ, нефть и уголь - это все топливо, то есть материа-
лы, содержащие потенциальную энергию, которая может быть высвобождена для со-
вершения полезной работы. Процесс высвобождения энергии из топливных материа-
лов называется горением. Например, основной компонент природного газа, метан
- самый простой из углеводородов, так как состоит всего лишь из одного атома
углерода и четырех атомов водорода. При полном его сгорании получается угле-
кислый газ и вода. Однако даже метан не всегда сгорает полностью. При непол-
ном окислении получаются альтернативные конечные продукты, например угарный
газ. При усложнении химической структуры топлива - от газа к нефти, углю и
древесине - химические последствия неполного сгорания проявляются в виде вы-
деления дыма, сажи и пепла, содержащих побочные продукты горения.
Токсические
последствия
горения:
английские
трубочисты
Первые документальные свидетельства токсического воздействия побочных про-
дуктов горения относятся к XVIII в., когда такое воздействие было зафиксиро-
вано у английских детей, а именно мальчиков-трубочистов. В те времена трубо-
чисты были группой людей, зарабатывавших на жизнь тяжким трудом в очень жест-
ких условиях, и эти трубочисты совсем не были похожи на героев из «Мэри Поп-
пинс». Лондонские печные трубы часто бывали неправильной формы, и скапливаю-
щуюся в них сажу нужно было вычищать вручную. Взрослый человек не всегда мог
пролезть в трубу; вот почему появились мальчики-трубочисты, часто сироты, ко-
торых нанимали в качестве учеников начиная с четырехлетнего возраста для про-
чистки самых узких и сложных мест. Условия такого труда были хуже некуда. Са-
жа, сыплющаяся сверху, высокая температура, теснота создавали смертельно
опасные условия. Из-за узости труб и жары дети часто залезали туда голыми и
вылезали, покрытые потом и сажей.
В 1775 г. английский хирург доктор Персиваль Потт решил обследовать взрос-
лых мужчин, которые когда-то были мальчиками-трубочистами. Во время работы
пот стекал по их телам, смывая сажу, которая скапливалась в области мошонки.
Гигиена у этих детей была просто ужасной, некоторые в буквальном смысле мы-
лись единожды в год. Следовательно, сажа, содержащая канцерогенные вещества,
оставалась в складках кожи очень долгое время и впитывалась в нее. Это воз-
действие приводило к развитию так называемого рака трубочистов, болезненных
язв с твердыми краями. Далее болезнь могла распространяться на яички и живот,
и результат был весьма трагичным. Хотя лишь спустя столетие ученые идентифи-
цировали вещество, ответственное за развитие этого вида рака, доктор Потт
первым заявил о существовании вредных факторов производства, ведущих к онко-
заболеваниям .
Интересно отметить, что рак мошонки, вызываемый сажей из дымоходов, можно
было с легкостью предотвращать профилактическими мерами. Оказалось, что тру-
бочисты из континентальной Европы практически не были ему подвержены. Дело в
том, что на континенте трубочисты носили защитную одежду и гораздо чаще мы-
лись. Когда этот опыт был заимствован и в Англии, с раком мошонки было покон-
чено .
Токсические последствия
горения: полициклические
ароматические углеводороды
Несмотря на результаты изучения здоровья мальчиков-трубочистов, список из-
вестных канцерогенных веществ рос медленно. До 1950 г. канцерогенные свойства
были доказаны только для трех продуктов: табака, угольной сажи и нафтилами-
нов, получающихся в процессе производства синтетических красителей.
Канцерогенность табака была установлена еще в XVIII в. другим лондонским
врачом, Джоном Хиллом, который первым обнаружил, что злоупотребление нюха-
тельным табаком приводит к развитию рака носа.
В отличие от угольной сажи и табака, канцерогенность нафтиламинов была ус-
тановлена только в 1870-х гг. До этого времени все промышленные красители до-
бывались из природного сырья. Но когда в Германии стали производить синтети-
ческий фуксин, участились случаи рака мочевого пузыря. Во время Первой миро-
вой войны промышленно-торговые связи между Германией и США были разрушены, и
американская DuPont Company начала выпускать синтетические красители сама.
Подверженность работников этого производства раку мочевого пузыря пересекла
Атлантику, и в 1947 г. доктор Артур Мегельсдорф из химической компании Calco
с прискорбием объявил, что «рак мочевого пузыря развивается у 100 % работни-
ков , контактирующих с бета-нафтиламином».
Канцерогенность этих трех продуктов была установлена в результате эпидемио-
логических исследований, но потребовалось более 100 лет, прежде чем она была
продемонстрирована непосредственно в экспериментах на лабораторных животных.
В 1915 г. двое японских ученых, Кацузабуро Ямигива и Кончи Ичикава вызывали у
кроликов рак на ушах, намазывая их каменноугольной смолой несколько раз в не-
делю в течение года. После их революционных экспериментов начались исследова-
ния по выделению из угольных смол и сажи конкретных веществ, ответственных за
образование опухолей у животных и человека. В 1930 г. были установлены канце-
рогенные свойства дибензантрацена, а вскоре после этого - похожего вещества
бензопирена. К 1940 г. эпидемиологические данные наконец-то получили подтвер-
ждение в лабораторных опытах на животных, которые продемонстрировали прямую
связь между конкретными веществами и развитием рака. Выяснилось, что канцеро-
генными являются вещества, принадлежащие к двум классам: ароматические амины
(присутствующие в производстве синтетических красителей) и полициклические
ароматические углеводороды (ПАУ). С тех пор канцерогенные свойства были выяв-
лены у многих других веществ; но именно ПАУ и ароматические амины были первы-
ми веществами, на примере которых была доказана связь между воздействием хи-
микатов и онкозаболеваниями.
Полициклические ароматические углеводороды - замкнутые кольцевые молекулы,
состоящие из углерода и водорода: самые маленькие молекулы ПАУ содержат три
кольца. Нафтиламины отличаются от них тем, что состоят всего из двух колец и
содержат, помимо углерода и водорода, также азот. ПАУ содержатся в природном
ископаемом топливе - нефти, угле и битуме, а также в некоторых съедобных жи-
рах. Они возникают в результате неполного окисления угля или нефти или при
сгорании биомассы, например древесины и табачного листа. Канцерогенность та-
бака отчасти объясняется именно возникновением ПАУ при его горении.
Структурные формулы наиболее канцерогенных ПАУ.
Рак и ПАУ
Чтобы понять связь ПАУ или ароматических аминов с развитием рака, стоит ра-
зобраться в том, что же такое рак и как он возникает. Рак - это формирование
новообразований: наборов клеток, которые растут относительно независимо.
Клетки почти всех типов, за исключением нейронов, проживают свою жизнь, вы-
полняя ту работу, которая свойственна данной ткани: клетки печени выполняют
функции печени, клетки кишечника заняты пищеварением и т. д. При этом клетки
время от времени делятся надвое с помощью митоза. Жизнь клетки, называемая
клеточным циклом, - это постоянное повторение одних и тех же процессов: рост,
работа, деление, рост, работа, деление и т. д. Каким бы скучным это ни каза-
лось , на самом деле клеточный цикл - это очень четко скоординированная дея-
тельность , регулируемая внутренними химическими сигналами. Если клетка выпа-
дает из ритма жизни, повреждаясь или прекращая свою работу, включается гене-
тическая программа ее уничтожения - апоптоз. Но если клетка «идет вразнос» и
отказывается подчиняться программе самоуничтожения, она может начать автоном-
но и относительно неорганизованно делиться, в результате чего возможно появ-
ление новообразований, или опухолей.
Одна из причин развития новообразований - генетические мутации. Генетиче-
ская мутация - химическое или физическое изменение структуры ДНК, из-за кото-
рого нарушается точность воспроизведения данного участка генома. Когда канце-
рогенное вещество формирует ковалентную связь с молекулой ДНК, возникает ДНК-
аддукт. При формировании ковалентной связи у двух атомов возникает общая пара
электронов. Ковалентные связи прочны, и единственный способ удалить ДНК-
аддукт - вырезать его из генома вместе с тем материалом, к которому он при-
соединился. Интересно, что эти аддукты после удаления из ДНК в конечном итоге
выводятся с мочой. Более того, концентрация ДНК-аддуктов в моче измеряется
как фактор риска развития определенных типов рака.
Однако не все ДНК-аддукты оказываются одинаковыми. Некоторые вырезаются из
ДНК, и происходит эффективное ее восстановление. Но в других случаях во время
восстановления происходят ошибки, приводящие к мутациям или изменениям нук-
леотидной последовательности (кодирующего участка ДНК) . Некоторые из таких
мутаций обнаруживаются в участках генома, не слишком важных с точки зрения
канцерогенеза, поэтому не ведут к новообразованиям. Если же они возникают в
важных областях, где нарушения генома с большей вероятностью порождают рак,
то могут инициировать развитие опухолей. К таким важным областям относятся
те, которые содержат протоонкогены и гены-супрессоры опухолей. Протоонкогены
- это эволюционно консервативные гены, кодирующие белки, стимулирующие прохо-
ждение клетками их жизненных циклов. В то же время гены-супрессоры опухолей
кодируют белки, которые подавляют циклы деления клеток. Таким образом, можно
сказать, что протоонкогены служат «педалью газа» для клеточного деления (в
том числе и автономного), а гены-супрессоры опухолей - тормозом, контролирую-
щим это деление. Мутация в любом из этих участков может вести к неконтроли-
руемому клеточному делению и автономному клеточному росту, что подготавливает
почву для развития новообразований. Такое накопление генетического ущерба в
виде мутантных протоонкогенов и генов-супрессоров опухолей является одной из
движущих сил превращения организованного клеточного цикла в неконтролируемое
деление, или образование опухолей.
Как много ДНК-аддуктов формируется в ответ на воздействие химических канце-
рогенов, зависит от химической реактивности метаболита. Так что в данном слу-
чае «дьявол канцерогенности» кроется в деталях выведения ПАУ в процессе мета-
болизма .
ПАУ липофильны и поэтому склонны объединяться и накапливаться во внутренней
среде организмов или в донных отложениях и реже встречаются в свободном виде
в воде. Как мы говорили в главе 5, организмы могут перерабатывать липофильные
вещества, в частности ПАУ, в ходе окислительно-восстановительных реакций фазы
I и реакций конъюгации фазы II. Метаболизм фазы I лишь незначительно увеличи-
вает растворимость в воде, и, следовательно, скорость выведения большинства
ПАУ. Реакции конъюгации фазы II, напротив, значительно сильнее повышают водо-
растворимость соединений. В отличие от метаболизма фазы II, реакции которой
организованны и предсказуемы, метаболизм фазы I - это вариабельный процесс, в
котором могут получаться разнообразные метаболиты. Таким образом, при попада-
нии ПАУ в кровь там будут находиться не только исходные вещества, но и набор
метаболитов фазы II и фазы I.
ПАУ и ароматические амины канцерогенны и быстро превращаются в печени в
разнообразные метаболиты. Поскольку цель метаболизма - изменить растворимость
веществ, чтобы можно было их вывести из организма, то логично было бы предпо-
ложить, что процесс детоксикации должен быть направлен на уменьшение не толь-
ко жирорастворимости ПАУ, но и на их способности вступать в реакции, то есть
формировать ДНК-аддукты. Но на самом деле все происходит как раз наоборот. В
метаболизме фазы I часто образуются высокореактивные метаболиты, например
зпоксиды и хиноны. Поэтому при метаболизме многих ПАУ и их подготовке к выве-
дению из организма их канцерогенные свойства не снижаются, а напротив, усили-
ваются .
Тот факт, что наш организм может работать против нас, сталкиваясь с химиче-
скими канцерогенами, кажется довольно печальным. Гибкость метаболизма фазы I
может давать преимущество в тех случаях, когда в него попадают доселе неиз-
вестные липофильные соединения, которые необходимо преобразовать в водо-
растворимую форму и вывести из организма. Но в то же самое время эта гибкость
позволяет системе производить канцерогенные промежуточные метаболиты. Если
найти способ перенаправления метаболизма ПАУ от образования токсичных произ-
водных в сторону относительно безвредных водо-растворимых метаболитов, свя-
занных с фазой II, то можно существенно снизить риск развития онкозаболева-
НИИ.
В древнегреческой мифологии Прометей обманул богов, подарив людям огонь, -
и понес за это тяжкое наказание. История показывает, что нам тоже приходится
расплачиваться за этот дар: близкое взаимодействие с сажей, смолами и пеплом
и скрывающимися в них ПАУ. Мы коллективно платим нашим здоровьем в виде рас-
тущей предрасположенности к раковым заболеваниям, порожденным этими вещества-
ми.
ГЛАВА 11.
ЛЕКАРСТВА,
НАРКОТИКИ И
ТОКСИКОЛОГИЯ
ЗАВИСИМОСТИ
Лучшие вещи для лучшей жизни...
Благодаря химии.
Рекламный лозунг компании
DuPont, 1935 г.
Наркотики бывают разными. И порой трудно провести грань между полезными ле-
карственными средствами, увеличивающими продолжительность жизни и повышающими
ее качество, и вредными запрещенными средствами, которые подпитывают теневую
экономику, разрушают жизни и вносят хаос в общество. Разделяя наркотики и ле-
карства, мы ориентируемся на их назначение и отношение к ним законодательст-
ва. Однако сегодня практически все признают, что алкоголь и табак, хотя и
разрешены в большинстве стран, вызывают наркотическую зависимость. В то же
самое время такой общепризнанный наркотик, как кокаин, действительно принося-
щий в больших дозах вред, в малых может быть в определенных случаях полезен.
В этой главе мы рассмотрим токсичность веществ, которые человек принимает
сознательно, чтобы снять боль, справиться с болезнью и изменить психологиче-
ское состояние.
Самолечение
Лекарства, в том числе наркотики, попадая в организм человека или животно-
го , вызывают изменения в функциях клеток. Некоторые лекарства могут быть син-
тезированы исключительно в лабораторных условиях, однако в основном они имеют
природное происхождение. Первыми терапевтическими средствами, которые стали
использоваться для борьбы с болью и болезнями, были растения. Поедание расте-
ний или других природных средств ради содержащихся в них веществ, имеющих те-
рапевтический эффект, называется самолечением, и возникло оно еще до появле-
ния человека. Африканские человекообразные приматы жуют древесину некоторых
растений, глотают листья и едят смесь из грязи и листьев лекарственных расте-
ний, чтобы избавиться от эндопаразитов и симптомов желудочно-кишечных рас-
стройств. Бабуины и колобусы также занимаются самолечением, в первую очередь
для борьбы с кишечными паразитами. Обезьяны-ревуны поедают растения, содержа-
щие вещества, влияющие на репродуктивные функции, предположительно, чтобы из-
менять время между беременностями и пол будущего потомства.
По всей видимости, эволюционный путь самолечения от обезьян к человеку был
непрерывен. Одни из наших ближайших родственников, неандертальцы, занимались
самолечением с применением ботанического материала 24-30 тысяч лет назад. До-
казательства этого были получены при изучении зубов скончавшегося давным-
давно юного неандертальца. В них были обнаружены остатки горького (и непита-
тельного) растительного материала, который известен своей способностью подав-
лять аппетит. Это весьма интересный факт, так как он предполагает наличие у
неандертальцев уровня ботанических знаний, ранее не предполагавшегося учены-
ми.
Переход от самолечения растительными средствами к производству веществ для
медицинского использования, то есть к фармакологии, произошел примерно 2000
лет назад. Археологами были обнаружены артефакты, проливающие свет на этот
этап развития. Так, например, в 1989 г. из обломков затонувшего 2100 лет на-
зад римского корабля была извлечена «аптечка» - тщательно запечатанный дере-
вянный ящичек, в котором находились пилюли, изготовленные из измельченных
трав и овощей, в частности сельдерея, лука и моркови. Ингредиенты этих пилюль
(химический анализ которых был проведен лишь недавно) упоминаются в классиче-
ских медицинских текстах той эпохи. Это самые древние из найденных на сего-
дняшний день фармацевтических средств, и их относительно простой состав (из-
мельченный растительный материал) как раз и отражает переходную ступень от
самолечения биологическим материалом к истинной фармакологии. Второй артефакт
приблизительно того же времени - это папирус Эберса, написанный около 1500 г.
до н. э. Этот один из самых ранних известных документов египетской медицины
представляет собой свиток, заполненный магическими формулами и рецептами ле-
чебных снадобий; также в нем описываются ожоги, опухоли, паразиты и даже та-
кие психоневрологические нарушения, как депрессия и слабоумие.
Оригинальный лист с текстом из папируса Эберса (раздел об астме).
Психоактивные
вещества как
токсины
Появление фармакологии можно считать первым примером «лучшей жизни благода-
ря химии», так как лекарства издавна помогают людям справляться с болью и
страданиями. История токсичности лекарственных средств многогранна, в ней
сплетаются многие мотивы. Один такой мотив - вещества, становящиеся ядовитыми
при неправильном употреблении, например ацетаминофен, о котором мы говорили в
главе 5. Другой - вещества, представляющие риск при хроническом использова-
нии, например тамоксифен, о котором я расскажу в главе 14. Но, наверное, луч-
ше всего начать разговор о токсичности лекарств с психоактивных веществ и
токсикологической зависимости.
Представьте себе жизнь среднестатистического древнего человека. Для многих
представителей ранних цивилизаций контакт с различными природными веществами
и тяжелый труд были нормой, а повседневная жизнь была физически и умственно
изматывающей. Неудивительно, что человек стремился как-то бороться с устало-
стью, и любой натуральный продукт, который в этом помогал, приобретал большую
ценность. Конечно, свидетельства первых случаев самолечения листьями коки или
бетеля сгинули незадокументированными в тумане доисторических времен, однако
их терапевтическое употребление в более-менее природной и относительно слабо
действующей форме сохранилось в мире и по сей день.
Помимо облегчения болезненных ощущений, психоактивные вещества применялись
гражданами древних цивилизаций еще как минимум для двух целей: отдыха в соци-
альном кругу и достижения измененного состояния сознания в духовных практи-
ках. Алкоголь, по всей видимости, использовался в основном так же как и сего-
дня, будучи постоянным атрибутом праздников, религиозных церемоний и семейных
ритуалов. В доисторических сообществах в этих случаях интоксикация была при-
емлема и ожидаема. Но даже при случавшихся время от времени праздничных пьян-
ках злоупотребления и зависимость были редкими явлениями из-за ограниченности
доступа к алкогольным напиткам и прочим психоактивным веществам, социальных
табу и жестких условий повседневного существования. Для большинства людей
опьянение было роскошью, которую можно было себе позволить лишь один-два раза
в год.
Хотя многие из первых известных человеку психоактивных веществ применялись
для снятия боли или подавления аппетита, жажды и усталости, был и еще один,
так сказать, «духовный», класс веществ, применявшихся в те далекие времена.
Эти вещества, называемые энтеогенами (психоделиками), вызывали галлюцинации и
обладали способностью изменять ощущения, мысли и восприятие реальности. К
этому классу относятся такие природные средства, как содержащий мескалин как-
тус пейот и псилоцибиновые грибы. Их употребление было широко распространено
в первую очередь среди духовных лидеров древних сообществ, но не среди рядо-
вых граждан.
Эти вещества в числе прочих породили идею Парацельса о том, что яд создает
дозировка. От примитивных практик Древнего Египта до современной фармакологии
каждое новое знание о химических свойствах и преобразованиях психоактивных
веществ приводило к появлению способов усиления их воздействия. Уже в древние
времена самолечения люди пытались изменить с этой целью химическую природу
наркотических и терапевтических средств. Например, южноамериканские индейцы,
жевавшие листья коки, добавляли к ним щелочной агент, например известь, би-
карбонат или древесный пепел. Хотя алкалоиды, содержащиеся в натуральных ли-
стьях коки, более разнообразны и представлены в меньших концентрациях, чем
те, что содержатся в очищенном кокаине, их преобразование при добавлении ще-
лочного агента позволяет добиться более быстрого всасывания через слизистую
ротовой полости.
Хотя повышение активности веществ в результате химических преобразований
усиливало их действие, оно также повышало и вероятность неприятных последст-
вий, вплоть до смерти. Мрачным напоминанием об этом служит тот факт, что пе-
редозировка лекарствами является вторым по распространенности методом само-
убийства у женщин8. Хотя любое средство, принятое в чрезмерном количестве,
Для представителей обоих полов на первом месте стоит самоубийство с помощью огне-
стрельного оружия. Вторым по распространенности среди мужчин является повешение.
опасно, к психоактивным веществам это относится в первую очередь. Многие, хо-
тя и не все, психоактивные вещества могут порождать пристрастие, которое ве-
дет к зависимости.
Пристрастие
к наркотикам
Пристрастие обычно развивается по схеме, начинающейся с психоактивного эф-
фекта, постепенно порождающего компульсивное поведение. О наличии зависимости
свидетельствует именно такое поведение - когда человек постоянно стремится
найти наркотик. Психоактивный эффект возникает из-за стимуляции нервных си-
напсов в одном из центров удовольствия - или вознаграждения - головного моз-
га, и часто в нем принимают участие такие нейротрансмиттеры, как серотонин,
норэпинефрин и дофамин. Центры вознаграждения обладают огромной властью, что
было продемонстрировано еще в ранних опытах с электрической стимуляцией. Ко-
гда крысы в этих экспериментах могли нажимать на рычаг, вызывая электрическую
стимуляцию лимбической системы мозга, они проделывали это почти постоянно, до
5000 раз в час, и прерывались только на сон. У человека стимуляция одного из
центров вознаграждения ведет к ощущениям, сравнимым с сексуальным оргазмом, а
стимуляция некоторых других зон может вызывать чувство общего удовлетворения,
подавляющее негативные мысли.
Деятельность центров вознаграждения всегда связана с нейротрансмиттером до-
фамином. Было установлено, что он играет основную роль при стимуляции двух
специфических центров вознаграждения, ответственных как за различные типы по-
ведения, приносящие удовольствие, так и за ряд поведенческих реакций, связан-
ных с зависимостью, причем как химической (например, пристрастие к алкоголю,
кокаину и табаку) , так и нехимической (например, пристрастие к азартным иг-
рам) .
Психоактивные вещества, стимулирующие центры вознаграждения мозга, очень
сильно воздействуют на личность человека и во многих случаях направляют его
по пути психологической зависимости. В полном соответствии с догматом Пара-
цельса, при увеличении числа психоактивных молекул, связывающихся с рецепто-
рами нейронов, увеличивается и наркотический эффект. Это может достигаться
двумя путями: либо увеличением числа молекул нейротрансмиттеров, высвобождаю-
щихся в синапс, либо уменьшением числа молекул, удаляемых из синапса (путем
обратного всасывания или метаболизма). Например, метамфетамин стимулирует вы-
свобождение нейротрансмиттеров норэпинефрина, дофамина и серотонина, а кокаин
вызывает снижение уровня обратного всасывания дофамина, так что его молекулы
остаются в синаптическом пространстве долгое время. Оба процесса вызывают
наркотические эффекты, увеличивая общее число молекул нейротрансмиттеров в
синапсе, узкой щели между соседними нейронами.
Помимо «большой тройки» нейротрансмиттеров - норэпинефрина, дофамина и се-
ротонина, - экзогенные психоактивные вещества могут воздействовать и на дру-
гие рецепторы в головном мозге. Например, героин (морфин), вещество, которое
можно считать вызывающим самую сильную зависимость, присоединяется к опиоид-
ным рецепторам, которые в норме стимулируется классом естественных эндогенных
нейротрансмиттеров - эндорфинами, самым распространенным из которых является
бета-эндорфин. Тетрагидроканнабинол (ТГК), действующее вещество марихуаны,
стимулирует каннабиноидные рецепторы, к которым в норме присоединяются эндо-
генные каннабиноиды, синтезирующиеся в организме человека.
Эффекты трех наиболее популярных психоактивных средств - никотина, кофеина
и алкоголя - объясняются примерно теми же процессами, что описаны выше. На-
пример, никотин присоединяется к никотиноидным рецепторам мозга, стимулируя
высвобождение дофамина. Кофеин воздействует на аденозиновые рецепторы, что
косвенно ведет к усилению активности глутаматных и дофаминовых рецепторов.
Алкоголь, в отличие от многих психоактивных веществ, действующих на специ-
фические рецепторы, воздействует на много типов рецепторов сразу. Этанол, так
же как эфир или хлороформ, изменяет функционирование глутаматных рецепторов,
что приводит к расслаблению мышц, потере координации движений, невнятной ре-
чи, шатающейся походке, нарушениям памяти и в тяжелых случаях потере созна-
ния. Кроме того, алкоголь увеличивает активность ГАМК-рецепторов, что порож-
дает чувство покоя, снижение тревожности и сон. (Сходный эффект на ГАМК-
систему оказывает «Валиум»9.) Наконец, алкоголь, подобно кокаину и амфетами-
ну, повышает уровень дофамина, стимулируя центры вознаграждения. А кроме то-
го, под воздействием алкоголя также увеличивается и уровень эндорфина, что
роднит его воздействие с эффектом морфина.
Наркотическая
зависимость
Хотя некоторые вещества вызывают как пристрастие, так и зависимость, нарко-
тическая зависимость определяется двусторонним взаимодействием между наркоти-
ком и его нейронным рецептором. Вещества, вызывающие зависимость, воздейству-
ют на клеточный статус-кво, изменяя число нейромедиаторов (нейротрансмитте-
ров) , на которые реагируют рецепторы. Этот процесс можно проиллюстрировать на
примере реакции нейронов на экзогенные опиоиды. Когда человек принимает опио-
идные болеутоляющие средства, их эффект основан на увеличении числа сигналь-
ных молекул в синапсе между нейронами. В ответ на усиление стимуляции нейрон-
мишень пытается восстановить гомеостаз, снижая количество рецепторов, доступ-
ных для сигнала. Например, при приеме героина в клеточной мембране постсинап-
тического (принимающего сигнал) нейрона уменьшается количество опиоидных ре-
цепторов . После того как клетка приспособилась к такому положению дел, та же
доза уже не вызывает того же эффекта, и у человека, принимающего наркотик,
развивается толерантность к психоактивному воздействию. Доза, которая раньше
вызывала эйфорию, перестает давать те же ощущения и тот же самый психоактив-
ный эффект.
Люди, у которых развивается толерантность, часто пытаются справиться с
этим, увеличивая принимаемую дозу. По мере повышения дозы нейроны вынуждены
снова уменьшать число рецепторов. Из-за этого наркоман может вообще перестать
испытывать эйфорию, но продолжает принимать наркотик, чтобы избавиться от не-
приятных ощущений, связанных с низким уровнем взаимодействия между ней-
ротрансмиттерами и рецепторами.
Когда человек резко отказывается от наркотика, его нервные клетки далеко не
сразу возвращаются к исходному состоянию, потому что число рецепторов уже
сильно изменено. В этот период происходит «ломка», или синдром отмены. У
употребляющих некоторые виды наркотиков (героин, кокаин, метамфетамин, нико-
тин и алкоголь) синдром отмены длится болезненно долго: на то, чтобы вновь
синтезировать рецепторные молекулы, требуется много времени. У других психо-
активных веществ (кофеина) он существенно короче, поскольку общее число ре-
цепторов с повышением дозы не меняется.
Важно отличать пристрастие от настоящей зависимости, так как не все вещест-
ва, вызывающие химическую зависимость, также порождают пристрастие, и не все
пристрастия основаны на химической зависимости. Все мы знаем примеры когда
что-то становится пристрастием, но не вызывает зависимость, - например,
азартные игры. Человек, пристрастившийся к игре, испытывает такое сильное
9 В России этот лекарственный препарат больше известен под названием «Диазепам» -
транквилизатор с успокаивающим действием.
влечение к ее продолжению, что теряет над собой контроль, несмотря на то что
она может крайне негативно влиять на его финансовое положение и личную жизнь.
Интересно, что природные галлюциногены, такие как пейот и мескалин (и прак-
тически все остальные галлюциногены), не порождают компульсивнохю поведения
или пристрастия, а также не вызывают химической зависимости. Отчасти это объ-
ясняется тем, что содержащиеся в них вещества не стимулируют дофаминергиче-
ский центр удовольствия мозга, так как не взаимодействуют с дофаминовыми ре-
цепторами и белками-переносчиками дофамина.
Наркотики как
экзогенные
клеточные
сигналы
Психоактивные вещества, рассмотренные выше, во многих случаях действуют как
клеточные сигналы. Наркотики, присоединяющиеся к рецепторам нейронов, «маски-
руются» под эндогенные неиротрансмиттеры и посылают сигналы постсинаптическим
нейронам, что дает в высшей степени приятный (хотя во многих случаях разруши-
тельный) эффект. Неиротрансмиттеры - это один из важных классов сигнальных
молекул, но в организме есть и другие, в частности гормоны. Гормоны перено-
сятся кровью от производящей их железы к соответствующим рецепторам на по-
верхности мембраны или внутри клеток.
Интересно, что анаболические стероиды (которые принимают для наращивания
мышечной массы и повышения спортивных результатов) в некотором смысле сходны
с психоактивными веществами, хотя цель их использования обычно не состоит в
получении приятных ощущений. На основании результатов опытов на грызунах уче-
ные пришли к выводу, что анаболические стероиды являются веществами подкреп-
ления, то есть их потребление дает чувство психологического вознаграждения.
Это видно из экспериментов на предпочтение мест потребления: крысам вводили
анаболические стероиды в одной из двух соединенных между собой клетках. Когда
воздействие стероидов становилось хроническим, крысы начинали отдавать неко-
торое предпочтение той клетке, где они получали наркотик. Другие исследования
на грызунах продемонстрировали, что анаболические стероиды воздействуют на
дофаминергический центр вознаграждения головного мозга, хотя механизм в дан-
ном случае оказывается не стимуляторным, как у амфетаминов и опиоидов, и не
ингибирующим обратное всасывание дофамина, как у кокаина.
Анаболические стероиды - не просто средства подкрепления, как многие нарко-
тики. Они также нарушают нормальное функционирование эндокринной системы, так
что их можно назвать эндокринными дизрупторами. Присутствие в крови экзоген-
ных анаболических стероидов порождает в головном мозге, в частности в гипота-
ламусе и гипофизе, отрицательную обратную связь. Она ведет к снижению синтеза
гонадотропинов - водорастворимых гормонов, которые с кровью попадают к яич-
кам, где стимулируют синтез тестостерона. Снижение уровня тестостерона, в
свою очередь, ухудшает способность яичек производить жизнеспособную сперму, и
даже после окончания применения стероидов она восстанавливается очень медлен-
но (не менее двух лет).
Так же как природные яды, психоактивные вещества и анаболические стероиды
ломают возникшую в ходе эволюции систему коммуникации клеток. В случае с жи-
вотными ядами это нарушение может иметь весьма печальные, вплоть до леталь-
ных, последствия. При применении лекарственных средств оно, напротив, может
оказаться полезным. Терапевтическое применение экзогенных химических веществ,
по всей видимости, существует столько же, сколько и сам наш вид, и за это
время прошло долгий путь от самолечения травами до современной фармакологии.
На психоактивные вещества и стероиды организм реагирует как психологически,
так и физиологически, но преимущества, которые мы можем от них получать, со-
пряжены и серьезным потенциальным риском, от пристрастия до зависимости.
ГЛАВА 12. 70 000
ЛЕТ ПЕСТИЦИДОВ
Больших блох кусают маленькие, Но у ма-
леньких тоже есть свои блохи, и так до
бесконечности. В свою очередь, у боль-
ших блох есть блохи еще больше, А у тех
- еще больше, и еще, и еще...
Огастес де Морган
Тот, кто желает Улу благополучия, дол-
жен постоянно повторять этот девиз:
«Делайте добро с осторожностью».
Том Харрисон
Так же как металлы и лекарственные средства, третья функциональная группа
веществ - пестициды - занимает в жизни человека историческое место. Первое
известное избавление от вредителей датируется временем более 70 000 лет назад
- еще до появления металлургии, одомашнивания животных и культивирования рас-
тений .
В пещере, находящейся в Южной Африке, были найдены следы человеческого жи-
лища, в основном постели из тростника и осоки. Этот материал со временем ока-
зывался зараженным постельными клопами и вшами. Чтобы избавиться от парази-
тов, древние люди выстилали свои постели листьями криптокарии. Листья этого
дерева при измельчении выделяют ароматические ос-пироны - вещества, отпугиваю-
щие насекомых. Состав постелей позволил предположить, что они периодически
сжигались - то есть, когда насекомых становилось слишком много, слои подстил-
ки заменялись новыми. Эта практика может показаться примитивной, однако она
однозначно свидетельствует о том, что химическая борьба с насекомыми, наряду
с добычей металлов и синтезом первых лекарств, имеет очень давние традиции в
человеческой цивилизации.
Cryptocarya woodii (текст выше).
Более поздние свидетельства использования инсектицидов принадлежат шумер-
ской и китайской цивилизациям и датируются временем от 3200 до 4500 лет на-
зад. Подобно листьям, которыми доисторические люди застилали свои постели,
эти древние пестициды представляли собой доступные соединения животного, рас-
тительного и минерального происхождения. Широко использовались соединения
ртути, мышьяка и серы. Поколения спустя, около 2000 лет назад, к списку древ-
них пестицидов было добавлено еще одно растительное средство - высушенные
цветы хризантемы.
Древнегреческие авторы V в. до н. э. , а также древнеримские авторы от I в.
до н. э. пишут об использовании для борьбы с вредителями экстрактов различных
растений, в том числе болиголова, люпина и полыни. Другими распространенными
средствами борьбы с вредителями и паразитами были амурка, о которой мы гово-
рили в главе 9, битум (твердый или полужидкий нефтепродукт), мышьяк, вино
(эффективность которого, по всей видимости, объясняется содержащимся в нем
этиловым спиртом) , пепел (содержащий щелочь) , морская вода (и соль вообще) и
даже старая моча (содержащая аммиак).
Пестициды
первого
поколения
Арсенал пестицидов сохранял свое скромное природное происхождение вплоть до
XX в. Время от времени на сельскохозяйственной сцене появлялись новые расти-
тельные или минеральные средства, но по большей части это происходило по воле
случая, а не в результате целенаправленных усилий. Так, например, в 1559 г. в
Европу было завезено североамериканское растение табак, и к концу XVII в. ев-
ропейцы, колонизировавшие Северную Америку, стали использовать его листья в
качестве инсектицида. До наступления эры пестицидов второго поколения, кото-
рая началась примерно в 1874 г., корда был изобретен синтез ДДТ, и достигла
расцвета после Второй мировой войны, в борьбе с вредителями использовались
как биологические, так и химические средства - с переменным успехом. Биологи-
ческим оружием для борьбы с вредителями служили другие организмы - их естест-
венные враги. Например, австралийская божья коровка, завезенная в Америку,
оказалась просто спасением против червеца leerya purchasi, который был бичом
цитрусовых плантаций в Калифорнии. Взрослый червец прикрепляется к растению и
начинает питаться его соками. Эффективность этого биологического метода кон-
троля сохраняется по сей день. Но предпринятые примерно в то же время попытки
справиться биологическими методами с непарным шелкопрядом и хлопковым долго-
носиком провалились как по биологическим, так и по культурным и политическим
причинам.
Не всегда успешными были и эксперименты в области химической борьбы. В кон-
це 1870-х гг. энтомологи из Вермонта протестировали группу пестицидов, содер-
жащих мышьяк, в том числе «Парижский зеленый», «Лондонский пурпурный» и белый
мышьяк, и заключили, что «применение этих ядов не приносит никакой пользы».
Однако в 1915 г. состоялось триумфальное возвращение мышьяка на сцену: распы-
ление арсената кальция на хлопковых плантациях оказалось эффективным методом
защиты от хлопкового долгоносика.
Пестициды
второго
поколения
Когда появились пестициды второго поколения, акцент сместился с биологиче-
ских на химические методы контроля численности популяций насекомых-
вредителей. Интересно, что первые успехи были достигнуты не в сельском хозяй-
стве, а на поприще общественного здоровья. Сэр Рональд Росс, британский врач,
совершил революционное открытие, разглядев малярийного паразита в кишечнике
комара рода Anopheles, который до этого пил кровь человека, больного маляри-
ей. Он доказал, что малярию переносят именно эти комары, и в 1902 г. получил
за свою работу Нобелевскую премию по физиологии и медицине.
К тому моменту, как достижения Росса получили всемирное признание, уже был
синтезирован дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ) - вещество, которое впоследствии
оказалось превосходным средством для борьбы с малярийными комарами и не толь-
ко. Однако его ценность как пестицида была обнаружена лишь спустя 37 лет, в
1939 г. ДДТ использовался для борьбы с малярией и тифом во время Второй миро-
вой войны, и оказался настолько эффективным, что шведский химик Пауль Германн
Мюллер, открывший его неизвестные доселе свойства, также заработал Нобелев-
скую премию по физиологии и медицине в 1948 г.
После открытия Мюллера американская промышленность очень быстро повернулась
к ДДТ лицом. Его коммерческое производство, которого в 1943 г. еще практиче-
ски не существовало, через два года достигло почти 1000 т в месяц. Кроме то-
го, пестицид стал использоваться во многих других сферах, от борьбы с комара-
ми в сельских и городских районах до применения в сельском хозяйстве для об-
работки полей и садов и борьбы с непарным шелкопрядом, а также в животновод-
ческих и других отраслях, связанных с производством пищевых продуктов. Одним
словом, ДДТ стал сенсацией.
Развитие ДДТ и многих других пестицидов второго поколения принесло огромную
пользу по целому ряду причин. Во-первых, от применения некоторых из пестици-
дов первого поколения, в том числе ртути, мышьяка и свинца, пришлось отка-
заться из-за их высокой токсичности. А вещества вроде ДДТ сначала считались
совершенно безвредными. Можно увидеть старые фотографии, где ДДТ распыляют
прямо над пляжами, где играют дети.
Это пляж в 1945 году. Это гигантское облако - ДДТ.
Во-вторых, некоторые из растительных средств первого поколения - например,
сушеные цветы хризантемы - трудно было достать в больших количествах. Другие
либо были малоэффективны, либо слишком быстро распадались и не могли дать
долговременной защиты. Многие же из веществ второго поколения маслянисты и
способны надолго задерживаться на растениях, их семенах или стенах домов (как
ДДТ при его использовании против комаров и москитов), на которые их наносят.
Более того, поскольку многие из этих веществ также содержат галогены (фтор,
хлор и бром), они не так быстро разрушаются и долго остаются в активной фор-
ме. Наконец, их не нужно добывать или выращивать (как, например, те же хри-
зантемы) , пестициды второго поколения синтезируются в лабораториях из недоро-
гих материалов. Синтез оказался настолько простым, что технология производст-
ва пестицидов больше не представляла проблемы, и эти вещества могли быть по-
лучены в больших количествах.
К несчастью, те же самые свойства, которые обеспечили популярность пестици-
дов второго поколения, оказались и их уязвимым местом, а также причиной раз-
нообразных экологических проблем. Маслянистая (иными словами, липофильная)
природа этих веществ позволяет им хорошо сохраняться не только на листьях или
стенах, но и на коже, откуда с помощью белков-переносчиков они могут попадать
в кровь. Липофильная природа ДДТ увеличила его эффективность как пестицида,
облегчая проникновение в организм насекомых, где это вещество наносило свой
токсический удар. Но при этом также хорошо он способен всасываться и в орга-
низм других видов, в том числе и человека.
Помимо липофильности, ДДТ обладает характеристиками, общими с другими гало-
генпроизводными, - то есть долго сохраняется в окружающей среде. Галогенпро-
изводные органические соединения содержат один или более атомов элементов из
группы галогенов, в которую входят фтор, хлор, бром, йод и астат. В ДДТ со-
держится целых пять атомов хлора. Атомы галогенов обеспечивают ему долгую
жизнь в природе, предотвращая разрушение не только при применении, но и при
проникновении в организм. Поэтому свойства, гарантирующие его эффективность,
в то же самое время делают его особенно опасным при попадании в окружающую
среду.
Инсектициды типа ДДТ оказывают на насекомых летальное воздействие в целом
так же, как природные нейротоксины: его молекулы атакуют нервную систему. Как
уже обсуждалось выше, для функционирования нейрона необходимы мембранные бел-
ки, переносящие натрий, калий и кальций. Инсектициды, так же как змеиный яд и
другие яды животного происхождения, могут либо стимулировать, либо блокиро-
вать активность этих белков, нарушая связи между клетками, что в конечном
итоге ведет к смерти.
Пестициды,
Рэйчел Карсон и
«Безмолвная весна»
Учитывая сходство нервной системы насекомых и позвоночных животных, в част-
ности птиц и млекопитающих, нет ничего удивительного в том, что повсеместное
применение ДДТ начало приводить к гибели животных самых разнообразных видов.
Для борьбы с непарным шелкопрядом на северо-востоке США. ДДТ, иногда в смеси с
машинным маслом, распылялся в огромных количествах в воздухе над сельскими,
пригородными и городскими районами. Аналогичным образом его применяли для
борьбы с так называемой голландской болезнью вязов, грибком, который перено-
сится от дерева к дереву жуком - ильмовым заболонником. В XIX в. и начале XX
в. вязы широко использовались для украшения городских улиц. Тесные посадки
сделали их особенно подверженными заболеванию, которое было занесено в Север-
ную Америку из Европы. Вязы начали гибнуть по всему северо-востоку США, и для
их спасения начали применяться крайние меры, в том числе обработка большими
количествами ДДТ, что привело к гибели огромного количества певчих птиц.
Судьба несчастных птичек и стала для Рэйчел Карсон толчком к созданию ее зна-
менитой книги «Безмолвная весна», вышедшей в 1962 г.
Неудивительно, что главной темой книги стало кратковременное воздействие на
дикую природу высоких концентраций пестицидов. Во-первых, гибель птиц, как
уже говорилось, была масштабной и очевидной. В 1962 г. еще не существовало
убедительных доказательств того, что ДДТ (и другие недавно появившиеся хло-
рорганические пестициды) оказывают косвенное воздействие на различные виды
животных благодаря легкому переносу в окружающей среде и способности к биоак-
кумуляции по пищевым цепям. Единственным существенным исключением было иссле-
дование гнуса Чистого озера, описанное в главе 6, которое доказало, что био-
аккумуляция ДДТ вызвала массовую гибель западно-американских поганок. Надо
сказать, что Карсон в «Безмолвной весне» не только осветила результаты этого
исследования, но и отметила, что именно биоаккумуляция стала механизмом, при-
ведшим к снижению численности крупных хищных птиц, в частности белоголового
орлана, по всей стране.
Вскоре после публикации «Безмолвной весны» токсический эффект хлорорганиче-
ских пестицидов, усиленный биоаккумуляцией, стал более очевидным. В США. выми-
рали белоголовые орланы, а в британском отчете, выпущенном в 1963 г., сообща-
лось о сокращении популяции сапсанов, причем в южной Англии эти птицы вообще
перестали размножаться. Была отмечена корреляция между использованием ДДТ и
репродуктивными нарушениями, и британский натуралист Дерек Рэдклифф предполо-
жил наличие причинно-следственной связи. Была организована международная кон-
ференция по теме популяционной биологии сапсанов, на которой было показано
падение численности сапсанов во всем мире. Хотя участники конференции не при-
шли к единому мнению о причинах этого явления, не было сомнений в том, что
пестициды, в том числе ДДТ, сыграли свою роль.
Недостающее звено, связывающее ДДТ, биоаккумуляцию и снижение численности
рыбоядных птиц и других хищников, было найдено в конце 1960-х гг. В США. и Ве-
ликобритании были проведены исследования толщины яичной скорлупы, которые да-
ли одинаковые результаты. На обоих континентах обнаружилось значительное сни-
жение веса скорлупы яиц, собранных после начала повсеместного применения ДДТ,
по сравнению с яйцами, собранными до этого. Одна и та же тенденция была выяв-
лена как у скоп с Лонг-Айленда, так и у белоголовых орланов из Флориды. В по-
следующих механистических исследованиях было установлено, что истончение
скорлупы происходит под воздействием ДДЭ, метаболита ДДТ, который нарушает
транспорт кальция в железах, вырабатывающих скорлупу.
Итак, ученые доказали, что биоаккумуляция галогенорганических пестицидов
наносит серьезный удар по птицам, занимающим верхнее положение в пищевых це-
пях водных экосистем. Но оказывают ли они такой же негативный эффект на хищ-
ных млекопитающих? В отличие от легко наблюдаемых и широко распространенных
певчих и хищных птиц, хищные млекопитающие редко встречаются в городских и
пригородных районах, и, если и обитают там, ведут скрытный образ жизни. Кроме
того, в отличие от рыбоядных птиц, являющихся высшим звеном пищевых цепей,
койоты, еноты, лисицы и скунсы всеядны и могут выживать неподалеку от челове-
ческого жилья и связанных с ним пестицидов, не подвергаясь их воздействию че-
рез биоаккумуляцию.
Исключением оказались домашние кошки, особенно живущие на фермах и поедаю-
щие крыс, мышей и других полевых и домашних грызунов-вредителей. Домашние
кошки умываются языком, и ДДТ, скапливающийся на их шерсти, может таким обра-
зом попадать в пищеварительную систему и далее в кровь. Так, например, в од-
ной из боливийских общин в 1965 г. была отмечена вспышка геморрагической ли-
хорадки, вызванная значительным ростом популяции крыс после того, как там
умерли все местные домашние кошки. Как раз перед массовой гибелью кошек все
дома в общине были обработаны ДДТ, и, скорее всего, причиной смертности стал
именно этот пестицид, попадавший в организм хищников при вылизывании. Ткани
одной из погибших кошек были исследованы на содержание ДДТ, и выявленная кон-
центрация действительно оказалась достаточной для летального исхода.
Другой случай произошел на Борнео, где связь между кошками и применением
ДДТ приняла неожиданный оборот. ДДТ распыляли на жилища туземцев для борьбы с
комарами. Домашние кошки, занимавшие там место на вершине короткой наземной
пищевой пирамиды, по всей видимости, начали умирать из-за ДДТ, так как поеда-
ли гекконов и тараканов, живущих в тростниковых крышах обработанных домов.
Гибель кошек вызвала популяционный взрыв грызунов, которые уничтожили большое
количество пищевых запасов. Из-за нехватки кошек в деревнях было принято ре-
шение о «кошачьем десанте»: их сбрасывали в пострадавшие районы на парашютах
с грузовых самолетов. Это реальная история, подтвержденная документами. Одна-
ко биоаккумуляция ДДТ в короткой пищевой цепочке, приведшая к высокой смерт-
ности высшего хищника, подтверждается только личными рассказами и слухами,
так как никакой систематической научной оценки проведено не было. Так что в
данном случае биоаккумуляция ДДТ в наземных пищевых цепях является скорее ле-
гендой, чем историческим фактом.
На протяжении всей своей истории человек ведет борьбу с вредителями и пара-
зитами . По крайней мере, дважды ему удавалось серьезно осложнить им жизнь.
Первый был связан с появлением минеральных и растительных пестицидов первого
поколения, а второй, произошедший совсем недавно по историческим меркам, - с
изобретением синтеза органических пестицидов. Производство этих средств борь-
бы развивалось вместе с другими технологическими достижениями. Органический
синтез создал чудесную страну новых веществ, которые продолжают и продолжают
появляться. Многие из оставшихся глав посвящены этим новым веществам и их
влиянию на наше будущее.
ГЛАВА 13. ИСТОРИЯ
РЕГУЛЯТОРНЫХ МЕР
Если я видел дальше других, то потому,
что стоял на плечах гигантов.
Сэр Исаак Ньютон
При изложении материала в учебниках по токсикологии часто используется сис-
тематический подход - материал сгруппирован по классам веществ или по типу
тканей-мишеней, - который никак не отражает социальных и политических аспек-
тов этой сферы. Однако история современной токсикологии, которая началась
сразу же по окончании Второй мировой войны и продолжается по сей день, имеет
не меньше отношения к правам человека, чем к полициклическим ароматическим
углеводородам и раку или психоактивным веществам и зависимости. Следующие три
главы посвящены общественному пониманию потенциальной угрозы, которую несут в
себе антропогенные химические вещества, и попыткам относительно небольшого
числа людей защитить здоровье человека и окружающей среды от этой угрозы. Эти
ключевые фигуры сформировали современные взгляды на законодательство в облас-
ти производства и применения различных химических веществ, оставив сегодняш-
ним токсикологам богатое наследие.
История законодательного регулирования безопасности пищевых и лекарственных
продуктов в США - это история одной из самых тяжелых политических войн, кото-
рая длилась долгие годы и десятилетия. Часто положительный исход битв опреде-
лялся отдельными событиями и выдающимися личностями, которым удавалось воз-
действовать на общественное мнение и действия правительства. Но прежде чем
погрузиться в бурю событий, развернувшихся после Второй мировой войны, имеет
смысл рассмотреть состояние безопасности пищи и лекарств в США в XIX в.
В 1900 г. население США составляло 76 млн. человек, 60 % из них проживало в
сельской местности, одна пятая из которых - непосредственно на фермах. Рацион
многих людей состоял из того, что выращивали они сами или их соседи-фермеры.
Мясо поступало на стол с местных пастбищ или было продуктом местной охоты и
рыбалки. Для хранения продуктов в основном использовался лед, а молоко упот-
реблялось без пастеризации. Микробиологические методы диагностики болезней
только начинали развиваться, и их профилактика путем санитарной обработки пи-
щи также делала лишь первые шаги. В качестве консервантов для выпускаемых пи-
щевой промышленностью продовольственных товаров использовались различные без-
вредные и не слишком химические препараты, но размещение на этикетках инфор-
мации о составе продукта еще не стало общей практикой.
В области фармацевтики дела с безопасностью обстояли не лучше, чем в облас-
ти продовольствия. Наиболее безвредные из «патентованных» средств для лечения
распространенных заболеваний часто состояли преимущественно из красителей и
сахара, в то время как другие содержали сильнодействующие наркотики - опиум,
морфин, героин и кокаин. Реклама целебных свойств этих препаратов была лжи-
вой, и люди часто принимали психоактивный эффект наркотика за терапию. Про-
давцы лекарств конкурировали с ковбойскими шоу и цирковыми представлениями в
сфере развлечений, предлагая публике на улицах и ярмарках сомнительные сред-
ства в качестве панацеи от всех болезней. «Качество не гарантируется» было
лозунгом эпохи, и потребителю приходилось полагаться исключительно на себя в
области безопасности приобретаемых и употребляемых продуктов и лекарственных
средств.
Героин от кашля.
Путь Соединенных Штатов от плохо регулируемого общества 1900 г. к сегодняш-
нему положению дел был отмечен рядом основных законов, ужесточивших меры кон-
троля безопасности продовольствия и лекарств. Меры регуляции, существовавшие
до окончания Гражданской войны в 1865 г., принимались в рамках штатов и могли
очень сильно различаться между собой. В послевоенный период расцвет торговли
между штатами породил необходимость в государственном органе контроля безо-
пасности пищевых и лекарственных продуктов. Кроме того, на рубеже XX в. в
Америке ускорился переход от аграрного к урбанистическому обществу, что еще
больше подчеркнуло потребность в централизованных регуляторных мерах.
Прародителем Управления по надзору за продуктами и лекарственными средства-
ми стало «движение за чистую пищу», которое берет начало в 1870-х гг. Движе-
ние изначально поддерживалось самой пищевой промышленностью, представители
которой бунтовали против появления новых продуктов, конкурировавших с тради-
ционным ассортиментом (маргарин против масла, хлопковое масло против свиного
жира) , и выступали за унификацию регуляторных мер во всех штатах. Как сказал
один производитель упаковки для продуктов: «Сейчас нам приходится работать
по-разному в каждом штате». Несмотря на поддержку промышленников, движение
было не столько официальной коалицией, сколько неформальным объединением раз-
личных заинтересованных групп.
Предшественником Управления на государственном уровне был отдел химии в Ми-
нистерстве сельского хозяйства. В 1883 г. - в тот самый год, когда Роберт Кох
открыл холерный вибрион, - главным химиком отдела стал Харви Уайли. Этот не-
заурядный человек привнес в работу организации ряд рекламных техник, диапазон
которых колебался от просто неортодоксальных до совершенно экстравагантных.
Он старался донести результаты своих исследований до всех: начиная от женских
клубов и заканчивая гражданскими и деловыми организациями, и преуспел в этом
настолько, что статьи о его работе появились в таких журналах, как Collier's
Weekly, Ladies Home Journal и Good Housekeeping. Кроме того, Уайли собрал ко-
манду из 12 молодых добровольцев, которые стали «отрядом по ядам». Члены от-
ряда испытывали на себе различные виды продуктов, в составе которых содержа-
лись определенные количества консервантов: бура, салициловая, сернистая и
бензойная кислоты, а также формальдегид - известный канцероген. «Отряд по
ядам» мгновенно стал медиасенсацией, обеспечив Уайли и его деятельности еще
больше внимания со стороны СМИ.
Уайли, работавший в администрации президента Теодора Рузвельта, выступал за
расширение роли государства в контроле качества продуктов, но политическое
сопротивление в этой области было довольно сильным. Не исключено, что предло-
женный Уайли законопроект так и не был бы одобрен Палатой представителей, ес-
ли бы не своевременный выход книги Аптона Синклера «Джунгли» в 1906 г. Роман
задумывался автором как обвинение капитализму и пропагандировал более близкую
к социализму политическую систему. Однако общественное внимание больше всего
привлекли те его главы, где говорилось о повсеместном добавлении в пищевые
продукты таких вредных веществ, как формальдегид, соли металлов, красители,
бура и глицерин. На волне, поднятой книгой Синклера, Конгресс принял два важ-
ных федеральных закона: «Закон о продуктах и лекарственных средствах», кото-
рый получил неофициальное название «Закона Уайли», и «Закон о проверке каче-
ства мяса». Этими законами регулировалась деятельность вновь созданного
Управления по контролю за продуктами и лекарственными средствами, миссией ко-
торого стало «предотвращение производства, продажи и перевозки испорченных,
поддельных, ядовитых и вредных для здоровья продуктов, лекарств и напитков, а
также регуляция торговли и транспорта и прочие связанные с этим вопросы».
С 1906 по 1930-е гг. Управление занималось в основном конфискацией испор-
ченных продуктов и лекарств и недопущением их на потребительский рынок. Про-
блемами фармацевтической промышленности оно занялось лишь в конце 1930-х гг.,
после трагедии с сульфаниламидным эликсиром. История сульфаниламидных препа-
ратов началась в 1932 г., когда Герхард Домагк открыл сульфамидохризоидин,
который стал первым коммерческим антибиотиком, продававшимся под маркой
«Пронтозил». Позже было установлено, что в организме пронтозил превращается в
активный метаболит 4-аминобензолсульфонамид, или, в сокращенном виде, сульфа-
ниламид. Компания S. E. Massengil в Бристоле, штат Теннесси, начала продажу
препарата сначала в форме таблеток. Чтобы удовлетворить запросы потребителей
в жидкой форме, главный химик предприятия стал искать подходящий раствори-
тель . Он остановился на диэтиленгликоле, который придавал лекарству сладкова-
тый вкус. Раствор начал продаваться как «сульфаниламидный эликсир», несмотря
на то, что алкоголя в нем не содержалось и на этикетке не было упомянуто о
том, что в его состав входит диэтиленгликоль.
Сульфаниламидный эликсир.
В течение осени 1937 г. препарат был назначен 353 пациентам, из которых 105
- более 30 % - в результате его приема скончались. Трагедия имела огромный
общественный резонанс, и Конгресс принял резолюцию о необходимости тщательно-
го разбирательства и полной оценки произошедшего. Итогом расследования стало
принятие в 1938 г. «Закона о продовольственных, лекарственных и косметических
товарах», который «законодательно устанавливал стандарты качества и подлинно-
сти пищевых продуктов, запрещал недостоверную рекламу лекарственных средств,
а также прочих медицинских и косметических товаров, давал право Управлению по
контролю за продуктами и лекарственными средствами на проведение инспекций на
производствах и контроль за рекламой». Фактически этим законом на Управление
налагались функции надзора за оценкой новых лекарств, наложения запретов на
ложную и недостоверную информацию на этикетках и контроля за точным указанием
на них состава, инструкции по применению и предупреждений о неправильном при-
менении препарата.
Вторая мировая
война: смена
парадигмы
В начале XX в. природоохранное законодательство развивалось медленно, в ос-
новном под влиянием каких-либо природных катастроф. Все изменилось после Вто-
рой мировой войны, которая принесла с собой ряд значительных технологических
достижений, повлиявших, в свою очередь, на законодательную деятельность в об-
ласти экологии и здоровья человека. После войны значительно продвинулась впе-
ред медицинская и ветеринарная фармацевтика, начался массовый выпуск пеницил-
лина и хлорорганических пестицидов. И, конечно же, Вторая мировая война, за-
вершившись первым испытанием ядерного оружия, стала началом атомной эпохи.
Исследования, приведшие к изобретению и изготовлению атомной бомбы, проект
«Манхэттен», показали возможности правительства в сфере высоких технологий.
Его способность мобилизовать все силы и лучшие умы для достижения масштабных
целей была продемонстрирована и в других областях. Один из примеров - бум
производства нового антибиотика, пенициллина. До 1945 г. процесс его произ-
водства был очень трудоемким и неэффективным. Так, всего произведенного в
1942 г. пенициллина хватило бы лишь на 12 пациентов. В 1945 г. процесс стал
промышленным, и производство взлетело до 4 млн. стерильных упаковок препарата
в месяц.
В разгар войны с обеих сторон в ней участвовало более 1,9 млрд. человек -
на фронте и в тылу. В Соединенных Штатах насущные военные потребности обусло-
вили одновременный всплеск новых технологий в ряде сфер: решения операционных
задач, электронных вычислений, радаров, сонаров, механизации сельского хозяй-
ства, систем связи, реактивного самолетостроения, ракетных технологий и, ко-
нечно, медицины. Применение антибиотиков на полях сражений произвело револю-
цию в медицине, а пестицидов - в контроле инфекционных заболеваний. После
войны многие из перемен в сельскохозяйственном и промышленном производстве, а
также в социальной сфере, получили новое направление в строительстве послево-
енного общества. Среди них было, к примеру, развитие новой модели научных ис-
следований, в том числе основание в 1950 г. Национального научного фонда.
Послевоенный
токсикологический
мир
Вторая мировая война значительно повлияла на медицинскую токсикологию в
двух очень важных аспектах: первым стало повышение научного интереса к воз-
никновению и развитию онкозаболеваний, а вторым - выброс на фармацевтический
рынок огромного количества синтетических органических веществ. После того как
в 1945 г. США. взорвали две атомные бомбы и уничтожили два японских города,
Хиросиму и Нагасаки, в обществе возник ужас перед радиационным заражением.
После Второй мировой войны угроза ядерной катастрофы не снизилась, а наобо-
рот, стала расти: «холодная война», атмосферные испытания ядерного оружия с
1946 по 1963 г. и случавшиеся время от времени аварии на атомных реакторах
(начиная с частичного расплавления активной зоны реактора в Чок-Ривер, в Ка-
наде, в 1952 г.) лишь усиливали градус общественного страха. Но беспокойство
о последствиях радиационного заражения заставило уделить более пристальное
внимание проблеме рака. Кроме того, общенациональные усилия, которые ранее
привели к массовому производству антибиотиков, теперь были направлены на изу-
чение и профилактику раковых заболеваний. Однако, несмотря на прекрасное фи-
нансирование этих исследований, проблему рака оказалось решить не так-то про-
сто, о чем мы еще поговорим в следующих главах.
Вторым важным последствием Второй мировой войны для токсикологии стал рас-
цвет синтеза новых веществ. Появление на рынке новых лекарств, пестицидов и
пищевых добавок очень сильно, и по большей части положительно, повлияло на
фармацевтическую промышленность и медицину. Тем не менее, были и весьма пе-
чальные и неожиданные побочные эффекты. В 1957 г. в Германии было синтезиро-
вано и зарегистрировано новое вещество, талидомид, обладавшее успокоительным
действием. Препарат, поступивший на рынок под названием «Контреган», считался
практически нетоксичным, так как даже дозировка выше 5 г на кг веса при
оральном приеме не была летальной для лабораторных мышей. Но всего через два
года европейские невропатологи стали диагностировать у пациентов, принимавших
талидомид, воспаление периферических нервных окончаний, и это оказалось лишь
верхушкой айсберга. Еще через два года, в 1961 г. , обнаружилось резкое повы-
шение частоты случаев фокомелии, врожденного дефекта, при котором у плода на-
рушается развитие конечностей, так что ладони и стопы крепятся к телу лишь
короткими косточками неправильной формы. Выяснилось, что им страдают дети
только тех матерей, кто на определенной стадии беременности принимал талидо-
МИД.
Связь между талидомидом и фокомелией обеспокоила производителя, и в 1961 г.
препарат перестал продаваться в Европе. В результате и было получено основное
доказательство наличия этой связи, так как после удаления препарата с рынка
случаи фокомелии практически прекратились. А за четыре года широкой продажи
родилось более 10 000 детей с этим заболеванием10. К апрелю 1962 г. были
опубликованы результаты первого исследования на животных, где было показано,
что талидомид оказывает сходный эффект на плод у кроликов. За ним последовали
другие работы, подтвердившие этот факт, и судьба приема талидомида во время
беременности была окончательно решена.
Талидомид и его последствия.
Эта история оказалась достаточно жуткой, чтобы вызвать политические переме-
ны. В 1962 г. в США была принята поправка Кефовера - Харриса (получившая на-
звание «Поправки об эффективности лекарств») к «Закону о продовольственных,
лекарственных и косметических товарах», которая в числе прочего обязывала
производителей лекарственных средств предоставлять доказательства эффективно-
сти и безопасности выпускаемых ими препаратов до их одобрения и поступления в
продажу.
Аномалии развития, связанные с талидомидом, выявлялись быстро и были оче-
видными, но появились свидетельства того, что некоторые препараты могут нано-
сить на первый взгляд не столь явный, но, тем не менее, серьезный вред. Клас-
сическим примером может служить синтетический нестероидный эстроген диэтил-
стильбэстрол (ДЭС) . Он был синтезирован в 1938 г. ив 1940-1950-х гг. врачи
стали назначать его беременным женщинам для предотвращения выкидышей. В отли-
чие от талидомида, жизнь которого на полках аптек оказалась очень недолгой,
ДЭС оставался на рынке 24 года, с 1947 по 1971 г. По оценкам, за это время
его принимали от 5 до 10 млн. женщин в США и Европе.
В 1966-1969 гг., через 20 лет после того, как врачи начали назначать женщи-
нам ДЭС, гинеколог из Многопрофильной больницы Массачусетса Артур Хербст на-
чал отмечать у молодых женщин очень редкий тип рака. Он наблюдал за восемью
История талидомида в США связана с именем медицинского инспектора Фрэнсис Келси,
работавшей в Управлении по контролю за продуктами и лекарственными средствами. Келси
было поручено оценить препарат перед его внедрением на американский рынок, и, следуя
установленному порядку, она приняла решение об отсрочке начала продаж на 60 дней.
Случилось так, что в эти два месяца как раз и начали поступать тревожные сигналы из
Европы. В результате коммерческое распространение талидомида в США так и не нача-
лось , а без этой двухмесячной задержки там вполне могла бы повториться европейская
трагедия.
женщинами в возрасте около 20 лет, которым был поставлен диагноз аденокарци-
номы влагалища. Опрос их матерей показал, что все они принимали во время бе-
ременности диэтилстильбэстрол. В 1971 г. доктор Хербст с коллегами опублико-
вали в New England Journal of Medicine судьбоносную статью, в которой описали
взаимосвязь между ДЭС и этим редким типом рака, предположив, что воздействие
ДЭС на плод на ранних стадиях беременности является одним из факторов риска
для развития этого заболевания.
Через четыре года Хербст с коллегами опубликовали более развернутое иссле-
дование, в котором они сравнили 110 женщин, чьи матери принимали ДЭС, с 82
женщинами, которые не испытывали воздействия данного препарата. У них был
изучен ряд доброкачественных изменений гениталий, в том числе аденоз, или
присутствие железистой ткани на стенке влагалища. Исследование показало, что
важнейшую роль играют сроки воздействия ДЭС. Среди женщин, подвергавшихся
этому воздействию, доброкачественные аномалии были выявлены почти у трех чет-
вертей тех, чьи матери принимали ДЭС в первые два месяца беременности. При
приеме на третьем месяце таких была половина, а на четвертом - менее одной
десятой.
Благодаря работе доктора Хербста произошла смена парадигмы: женщины и врачи
начали совершенно иначе смотреть на проблему воздействия на плод лекарств,
принимаемых матерью. Выяснилось, что ДЭС способен влиять на структурное раз-
витие тканей и органов плода совершенно неожиданным образом, вызывая целый
ряд морфологических аномалий. Первые исследования были посвящены риску разви-
тия рака, но затем ученые обратили внимание и на другие нарушения, несвязан-
ные с онкологией, что также имело очень большое значение.
Мы рассказали здесь лишь о некоторых вехах на долгом и сложном историческом
пути оценки риска и законодательных мер в области общественного здоровья.
Часто предохранительные меры вводились благодаря действиям множества профес-
сионалов, большинство которых осталось в тени истории. Тем не менее, отдель-
ные события, в корне менявшие общественно-политическое отношение к тем или
иным проблемам, и те люди, которые персонифицировали эти перемены, также ос-
тавили свой след в развитии законодательных мер за прошедший век.
ГЛАВА 14. НИЗК0Д03ИР0ВАННЫЕ
ХИМИЧЕСКИЕ КАНЦЕРОГЕНЫ
Хочу сказать вам кое-что важное:
обращайте внимание на не важное!
Мехмет Мюрат Ильдан
В то же самое время, когда Фрэнсис Келси защищала США от повторения евро-
пейской талидомидовой трагедии, в стране остро стояла еще одна проблема: как
регулировать использование химических пищевых добавок? В первой половине XX
в. к пище добавлялось совсем немного функциональных ингредиентов. Однако по-
сле Второй мировой войны в области переработки пищи произошла революция,
сравнимая с революцией в производстве лекарств и пестицидов. Американский об-
раз жизни становился все более урбанизированным, и общество требовало продо-
вольственных товаров унифицированного качества, безопасности и удобства. Эта
потребность вкупе с новыми научными достижениями привела к появлению большого
разнообразия переработанных пищевых продуктов, а также к использованию доста-
точно внушительного числа пищевых добавок.
В середине 1950-х гг., с началом расцвета рынка пищевых добавок и возникно-
вением в связи с этим вполне оправданного беспокойства, нью-йоркский конгрес-
смен Джим Делэйни инициировал двухлетнюю исследовательскую программу по ис-
пользованию химических веществ в пищевой промышленности. Результатом исследо-
вания стал «Отчет Комитета Делзйни». В отчете было отражено резкое увеличение
как количества используемых добавок, так и их объема. Далее в отчете отмеча-
лось, что из 704 веществ, используемых в то время в качестве пищевых добавок,
лишь немногим более чем для половины (428) была должным образом установлена
безопасность употребления, и таким образом для остальных, опасность, которую
они представляют для общественного здоровья, не оценена и неизвестна. Все это
никак не могло успокоить обычного человека, который прочел бы данный отчет.
Отчет Комитета получил достаточную политическую поддержку, чтобы стать ос-
новой для разработки законодательных мер. В результате в 1958 г. была принята
«Поправка о пищевых добавках» к «Закону о продовольственных, лекарственных и
косметических товарах» 1938 г. Поправка требовала проверки химических пищевых
добавок на безопасность перед использованием и представления производителем
доказательств такой безопасности. Поправка была полезна как инструмент кон-
троля безопасности пищевых продуктов и приобрела особую славу благодаря одно-
му конкретному абзацу, получившему название «принципа Делэйни»: «Ни одна до-
бавка не может считаться безопасной, если было установлено, что она может вы-
зывать рак при употреблении в пищу человеком или лабораторными животными, или
если в результате надлежащих тестов на безопасность было установлено, что она
может вызывать рак у человека или животных». Принцип Делэйни появляется в
трех разных частях поправки: в разделе о пищевых добавках, в разделе о вете-
ринарных препаратах, обнаруживаемых в мясе, и в разделе о пищевых красителях.
Четвертый раздел, посвященный устранению сохраняющихся в пищевых продуктах
остатков пестицидов, был исключен из поправки в 1996 г.
Принцип Делэйни практически незамедлительно стал объектом критики, так как
применял неколичественные стандарты к количественной задаче. К моменту приня-
тия поправки канцерогенность была точно доказана лишь для четырех факторов:
угольной пыли, радиации, табачного дыма и бета-нафтиламина. В последующие 20
лет проблема с принципом Делэйни становилась все острее благодаря двум дости-
жениям. Первым было значительное расширение масштабов тестирования безопасно-
сти продуктов. Чтобы сделать количественный вывод о потенциальной канцероген-
ности вещества, его нужно было скармливать в больших дозах лабораторным жи-
вотным (крысам или мышам), а затем экстраполировать результаты на низкие до-
зы, которые мог получить человек при употреблении переработанных пищевых про-
дуктов. По мере того как все больше пищевых добавок поступало на рынок, про-
водилось все больше тестов. Вторым достижением стало совершенствование анали-
тических методов, позволяющих обнаруживать определенные вещества в пищевых
продуктах. С 1958 по 1980 г. точность обнаружения различных веществ повыси-
лась в 100-10 000 раз в зависимости от особенностей конкретного вещества.
В результате этого стал очевиден целый ряд сложностей. В продуктах, которые
десятилетиями считались безопасными, были обнаружены малые количества канце-
рогенных веществ. Многие из них ранее уже тестировались и были признаны безо-
пасными, но теперь оказалось, что они нарушают принцип Делэйни. Чтобы избе-
жать хаоса, в поправку о пищевых добавках было включено такое определение,
как «в целом признано безопасным». Если вещество ранее уже тестировалось и
было признано безопасным, то оно не подлежало запрету - даже если содержало
следы канцерогенов.
Термин «в целом признано безопасным» может казаться произвольным, однако на
самом деле это не так. Прелесть тестирования веществ на грызунах состоит в
том, что в результате можно получить очень точное определение зависимости ре-
акции от дозы, которое позволяет установить возможность развития рака. Путем
математической экстраполяции на основании опухолей, развивающихся у крыс, ко-
торых кормили большими дозами пищевых добавок, можно сделать выводы о возмож-
ности развития рака при воздействии низких доз у человека. В принцип Делэйни
была включена оговорка, так называемый de minimus. Чтобы вещество было при-
знано «в целом безопасным», у него не обязательно должны полностью отсутство-
вать канцерогенные свойства; по определению вероятность заболеть раком при
употреблении данного вещества в пищу на протяжении человеческой жизни должна
составлять менее одной миллионной. Таким образом, de minimus и концепция
«признанной безопасности» дали возможность обходить принцип Делэйни, количе-
ственно ограничивая понятие канцерогенности, несмотря на то, что формально
буква закона при этом нарушалась. Закон был серьезной попыткой установить за-
слон на пути попадания канцерогенных веществ в пищу, однако в конечном итоге
законодатели вернулись к старой доброй кривой зависимости реакции от дозы.
Однако и с ней не все было гладко.
Классический пример затруднительного положения в этой области - случай с
искусственными подсластителями цикламатом и сахарином. Сахарин попал под за-
конодательный микроскоп вскоре после своего первого синтеза в 1878 г. Харви
Вашингтон Уайли, тот самый, что стал автором закона 1906 г., получившего его
имя, хотел запретить сахарин, однако склонный к полноте президент Теодор Руз-
вельт употреблял сахарин долгие годы, борясь с лишним весом. Эти двое схлест-
нулись не на шутку. Уайли заявил президенту, что сахарин - это «продукт сжи-
гания угля, который совершенно лишен питательной ценности и крайне вреден для
здоровья». На это Рузвельт резко ответил, что «любой, кто скажет, что сахарин
вреден для здоровья, - просто идиот». Вскоре после этого политическая карьера
Уайли завершилась, а сахарин остался на рынке. В 1958 г. он был признан «без-
условно безопасным».
В 1937 г., спустя 59 лет после первого синтеза сахарина, был синтезирован
цикламат, который в 1950 г. поступил в массовое производство. Несмотря на то,
что вещество присутствовало на рынке всего восемь лет, после принятия поправ-
ки Делэйни оно получило статус «безопасного». Сахарин и цикламат часто ис-
пользовались вместе в смеси 1 часть сахарина на 10 частей цикламата, который
нейтрализовал горьковатый привкус сахарина. В конце 1960-х гг. цикламат стал
объектом ряда исследований, поставивших под сомнение его безопасность. По-
следним ударом стали результаты эксперимента, который выявил наличие взаимо-
связи употребления сахарин-цикламатной смеси и рака мочевого пузыря у крыс. В
1970 г. цикламат был запрещен к употреблению на основании принципа Делэйни.
Однако дальнейшие исследования не подтвердили влияния цикламата на развитие
рака мочевого пузыря, и в 1984 г. Управление по контролю за пищевыми продук-
тами и лекарствами попросило Академию наук заново рассмотреть данный вопрос.
По результатам тщательного анализа имеющихся данных с цикламата было снято
обвинение в канцерогенности, но он сохранил статус «ко-канцерогена», то есть
вещества, стимулирующего действие других канцерогенов. Несмотря на рекоменда-
цию Академии наук, Управление отказалось снять запрет, и цикламат запрещен к
продаже по сей день.
Судьба сахарина была совершенно иной. После запрета цикламата в 1970 г. са-
харин остался единственным доступным на рынке искусственным подсластителем.
Управление попросило Академию наук провести повторное исследование безопасно-
сти сахарина, и хотя Академия вновь подтвердила его безопасность, ей было ре-
комендовано продолжить изучение данного вопроса. Дополнительные исследования
показали связь сахарина с развитием рака мочевого пузыря. Тем не менее, дока-
зательства были не вполне однозначны. Эксперименты проводились семью различ-
ными лабораторными группами, и только две из них обнаружили опухоли у крыс.
Более того, дозировка, при которой у животных мог возникнуть рак, была очень
высокой, для человека сопоставимой с 870 банками газированной воды в день.
Разумеется, это немыслимо большие количества, однако на данном примере можно
увидеть, как законодательные органы интерпретируют кривую зависимости реакции
от дозы. В экспериментах были использованы очень большие действующие дозы ве-
щества, проведена статистическая экстраполяция для «нормального» уровня и вы-
числена количественная вероятность того, что потребление в разумных пределах
может вести к развитию рака. В контексте ежедневного потребления такие дозы,
конечно же, выглядят нелепыми, однако именно так кривая зависимости использу-
ется в законодательных актах.
Сахарин можно было бы запретить на основании поправки Делэйни точно так же,
как был запрещен цикламат, за запрет выступал и тогдашний глава Управления
Чарльз Эдвард. Однако после удаления с рынка цикламата сахарин остался един-
ственным доступным искусственным подсластителем. В американском обществе раз-
вилась любовь к искусственным подсластителям, и политики поняли, что полный
запрет вызовет слишком сильный резонанс. На время был выработан компромисс:
на продуктах, содержащих сахарин, появились этикетки с предупреждением: «Вы-
зывает рак у лабораторных животных». Однако дальнейшие исследования показали,
что рак мочевого пузыря у грызунов имеет иную этиологию, чем у человека, и в
2000 г. предупредительные надписи исчезли.
Сахарин.
Возникновение и
развитие рака и
эффект низких доз
Как уже говорилось в главе 10, один из путей химического канцерогенеза -
это формирование и неправильная репарация ДНК-аддуктов, ведущие к генетиче-
ским мутациям и в конечном итоге к образованию опухолей. Мутировавшая клетка
становится доступной действию химических веществ, стимулирующих развитие опу-
холей. В некоторых случаях инициация и дальнейшее развитие опухолевого роста
вызываются одним и тем же веществом, но зачастую это бывают два разных веще-
ства.
Для понимания активности химических канцерогенов необходимо изучение живых
клеток, взятых у раковых пациентов. На раннем этапе такие исследования были
затруднены, поскольку культуру клеток удавалось поддерживать не более не-
скольких месяцев. Клетки какое-то время процветали и размножались, но затем
старели и погибали. Не имея бессмертной клеточной модели, ученые направили
свои усилия на выращивание новых клеток, взятых от разных пациентов, но эти
культуры были настолько генетически разнообразны, что было очень сложно полу-
чить обобщенные данные по какому-либо из типов рака.
Эти трудности ограничивали исследования химических канцерогенов до тех пор,
пока не были получены бессмертные культуры клеток. Бессмертная культура кле-
ток - это культура, клетки которой подверглись такой мутации, что гены, от-
ветственные за биологический процесс старения, были «отключены». Поэтому та-
кие клеточные линии при должном уходе не погибают. Технологии, позволившие
получать и поддерживать такие культуры, были отработаны в начале 1970-х гг.
Одна из известных бессмертных культур была получена в Мичиганском раковом
фонде от женщины с раком груди - сестры Кэтрин Фрэнсис Мэллон, монахини из
Детройтского района. Эта линия получила название MCF-7 и отличается высокой
рецепторной чувствительностью к эстрогену, то есть обычный эстроген - 17-
бета-эстрадиол - вызывает в ней клеточную пролиферацию.
Развитие этой и других клеточных культур дало возможность для проведения
разнообразных исследований, направленных на выяснение механизмов опухолевого
роста, управляемого эстрогенами. В 1975 г. ученые продемонстрировали, что ан-
тиэстроген тамоксифен подавляет рост клеток MCF-7. Это открытие было очень
важным: тамоксифен, конкурирующий с эстрадиолом за присоединение к эстрогено-
вым рецепторам, впоследствии стал стандартным компонентом терапии практически
для всех случаев рецептороположительного к эстрогену рака. Однако не было по-
нятно, как именно эстрогены вызывают рост опухолей, и является ли сам стероид
канцерогенным.
С середины 1970-х гг. и в 1980-е гг. главным вопросом, который пытались
разрешить ученые, был механизм развития опухолей под влиянием эстрогена. Ре-
зультаты проводимых исследований были зачастую противоречивыми. В некоторых
лабораториях эстроген вызывал пролиферацию клеток MCF-7, в то время как в
других этого не наблюдалось. Этим противоречиям нашлось поразительное объяс-
нение : выяснилось, что в тех лабораториях, где эстроген не вел к клеточному
росту, культура клеток еще до экспериментального воздействия подвергалась
стимуляции эстрогеноподобным веществом. Некоторые используемые в лабораториях
среды для выращивания культур клеток содержат феноловый красный, вещество,
способное присоединяться к эстрогеновым рецепторам и стимулировать клеточную
пролиферацию. Если в среде не было фенолового красного, роль эстрогена в про-
лиферации была очевидна. Но если он был там, даже в малых концентрациях, эст-
роген не мог стимулировать клеточный рост, так как эта миссия уже была выпол-
нена вмешавшимся не в свое дело феноловым красным.
Токсичность фенолового красного не описывается стандартной кривой зависимо-
сти реакции от дозы. В больших дозах он токсичен и убивает как клетки, реаги-
рующие на эстроген, так и все остальные. В более низкой концентрации феноло-
вый красный не убивает клетки, а наоборот, работает как стимулятор роста, за-
ставляя клетки, реагирующие на эстроген, делиться. Это действие может казать-
ся безобидным, однако в случае клеток MCF-7 это вовсе не так, потому что эти
клетки являются канцерогенными, то есть, могут производить опухоли, и, следо-
вательно, феноловый красный действует как инициатор рака. Реакция все равно
может быть токсичной (если не для самих клеток, то для пациента в целом), од-
нако воздействие на клетки меняется со смертельного на стимулирующее рост. В
значительно меньших дозах действие фенолового красного как инициатора роста
опухолей ослабляется, так как концентрация вещества недостаточна для того,
чтобы адекватно стимулировать клеточный рост.
Выявленное воздействие фенолового красного на рост клеток MCF-7 оказалось
для ученых сюрпризом, однако, в дальнейшем были получены и другие результаты,
свидетельствующие о том, что подобное влияние на рост клеток инородных ве-
ществ - вовсе не уникальный случай. Например, в одном из методов анализа ве-
ществ на эстрогенность использовалась растущая культура MCF-7 в присутствии
сыворотки человеческой крови, очищенной от стероидов. Рост клеток в такой
среде подавлен, поэтому в культуру добавляется эстроген, чтобы снять ингиби-
рование и обеспечить рост. Когда этот метод был применен в лаборатории Аны
Сото в Университете Тафта, ученым не удалось воспроизвести результаты. При
тщательном анализе состава среды, в которой росли клетки, обнаружилось при-
сутствие инородного эстрогеноподобного вещества, n-нонилфенола, который выде-
лялся из пластика, из которого были изготовлены лабораторные пробирки. Из-за
того что n-нонилфенол стимулировал клеточный рост, культуры, в которых должно
было наблюдаться ингибирование (негативный контроль), демонстрировали неожи-
данный рост.
Два приведенных выше примера иллюстрируют важные качества стероидных рецеп-
торов - пугающее отсутствие точности. Исследования показывают, что с ними
способно связываться большое количество разнообразных веществ. К стероидным
рецепторам способны присоединяться и вызывать эстрогенный эффект даже ионы
кадмия, несмотря на свой малый размер. Отчасти это можно объяснить эволюцион-
ным происхождением. Стероидные рецепторы принадлежат к более крупной группе
ядерных рецепторов. Идентифицировано уже более 300 вариантов рецепторов этой
группы, многие из которых являются «сиротскими», то есть не имеют известных
природных эндогенных лигандов. Эти рецепторы связаны с синтезом ферментов ци-
тохрома Р450, участвующих в биотрансформации экзогенных химических веществ из
жирорастворимых в водорастворимые для более эффективного выведения из орга-
низма (см. главу 5) . Стероидные рецепторы относятся к группе, которая может
реагировать на самые разные вещества, снижая их токсичность. Учитывая, что
рецепторы эстрогена также принадлежат к этой группе, в их неразборчивости в
принципе нет ничего удивительного.
Второе свойство рецепторов к стероидным гормонам также вносит вклад в их
способность реагировать на гормональные сигналы в очень низких концентрациях.
Гормоны, подобные 17-бета-эстрадиолу, циркулируют в крови и связываются с
клеточными рецепторами в очень малых концентрациях. Так, например, нормальная
концентрация глюкозы в крови составляет примерно одну часть на тысячу, или
один грамм на литр, а стероидов - примерно в миллион раз ниже, не более не-
скольких частей на миллиард. Эндокринная система в ходе эволюции «научилась»
усиливать эти чрезвычайно тонкие сигналы путем создания рецепторов, обладаю-
щих высокой чувствительностью к молекулам действующих веществ.
Очень важно, что отношения между концентрацией стероидов в крови, занято-
стью рецепторов и биологическим эффектом не линейны. При очень низкой дози-
ровке увеличение концентрации стероидов не ведет к значительному увеличению
процента связанных со стероидами рецепторов, скорость этого увеличения может
даже снижаться11. Но это еще не все. Во многих случаях связывания лиганда с
рецепторами наблюдается прямая зависимость биологического эффекта от связыва-
ния, так что при самом высоком проценте связанных рецепторов (приближающемся
к 100) эффект наиболее силен. Однако в случае со стероидами все оказывается
не так: эффект, приближающийся к максимальному, наблюдается при проценте свя-
занных рецепторов гораздо ниже 100. Это явление получило название теории за-
пасных рецепторов, так как биологический ответ максимален при небольшом числе
рецепторов, улавливающих стероидный сигнал.
Эта способность усиливать очень тонкие химические сигналы имеет свою цену,
так как действие связанных с репродуктивным процессом стероидных гормонов на
организм далеко не во всех случаях благоприятно. Уже в 1930-е гг. было из-
вестно, что у грызунов, подвергающихся воздействию повышенного уровня главно-
го женского полового гормона - эстрогена, возникает рак матки. Однако до не-
давнего времени механизм связи стероидов с раком был неясен. Прояснение роли
Если построить график зависимости процента занятых рецепторов от концентрации
стероида, получится характерная S-образная кривая, подробно рассмотренная в главе 1.
эстрогена как инициатора опухолевого роста стало возможным только с развитием
методики выращивания бессмертных культур, как мы уже говорили ранее. За по-
следние 50 лет мы стали гораздо лучше понимать влияние химических веществ на
человека и окружающую среду. Вещества, обладающие явной и острой токсично-
стью, известны человеку давно, но теперь сфера токсикологии включает в себя и
малозаметные эффекты, вызываемые низкодозированным, но при этом хроническим
воздействием. Теперь ученые рассматривают не только летальные случаи, но и
менее очевидные последствия, например канцерогенез и аномалии развития плода.
Иногда, как в случае с талидомидом, промежуток времени между первоначальным
воздействием и проявлением последствий невелик. Но в других случаях, о чем мы
поговорим в последующих главах, химические вещества могут наносить удар по
внутренним органам, заметить последствия которого оказывается не так легко.
ГЛАВА 15. СТОЙКИЕ
ОРГАНИЧЕСКИЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ
И «БЕЗМОЛВНАЯ ВЕСНА»
Мы опрыскали наши вязы, и настала без-
молвная весна. Малиновки больше не пели -
не потому, что мы обработали малиновок, а
потому, что яд добрался до них шаг за ша-
ром по знакомому всем пути: от листьев
вяза к земляным червям и затем к птицам.
Рэйчел Карсон. Безмолвная весна
Пока американское законодательство в области безопасности пищевых продуктов
и лекарств шах1 за шаром, закон за законом, двигалось вперед, экологическому
движению еще только предстояло развернуться. Границы США окончательно устано-
вились в 1890 г., и до этого времени и еще достаточно долго после него огром-
ная территория страны не давала повода задуматься о возможности панконтинен-
тального загрязнения. На пороге XX в. звучали лишь отдельные голоса энтузиа-
стов, радеющих о дикой природе, в том числе президента Теодора Рузвельта, его
главного советника Гиффорда Пинчота и Джона Мьюра, основателя Sierra Club.
Йеллоустонский национальный парк - первый в стране - был основан всего за 28
лет до начала XX в., в 1872 г. До осознания того, что какие-либо химические
вещества могут так изменить среду, что это повлияет на весь североамерикан-
ский континент, оставалось еще не одно десятилетие. Даже после официального
закрытия западной границы огромные просторы казались бесконечными.
Так же как и в области безопасности пищевых продуктов и лекарств, поворот-
ным моментом для экологического движения стала Вторая мировая война. Промыш-
ленная мобилизация в годы войны повлияла на производство не только лекарств,
например пенициллина, но и на производство пестицидов, в частности ДДТ, о чем
уже говорилось выше. По окончанию войны рост производства хлорорганических
пестицидов продолжался практически бесконтрольно.
В начале 1960-х гг. морской биолог Рэйчел Карсон начала писать «Безмолвную
весну», которая теперь считается книгой, давшей толчок экологическому движе-
нию. Карсон создавала ее в весьма неспокойной социальной и политической об-
становке . В послевоенный период американцев все больше волновали проблемы ра-
диации, рака и перспективы ядерной войны. Атомные бомбы, которые США. сбросили
на Японию, и неизбежные случаи рака, вызванные облучением, а также угроза
войны с Советским Союзом оказали очень сильное влияние на психику американ-
ских граждан. Рэйчел Карсон это понимала, и в своей книге связала страх перед
радиацией с проблемой чрезмерного использования пестицидов. Весьма примеча-
тельно, что в книге, посвященной химическому загрязнению, слово «радиация»
появляется не менее 50 раз, а слово «рак» - более 110. «Безмолвная весна» об-
ратилась к общественной тревоге, связанной с радиационным загрязнением, и на-
правила ее на проблему повсеместного использования пестицидов.
Карсон обращает особое внимание на три хлорорганических вещества: ДДТ,
альдрин и дильдрин. Эти пестициды являются представителями группы токсичных
веществ, получивших название стойких органических загрязнителей, или СОЗ. СОЗ
липофильны и устойчивы к биотрансформации; в природе они задерживаются в ли-
пидных средах, в первую очередь в органических водных отложениях или в самих
организмах. Попав в организм, СОЗ обычно аккумулируются в жировой ткани, где
могут сохраняться без изменений долгое время. Когда такой организм становится
частью пищевой цепи и его съедает другое животное, происходит биоаккумуляция
СОЗ. В результате в тканях крупных хищников, например орлов или скоп, птиц,
которые занимают высшее положение во многих водных пищевых цепях, эти вещест-
ва накапливаются в очень высокой концентрации. Именно снижение численности
популяций этих прекрасных птиц привлекло внимание Рэйчел Карсон и многих дру-
гих. В конечном итоге полное исчезновение хищников стало главной проблемой
расцветшего в 1960-х гг. экологического движения. Подобно ранним эпидемиоло-
гическим исследованиям Персиваля Потта и других ученых, экотоксикология роди-
лась благодаря очевидному задокументированному событию - исчезновению крупных
хищных птиц.
Когда Рэйчел Карсон писала «Безмолвную весну», идея биоаккумуляции была еще
непривычной по двум основным причинам. Первая: в то время токсикологи занима-
лись в основном острой реакцией животных на высокие концентрации токсичных
веществ, которые давали явный и сильный эффект, нередко летальный. Во времена
Рэйчел Карсон использование диких животных для оценки долгосрочного влияния
неблагоприятных экологических факторов было еще в зародышевом состоянии. Даже
опыты по подтверждению химической канцерогенности на лабораторных моделях на-
чались всего лишь за 45 лет до «Безмолвной весны». В этих экспериментах крыс,
мышей и кроликов напрямую подвергали воздействию больших доз канцерогенов в
течение длительного времени, но даже при таком мощном воздействии было сложно
установить связь между веществом и развитием рака. Чтобы диким животным пока-
зать, что с природой что-то не в порядке, они должны были начать в буквальном
смысле падать с неба. Что в случае с хищными птицами, отравленными ДДТ, фак-
тически и произошло.
Вторая причина описывается афоризмом: «Проблема загрязнения решается раз-
бавлением» . В классических случаях воздействия токсичных веществ необходим
прямой контакт с их источником. Если животное не умерло в результате этого
воздействия, предполагалось, что концентрация токсина в его организме упадет
в результате секвестрации (в безвредной инертной форме), метаболизма или экс-
креции. Казалось просто невозможным, что концентрация токсина может повышать-
ся при «разбавлении» в процессе потребления пищи в пищевой цепи.
«Безмолвная весна» произвела эффект разорвавшейся бомбы. К 1964 г., когда
Рэйчел Карсон безвременно скончалась, книга стала бестселлером, в тот год бы-
ло продано более миллиона экземпляров. Президент Джон Кеннеди проявил интерес
к этой книге, предписав Президентскому Совету по науке внимательно ее изу-
чить. Совет подтвердил утверждение Карсон о том, что неконтролируемое исполь-
зование пестицидов наносит большой урон окружающей среде путем биоаккумуляции
веществ в пищевых цепях. Работа Карсон оказалась приговором для трех пестици-
дов , которых она «прославила» в своей книге: использование ДДТ было запрещено
в Штатах в 1972 г., а альдрина и дильдрина - в 1974 г. Кроме того, «Безмолв-
ная весна» стала катализатором для важных законодательных мер: «Закона о чис-
тоте воздуха» 1963 г., основания Американского управления охраны природы в
1970 г. и «Закона о чистоте воды» 1972 г.
История СОЗ вполне могла бы завершиться благодаря «Безмолвной весне», если
бы не еще одно любопытное свойство этой группы веществ: они путешествуют.
Осознание этого факта начало распространяться в мире почти сразу же после
публикации книги, хотя изначально внимание обратили не на СОЗ, а на уголь -
давно знакомого токсичного врага. В 1960-х гг. тепловые электростанции конти-
нентальной Европы, работавшие на угле, выбрасывали в атмосферу большой объем
соединений серы. В 1970-х гг. были проведены исследования, показавшие, что
эти загрязнители могут перемещаться на огромные расстояния - до многих тысяч
километров. Такое положение дел означало, что для адекватного решения про-
блем, связанных с загрязнением воздуха, необходимо международное сотрудниче-
ство, и эта потребность предопределила Женевскую конвенцию 1979 г. «О транс-
граничном загрязнении воздуха».
На самом деле по воздуху путешествует не только диоксид серы, но и некото-
рые металлы и СОЗ. В 1998 г. члены Европейской экономической комиссии ООН
подписали «Протокол о стойких органических загрязнителях» как дополнение к
Конвенции 1979 г. В протоколе говорится о запрете на выброс в окружающую сре-
ду 16 СОЗ, в том числе 11 пестицидов, двух промышленных соединений и трех
промышленных побочных продуктов. Также он запрещает производство и использо-
вание некоторых СОЗ (альдрина, дильдрина), вводит график исключения из произ-
водства других (гексахлорбензола, полихлорированных дифенилов (ПХД)) и огра-
ничивает использование третьих (ДДТ). Конвенция была расширена в 2000 г., ко-
гда представители 122 стран подписали соглашение о контроле СОЗ. Это соглаше-
ние было признано международным законом на Стокгольмской конференции по СОЗ в
2001 г. Закон уделял основное внимание 12 веществам, в том числе ДДТ, альдри-
ну и дильдрину, которые получили прозвище «грязной дюжины». С тех пор в спи-
сок были включены и другие вещества, отобранные по критериям устойчивости,
способности к биоаккумуляции в пищевых цепях, атмосферному переносу на боль-
шие расстояния и негативному влиянию на здоровье человека.
Термин «стойкие органические загрязнители» не появился в «Безмолвной вес-
не», и Карсон не предполагала, что токсичные вещества могут путешествовать на
огромные расстояния. Ее обвинение пестицидам было основано на фактах острого
воздействия высоких концентраций, приводящего к быстрой гибели, - тех, что
наиболее очевидны для любого. Она не знала о том, что эти вещества могут в
исходной форме распространяться глобально. В своей книге она пишет:
«В анализах жировой ткани у некоторых эскимосов были обнаружены незначи-
тельные следы ДДТ (от 0 до 1,9 частей на миллион). Причина совершенно очевид-
на. Эти анализы брали у людей, которые попали в больницы Анкориджа для прове-
дения хирургических операций. Это был цивилизованный современный город, и
больничная пища содержала не меньше ДДТ, чем продукты в других крупных горо-
дах. За свое короткое обращение к цивилизации эскимосы поплатились попаданием
яда в их организмы».
Карсон не приходило в голову, что аборигены Арктики не обязательно должны
были приезжать в Анкоридж за дозой ДДТ; ДДТ мог сам добраться до их родных
стойбищ.
Как же происходит такой перенос, и почему загрязнители обнаруживаются в са-
мых отдаленных уголках мира, а отнюдь не только в самых населенных или самых
загрязненных? Это происходит благодаря так называемой глобальной дистилляции,
или «эффекту кузнечика». СОЗ частично летучи, то есть, способны испаряться и
попадать в атмосферу при теплой погоде. При охлаждении воздуха вещества кон-
денсируются и выпадают из атмосферы обратно на землю. Миграция веществ из од-
ного региона в другой - медленный процесс, состоящий из множества циклов ис-
парения - конденсации, поэтому эффект кузнечика возникает только в том слу-
чае, когда вещество устойчиво к деградации, что и свойственно СОЗ. Если веще-
ство попадает в регион, где холодно всегда, как в Арктике и Антарктике, оно
там и остается, закрепляясь в конденсированной форме, и уже не может вернуть-
ся в атмосферу и продолжить свои странствия по земному шару. Загрязнение Арк-
тики СОЗ - это очень серьезная проблема, так как их химические свойства обу-
словливают их накопление на крайнем Севере в организмах высших хищников: мор-
ских рыб, птиц и млекопитающих. Эффект кузнечика позволяет загрязняющим веще-
ствам перемещаться по миру, а устойчивость к деградации не дает распадаться в
процессе перемещения. Достигая полярных регионов они благодаря своей липо-
фильности попадают в биоту, а не остаются в воде. Липофильные загрязнители
концентрируются в организмах и биомагнифицируются, поднимаясь по пищевой цепи
к высшим хищникам.
Еще один фактор, способствующий аккумуляции СОЗ в Арктике - это сама ее
экосистема. Она характеризуется низким уровнем продуктивности растений, малым
разнообразием видов и относительно простыми пищевыми цепями. Арктическая пи-
щевая цепь начинается с фитопланктона, одноклеточных фотосинтезирующих расте-
ний, которые превращают углекислый газ в более сложные органические вещества.
Этих одноклеточных поедает зоопланктон - разнообразные мельчайшие животные, в
том числе рачки копеподы и амфиподы. Зоопланктоном питается рыба, в том числе
арктическая треска - один из самых распространенных в Арктике видов, состав-
ляющий важную часть добычи морских обитателей. Эта недолго живущая рыба дер-
жится подо льдом, поедая ракообразных и концентрируя в себе СОЗ. Арктические
кольчатые нерпы ловят рыбу, в том числе треску, а на них, в свою очередь,
охотятся высшие хищники Арктики - белые медведи. В пищевой цепи треска - нер-
па - медведь был обнаружен очень высокий уровень биоаккумуляции ПХД в жировых
тканях - от 0,0037 до 0,68 и до 4,50 мг/кг соответственно.
Обычно СОЗ в большей степени концентрируется в организме самцов морских
млекопитающих, чем самок. Например, в тканях самцов кольчатой нерпы содержит-
ся в два раза больше ДДТ и ПХД, чем в тканях самок, а в тканях самцов белых
медведей ПХД на 50 % больше, чем у самок. У людей, населяющих этот регион,
обнаруживается та же тенденция. Анализы крови инуитов, проживающих на острове
Бротон на Северо-Западной территории Канады, показали, что концентрация ПХД
увеличивается с возрастом и выше у мужчин, чем у женщин.
Более низкая концентрация загрязнителей в организме самок объясняется лак-
тацией - выработкой жирного молока; однако, хотя концентрация СОЗ в организме
самки из-за этого снижается, эти вещества передаются потомству. В грудном мо-
локе инуитских женщин, питающихся «местной пищей» (традиционными продуктами
питания, добываемыми в местной экосистеме), содержится вдвое больше СОЗ, чем
у женщин из современных поселений, питающихся магазинными продуктами. По со-
держанию СОЗ молоко инуитских женщин примерно соответствует молоку китов-
белух и в семь раз превосходит жировую ткань арктического гольца. Не будет
преувеличением сказать, что верхнее положение в арктической пищевой пирамиде
занимают детеныши млекопитающих, питающиеся материнским молоком, будь то бе-
лые медвежата, зубатые киты или человеческие дети.
Главная тема «Безмолвной весны» - чрезмерное использование хлорорганических
пестицидов, легко перемещающихся по земному шару, пока не достигнут холодной
и богатой жиром среды, где они могли бы осесть. Но заслуга книги не только в
этом; она стала толчком для развития современной экотоксикологии. Хотя Карсон
неправильно интерпретировала обнаруженные в организме эскимосов СОЗ, «Без-
молвная весна» открыла глаза обществу (в том числе молодым перспективным уче-
ным) на то, что тенденции, наблюдаемые в живой природе, можно рассматривать
как прогноз будущих экологических проблем.
Публикация «Безмолвной весны» совпала с существенным изменением парадигмы в
экотоксикологии. В книге, вероятно, впервые в истории было показано, что
влияние человека на природу далеко не всегда позитивно, человек способен из-
менять целые экосистемы путем чрезмерного выброса промышленных химикатов. Бо-
лее того, проведя анализ многочисленных исследований, Карсон извлекла суть из
разрозненных обрывков информации и смогла на их основе сделать очень важное,
хотя и пугающее, заключение. В своей книге она коснулась таких перспективных
направлений, как трансгенерационная токсикология, репродуктивная токсиколо-
гия, использование организмов-индикаторов, смешивание химических веществ в
окружающей среде, приводящее к непредвиденным последствиям для здоровья чело-
века, подверженность аборигенов приполярного региона воздействию СОЗ, различ-
ная чувствительность к пестицидам и эндокринные нарушения, вызванные гормо-
нальными канцерогенами. Окончание Второй мировой войны предопределило наступ-
ление новой химической эры, а «Безмолвная весна» предопределила наступление
современной эры понимания воздействия на природу новых искусственных химиче-
ских веществ. С точки зрения экологии современный подход к токсикологии и ок-
ружающей среде восходит именно к этой судьбоносной книге.
ГЛАВА 16. ТОКСИЧНЫЕ
СРЕДСТВА ГИГИЕНЫ
Мы нашли врага, и оказалось, что это мы сами.
Пого, персонаж комиксов Уолта Келли
В самом конце прошлого века, между 1999 и 2000 гг., Дана Колпин и небольшая
группа ее товарищей по геологоразведке были очень заняты. На протяжении двух
лет они проводили общенациональное обследование 139 проточных водоемов в 30
штатах для измерения уровня загрязнителей в них. Они собрали пробы воды и
анализировали их на наличие разнообразных продуктов фармацевтической промыш-
ленности, в том числе ветеринарных и человеческих антибиотиков, других лекар-
ственных средств, стероидов и гормонов. Также они проводили тесты на некото-
рые вещества, используемые в средствах личной гигиены, в том числе ДЭТА (N,N-
диэтил-м-толуамид), основной компонент многих репеллентов, и триклозан, анти-
бактериальное вещество, содержащееся в мыле и моющих средствах. Хотя для ана-
лизов были специально выбраны водоемы, находящиеся вблизи потенциальных ис-
точников загрязнения, и большинство веществ были обнаружены в низких концен-
трациях (меньше одной части на миллиард), результаты все равно оказались шо-
кирующими. В 80 % обследованных водоемов были обнаружены разнообразные веще-
ства, в среднем семи наименований, в измеряемых концентрациях.
Многие из этих веществ принадлежали к категории фармацевтических продуктов
и средств личной гигиены - группе, которая до недавнего времени не считалась
токсикологически опасной. Результаты исследования озаботили специалистов; для
многих из этих веществ до сих пор не существовало критериев чистоты воды, по-
этому было неясно, представляют ли обнаруженные концентрации какой-либо риск.
Несмотря на то, что эти концентрации в целом были невысоки, повсеместность
распространенности этих веществ в окружающей среде заставила ученых задумать-
ся об их потенциальной токсичности и заняться более пристальным рассмотрением
их жизненного цикла, начиная от производства через личное использование по-
требителями и заканчивая конечной утилизацией.
Американское Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продук-
тов и медикаментов разделяет эти вещества на две категории: косметические и
лекарственные средства. Косметические средства используются преимущественно с
очищающей или эстетической целью, а лекарства предназначены для диагностики,
лечения, борьбы с симптомами или профилактики заболеваний. Солнцезащитные
кремы и средства от прыщей действуют на структуры и функции организма, поэто-
му они также попадают в категорию лекарств. Но есть и такие продукты, напри-
мер увлажняющие солнцезащитные средства и шампуни от перхоти, которые размы-
вают грань между двумя группами и принадлежат одновременно к обеим.
Современный человек пользуется лекарствами в немыслимых объемах. В 2013 г.
в Соединенных Штатах было выписано более 4 млрд. рецептов; более 45 % населе-
ния получают по рецепту как минимум одно лекарство в месяц. Уровень употреб-
ления лекарств, продаваемых без рецепта, впечатляет не меньше: так, например,
ежегодное потребление аспирина в США. превосходит 10 000 т.
За использованием различных ингредиентов средств личной гигиены уследить
сложнее, так как эти продукты представляют собой смеси различных веществ,
формулы которых нередко защищены патентами. Таким образом, конкретный химиче-
ский состав продукта и, следовательно, дозу того или иного вещества, воздей-
ствующую на пользующегося им человека, оценить бывает трудно. Однако общее
количество существующих и применяемых средств личной гигиены огромно. По дан-
ным Рабочей группы по охране окружающей среды, женщины в среднем используют
девять средств личной гигиены каждый день, при этом 1 % мужчин и 25 % женщин
используют каждый день 15 и более различных продуктов из этой группы. К ним
относятся бальзамы для губ, одеколоны, дезодоранты, духи, лосьоны, декоратив-
ная косметика, различные кремы, в том числе для бритья, влажные салфетки,
ватные палочки и диски, туалетная бумага, одноразовые носовые платки и т. д.
В состав этих продуктов входит более 10 500 уникальных химических соединений.
При этом многие из этих веществ содержатся не в каком-то одном продукте, а
распределены по многим. Например, антибиотик триклозан входит в состав целого
ряда различных бактериальных мыл, зубных паст, блеска для губ, кремов для
первой помощи, дезодорантов и даже в некоторые разновидности кухонной утвари,
матрасов и детских игрушек.
Производство и применение
фармацевтических продуктов
и средств личной гигиены
Высокая потребность в промышленных продуктах этой группы обусловила быстрое
развитие химической отрасли, поставляющей их на прилавки. В области фармацев-
тики в очень большой степени задействованы международные связи, так как 80 %
активных ингредиентов и 40 % готовых лекарств, потребляемых в США, произво-
дятся за пределами страны. Главные поставщики, удовлетворяющие сегодня по-
требности американского фармацевтического рынка, - Индия и Китай, на которых
эта задача взвалила серьезное бремя проблем с загрязнением водной среды.
Наверное, самый поразительный пример чрезмерного сброса фармацевтических
продуктов в окружающую среду - ситуация в индийском городе Патанчеру, непода-
леку от Хайдарабада. Этот регион стал центром индийской фармацевтической про-
мышленности; здесь сосредоточено более 90 заводов. Как это бывает со многими
химическими процессами, увеличение производства может вести к соответствующе-
му увеличению потерь продукта через стоки. Поэтому стоки фармацевтических
предприятий вокруг Патанчеру обрабатывались перед сбросом в окружающую среду.
К несчастью, очистные сооружения Patancheru Environ Tech Ltd., которые должны
были удалять из воды эти химические вещества, не соответствовали задаче, и
стоки фармацевтических предприятий содержали фармацевтические продукты в
очень высоких концентрациях. Одиннадцать веществ, в том числе шесть антибио-
тиков, регулятор артериального давления, четыре блокатора рецепторов и инги-
битор обратного всасывания серотонина были обнаружены в стоках в концентрации
свыше микрограммов на литр. Это достаточно серьезные количества, превосходя-
щие допустимый уровень токсичности для водных организмов. Больше всего, до 31
мг/л, в воде обнаружилось антибиотика ципрофлоксацина: эта концентрация пре-
вышала терапевтическую дозировку данного препарата! Аналогичная ситуация сло-
жилась в Китае, где в стоках, сбрасываемых в реку, и в самой речной воде были
выявлены количества антибиотика окситетрациклина до нескольких миллиграммов
на литр.
Путь от производства химических составляющих до конечного продукта в домаш-
ней аптечке может быть для разных средств очень разным. Некоторые из них в
своем коммерческом виде поступают в США. от зарубежных производителей, а дру-
гие изготавливаются из произведенных в других странах ингредиентов. Но какими
бы ни были промежуточные шаги между производителем химических веществ и по-
требителем, практически любой гражданин США. пользуется фармацевтическими про-
дуктами и средствами личной гигиены.
Безопасность средств личной гигиены, как и лекарств, регулируется Управле-
нием по контролю за пищевыми продуктами и лекарственными средствами, хотя за-
коны, относящиеся к средствам личной гигиены, менее строги, чем относящиеся к
лекарствам. Закон запрещает продажу поддельных и неверно маркированных косме-
тических товаров, но не дает Управлению полномочий требовать предпродажного
одобрения ингредиентов этих средств. Единственное исключение - красители, ко-
торые должны проходить процедуру одобрения. Так что за безопасность этой про-
дукции несет ответственность не Управление, а сами производители.
Один из печальных примеров непреднамеренной токсикации связан с некоторыми
продуктами для ухода за волосами, в том числе распрямителями. Эти продукты
содержат экстракты плаценты животных, которые, в свою очередь, содержат про-
гестерон, эстрогены и гормоны роста - биоактивные вещества. Кроме того, эти
продукты обычно применяются достаточно долго. Было установлено, что гормоны
роста усиливают рост волосяных фолликулов и уменьшают выпадение волос, скорее
всего, благодаря стимулированию формирования новых кровеносных капилляров и
последующему увеличению притока крови к волосяным луковицам. Однако эти про-
дукты также могут негативно влиять на здоровье: ускоряют наступление менархе
(первого менструального цикла) у девочек и стимулируют формирование миомы
матки (доброкачественной опухоли, формирующейся из гладкой мышечной ткани,
которая только в редких случаях становится злокачественной) у взрослых жен-
щин. Наверное, самые неприятные эффекты эти средства вызывают при использова-
нии маленькими девочками. Было установлено, что средства для ухода за волоса-
ми могут вызывать преждевременное развитие вторичных половых признаков (рост
груди и появление лобковых волос) у детей уже в возрасте 14 месяцев! К сча-
стью, при прекращении применения продукта дети возвращаются к нормальной, со-
ответствующей возрасту, стадии развития.
Возможно, это крайний случай, но многие лекарственные и косметические сред-
ства специально разрабатываются для того, чтобы использовать биологическую
активность, то есть вызывать клеточные изменения. Стероиды, антибиотики и все
прочие лекарства биологически активны; они взаимодействуют со специфическими
путями метаболизма и процессами, которые происходят в организме реципиента -
человека или животного. Именно в этих клеточных и молекулярных изменениях и
кроются проблемы: вне зависимости от того, какова цель использования средст-
ва, не все изменения оказываются благоприятными, а, кроме того, их влияние не
ограничивается непосредственным потребителем продукта.
Фармацевтические продукты и
средства личной гигиены в
окружающей среде:
непредвиденные последствия
После приема лекарства выводятся из организма чаще всего с мочой, а средст-
ва личной гигиены обычно просто смываются. В обоих случаях они могут попадать
в канализационные стоки либо в изначальной форме, либо с присоединенными
группами молекул, которые улучшают их водорастворимость. Важно, что, приобре-
тая водорастворимость, эти метаболиты вовсе не обязательно лишаются своей
биологической активности; кроме того, они могут преобразовываться бактериями
обратно в исходные вещества, которые оказываются в окружающей среде снова в
активной форме. И здесь нам снова нужно вспомнить об исследовании Колпин и ее
коллег. Обнаруженное ими повсеместное присутствие в воде компонентов лекарст-
венных и косметических средств в сложных сочетаниях из семи и более веществ
делают их важным новым классом загрязнителей.
Но существуют ли данные о том, что эти вещества вредят местной биоте? Да,
такие данные есть, в частности, можно упомянуть о связи, выявленной в Азии
между восточным бенгальским грифом (Gyps bengalensis), домашним скотом и про-
тивовоспалительным средством диклофенаком.
Грифы - падалыцики, питающиеся трупами животных. Когда-то бенгальские грифы
были самыми многочисленными хищными птицами в мире, во многом благодаря их
тесным отношениям с человеком и его домашним скотом. В Индии крупный рогатый
скот традиционно используется для получения молока и как тягловая сила, но
при этом коровы считаются священными животными и поэтому не забиваются на мя-
со. Когда одна из 500 млн. голов индийского скота умирает, избавляться от
трупа обычно предоставляют грифам, даже в городах12. В 1990-х гг. численность
грифов заметно упала, и, в конце концов, осталось не более 5 % всей популя-
ции.
Вскрытия недавно погибших птиц показали, что многие из них (до 85 %) умерли
от острой почечной недостаточности. Затем были проведены дополнительные ис-
следования тканей для обнаружения типичных агентов, вызывающих почечную не-
достаточность: кадмия, ртути и возбудителей инфекционных заболеваний, таких
как птичий грипп, инфекционный бронхит и лихорадка Западного Нила. Однако ни-
что из этого не объясняло вымирание птиц. Поскольку основным источником пищи
для грифов служат трупы домашнего скота, были опрошены ветеринары и продавцы
ветеринарных препаратов, в результате чего был выявлен химический «подозре-
ваемый» - нестероидное противовоспалительное средство диклофенак. Проверив
ткани почек грифов на присутствие этого лекарства, ученые получили порази-
тельные результаты. У всех грифов, умерших от почечной недостаточности (25 из
25) - и ни у одного из умерших по другим причинам (0 из 13), - в печени обна-
ружился диклофенак. Лабораторные исследования токсичности, в которых грифам
давали диклофенак орально, а также скармливали ткани животных, которым давали
этот же препарат, показали острую токсичность вещества.
Результаты исследования, подтвердившие токсичность диклофенака, имели зна-
чение, выходящее за границы Индии. Фармацевтическое средство, накапливающееся
в тканях домашнего скота, вызвало массовую гибель хищных птиц, несмотря на то
что ветеринары применяли лекарство в разумных дозах. В отличие от ситуации с
гибелью белоголовых орланов из-за ДДТ в 1960-1970-х гг., диклофенак не био-
магнифицировался в пищевых цепях, однако, законное использование лекарства в
ветеринарии привело к исчезновению жизненно важного вида из давно устоявшейся
и функционирующей экосистемы.
Вымирание грифов иллюстрирует короткий и прямой путь нанесения вреда живой
природе лекарственным средством. С другой стороны, исследование Колпин демон-
стрирует путь воздействия веществ, содержащихся в сточных водах, на водные
организмы в более диффузной и менее концентрированной форме. Так будет ли та-
кое воздействие вредно для водной фауны - в частности, для рыб?
Одна из причин дать положительный ответ - доказанное влияние на рыб низких
концентраций антидепрессанта флуоксетина (также известного под торговым на-
званием «Прозак»). Колпин с коллегами обнаружили присутствие флуоксетина лишь
В Индии грифы питались не только павшим скотом. Одной религиозной группе, в кото-
рой было принято оставлять своих покойников стихиям, а не закапывать их, пришлось
отказаться от этой практики из-за исчезновения птиц, которые ранее быстро утилизиро-
вали трупы.
в одном из 84 исследованных водоемов. Он содержался в низкой концентрации,
порядка 10 нанограммов на литр. Поздние исследования, проведенные в Велико-
британии, также выявили наличие в некоторых водоемах флуоксетина в концентра-
циях от 10 до 100 нг/л (частей на триллион). Может ли это вещество представ-
лять проблему?
После публикации статьи Колпин было проведено более 30 исследований по
оценке влияния флуоксетина на рыб. Хотя в большинстве работ негативный эффект
был выявлен только при концентрациях вещества от 30 до 100 мг/л, некоторые
ученые отметили воздействие при гораздо более низких концентрациях, сравнимых
с обнаруженными Колпин в поверхностных водах. В идеале концентрация флуоксе-
тина в водоемах должна быть нулевой, тогда все споры о критериях качества во-
ды будут просто неактуальны. Но, к сожалению, как показали Колпин с коллега-
ми, мы живем в эпоху, когда следы человеческой деятельности могут быть обна-
ружены в водоемах по всей стране и по всему миру.
Остается вопрос: какое влияние эти вещества могут оказывать на человека?
Вещества, обнаруженные Колпин с коллегами в поверхностных водах, находятся в
таких низких концентрациях и пути их возможного попадания в организм человека
так запутаны, что оценить риск становится крайне сложно. Однако если рассмат-
ривать водных животных как современный аналог канареек в угольной шахте, то
честно ли будет игнорировать влияние этих веществ на природу? В случае с при-
сутствием фармацевтических продуктов и средств личной гигиены в окружающей
среде - откуда они вряд ли исчезнут в ближайшем будущем - врагом точно оказы-
ваемся мы сами. Вещества этой группы неожиданно стали новым насущным вопросом
современной токсикологии, и игнорировать его никак нельзя.
ГЛАВА 17.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛА:
ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА
И РЕПРОДУКЦИЯ
В осеннем лесу, на развилке дорог,
Стоял я, задумавшись, у поворота;
Пути было два, и мир был широк,
Однако я раздвоиться не мог,
И надо было решаться на что-то.
Роберт Фрост. Другая дорога
Недавние исследования, посвященные влиянию на рыб природных и антропогенных
загрязнителей, дали весьма интересные результаты. Например, добавление в экс-
периментальный водоем на северо-западе канадской провинции Онтарио этинилэст-
радиола, основного синтетического эстрогена, входящего в состав оральных кон-
трацептивов, привело к исчезновению популяции рыб-толстоголовов, там обитав-
ших. У самцов рыб, пойманных в реках Великобритании ниже очистных сооружений,
был обнаружен гермафродитизм различной степени - аномалия, при которой одна и
та же особь способна производить как женские, так и мужские половые клетки.
Самое неприятное, что у самцов с гермафродитными признаками были выявлены ре-
продуктивные отклонения: способность к успешному размножению зависела от
уровня гермафродитизма.
Эти исследования порождают ряд интересных вопросов. Во-первых, каким обра-
зом рыбы могут быть настолько репродуктивно пластичны, что загрязняющие веще-
ства, находящиеся в воде в низкой концентрации, настолько сильно влияют на
способность рыб к выживанию и размножению? Во-вторых, почему именно рыбы? Мо-
жет ли произойти такое с млекопитающими - например, с выдрами или дельфинами?
О влиянии химических веществ на размножение диких животных известно давно;
и здесь, так же как в «Безмолвной весне» Рэйчел Карсон, именно крупные рыбо-
ядные птицы впервые привлекли внимание к этой проблеме. В 1970-х гг. было от-
мечено снижение численности этих птиц во многих районах США., от Флориды до
Калифорнии и Великих Озер. Но в отличие от случаев, описанных в «Безмолвной
весне», птицы не падали замертво, а просто отказывались размножаться. Особен-
но было заметно отсутствие брачных игр и нежелание строить гнезда. В некото-
рых местах птицы откладывали яйца, но птенцы так и не вылуплялись или вылуп-
лялись с врожденными дефектами. В других местах в одном гнезде оказывались
две самки и двойное количество яиц.
Одним из тех, кто помог сложить воедино кусочки головоломки, была доктор
Тео Колберн, работавшая в Фонде охраны природы. Она показала, что такие веще-
ства, как вышеупомянутый этинилэстраднол, попадают в кровь птиц и действуют
как клеточные сигналы, изменяя репродуктивную физиологию, морфологию и пове-
дение животных. Чтобы разобраться в ее исследовании эндокринных нарушений у
птиц, вначале нужно в целом ознакомиться с репродуктивной биологией, начав с
самых привычных позвоночных животных - птиц и млекопитающих.
Репродуктивная система позвоночных животных может развиваться по мужскому
или женскому типу: и мужские семенники, и женские яичники возникают из одной
и той же зародышевой ткани. У млекопитающих и птиц пол определяется генетиче-
ски и остается стабильным на протяжении всей жизни. Дифференциация гонад (по-
ловых желез) всегда идет одним и тем же путем, что в итоге приводит к появле-
нию зрелых семенников или яичников. У млекопитающих результат определяется
геном SRY, локализованным в коротком плече Y-хромосомы. Те особи, у которых
имеется Y-хромосома и ген SRY, развиваются как самцы.
У птиц все происходит подобным же образом за исключением того, что у самцов
половые хромосомы гомологичны, или одинаковы (ZZ), а у самок - различны (ZW).
Недавние исследования показали, что развитие самцов у птиц запускается един-
ственным геном, DMRT1. Если активность этого гена затухает, происходит феми-
низация. Чтобы понять, как такие гены, как SRY или DMRT1, определяют пол,
нужно изучить развитие внутренних половых органов. На раннем этапе зародыше-
вые гонады начинают развиваться без половых клеток (яйцеклеток или спермато-
зоидов) ; эти клетки мигрируют в гонады позже. Внутренние половые органы (се-
мявыводящие протоки, придатки семенников и семенные пузырьки у самцов, и фал-
лопиевы трубы, матка и верхняя часть влагалища у самок) в эмбриогенезе появ-
ляются из развивающихся почечных канальцев, и у самцов их судьба оказывается
иной, чем у самок.
В ходе эмбрионального развития часть мезонефрической почки дает два типа
канальцев, вольфиевы и мюллеровы. Вольфиевы канальца под влиянием тестостеро-
на дифференцируются на семявыводящие протоки, придатки семенников и семенные
пузырьки. Вторая пара эмбриональных канальцев, мюллеровы, начинает развивать-
ся параллельно. У самцов развитие мюллеровых канальцев подавляется мюллеровым
ингибирующим фактором (МИФ) , гормоном, выделяемым семенниками. Развитие по
мужскому типу зависит от секреции тестостерона, и в его отсутствие у генети-
чески мужской особи возникает фенотип самки. Синтез МИФ, по всей видимости,
активируется геном SRY, что, в свою очередь, гарантирует атрофию мюллеровых
канальцев и нормальное развитие мужских органов.
Развитие самок происходит «по умолчанию». Если ничто не подавляет развитие
мюллеровых канальцев, они дифференцируются на фаллопиевы трубы, матку и верх-
ние части влагалища, хотя для полного развития женского фенотипа требуется
наличие эстрогена. Вольфиевы канальца, не поддерживаемые тестостероном, деге-
нерируют .
У млекопитающих и птиц вышеописанные процессы четко обусловлены: пол особи
определяется геном половой хромосомы. Однако репродуктивная функция зависит
не только от генетического определения пола. Репродуктивная система взрослого
млекопитающего формируется стероидами, которые начинают влиять еще на эмбрио-
нальной стадии. Система изначально чувствительна к стероидам, главное - ис-
кать их в нужном месте. Для млекопитающих таким нужным местом является пла-
цента. После того как оплодотворенная яйцеклетка имплантируется в эндометрий
матки, между матерью и плодом начинает развиваться плацента - сложная сеть
капилляров. Капилляры матери и плода соединяются между собой. И хотя кровь
матери напрямую не смешивается с кровью плода, кислород, питательные вещества
и другие соединения, в частности сигнальные стероиды, могут передаваться от
матери к развивающемуся плоду.
Недифференцированные гонады
XX
XY
Яичники
о
Эстроген
Пассивная
регрессия
вольфовых
(мезонеф-
ральных)
протоков
Мюллеровы
протоки
AM Г
f J яички
Активная
регрессия Тестостерон
мюллеровых
(парамезонеф-
ральных)
протоков Вольфовы
протоки
Маточные (фаллопиевы) трубы
Матка
Верхняя треть влагалища
Придатки яичка
Семявыносящие протоки
Семенные пузырьки
Однояйцевые близнецы, развивающиеся в результате разделения одной яйцеклет-
ки, обладают такой связью не только с матерью, но и друг с другом. Так как
однояйцевые близнецы всегда одного пола, стероиды, которыми они обмениваются,
одинаковы. У человека разнополые разнояйцевые близнецы защищены от воздейст-
вия «неправильных» стероидов, так как у них разные плаценты.
Но у других крупных млекопитающих - например, коров или буйволов - химиче-
ское общение становится проблемой. Если в матке матери одновременно развива-
ются телята разного пола, родившаяся самка обязательно оказывается стериль-
ной, и ее называют фримартин. Дело в том, что два плода делят одну плаценту
и, следовательно, часть гормонов, ответственных за половое развитие. МИФ,
один из главных гормонов для развития самцов, проходит через плаценту от за-
родыша мужского пола к зародышу женского и нарушает нормальное развитие мюл-
леровых канальцев. Поэтому матка не развивается и самка оказывается стериль-
ной.
Если у двух плодов общая плацента, обмен стероидами оказывает весьма серь-
езное влияние - для плода женского пола оно поистине разрушительно. У других
млекопитающих, у которых в норме рождается много детенышей, тонкие различия
внутриматочной среды воздействуют на развивающиеся зародыши весьма интересным
образом. Например, у грызунов и свиней матка, по сути, представляет собой ци-
линдр, где зародыши расположены в ряд. За исключением крайних в ряду, каждый
из зародышей находится между двумя другими, поэтому возможны три варианта:
соседями могут быть две самки, два самца или самец и самка.
Пол непосредственных соседей имеет большое значение и служит важным опреде-
ляющим фактором репродуктивной вариабельности из-за химической среды, созда-
ваемой ими. У зародышей грызунов женского пола, развивающихся между двумя за-
родышами мужского, повышен уровень тестостерона, и во взрослом состоянии они
более чувствительны к этому гормону и производят больше потомства мужского
пола. Такие самки также более склонны проявлять признаки полового поведения,
свойственного самцам, занимают большую территорию и более агрессивны. Самцы,
развивающиеся между двумя другими самцами, также более агрессивны, занимают
большую территорию, ярче проявляют родительское поведение и более чувстви-
тельны к тестостерону по сравнению с самцами, развивающимися между двумя сам-
ками.
Исследования приплода животных с многоплодной беременностью демонстрируют
нам как явные, так и тонкие эффекты эндогенных химических веществ на развитие
зародышей. Но химическое воздействие вовсе не обязательно должно производить-
ся веществами, поступающими от матери или соседей по матке; эти вещества мо-
гут даже не иметь природного происхождения - как те, что повлияли на культуры
тканей в лаборатории Аны Сото, о чем мы рассказывали в главе 14. Эти вещества
могут поступать из внешних источников, например сточных вод или сельскохозяй-
ственных угодий.
Первое свидетельство этого явления было обнаружено не у человека, а у до-
машнего скота. Уже более 50 лет назад было замечено, что у беременных живот-
ных, пасущихся там, где много красного клевера (Trifolium pretense), возника-
ют нарушения фертильности. Последующие эксперименты показали, что в красном
клевере содержится смесь изофлавоноидов - природных фитоэстрогенов, которые
могут влиять на фертильность самок. Влияние клевера обратимо (маток можно
просто перевести на другое пастбище), однако на этом примере мы видим эффект
природного вещества, которое действует как неверный клеточный сигнал.
Еще один пример - эпидемиологическое исследование Артура Хербста (подробно
описанное в главе 13) , детализирующее негативное влияние ДЭС на женскую ре-
продуктивную систему. Диэтилстильбэстрол, хотя и не является стероидом, нару-
шает работу эндокринной системы. Он порождает структурные дефекты, изменяя
схему развития через клеточные сигналы. В частности, воздействие ДЭС на ран-
них стадиях развития приводит к неполной атрофии вольфиевых канальцев, и да-
лее запускается целый каскад эмбриональных изменений, в конечном итоге приво-
дящий к репродуктивным аномалиям. Трагическая история с ДЭС иллюстрирует тот
факт, что вещества, нарушающие работу эндокринной системы, могут наносить не-
поправимый ущерб.
Наблюдая половую дифференциацию у млекопитающих, исследователи приходят к
общему выводу, что между генетикой и морфологией существует жестко закреплен-
ная связь. Однако даже у млекопитающих наличие фримартинов и других типов
внутриутробного влияния свидетельствует о том, что генетические особенности
связаны с морфологическими через клеточные сигналы, и такие сигналы, получен-
ные через плаценту, могут затмевать сигналы, посылаемые развивающимся половым
структурам от генетического материала. Кроме того, у птиц половая дифферен-
циация подвержена достаточно скромным изменениям, у рептилий и амфибий, а в
особенности у рыб, это гораздо более пластичный процесс. У холоднокровных по-
звоночных животных генетическое определение пола может преобладать, а может
полностью отсутствовать.
Среди рептилий существуют различные формы генетического определения пола.
Самки змей гетерогаметны (аналогично самцам млекопитающих), но у различных
видов черепах и ящериц гетерогаметными могут быть и самки, и самцы. У других
видов ящериц пол определяется генотипически, но без участия гетерогаметных
хромосом. Подобная ситуация существует и у амфибий: у некоторых видов гетеро-
гаметны самцы (XY) , а у других - самки (ZW) . У японской морщинистой лягушки
(Rana rugosa) в одних популяциях гетерогаметны самцы, а в других - самки, что
позволяет предположить, что эволюция половой дифференциации у этого вида про-
должается и в настоящий момент. Интересно, что при скрещивании гомогаметных
самцов (ZZ) и самок (XX) получается гетерогаметное потомство (XZ), полностью
состоящее из самцов.
Среди амфибий есть и другие примеры недостаточно четко определенных отноше-
ний между генетическим и морфологическим определением пола. Африканская шпор-
цевая лягушка (Xenopus laevis) - вид с гетерогаметными самками (ZW) и гомога-
метными самцами (ZZ). Однако при воздействии эстрадиола на головастиков может
возникать несоответствие между генетикой и морфологией: у генетически мужских
особей ZZ развиваются все внешние и внутренние половые органы женских особей.
При этом они могут скрещиваться с «настоящими» (генетически и морфологически)
самцами, имеющими те же половые хромосомы (ZZ), и давать потомство, состоящее
исключительно из самцов - и генетически, и морфологически.
У некоторых пресмыкающихся и небольшого числа земноводных пол определяется
преимущественно температурой, при которой развиваются зародыши. Ученые счита-
ют, что такое определение пола зависит не от какого-либо главного гена (по-
добного гену МИФ у млекопитающих или DMRT1 у птиц) , а от «парламентской сис-
темы» контроля, при которой изменения температуры внутренней среды в яйце вы-
зывают значительные изменения ферментной активности многих белков, ответст-
венных за определение пола.
Все вышеописанные варианты управления половой дифференциацией весьма впе-
чатляют, однако наибольшая вариабельность ее форм наблюдается среди 24 000
видов рыб. Как и у пресмыкающихся, у разных видов рыб гетерогаметны могут
быть самцы (ZW), самки (XY) или ни один из полов. У видов, которым свойстве-
нен гермафродитизм, обычно отсутствует жесткая система определения пола. Хотя
некоторые рыбы строго раздельнополы и развиваются как особи определенного по-
ла, сохраняя его на протяжении всей жизни, у других видов, среди которых
представители как минимум 25 семейств, может в той или иной степени прояв-
ляться гермафродитизм. Он может быть последовательным, когда особь вначале
функционирует как самец, а на более позднем этапе становится самкой, или на-
оборот; а может быть синхронным, когда у одной и той же особи одновременно
функционируют семенники и яичники.
У раздельнополых видов, особи которых имеют либо яичники, либо семенники,
гермафродитизм и спонтанное изменение пола встречаются очень редко. Однако
такие случаи все же отмечались как в природе, так и в лабораторных условиях.
Смена пола и аномальный гермафродитизм может возникать у рыб под воздействием
экзогенных химических веществ. Также имеется много свидетельств возможности
изменения процесса дифференциации половых желез у раздельнополых видов. Воз-
действие мужских гормонов или подобных им веществ может вести к регрессу тка-
ни яичников и появлению семенников, производящих нормальную сперму. Аналогич-
ным образом, воздействуя на организм эстрогенами, можно получить самку, даже
если первоначально уже началось развитие семенников.
Гибкость процесса определения пола у низших позвоночных животных допускает
гораздо более впечатляющие изменения в репродуктивной системе, чем те, что
могут происходить у млекопитающих и птиц. Это уже давно известно тем, кто за-
нимается разведением рыб, так как бывают ситуации, корда требуется выпустить
в природу стерильную популяцию животных. Один из способов гарантировать, что
рыбы не будут размножаться, - создать однополую популяцию, изменив пол хими-
ческим путем. При воздействии стероидами на определенных ранних стадиях раз-
вития можно получить популяцию, состоящую из одних самок или одних самцов. У
рыб, живущих ниже очистных сооружений или целлюлозно-бумажных комбинатов,
также отмечается изменение соотношения полов в популяциях, пусть и не такое
драматическое.
В развитии репродуктивной системы позвоночных возможны два результата -
женский или мужской организм. Эти результаты удобно представлять как дихото-
мию, однако на самом деле все несколько сложнее. Как уже говорилось выше, ге-
нетические самцы не всегда морфологически становятся ими, даже у млекопитаю-
щих. Важную роль здесь играют изменения химического состава среды, в которой
развивается плод или личинка, так как эти изменения могут нарушать систему
внутренних эндокринных сигналов, что приводит к нарушениям формирования ре-
продуктивных органов. Кроме того, пластичность репродуктивной системы выше
всего у рыб - так же как и пластичность реакции на экзогенные химические сиг-
налы. Вызывая проблемы с размножением или полное уничтожение популяции, как в
экспериментальном озере в Онтарио, эти сигналы могут очень серьезно воздейст-
вовать на экосистемы.
ГЛАВА 18. ВОЗДЕЙСТВИЕ
НА САМОЙ РАННЕЙ СТАДИИ:
ТРАНСГЕНЕРАЦИОННАЯ
ТОКСИКОЛОГИЯ
Дети - это не книжки-раскраски. Их
нельзя раскрасить так, как вам хочется.
Халед Хоссейни
Когда млекопитающее подвергается воздействию каких-либо химических веществ
на эмбриональной стадии, эффекты этого воздействия могут сохраняться всю
жизнь. В некоторых случаях катастрофический результат может быть следствием
преступного деяния чужеродного вещества, которое маскируется под клеточный
сигнал и изменяет процесс формирования плода. Классические примеры такого
влияния на организацию тканей - рождение фримартинов или негативное воздейст-
вие диэтилстильбэстрола на репродуктивную систему самок. Другие вещества мо-
гут нарушать развитие, изменяя наследственный материал (гены и хромосомы), и
при этих условиях эффект может не ограничиваться матерью и ее развивающимся
потомством, а передаваться следующим поколениям и после того, как действие
вещества закончится. В этой главе мы расскажем об эмбриональном происхождении
болезней, проявляющихся у взрослых, и, в частности, о мультигенерационной и
трансгенерационной токсикологии.
Еще Парацельс установил, что яд создает дозировка токсичного вещества. Од-
нако в случае мультигенерационной токсикологии очень важно разобраться, кому
предназначается эта дозировка. Если млекопитающее (неважно, самец или самка)
не беременно, полученная доза вещества действует лишь непосредственно на тка-
ни родительского поколения (которое в генетике обозначается как F0) . Если же
самка беременна, то токсин, как мы уже говорили в предыдущей главе, может
воздействовать как на родителя, так и на потомство (поколение F1). Вещества,
которые могут воздействовать на генетический материал, влияют на поколение
F1, даже если первоначально воздействию подвергалась небеременная самка или
самец. В данном случае генетический материал поколения F1 получен им от мате-
ри и отца, и если он был изменен, то в таком виде и наследуется. Беременная
самка - особый случай, так как вещество может одновременно воздействовать и
на нее, и на плод, но при этом благодаря наследованию измененный генетический
материал передается далее, поколению F2. Таким образом, воздействие, оказан-
ное на особь женского пола, изменяет генетический материал ее внуков.
Процессы, описанные выше, называются мультигенерационными эффектами, так
как в данном случае даже внуки беременной самки испытывают прямое, хотя и ог-
раниченное , влияние воздействия на родительское поколение. Как уже обсужда-
лось в предыдущей главе, мощные изменения в образовании структур организма
могут возникать, если токсичное вещество, например диэтилстильбэстрол, изме-
няет клеточные сигналы. Но что, если воздействие токсина на эмбриональной
стадии развития организма не оказывает значительного эффекта на организацию
тканей, а изменяет восприимчивость к каким-либо заболеваниям на более поздних
стадиях жизни? Эта гипотеза, описывающая так называемые пороки развития, не
нова: она возникла более 75 лет назад. В самых ранних из изученных случаев
эффекты возникали не из-за воздействия каких-либо токсинов, а из-за питания.
Лучше всего в этом отношении были изучены последствия Голодной зимы 1944-1945
гг. в Нидерландах.
В 1944 г. события Второй мировой войны в Европе достигли своего апогея. Со-
юзники высадились в Нормандии 6 июня 1944 г., и к концу года были освобождены
Париж, Бельгия и южная часть Нидерландов. Однако продвижение союзных сил за-
тормозилось на Рейне, и северные Нидерланды к зиме оставались под контролем
Германии. Пытаясь помочь союзникам, нидерландское правительство в изгнании
призвало железнодорожников к общей забастовке, чтобы помешать транспортировке
немецких соединений и снаряжения в регион. В ответ фашисты лишили оккупиро-
ванные районы продовольствия и топлива. К началу ноября каналы замерзли, ре-
гион оказался в блокаде, и начался голод.
Голод продолжался до самого освобождения Нидерландов от фашистов в мае 1945
г. В период голода потребление пищи на душу населения снизилось с 1800 ккал,
доступных до блокады, до менее 400 ккал в день. В этот период, несмотря на
длительную нехватку продовольствия, женщины продолжали беременеть, и, несмот-
ря на тяжелые условия, все данные тщательно записывались и сохранились. Через
много лет после войны детей, рожденных в больнице Вильгельмины с 1 ноября
1942 по 28 февраля 1947 г. , включили в международное исследование, известное
как Dutch famine birth-cohort study. Спустя 50 лет сведения о заболеваемости
взрослых, переживших еще до рождения последствия голода, сравнили с информа-
цией о ходе беременности их матерей, в том числе о весе и состоянии здоровья
женщин, а также о массе младенцев и плаценты при рождении. Отдельно рассмат-
ривалось воздействие голода на раннем, среднем и позднем сроке беременности
на основании даты рождения детей.
Сравнение общего здоровья взрослых, которые были рождены в период голода, и
тех, кто родился после него, дало поразительные результаты. Дети, матери ко-
торых пережили голод на позднем сроке беременности, были меньше при рождении,
а во взрослом состоянии у них оказалась нарушена толерантность к глюкозе. У
детей, чьи матери голодали на ранних сроках беременности, вес при рождении
был нормальным, что позволило предположить наличие у плода компенсаторного
роста на более поздних сроках, перед рождением. Тем не менее, у взрослых из
этой группы в три раза чаще по сравнению со средними показателями возникала
ишемическая болезнь сердца, чаще наблюдались отложение холестерина в артериях
(приводящее к атеросклерозу) и склонность к ожирению. Кроме того, в этой
группе люди чаще, чем в других, субъективно оценивали свое здоровье как пло-
хое.
Голодная зима в Нидерландах и ее последствия - показательный пример связи
между развитием плода и состоянием здоровья взрослого. На самом деле, как ни
странно, эти явления можно рассматривать как адаптивные, поскольку метаболи-
ческие изменения, возникающие во время внутриутробного развития, готовят по-
томство к жизни в стесненных условиях, в частности к недостатку пищи. Если бы
дети, пережившие голод на ранних этапах внутриутробного развития, прожили всю
свою дальнейшую жизнь в условиях недостаточного питания, произошедшие в их
организме метаболические изменения могли бы помочь им адаптироваться к тяже-
лым условиям. Согласно теории пороков развития проблемы возникают при несов-
падении среды обитания матери (недостаток пищи) и той, в которой впоследствии
живет ее потомство (изобилие пищи).
Результаты исследования последствий Голодной зимы заставили ученых заду-
маться о том, как возникают эти эмбриональные изменения, и в ходе дальнейших
исследований был раскрыт их механизм: эпигенетическая модификация генома.
Эпигенетика изучает стабильные изменения в потенциальной экспрессии генов,
которые могут передаваться последующим поколениям. Эпигенетические изменения,
в противоположность мутациям, возникают «поверх» генетического материала,
иными словами, при них не затрагивается сама нуклеотидная последовательность
ДНК.
Чтобы понять, как могут возникать эпигенетические модификации, стоит разо-
браться в том, что представляет собой генетический материал. Хроматин, веще-
ство, плотно складывающееся в хромосомах при митозе, - это не просто нить
ДНК, а макромолекулярный комплекс, в состав которого входят белки-гистоны,
одноцепочечная РНК и двухцепочечная ДНК. Основная единица строения хроматина
- нуклеосома, состоящая из восьми гистонов, которые формируют ядро, вокруг
которого намотано несколько витков ДНК. Такое строение экономично, однако для
прочтения и транскрипции ДНК ее необходимо размотать. При эпигенетических мо-
дификациях хроматина меняется способность некоторых нуклеосом раскручиваться,
из-за чего нарушается процесс транскрипции и трансляции генов.
Эпигенетические модификации могут возникать, по меньшей мере, тремя различ-
ными способами: модификацией самой ДНК, модификацией гистонов или изменением
некодирующей РНК. Добавочные молекулы, так называемые маркеры и метки, не ме-
няют саму цепочку ДНК, но позволяют присоединяться к ней метильным группам.
Где именно происходит метилирование генетического материала, зависит от
структуры ДНК. Молекула ДНК представляет собой двойную спираль - похожую на
лестницу макромолекулу, - закрученную по длинной оси. Лестница построена из
нуклеотидов, каждый из которых, в свою очередь, состоит из азотистого основа-
ния, пятичленного сахара и, по меньшей мере, одной фосфатной группы. В ДНК
могут быть четыре типа азотистых оснований: аденин, тимин, гуанин и цитозин.
Каждая ступенька лестницы ДНК - это пара оснований, при этом аденин всегда
соединяется с тимином, а гуанин с цитозином (А-Т, Г-Ц) . Метилирование чаще
происходит в Ц-Г островках - участках ДНК с большой пропорцией цитозин-
гуаниновых пар, и это, как правило, приводит к подавлению экспрессии генов.
Вторая форма эпигенетической модификации носит название гистоновой посттранс-
ляционной модификации: в этом случае к гистонам присоединяются какие-либо
группы атомов (например, фосфатные, ацетильные или метильные), влияющие на
доступ факторов транскрипции к ДНК и таким образом ограничивающие экспрессию.
Третья форма эпигенетической модификации связана с некодирующей РНК, которая
может либо способствовать экспрессии генов, либо, наоборот, подавлять ее.
Стоит отметить, что все эти механизмы эпигенетической модификации не работают
изолированно; транскрипция и трансляция генов в белки происходит под влиянием
их совокупного действия, которое может быть как стимулирующим, так и заторма-
живающим .
Эти механизмы хорошо изучены, однако их важность становится очевидной при
сравнении переживших голод с теми, кто питался нормально. У тех людей, матери
которых голодали на раннем сроке беременности, по прошествии 60 лет обнаружи-
валась меньшая степень метилирования ДНК в определенном гене (инсулин-
подобном факторе роста 2) по сравнению с их же братьями и сестрами того же
пола, выношенными и рожденными в условиях нормального питания. Что интересно,
при сравнении детей из одной семьи, один из которых родился в нормальных ус-
ловиях, а второй пережил голод на позднем (а не на раннем) сроке беременности
матери, никаких различий в метилировании отмечено не было. В дальнейшем были
предприняты попытки обобщить эти результаты, проведя аналогичные сравнения,
но уже с использованием глобальных данных по метилированию ДНК, однако ника-
кого статистически достоверного уровня гипометилирования выявлено не было.
Исходя из этого, можно предположить, что гипометилирование, наблюдавшееся у
людей, переживших Голодную зиму в Нидерландах, - это лишь частный, но не об-
щий случай.
Голодная зима показала ученым роль эпигенетической модификации в развитии
заболеваний у взрослых людей. Другой набор таких свидетельств был получен из
исследований однояйцевых близнецов. Как мы уже говорили в предыдущей главе,
однояйцевые близнецы появляются в результате единичного акта оплодотворения,
когда одна зигота разделяется на две, генетически идентичные. На этом этапе
развития генетический материал у двух организмов одинаков, так же как и эпи-
генетические модификации. Но на протяжении жизни эти модификации, в том числе
метилирование ДНК, могут возникать индивидуально в ответ на особенности усло-
вий среды - например, воздействие химических веществ, низкие дозы радиации,
характер питания и поведенческие сигналы. Если близнецы живут в разных усло-
виях, возникает «эпигенетический дрифт» - уровень метилирования ДНК и прочих
модификаций у двух близнецов может стать различным. Такие наследственные,
связанные с возрастом заболевания, как диабет II типа, болезнь Альцгеймера и
некоторые виды рака, в том числе груди и простаты, у однояйцевых близнецов
вовсе не обязательно развиваются одинаково и в одно и то же время, что под-
тверждает роль в этих процессах среды, а не только генетического материала.
Таким образом, можно сказать, что во многих случаях человек заболевает из-за
особенностей своей эпигенетической модификации.
Химические вещества
и эпигенетическая
модификация
В недавних исследованиях токсичных веществ было обнаружено, что все вещест-
ва, нарушающие работу эндокринной системы, - например, диэтилстильбэстрол,
гинестеин (фитоэстроген, содержащийся в сое) или бисфенол А (пластификатор,
используемый в производстве поликарбонатных материалов), - вызывают эпигене-
тические эффекты. Например, при назначении ДЭС в раннем младенческом возрасте
происходит активация важных генов, влияющих на развитие, из-за эпигенетиче-
ского гипометилирования. При этом изменения в экспрессии генов сохраняются
надолго и во взрослом возрасте.
При рассмотрении в совокупности мультигенерациоиные эффекты веществ, воз-
действующих на эндокринную систему, оказываются еще сложнее, так как происхо-
дит взаимодействие изменений клеточных сигналов с эпигенетической модификаци-
ей. Такие вещества, как ДЭС, могут действовать через стероидные рецепторы и
инициировать каскад процессов, приводящих к изменению экспрессии стероид-
чувствительных генов. Эпигенетические процессы также могут играть свою роль в
этой системе, так как активация некоторых из этих стероид-чувствительных ге-
нов зависит от степени метилирования. Поэтому эпигенетическая модификация иг-
рает роль в экспрессии генов и после получения стероидным рецептором неверно-
го сигнала. Таким образом, вещества, нарушающие работу эндокринной системы,
такие как ДЭС или бисфенол А, могут стимулировать экспрессию генов как на
уровне рецепторов, так и на более позднем этапе, изменяя клеточные сигналы и
воздействуя на метилирование ДНК.
Трансгенерационные
эффекты
Мультигенерационные эффекты воздействия токсичных веществ отражаются на по-
колениях, которые в момент воздействия уже присутствовали хотя бы в виде по-
ловых клеток. В то же время трансгенерационные эффекты проявляются и спустя
очень длительное время после того, как воздействие состоялось. На первый
взгляд сложно понять, как воздействие во время беременности может негативно
влиять на следующие за внуками, то есть F2, поколения. Однако недавние экспе-
рименты на грызунах показали, что мультигенерационные эффекты сохраняются и в
поколении F3 и далее.
Первые зафиксированные случаи химически индуцированных трансгенерационных
эффектов наблюдались при воздействии на крыс (поколение F0) пестицида винкло-
зина - фунгицида, также являющегося антиандрогеном. Выяснилось, что в поколе-
нии F2, полученном при случайном скрещивании потомков из поколения F1, у по-
давляющего большинства самцов возникает специфический дефект сперматозоидов
(увеличение уровня запрограммированной гибели клеток, или апоптоза). К удив-
лению ученых, этот дефект сохранялся и в последующих поколениях, вплоть до
F4. Дополнительные эксперименты показали, что при скрещивании потомков муж-
ского пола с самками из другой линии, не подвергавшейся воздействию, эффект
также передается самцам последующих поколений, но при скрещивании самцов из
другой линии с самками из экспериментальной он исчезает, что свидетельствует
о том, что трансгенерационное нарушение передается по мужской линии.
За время, прошедшее после первых экспериментов с винклозином, стало понят-
но, что трансгенерационные эффекты не ограничиваются апоптозом сперматозои-
дов, и в последующих поколениях может наблюдаться целый ряд негативных по-
следствий. Кроме того, исследования показали, что другие влияющие на эндок-
ринную систему вещества, например диоксины, метоксихлор (смесь пестицидов,
включающая перметрин), ДЭТА и углеводороды (реактивное топливо), также спо-
собны производить трансгенерационные эффекты, которые нередко передаются по
линии одного пола (мужского или женского).
Как же воздействие, которое испытала ваша прапрабабка, может влиять на вас?
Подобные трансгенерационные эффекты - отнюдь не научная фантастика, а неодно-
кратно зафиксированная учеными реальность, обусловленная эпигенетическими ме-
ханизмами , описанными выше. Чтобы понять, как все это происходит, необходимо
снова вернуться к эпигенетической модификации и к тому, что происходит с ней
от поколения к поколению.
Метилирование ДНК, происходящее в течение жизни отдельных индивидуумов (на-
пример, однояйцевых близнецов, о которых мы говорили выше), можно рассматри-
вать как процесс прогрессивной модификации генетического материала. Однако
при смене поколений этого не происходит, поскольку в определенные моменты
развития все эпигенетические модификации фактически стираются. В период эм-
брионального развития при морфологическом определении пола (развития того или
иного типа половых желез) в будущих половых клетках происходит полное демити-
лирование, так что все метильные маркеры, накопившиеся в родительском поколе-
нии , удаляются.
Интересно, что сразу после такого демитилирования процесс метилирования ДНК
начинается снова. Это необходимо, так как метилирование - фундаментальный ме-
ханизм «выключения» определенных генов. Кроме того, благодаря эпигенетической
модификации экспрессия некоторых, так называемых импринтинговых, генов может
происходить только у родителя, который является их носителем. Такие гены на-
рушают нормальные законы наследования, согласно которым степень экспрессии
генов каждого из родителей должна быть одинакова. Иными словами, гены с одной
стороны (часто материнской) выключаются, а гены с другой (отцовской) - рабо-
тают. Такие изменения экспрессии могут быть адаптивными, так как именно от-
цовские гены могут способствовать получению плодом всех необходимых ресурсов
материнского организма, а материнские - более равномерному распределению ге-
нетических ресурсов между матерью и плодом (или несколькими). Таким образом,
процесс геномного импринтинга - это эпигенетический механизм, благодаря кото-
рому отец гарантирует своему потомству наилучшие условия внутриутробного раз-
вития .
В настоящее время ученые сходятся во мнении, что такие химические вещества,
как винклозин, воздействуют на последующие поколения путем геноподобного им-
принтинга. После демитилирования эпигенетические маркеры, связанные с опреде-
ленными заболеваниями, так же как и полезные импринтинговые гены, вновь мети-
лируются и снова закрепляются в эпигеноме. Подобно маскирующимся под клеточ-
ные сигналы чужеродным веществам, некоторые токсины вызывают эпигенетические
изменения, которые могут сохраняться в потомстве как минимум до четвертого
поколения. Экзогенные химические вещества «взламывают» естественные и необхо-
димые биологические процессы, нанося долговременный ущерб.
Эпигенетика действительно подрывает идеи и определения классической токси-
кологии. Если вещество вызывает изменения в геноме, которые отражаются на
многих поколениях после конкретного воздействия, стоит ли считать этот эффект
принадлежащим к сфере токсикологии или лучше рассматривать его как проблему
биологии развития или молекулярной генетики? Кроме того, следует ли требовать
от компаний-производителей таких веществ, как винклозин или метоксихлор, тес-
тировать безопасность их продукции на многих поколениях потомков?
ГЛАВА 19. ЕЩЕ РАЗ
О ПРИРОДНЫХ ЯДАХ
От кори ты трясешься,
От свинки ты пухнешь,
От ветрянки прыгаешь и вертишься.
Обычная простуда сводит тебя с ума,
Коклюш тебя замораживает,
А ядовитый плющ вызывает страшный зуд!
Джерри Либер и Майк Столлер, «Ядовитый
плющ» (песня группы The Coaster)
В главе 8 мы уже рассматривали природные яды - вещества, которые некоторые
виды используют в своей борьбе за существование. Например, гремучей змее ну-
жен яд, чтобы нейтрализовать грызуна, предназначенного ей на обед. Такие ток-
сины должны вводиться в тело жертвы с помощью иголок, клыков или жала. В дру-
гих случаях яд сохраняется в теле животного и воздействует на хищника, кото-
рый съедает или пытается съесть такую ядовитую жертву. Например, ткани рыбы-
ежа съедобны, но содержат тетродотоксин, и, чтобы не получить летальную дозу
во время обеда, нужны большие предосторожности в процессе приготовления.
В описанных выше случаях токсины не попадают в окружающую среду и достаются
тому, кому предназначены. Однако есть другие примеры природных ядов, которые
не попадают в эту категорию, так как между производителем токсичной молекулы
и ее реципиентом возникает разрыв. Иными словами, эти природные яды могут по-
падать в среду, сохраняя свою токсичность.
Один из самых известных биологических токсинов, способных попадать в окру-
жающую среду, - урушиол, маслянистое вещество, содержащееся в ядовитом плюще
и сумахе. Урушиол при контакте с кожей вызывает аллергическую реакцию, но,
что интересно, это вещество не выделяется на поверхности органов растения, а
содержится внутри него. Если вы легонько прикоснетесь к неповрежденному лис-
ту , с вами ничего не будет. Выделение урушиола происходит только при повреж-
дении органов растения. К несчастью, растения этих видов очень хрупкие, и вы-
деление яда может происходить даже через мельчайшие отверстия, оставленные
насекомыми, так что маловероятно, что, проходя мимо, вы столкнетесь с непо-
врежденным растением.
Ядовитый плющ (Toxicodendron radicans).
Когда урушиол выделяется из тканей растения в окружающую среду, его ядови-
тые свойства, а также значительная устойчивость, становятся очевидны. Урушиол
- жирорастворимое вещество, которое практически невозможно просто смыть во-
дой. Кроме того, это очень сильный яд: всего лишь одного нанограмма (одной
миллиардной части грамма) достаточно, чтобы вызвать зуд. Однако он не только
силен, но еще и удивительно устойчив: известны случаи, когда токсичные свой-
ства сохранялись у урушиола, полученного сотни лет назад. Мертвые части рас-
тения - листья, стебли и корни - сохраняют токсичность, так как масло остает-
ся активным на любой поверхности, в том числе на мертвых растениях, в течение
как минимум пяти лет, а порой во много раз дольше. Маслянистая природа веще-
ства, его высокая токсическая активность и устойчивость создают весьма непри-
ятный токсин. Вторичный контакт (горизонтальная передача яда от растения на
мех животного и далее на кожу человека или от растения на одежду, а затем на
кожу) с ним не просто возможен, но и происходит очень часто, и нередко наши
домашние питомцы приносят токсин со двора в дом, где он оказывается на руках
хозяев. Точно так же можно передать урушиол со своей одежды спустя много вре-
мени после того, как произошел контакт с его источником. Если же скосить или
сжечь ядовитое растение, урушиол может попасть в атмосферу, где продолжает
оставаться токсичным. Особенно опасно вдыхание аэрозоля, так как, помимо кож-
ного зуда, урушиол может вызывать раздражение и отек тканей вокруг глаз, а
также в глотке и даже легких.
Растения - не единственные организмы, чьи яды могут передаваться через ок-
ружающую среду. Разнообразные виды бактерий производят экзотоксины - химиче-
ские вещества, которые после секреции остаются там, где бактерии уже переста-
ли расти. Обычно это белки, взаимодействующие с клетками хозяина, и в боль-
шинстве случаев они оказывают воздействие на ткани, находящиеся далеко от вы-
делившей экзотоксин бактериальной клетки. Многие из них являются причинами
болезней, в том числе таких хорошо известных и унесших много жизней на протя-
жении человеческой истории, как ботулизм, дифтерия и столбняк. Все эти забо-
левания вызываются не самим бактериями, а именно секретируемыми ими экзоток-
синами. Прекрасный пример этого явления - нейротоксины, вырабатываемые бакте-
рией С. botulinum.
Существуют семь различных форм ботулотоксина, одна из которых, ботулотоксин
А, является самым токсичным из всех известных на сегодняшний день веществ.
Ботулотоксин А присоединяется к пресинаптической мембране нейрона, секрети-
рующего ацетилхолин, мешая этой секреции (см. главу 8). С. botulinum - обли-
гатный анаэроб, то есть эти бактерии растут, размножаются и производят нейро-
токсины только в анаэробной (лишенной кислорода) среде. Но споры С. botulinum
устойчивы к кислороду и высокой температуре. Большинство людей сталкиваются с
ботулотоксином при отравлении плохо приготовленными консервированными продук-
тами, однако цикл развития С. botulinum связан с внешней средой, и для его
завершения необходим экзотоксин.
Споры С. botulinum можно обнаружить повсеместно в осадочных отложениях и
воде многих водоемов. Одно из условий, способствующих росту бактерий, - стоя-
чая теплая вода с большим количеством нитчатых сине-зеленых водорослей. Масса
водорослей постепенно отмирает и начинает разлагаться, создавая небольшие
участки анаэробной среды, насыщенной органикой, где С. botulinum может про-
цветать . Начиная расти, бактерии обязательно производят ботулотоксин. Утки и
другая водная дичь могут подвергаться воздействию нейротоксина, затем погиба-
ют и также начинают разлагаться, становясь инкубаторами для бактерий, произ-
водящих еще больше ботулотоксина. Личинки мух и другие насекомые-падалыцики,
питающиеся разлагающейся плотью, обладают устойчивостью к нейротоксину, одна-
ко они становятся переносчиками, как самого вещества, так и производящих его
бактерий. Птица, питающаяся этими насекомыми, также может погибнуть от отрав-
ления, начать разлагаться и стать новым инкубатором для ботулиновых микроор-
ганизмов. Этот жизненный цикл (известный как цикл «труп - личинки») поддержи-
вает сам себя и может приводить к вспышкам ботулизма, уничтожающим большое
количество водной дичи.
Урушиол и ботулотоксин - хорошо изученные вещества, воздействующие на из-
вестные мишени известным путем. Однако существуют и другие токсины, менее по-
нятные, воздействие которых может носить случайный характер. Возьмем, к при-
меру, прионы. Прионы - это белки, которые могут быть свернуты по-разному:
прион нормальной конфигурации безвреден, а в другой форме может становиться
возбудителем заболеваний. Аминокислотная последовательность белка остается
одной и той же, однако, его трехмерная структура может меняться. Инфекционный
прион может воздействовать на нормальные прионные белки, превращая их в бо-
лезнетворные, и таким образом происходит его репликация.
При наличии большого количества инфекционных прионов они собираются вместе,
образуя фибриллы, и ученые считают, что именно они вызывают заболевания. При-
оны - причина целого ряда дегенеративных поражений мозга, включая губчатую
энцефалопатию крупного рогатого скота (коровье бешенство), почесуху овец и
коз, хроническую энцефалопатию у диких оленьих и синдром Крейтцфельда - Якоба
у человека. Прионы - это инфекционные агенты, вещества, занимающее некое про-
межуточное положение между болезнетворными бактериями и вирусами и токсичными
веществами. Инфекционные заболевания вызываются организмами, содержащими ге-
нетический материал в форме ДНК или РНК - вирусами, бактериями или грибами.
Инфекционные заболевания являются компонентом живых систем, и, если болезне-
творный организм удалить из организма хозяина, на этот организм во внешней
среде будут действовать определенные биологические ограничения. Многие виру-
лентные (заразные) вирусы и бактерии не способны выживать без хозяина, и вре-
мя их существования на коже или какой-то сухой и твердой поверхности весьма
непродолжительно.
Инфекционные прионы, напротив, могут реплицироваться без участия ДНК или
РНК. Кроме того, их горизонтальная передача от одной особи-хозяина к другой
может происходить как биологическим путем, так и через окружающую среду. Био-
логическая передача у представителей семейства оленей может происходить через
жидкости тела. Олени - стадные животные со сложной социальной организацией.
Между ними очень часто происходит контакт через слюну, мочу, фекалии или око-
лоплодную жидкость при рождении детенышей. Поэтому прионная инфекция от одно-
го животного может очень легко переноситься на других членов стада.
Передача через окружающую среду также возможна. Описан случай, когда овец
пустили на поле, где 16 лет назад паслись овцы, зараженные почесухой, и они
также заболели, что свидетельствует о том, что инфекционный агент способен
очень долго сохраняться в окружающей среде. Установлено, что прионы могут
присоединяться к определенным типам частиц почвы, и даже в таком связанном
состоянии оказываются доступны для животных, пасущихся на зараженном пастби-
ще . В отличие от живых организмов, молекулы прионов в среде ведут себя как
химические вещества. Так же как урушиол ядовитого плюща или ботулотоксин, они
могут долгое время сохраняться в среде независимо от организмов, которые их
произвели.
Синдром Крейтцфельда - Якоба - редкое заболевание, поражающее всего одного-
двух человек на миллион в год. Большая часть (85 %) этих случаев возникает не
в результате горизонтальной передачи от животных или из окружающей среды, а
из-за спонтанного преобразования неинфекционных форм приона, которые присут-
ствуют в организме каждого человека. Нарушение структуры прионных белков, по-
рождающее инфекционную форму, чаще всего происходит у людей старше 65 лет и
обычно приводит к смерти в течение полугода после появления первых симптомов.
Так называемый новый вариант болезни Крейтцфельда - Якоба, разновидность
коровьего бешенства, был впервые отмечен только в 1990-х гг. Считается, что в
данном случае человек заболевает при поедании коровьего мяса и субпродуктов,
загрязненных тканями головного или спинного мозга больных животных. Хотя это
заболевание остается очень редким (в США. было зафиксировано всего четыре слу-
чая) , обнаруженная возможность передачи коровьего бешенства от скота к чело-
веку вызвала беспокойство в отношении надлежащих способов избавления от зара-
женного скота. В процессе переработки неиспользованного органического мате-
риала, остающегося после разделки туш, прионы могут попадать либо в сами про-
дукты, либо в сточные воды. При захоронении зараженных туш прионы также могут
попадать в окружающую среду и загрязнять почву и воду.
Живые организмы, вырабатывающие различные природные яды, тратят на это зна-
чительные энергетические ресурсы, так что, если яд не обеспечивает очевидных
преимуществ в борьбе за существование, его выработка бессмысленна. Учитывая
это, токсичные вещества обычно вырабатываются организмами в ограниченных ко-
личествах и непостоянно. Прионы переворачивают эту идею с ног на голову, так
как возникают случайным образом. Кроме того, они самостоятельно реплицируют-
ся, и поэтому кривая зависимости реакции от дозы к ним практически непримени-
ма. Концентрация прионов в нервных тканях зараженного животного обычно увели-
чивается постоянно даже без поступления новых прионов извне. Однако в то же
самое время прионы не ведут себя во внешней среде как природные органические
вещества, так как сохраняются очень долго, поэтому воздействие биоактивных
прионов через среду - достаточно обычное дело. Таким образом, прионы пред-
ставляют собой особый класс веществ, которые нельзя отнести ни к живым систе-
мам, ни просто к токсичным веществам, поскольку они обладают некоторыми чер-
тами и тех и других.
ГЛАВА 20.
УСТОЙЧИВОСТЬ
К ХИМИКАТАМ
Если история эволюции чему-то нас и
научила, так это тому, что жизнь невоз-
можно удержать. Жизнь вырывается на
свободу, она захватывает новые террито-
рии и разрушает барьеры - болезненно,
иногда опасно, но, тем не менее - вот
она, жизнь.
Майкл Крайтон, из сценария фильма «Парк
Юрского периода»
Современная токсикология охватывает сферы, которые Парацельс не мох1 себе и
представить. Эпигенетика развенчивает идею о том, что только прямое воздейст-
вие способно причинить вред, а такие биологические молекулы, как прионы, де-
монстрируют, что токсичность не всегда можно описать классической кривой за-
висимости реакции от дозы. Как можно определить дозу вещества, если это веще-
ство само себя реплицирует? Еще одно явление на «токсикологическом поле» -
биологическая реакция на токсичность, или устойчивость. Повсеместное исполь-
зование химикатов для борьбы с вредителями, как это ни парадоксально, заста-
вило их выработать устойчивость к этим веществам. Если уж брать по максимуму
- само развитие устойчивости можно считать самореплицирующимся «загрязните-
лем» . Но прежде чем обсудить этот вопрос, имеет смысл рассмотреть, как обра-
зуются устойчивые популяции вредителей.
Устойчивость
к химикатам и
естественный
отбор
Пестициды и их функциональные «кузены» - антибиотики - представляют собой
химическое оружие, направленное на виды живых организмов, популяции которых
мы стремимся контролировать. Хотя химическая война с насекомыми, сорняками и
прочими вредными для человека видами организмов идет относительно недавно, с
точки зрения эволюции наши вредители уже успели выработать устойчивость, при-
чем на удивление быстро. Устойчивость к пестицидам и антибиотикам - результат
естественного отбора, однако, эта концепция так обманчиво проста, что может
показаться неадекватным объяснением для столь быстрого развития защитных ме-
ханизмов . Но естественный отбор действительно является очень мощным инстру-
ментом создания устойчивости к химикатам.
Идея естественного отбора основана на том, что многие виды живых организмов
производят больше потомства, чем способно выжить и размножиться. Как хорошо
известно всем, у кого есть сестры или братья, среди потомства генетическая
вариабельность весьма велика. Хотя подавляющее большинство генетических раз-
личий не влияют на общую приспособленность организмов, некоторые черты могут
иметь особое значение13. Кроме того, особи, обладающие лучшей общей приспо-
собленностью, обычно производят больше потомства, чем менее приспособленные,
хотя размножающиеся. Таким образом, гены, обеспечивающие значительное повыше-
ние приспособленности, со временем широко распространяются в популяции.
Отдельные особи внутри вида, чтобы выжить и размножиться, должны преодоле-
вать многочисленные трудности, одна из которых - воздействие химических ве-
ществ . Некоторые из подвергшихся воздействию особей могут погибнуть, а другие
- выживут. Те, кто сможет найти способ противостоять токсическому воздействию
пестицидов или антибиотиков с помощью биотрансформации и других механизмов, с
большей вероятностью передадут свои гены следующему поколению.
Виды выработали различные стратегии, гарантирующие, что какая-то часть их
потомства и, следовательно, генетического материала выживет и сохранится и, в
свою очередь, также даст поколение потомков. Одна из них - так называемая К-
стратегия, или экономное размножение, при которой родители вкладывают много
энергии в свое потомство, но из-за этого не могут производить его в большом
числе. Такой сценарий обычно характерен для организмов с большой продолжи-
тельностью жизни и медленной сменой поколений. Человек, естественно, попадает
в эту категорию, как и многие знакомые нам млекопитающие - домашние (коровы,
лошади, собаки и кошки) и дикие (киты, олени, львы, тигры и медведи).
Альтернативой этому варианту служит так называемая г-стратегия, или избы-
точное размножение, при котором родители производят многочисленное потомство,
но вкладывают в каждого потомка относительно мало. Энергия тратится преимуще-
ственно на то, чтобы произвести на свет как можно больше новых организмов,
так как большая их часть не достигнет зрелости. Представьте себе количество
семян, которое созревает в одном одуванчике, или количество мышат, которые
рождаются у одной пары мышей за год. Виды, придерживающиеся г-стратегии, об-
ладают рядом общих свойств, в том числе способностью быстро реагировать на
изменения среды.
Различия в репродуктивной стратегии очень важны, так как помогают нам по-
нять , как развивается устойчивость к химикатам. При прочих равных условиях
чем быстрее у вида происходит смена поколений, тем быстрее идет процесс эво-
люции. Чем более выражена у вида г-стратегия, тем более вероятно, что его
представители вовремя выработают устойчивость. К несчастью, именно те виды,
которые являются мишенями химического контроля - например, грызуны, комары,
тля, жуки-точильщики и долгоносики, бактерии - очень часто оказываются вида-
ми, быстрее всего вырабатывающими устойчивость к химикатам.
Насекомые
и пестициды
Сельское хозяйство, один из столпов цивилизации, - это цикл культивирования
и роста, завершающийся поеданием человеком того, что он вырастил. Но у нашего
урожая есть и другие потребители, которым он весьма по душе. Из-за вредителей
мы теряем от 10 до 40 % выращиваемого растительного пищевого сырья. Его по-
требляют грибы и грызуны, но наибольший урон сельскому хозяйству наносят на-
секомые .
Бороться с насекомыми-вредителями с помощью химических средств пытаются уже
не один век, но благодаря достижениям последнего столетия между человеком и
насекомыми разгорелась настоящая гонка вооружений. И пока нельзя сказать, что
Термин «приспособленность» в генетике означает способность организма выживать и,
что более важно, размножаться.
насекомые проигрывают, потому что за это время более чем у 500 видов вырабо-
талась устойчивость к одному или более пестицидам.
Устойчивость насекомых к пестицидам отчасти вызвана способом применения хи-
мических веществ. Давайте рассмотрим девственное поле, где еще ни разу не
распыляли пестициды. Первое использование убивает значительную часть чувстви-
тельных к пестицидам насекомых, и благодаря этому урожай повышается. Увеличи-
вая количество пестицидов, можно убивать больше насекомых, и урожай продолжит
увеличиваться. Однако зависимость не линейна, так как в определенной точке
дальнейшее увеличение количества применяемых пестицидов начинает давать лишь
незначительный прирост урожая. На этом этапе дальновидный фермер перестает
использовать пестициды, потому что затраты становятся неоправданными.
Пестициды убивают в первую очередь тех особей, которые более чувствительны
к ним, а выживают, по логике вещей, те, у которых есть генетические предпо-
сылки для устойчивости. Если в определенном регионе все чувствительные к яду
особи исключаются из популяции, более устойчивые особи скрещиваются друг с
другом и увеличивают свою численность, изменяя генофонд популяции. Именно по
этой причине так важно наличие в сельскохозяйственных регионах природных бу-
ферных зон и прочих некультивируемых ландшафтов, которые позволяют вредите-
лям, чувствительным к ядам, размножаться и сохранять свои гены. Так что, как
это ни парадоксально, эффективный метод контроля популяций вредителей обеспе-
чивает сохранение в их генофонде генов, обеспечивающих особям чувствитель-
ность к химикатам. Если эти гены удаляются из общего пула, то остаются только
те, что обеспечивают устойчивость, и вся популяция, к великому огорчению фер-
мера, становится устойчива к пестицидам.
Пестициды подчиняются правилам абсорбции, описанным в главах 4 и 5. Токсич-
ные молекулы движутся к рецептору, пытаясь соединиться с ним, а клеточные ме-
ханизмы защиты стараются предотвратить это событие. Существует, как минимум,
два основных способа, которые использует для этого клетка, и развитие устой-
чивости к пестицидам у насекомых может быть связано с обоими. Первая страте-
гия - изменить рецептор так, чтобы токсичное вещество не могло с ним связать-
ся. Вторая - задействовать внутриклеточные белки так, чтобы превратить пести-
цид в относительно безопасный метаболит или же снизить чувствительность к не-
му ткани-мишени.
При любом механизме, по которому идет отбор, развитие устойчивости продол-
жает давать неожиданные результаты. Например, ученые предполагали, что изме-
нения в физиологии и молекулярной биологии насекомых, обеспечивающие выживае-
мость особей, должны быть эфемерны, так как селективное преимущество реализу-
ется только при наличии конфронтации с пестицидами. Так действительно бывает
часто, но не всегда. Например, у австралийской овечьей мухи (Lucilla cuprina)
гены, обеспечивающие устойчивость к малатиону, были обнаружены даже у мух,
пойманных до начала применения этого инсектицида, но при этом генов устойчи-
вости к диазинону (другому фосфорорганическому пестициду) обнаружено не было.
Возможно, эти мутации дают мухам другие преимущества, однако если генетиче-
ские предпосылки устойчивости к пестицидам присутствуют у мух даже при отсут-
ствии пестицидов и передаются последующим поколениям, значит, эта мутация не
оказывается для насекомых невыгодной в энергетическом смысле.
Антибиотики
и бактерии
Антибиотик - это лекарство, которое убивает микроорганизмы или подавляет их
рост, в то же время не являясь летальным для человека или других животных.
Исторически различали две группы антибактериальных средств: синтезируемые ла-
бораторно (например, первые поступившие в продажу сульфамидные препараты) и
производимые живыми организмами (например, пенициллин). Сегодня большинство
антибиотиков - это производные природных веществ, которые были выделены в
чистом виде и сейчас синтезируются промышленно, поэтому граница между природ-
ными и искусственными антибиотиками фактически стерлась.
Антибиотики произвели революцию в медицине, так как с их помощью удается
контролировать многие инфекционные заболевания. Во время Гражданской войны в
США. более 70 из каждой тысячи солдат умирали от инфекций. Примерно через 80
лет, во время Второй мировой, уровень смертности от инфекционных заболеваний
снизился до менее 1 на 1000. Это исключительное повышение выживаемости во
многом объяснялось именно началом широкого применения пенициллина и других
антибиотиков.
История пенициллина очень интересна. Его антибактериальные свойства были
впервые открыты случайно Александром Флемингом14 в 1928 г. До 1941 г. к пени-
циллину относились как к любопытной научной новинке, пока целая сеть лабора-
торий в США не объединили усилия по исследованиям возможностей его производ-
ства. В течение пяти лет производство пенициллина прошло путь от грубой лабо-
раторной методики, дававшей очень низкий выход продукта, до серийного выпуска
путем ферментации с применением индустриальных технологий. До 1941 г. в лабо-
раториях получали лишь очень малое количество плохо очищенного пенициллина; к
концу Второй мировой войны объем производства вырос до 4 млн. стерильных упа-
ковок в месяц.
Уже тогда, когда антибиотики только начинали широко применяться, устойчи-
вость микроорганизмов не сильно отставала от достижений медицины. При долго-
временном (более 10 дней) использовании какого-то одного антибиотика у бакте-
рий успевал произойти отбор на устойчивость не только к этому, но и к похожим
препаратам. Но даже без долговременного применения устойчивость в больничных
условиях вырабатывалась в достаточно короткие сроки. Например, в 1930-е гг. в
военных госпиталях стали появляться устойчивые к сульфамидам штаммы бактерий,
а в гражданских больницах Лондона в 1940-е гг. обнаружился устойчивый к пени-
циллину стафилококк. Именно быстрая выработка бактериями устойчивости стала
одной из движущих сил для изобретения новых антибиотиков. В 1959 г. в ответ
на устойчивость бактерий к пенициллину появился метициллин. Ванкомицин, анти-
биотик с возможным токсичным побочным действием, впервые появился в продаже в
1958 г., но наиболее широко начал применяться в 1980-е гг., после появления
устойчивого к метициллину Staphylococcus aureus и устойчивого к пенициллину
Streptococcus pneumoniae. Бактерии вырабатывают устойчивость с поразительной
скоростью. Так, например, когда в начале 1950-х гг. в качестве альтернативы
пенициллину стал применяться эритромицин, менее чем через год от него при-
шлось отказаться из-за выработки S. aureus очень сильной устойчивости к нему.
Способность бактерий вырабатывать устойчивость к антибиотикам не ограничи-
вается больницами и прочими медицинскими учреждениями, так как антибактери-
альные средства находят все более широкое применение и в других сферах. Точ-
ное количество антимикробных препаратов, используемое в мировом животноводст-
ве для лечения и стимулирования роста скота, неизвестно, поскольку подобная
статистика ведется всего в нескольких странах мира. Тем не менее, по оценкам
ВОЗ, по крайней мере, половина антибиотиков, производимых в мире, использует-
ся не в человеческой медицине, а в сельском хозяйстве. Учитывая условия про-
мышленного животноводства, где тысячи животных вынуждены существовать в огра-
14 Флеминг поехал отдохнуть в свой загородный дом, а когда вернулся в лабораторию,
обнаружил чашки Петри, заросшие плесенью за время его отсутствия, и стал их мыть. К
нему зашел бывший лаборант и отвлек его. Благодаря этому Флеминг заметил, что неко-
торые из грибов, колонизировавших чашки, подавили рост бактерий, которые ранее были
посеяны на них.
ничейном пространстве, добавление антибиотиков в корма очень быстро порождает
устойчивость кишечных микроорганизмов скота и тех бактерий, которые обитают в
стоках с ферм. К примеру, от начала применения тетрациклина на птицефабриках
до обнаружения в экскрементах птиц кишечных бактерий с устойчивостью к целому
ряду антибиотиков проходит лишь несколько недель.
Скорость развития устойчивости к антибиотику зависит от плотности его при-
менения - то есть от количества препарата, существующего в данном географиче-
ском регионе. Как уже отмечалось, список возглавляют больницы, где скорость
выработки микроорганизмами устойчивости к антимикробным лекарствам просто
умопомрачительна. Антибиотики обычно устойчивы к биотрансформации и могут со-
храняться в среде долгое время после того, как были выведены из организма че-
ловека или животного, которые его принимали. Поэтому антибиотики обнаружива-
ются в сточных водах и там, где осадки из стоков и навоз животных используют-
ся для удобрения.
Бактериальные
плазмиды как
загрязнители?
При воздействии антибиотиков бактерии, так же как насекомые, могут выраба-
тывать устойчивость путем случайных генетических мутаций. Один из примеров -
возбудитель туберкулеза (Mycobacterium tuberculosis), у которого очень силь-
ная устойчивость, причем самые устойчивые штаммы развились исключительно пу-
тем спонтанных мутаций. Однако в отличие от насекомых у бактерий также суще-
ствует процесс горизонтального переноса генов, при котором участки нового ге-
нетического материала встраиваются в другие бактериальные клетки, которые мо-
гут размножаться бесполым путем с помощью деления. Благодаря горизонтальному
переносу генов бактерии обладают гораздо большей способностью к рекомбинации
генетического материала, чем насекомые или любые другие многоклеточные орга-
низмы. Самая распространенная форма горизонтального переноса для развития ус-
тойчивости - перенос плазмид, маленьких кольцевых молекул ДНК. При этом ДНК,
полученная извне, может рекомбинировать с ДНК хозяина или оставаться внутри
клетки в качестве функциональной плазмиды.
Бактерия и плазмида.
Когда определенная бактерия начинает вырабатывать устойчивость к антибиоти-
ку, помимо спонтанных мутаций, могут происходить и другие события, что в ко-
нечном итоге приводит к развитию устойчивости к разным препаратам. При хрони-
ческом воздействии гены устойчивости к антибиотикам, которые присутствовали у
бактерий во внешней среде, упаковываются в плазмиды, которые могут быть пере-
даны человеческим патогенам. Подобно самореплицирующимся белкам-прионам (см.
главу 19) , плазмиды являются самыми вездесущими загрязнителями, связанными с
устойчивыми к антибиотикам бактериями15. Плазмиды способны к саморепликации
(через встраивание в бактериальную клетку) и перемещениям на большие расстоя-
ния и с трудом исчезают из популяции бактерий, даже если в среде не остается
никаких антибактериальных агентов.
Так же как и у насекомых, у бактерий происхождение генов устойчивости к ан-
тибиотикам не связано напрямую с их воздействием. Единственная коллекция бак-
терий, которая сохранилась с доантибиотической (до 1954 г.) эры, - это кол-
лекция энтеробактерий Мюррея. Устойчивость к антибиотикам у этих образцов ми-
нимальна, что подтверждает тот факт, что она существовала до начала широкого
применения антибиотиков, но также и то, что случаи их воздействия были крайне
редкими. Устойчивость к антибиотикам была также обнаружена у бактерий, соб-
ранных в удаленных уголках планеты, где присутствие антибиотиков маловероят-
но . Например, в образцах, собранных из осадочных пород в двух разных местах
на глубине 170 м и 259 м под поверхностью земли, было обнаружено более 150
различных штаммов бактерий, 90 % которых обладали устойчивостью хотя бы к од-
ному антибиотику.
Преобладание устойчивых к антибиотикам генов, прямо связанных с человеком,
раскрывает несколько иную историю, чем сохранение устойчивости в образцах из
внешней среды. Этот вывод был сделан на основании оценки наличия устойчивости
к антибиотикам у бактерий из человеческих популяций, проживающих в достаточно
изолированной среде, например в горных деревнях Непала и Боливии. Несмотря на
то, что добраться до этих деревень можно только пешком за много часов, кишеч-
ные бактерии-комменсалы у местного населения проявляют устойчивость к наибо-
лее старым из известных антибиотиков, в частности тетрациклину, пенициллину и
ампициллину. Еще более важно то, что, несмотря на удаленность деревень, мест-
ные бактерии по устойчивости ближе всего к бактериям самых близких к деревням
городских районов вне зависимости от расстояния до них. Самое простое объяс-
нение этому - случающиеся время от времени контакты между жителями деревень и
наиболее близких к ним городов, благодаря которым происходит распространение
генов устойчивости и несущих их бактерий.
В свете распространения устойчивости к антибиотикам наибольшую тревогу вы-
зывает судьба и транспорт плазмид, содержащих соответствующие гены. Антропо-
генные химические вещества (антибиотики) привели к широкому распространению
биологических агентов (плазмид), которые способны перемещаться в окружающей
среде (с бактериальными клетками или самостоятельно) на большие расстояния,
попадая, таким образом, в самые отдаленные уголки, где могут причинять ущерб.
Естественно, ученые опасаются, что эти гены могут попадать в клетки подходя-
щих патогенных микроорганизмов и создавать у них устойчивость к антибиотикам
даже там, где они ранее не применялись. Переносящие гены устойчивости плазми-
ды - это не химические вещества, но и не инфекционные агенты, подобные при-
онам. Так что плазмиды являются еще одним примером того, насколько расшири-
Это не значит, что сами антибиотики не могут быть загрязнителями. Многие антибио-
тики, например пенициллин, имеют естественное происхождение и легко распадаются во
внешней среде. К тому же, поскольку они не обладают способностью к саморепликации,
их концентрация во внешней среде мала, а способность мигрировать на дальние расстоя-
ния определенно ниже, чем у самореплицирующихся плазмид.
лись границы и предмет токсикологии со времен Парацельса и его простой зави-
симости реакции от дозы.
ПОСЛЕСЛОВИЕ. ВЫХОДЯ
ЗА РАМКИ ТОКСИКОЛОГИИ
Там, где я бываю, есть такое,
Что никак не описать, закончив на букве «Я».
Скажу тебе, как другу, -
Мой алфавит начинается там, где кончается твой!
Доктор Сьюз. За зеброй!
Обозревая огромное поле дисциплин, связанных с токсикологией, я часто ловлю
себя на мысли: почему никто не рассказал мне о некоторых важных моментах
раньше? Например, для меня не было сразу очевидно, что транспортные белки и
металлотионеины не всегда могут отличить одни металлы от других из той же
группы периодической системы. Я понял это лишь через некоторое время. Точно
так же я долго мучился с идеями липофильности и биотрансформации и только по-
том понял их фундаментальную роль в токсикологии. В этой публикации я стре-
мился вывести эти понятия на первый план, чтобы они сразу стали доступны не
только ученым и студентам, но и интересующимся людям из других сфер деятель-
ности .
Я надеюсь, что, прочитав эту публикацию, вы разобрались в основах токсико-
логии и в самых насущных проблемах, связанных сегодня с химическими вещества-
ми. Однако я осознаю, что токсикология - сложная наука, все более расширяющая
свои границы с появлением новых веществ и открытием токсических реакций, не-
заметных сразу. И, как и в любом приличном научном исследовании, многие из
вопросов, которые я пытался осветить, распадались на целый ряд подвопросов.
Возьмем, к примеру, главу о частицах. Самые мелкие из упомянутых мной -
фракция РМ2,5, то есть частицы размером 2,5 мкм и меньше. Естественно, это
упрощение, так как этот класс частиц можно делить и дальше на большее количе-
ство фракций, среди которых будут, в частности, наночастицы - размером от 1
до 100 нм. В последнее время наночастицам, которые входят, например, в состав
некоторых солнцезащитных средств, уделяется много внимания, но необходимо по-
нимать, что существуют и природные частицы такого размера, в том числе ульт-
ратонкие частицы в атмосфере или коллоиды в воде. Они в каком-то смысле нахо-
дятся между мирами, разделяя общие свойства как с атомами и простейшими хими-
ческими веществами, так и с более крупными частицами микронного размера. По-
следние достижения в области синтеза наночастиц в форме фуллеренов или нанот-
рубок могут произвести революцию в способах введения лекарственных препара-
тов, но весьма вероятно, что и с этим окажутся связаны новые токсикологиче-
ские проблемы.
Вот еще пример: возьмем главу 16, посвященную лекарствам и средствам личной
гигиены. Хотя я и упоминал о том, что в окружающей среде в настоящее время
повсеместно обнаруживаются смеси антропогенных химических веществ, эта публи-
кация в первую очередь рассматривает отдельные вещества и их влияние на людей
и другие живые организмы. Но даже при поверхностном знакомстве с токсикологи-
ей становится понятно, что смеси имеют важное значение, и зачастую их воздей-
ствие может оказаться совершенно неожиданным. Существует большой объем лите-
ратуры, показывающей, что сочетание алкоголизма с хроническим табакокурением
вредит человеку гораздо больше, чем курение или алкоголизм по отдельности.
Точно так же сочетание алкоголя с некоторыми лекарствами - например, ацетами-
нофеном, - влияет на метаболические пути биотрансформации, приводя к накопле-
нию токсичных промежуточных продуктов метаболизма. Хотя смеси химических ве-
ществ в природе могут находиться в очень малых, относительно безвредных кон-
центрациях , было бы наивно предполагать, что низкая концентрация и природная
биотрансформация смогут избавить нас от всех потенциальных проблем, связанных
с этими смесями.
И вот вам, наконец, слон в посудной лавке: глобальное изменение климата.
Этот процесс способен усугубить явления, связанные с токсичными веществами.
Во многих регионах мира интервалы между природными катастрофами (например,
наводнениями) могут уменьшаться, а их сила - увеличиваться. Из-за этого дина-
мика транспорта загрязнителей, попадающих в окружающую среду с водонепрони-
цаемых поверхностей (дорог, крыш), полигонов очистных сооружений или сельско-
хозяйственных угодий, скорее всего, будет меняться в зависимости от частоты и
интенсивности ливней и других явлений. Климатические изменения также, вероят-
но, повлияют на процессы глобальной дистилляции. Какую роль может играть из-
менение температуры воды в мировом океане в процессах транспорта веществ из
воды в атмосферу и обратно? Это пока неясно, но суть в том, что изменения
климата обязательно будут влиять на судьбу и транспорт токсичных веществ в
окружающей среде, и возможно, совершенно непредвиденным образом.
«Пока неясно» - обычная фраза для токсикологии, особенно в вопросах, касаю-
щихся токсичных веществ - загрязнителей - в окружающей среде. Это очень быст-
ро меняющаяся сфера, в которой новые исследования и открытия появляются по-
стоянно . Очевидно одно: человек никак не может существовать отдельно от хими-
ческой среды, которую сам же и создает. На Земле нет места, которое было бы
достаточно далеким и безопасным, когда речь идет о загрязнении нежелательными
химическими веществами, будь то медицинские препараты или побочные продукты
различных отраслей промышленности.
По мере продолжения изучения воздействия распространяющихся по Земному шару
химикатов обязательно будут возникать все новые и новые вопросы. И для их ре-
шения потребуется участие не только токсикологов, но и специалистов многих
других областей знаний, от экологии до политики. Кроме того, эти вопросы
должны интересовать всех, кто заботится о собственном здоровье и здоровье бу-
дущих поколений. Если эта книга привлечет внимание читателей или, еще лучше,
заставит их задавать собственные вопросы, значит, мне удалось достичь своей
цели.
ВИДОИЗМЕНЕННЫЙ УГЛЕРОД
Ричард К. Морган
Пролог
За два часа до рассвета я сидел на обшарпанной кухне и курил позаимствован-
ную у Сары сигарету, прислушивался к буре и ждал. Миллспорт давно обезлюдел и
затих, но один из потоков Предела по-прежнему накатывал на мелководье. Шум
прибоя разносился по пустынным улицам. Ветер гнал со стороны водоворота гус-
той туман, капли воды ниспадали на город складками муслина и покрывали окна
кухни мутной пеленой.
Возбужденный нейрохимией, я в пятидесятый раз за ночь осмотрел снаряжение,
разложенное на поцарапанном деревянном столе. Сарин осколочный пистолет «Хек-
лер-Кох» тускло блестел в полумраке, готовый принять обойму в зияющее отвер-
стие рукоятки. Оружие убийцы, компактное и полностью бесшумное. Рядом лежали
обоймы. Чтобы различать боеприпасы, Сара обмотала их изолентой: зелёной -
усыпляющие пули, чёрной - с паучьим ядом. Большинство обойм на столе - с чёр-
ной изолентой. Почти все зелёные Сара израсходовала вчера ночью на охранников
биокорпорации «Джемини».
Мой оружейный запас не столь изысканный. Огромный серебристый «Смит-Вессон»
и четыре последние гранаты с галлюциногенным газом. Узкие алые полоски на ме-
таллических боках поблескивают так, словно желают соскользнуть со стального
корпуса гранаты и поплыть по воздуху в компании струек сигаретного дыма. Сме-
щение визуальных образов - побочный эффект дозы тетрамета, принятой сегодня
утром на причале. В нормальном состоянии я не курю, но по какой-то причине
тетрамет вызывает у меня тягу к табаку.
Внезапно я услышал новый звук, перекрывающий рёв водоворота. Торопливый шум
несущих лопастей, рассекающих ночной воздух.
Удивляясь своему спокойствию, я загасил сигарету и прошел в спальню. Сара
спала: плавные изгибы тела виднелись под тонкой простыней. Прядь чёрных как
смоль волос скрывала лицо, рука с длинными пальцами вытянута вдоль кровати. Я
стоял и смотрел на неё, когда ночь за окном взорвалась. Станция орбитальной
защиты планеты Харлан сделала пробный залп по Пределу. От раскатов грома за-
дрожали стёкла в окнах. Лежащая на кровати женщина зашевелилась и смахнула
волосы с лица. Её глаза, напоминающие жидкий хрусталь, отыскали меня и оста-
новились .
- что ТЬ1 разглядываешь?
Голос не проснувшегося до конца человека. Я улыбнулся.
- Не обманывай меня. Признавайся, что ты разглядывал?
- Просто смотрел на тебя. Пора идти.
Оторвав голову от подушки, Сара уловила шум вертолета. Её сон как рукой
сняло. Она уселась в кровати.
- Где оружие?
Первый вопрос, который задаст боец Корпуса чрезвычайных посланников. Я
улыбнулся, будто встретил старого друга, и указал на ящик в углу комнаты.
- Принеси мой пистолет.
- Слушаюсь, мэм. Чёрные или зелёные?
- Чёрные. Я доверяю этому сброду не больше, чем презервативам из изоленты.
Я вернулся на кухню, вставил обойму в осколочный пистолет и, бросив взгляд
на своё оружие, оставил его на столе. Вместо этого я сгрёб одну Г-гранату.
Остановившись в дверях спальни, я взвесил в руках пистолет и гранату, словно
определяя, что тяжелее.
- Мэм желает ещё что-нибудь, помимо фаллоимитатора?
Сара бросила на меня взгляд из-под чёрных волос, свешивающихся на лоб ду-
гой. Она натягивала шерстяные чулки на ноги.
- У тебя всё равно самый длинный ствол, Так.
- Размер не главное...
Этот звук мы услышали одновременно. Сдвоенное металлическое «щёлк» из кори-
дора. Наши взгляды встретились, и на четверть секунды в глазах Сары отразился
мой собственный ужас. Опомнившись, я швырнул ей осколочный пистолет. Сара
протянула руку и поймала его в воздухе в тот самый момент, когда стена спаль-
ни с оглушительным грохотом обвалилась внутрь. Взрывной волной меня сбило с
ног, отбросив в угол.
Судя по всему, наше местонахождение установили с помощью датчиков, регист-
рирующих тепло человеческого тела. Заминировали всю стену целиком: наши про-
тивники не хотели рисковать. Первый из коммандос ворвался в пролом в стене.
Коренастый, в противогазе и защитном снаряжении похожий на насекомое, он дер-
жал в руках, затянутых в перчатки, короткоствольный «Калашников».
Оглушённый взрывом и распростёртый на полу, я бросил в него Г-гранату. Гра-
ната была без запала и в любом случае не смогла бы справиться с противогазом.
Но у коммандос не было времени определять характер брошенного в него уст-
ройства. Он отбил гранату прикладом автомата и отшатнулся назад, от испуга
широко раскрыв глаза под стёклами противогаза.
- Стреляй в дыру!
Сара сидела на полу рядом с кроватью, обхватив руками голову, все ещё оглу-
шённая взрывом. Услышав мой крик, она воспользовалась секундным смятением и
вскочила, поднимая осколочный пистолет. В просвет стены я увидел фигуры, при-
гнувшиеся в ожидании взрыва гранаты. Послышался комариный писк мономолекуляр-
ных осколков, и три пули вонзились в грудь первого коммандос. Не оставляя за-
метных отверстий, они пробили бронежилет и впились в живую плоть. Коммандос
крякнул, словно напряг все силы, чтобы поднять тяжесть. Паучий яд вонзил ког-
ти в его нервную систему. Усмехнувшись, я начал подниматься с пола.
Сара перевела пистолет на другие тела за разрушенной стеной, но тут в две-
рях кухни встал второй «воин ночи» и окатил её очередью из автомата.
Стоя на коленях, я с отчётливостью, вызванной нейрохимией, увидел, как Сара
умерла. Всё происходило, будто в замедленной съёмке. Коммандос целился низко,
уперев «Калашников» в плечо, чтобы совладать с отдачей, которой славится этот
гиперскорострельный автомат. Сначала пули обрушились на кровать, разлетевшую-
ся облаком белого гусиного пуха и клочьев ткани. Затем огненный дождь захле-
стнул Сару, запоздало обернувшуюся к двери. У меня на глазах её нога ниже ко-
лена превратилась в кровавое месиво; потом пули вонзились в тело, вырывая
бледно-розовые клочки мяса.
Как только автомат умолк, я вскочил на ноги. Сара перекатилась на живот,
словно в попытке скрыть раны от выстрелов. Я выскочил из угла, и коммандос не
успел навести на меня «Калашников». Ударив его в область паха, я отбил авто-
мат и вытолкнул бойца назад, на кухню. Автомат зацепился стволом за дверной
косяк, и коммандос разжал руки. Рухнув вместе с ним на пол, я услышал стук
упавшего «Калашникова». С быстротой и силой тетрамета я уселся на коммандос
верхом. Отбив неловкий выпад, я схватил обеими руками его голову и ударил о
каменные плиты пола, будто кокос.
Глаза коммандос, скрытые маской противогаза, помутнели. Я опять треснул его
черепом об пол, чувствуя, что кости затылка проваливаются внутрь, словно мок-
рый картон. Не удовлетворившись этим, я колотил снова и снова. В ушах у меня
ревел водоворот, и откуда-то издалека доносился мой собственный голос, выкри-
кивающий ругательства. После четвёртого или пятого удара меня толкнули между
лопаток, и тут же - магия! - в лицо брызнули щепки разбитой ножки стола. Две
из них больно ужалили меня в щёку.
Необъяснимо, но моя ярость мгновенно испарилась. Нежно опустив голову ком-
мандос на пол, я удивлённо поднес руку к торчащим из лица щепкам. И только в
этот момент я понял, что в меня выстрелили, а пуля, пробив тело насквозь, вы-
летела из груди и расщепила ножку стола. Ещё не до конца осознавая, что про-
изошло, я опустил взгляд и увидел тёмно-красное пятно, расплывающееся на ру-
башке . Никаких сомнений. Выходное отверстие такого размера, что в него войдет
шар для гольфа.
С осознанием того, что я ранен, пришла боль. Показалось, как кто-то быстро
протащил через мою грудную полость стальную щеточку для чистки курительных
трубок. Не отдавая отчёта в том, что делаю, я поднял руку, нащупал рану и
вставил в неё два пальца. Кончики пальцев наткнулись на острый конец треснув-
шей кости, за которым пульсировало нечто шершавое. Пуля не задела сердце.
Проворчав что-то нечленораздельное, я попытался встать. Ворчание перешло в
мокрый кашель, и я ощутил во рту привкус крови.
- Не двигайся, мать твою!
Этот крик, искаженный страхом, вырвался из юной глотки. Согнувшись пополам,
я бросил взгляд через плечо. В дверях, у меня за спиной, стоял молодой мужчи-
на в полицейской форме. Он сжимал в руках пистолет, из которого только что
выстрелил. Было заметно, как оружие дрожит. Задыхаясь от кашля, я отвернулся
к столу.
«Смит-Вессон» был у меня прямо перед глазами, сверкая серебром, на том са-
мом месте, где я оставил его меньше двух минут назад. Возможно, меня подтолк-
нуло именно осознание того, как мало времени прошло с момента, когда Сара бы-
ла ещё жива и всё было в порядке. Меньше двух минут назад я мог бы взять пис-
толет. Так почему бы не сделать это сейчас? Стиснув зубы, я крепче зажал рану
в груди и, шатаясь, шагнул вперед. В горле забулькала тёплая кровь. Ухватив-
шись свободной рукой за стол, я оглянулся на полицейского, чувствуя, как мои
губы раздвигаются скорее в усмешке, чем в гримасе боли.
- Не вздумай, Ковач!
Сделав ещё шаг, я прижался к столу бедром. Дыхание со свистом вырывалось
между зубами, клокоча в горле. «Смит-Вессон» золотой обманкой блестел на из-
резанном дереве. Где-то над Пределом с орбиты сорвался пучок энергии, озарив-
ший кухню голубым свечением. Я слышал зов водоворота.
- Я сказал, не...
Закрыв глаза, я протянул руку к лежащему на столе пистолету.
ЧАСТЬ 1.
ПРИБЫТИЕ
Глава
первая
Возвращение из мёртвых может быть очень мучительным.
В Корпусе чрезвычайных посланников учат полностью расслабляться перед тем,
как тебя поместят на хранение. Отключиться от всего и свободно плавать. Это
самый первый урок, и учителя вдалбливают его прочно.
Вирджиния Видаура - пронзительный жёсткий взгляд, изящное тело танцовщицы,
скрытое мешковатым форменным комбинезоном. Я отчётливо представил, как она
расхаживает перед нами в классе. «Ни о чем не беспокойтесь, - повторяла Вирд-
жиния , - и всё будет в порядке». Десять лет спустя я встретил её в тюрьме,
принадлежащей Управлению правосудия Новой Канагавы. Видауре грозил срок от
восьмидесяти до ста лет: вооруженное ограбление и нанесение органических по-
вреждений. Когда её выводили из камеры, она сказала: «Не беспокойся, малыш,
всё будет в порядке». Затем Видаура закурила, глубоко затянувшись и набирая
дым в лёгкие, до которых ей теперь не было никакого дела, и пошла по коридору
с таким видом, будто направлялась на нудное совещание. Я смотрел ей вслед,
пока мне позволяла решетка камеры, как заклинание шепча прощальные слова Ви-
дауры.
Не беспокойся, всё будет в порядке. Многозначительная шутка, едкая уличная
сатира. В этих словах были и неверие в эффективность системы наказаний, и
ключ к тому неуловимому состоянию рассудка, которое необходимо, чтобы благо-
получно преодолеть подводные скалы психоза. Что бы ты ни чувствовал, о чем бы
ты ни думал, кем бы ты ни был в момент, когда тебя помещают на хранение, ты
будешь испытывать то же самое, когда выйдешь назад. Тревога и беспокойство
могут создать значительные проблемы. Так что надо полностью расслабиться. От-
ключиться . Забыться и свободно плавать.
Если на это есть время.
Я вынырнул из резервуара, барахтаясь, держа одну руку на груди и зажимая
несуществующие раны, а другой нащупывая несуществующее оружие. Вес собствен-
ного тела обрушился на меня, как тяжелый молот, и я рухнул назад в плаватель-
ный гель. Взмахнув руками, больно ударился локтем о стенку резервуара и
вскрикнул. Комки прозрачной массы забились в нос и в горло. Закрыв рот, я ух-
ватился за рукоятку люка, но гель был везде: в глазах, в носу, он обжигал
глотку, скользил между пальцев. Сила тяжести разжала мою ладонь, вцепившуюся
в рукоятку люка, и навалилась на грудь многократной перегрузкой, вжимая в
дно. Тело судорожно забилось в тесном резервуаре. Плавательный гель? Да я то-
нул!
Вдруг я почувствовал, как меня подхватили чьи-то сильные руки и вытащили на
поверхность. Пока я, отфыркиваясь, ощупывал грудь и убеждался, что ран нет,
мне довольно грубо вытерли полотенцем лицо. Теперь я мох1 видеть. Впрочем, я
оставил это удовольствие на потом, а для начала решил исторгнуть содержимое
резервуара из носа и горла. Где-то полминуты я сидел, опустив голову и выкаш-
ливая гель, пытаясь понять, почему всё такое тяжелое.
- Ну вот , никакая подготовка не помогла. - Жёсткий мужской голос. Из тех,
что можно услышать только в исправительных учреждениях системы правосудия. -
И чему вас учат в Корпусе чрезвычайных посланников, Ковакс?
Только теперь я все понял. На планете Харлан Ковач - фамилия распространен-
ная. Все знают, как произносить её правильно. А этот мужчина не знал. Он го-
ворил на амеранглике, растягивая гласные, не так, как на Харлане. Но даже с
поправкой на это мою фамилию он изуродовал, произнеся на конце твердое «кс»
вместо мягкого славянского «ч».
И здесь всё очень тяжелое.
Это откровение проникло в моё затуманенное сознание, как кирпич, вдребезги
разбивающий матовое стекло.
Я на другой планете.
Итак, Такеси Ковача (а точнее, его оцифрованный мозг) переправили куда-то
очень далеко. А поскольку Харлан является единственной обитаемой планетой в
системе Глиммера, это означает межзвездный скачок...
Куда?
Я огляделся вокруг. Простые неоновые трубки, подвешенные к бетонному потол-
ку. Я сидел в открытом люке цилиндрического резервуара из тусклого металла,
напоминая древнего авиатора, забывшего одеться перед тем, как залезть в каби-
ну биплана. Цилиндр оказался одним из двадцати, установленных в ряд вдоль
стены. Напротив находилась массивная стальная дверь. Запертая. Воздух был сы-
рой и прохладный, бетонные стены не покрашены. На Харлане помещения выдачи
оболочки, по крайней мере, радуют глаз мягкими тонами, а обслуживающий персо-
нал любезен и учтив. В конце концов, считается, что ты отплатил долг общест-
ву . И самое меньшее, что тебе могут дать, - солнечный старт в новую жизнь.
Однако в стоящей передо мной фигуре ничего солнечного не было. Под два мет-
ра ростом, мужчина выглядел так, будто всю сознательную жизнь сражался с бо-
лотными пантерами, пока ему не попалась эта вакансия. Мышцы вздувались на ру-
ках и груди, как бронежилет, а на коротко остриженной голове красовался шрам,
он пересекал череп зигзагом, молнией, и скрывался за левым ухом. Мужчина но-
сил свободную чёрную одежду с погонами и круглым значком на груди. Глаза, не
уступавшие одежде по цвету, следили за мной с ожесточённым спокойствием. Муж-
чина помог мне сесть и тотчас отступил назад, чтобы я не смог до него дотя-
нуться, - точно по инструкции. Судя по всему, он давно занимался этим делом.
Зажав одну ноздрю, я высморкал из другой гель.
- Вы не собираетесь сказать, где я нахожусь? Зачитать мои права и тому по-
добное?
- Ковакс, пока что у тебя нет никаких прав.
Подняв взгляд, я увидел мрачную усмешку, разрезавшую пополам лицо мужчины.
Пожав плечами, я высморкал вторую ноздрю.
- Но вы хотя бы скажите - куда я попал?
Поколебавшись, мужчина взглянул на пересечённый полосками неона потолок,
как бы проверяя информацию перед тем, как сообщить ее мне. Он пожал плечами,
повторяя мой жест.
- Скажу. А почему бы и нет? Ты в Бей-Сити, приятель. В Бей-Сити, на планете
Земля. - Мрачная усмешка вернулась на его лицо. - В колыбели человеческой ра-
сы. Добро пожаловать в древнейший из цивилизованных миров, ха-ха-ха!
- Слушай, если ты здесь только по совместительству, не отказывайся от пред-
ложений о переходе на основную работу, - угрюмо заметил я.
Женщина-врач вела меня по длинному белому коридору. Резиновые колеса ката-
лок заштриховали пол чёрными полосками. Она шла довольно быстро, и я почти
бежал, чтобы не отстать. На мне по-прежнему не было ничего, кроме полотенца и
оставшегося кое-где геля. Движения женщины казались подчёркнуто профессио-
нальными, однако в них сквозила какая-то тревога. Под мышкой врач держала
пачку бумажной документации. Мне захотелось узнать, сколько оболочек она за-
гружает в сутки.
- В течение следующего дня вам надо как можно больше отдыхать. - Женщина
повторяла заученные наизусть фразы. - Возможно, вы будете испытывать лёгкое
недомогание, но это нормально. Все проблемы разрешит сон. Если почувствуете
боль в...
- Я всё знаю. Мне уже приходилось делать это.
Мне вдруг стало не до человеческого общения. Я вспомнил Сару.
Мы остановились перед дверью с надписью «Душ», выведенной на матовом стек-
ле. Врач предложила зайти внутрь и задержалась в дверях, разглядывая мою обо-
лочку .
- В душе мне тоже приходилось мыться, - заверил её я.
Она кивнула.
- После того как вымоетесь, идите до конца коридора. Там лифт. Выписка эта-
жом выше. Да, и ещё с вами хочет переговорить полиция.
В инструкции предписано (по возможности) оберегать обладателей новой обо-
лочки от сильных потрясений, так как прилив адреналина может привести к не-
приятным последствиям. Но врач, судя по всему, ознакомилась с досье и решила,
что встреча с полицией при моём образе жизни будет чем-то совершенно нормаль-
ным . Я постарался отнестись к этому так же.
- и что ей от меня нужно?
- Полицейские не сочли нужным поставить меня в известность. - В этих словах
прозвучали печальные нотки, которые женщина должна была бы скрыть. - Похоже,
ваша репутация вас опережает.
- Похоже на то. - Повинуясь внезапному порыву, я заставил мышцы своего но-
вого лица изобразить улыбку. - Доктор, я никогда здесь не был. То есть на
Земле. Я никогда не имел дела с местной полицией. Скажите, у меня должны быть
причины для беспокойства?
Она взглянула на меня, и я увидел, как в её глазах смешиваются страх, любо-
пытство и презрение.
- Имея дело с таким человеком, как вы, - наконец ответила женщина, - пола-
гаю, это полицейские должны беспокоиться.
- Да, наверное, - тихо промолвил я.
Поколебавшись, она показала рукой на дверь.
- Зеркало там, в раздевалке.
С этими словами врач ушла.
Я посмотрел на дверь, сомневаясь, что уже готов познакомиться с зеркалом.
В душе, водя намыленными руками по новому телу, я фальшиво насвистывал, пы-
таясь унять нарастающую тревогу. Моей оболочке было лет сорок с небольшим, по
стандарту Протектората. Телосложение пловца, в нервную систему вмонтировано
армейское оснащение. Скорее всего, нейрохимические ускорители. Когда-то и у
меня были такие. Тяжесть в лёгких указывала на пристрастие к никотину, левую
руку покрывали шрамы, но в остальном я не нашел причин жаловаться. Мелкие не-
достатки замечаешь потом, а мудрые люди приучаются не обращать внимания. У
каждой оболочки есть свое прошлое. Если кому-то это не нравится, можно встать
в очередь за «синтетой» или «фабриконом». Я не раз носил искусственные обо-
лочки; их часто выдают освобожденным условно-досрочно. Дёшево, но очень напо-
минает жизнь в одиночестве, в доме, пронизанном сквозняками. К тому же цепи,
отвечающие за вкусовые ощущения, никогда не удаётся настроить, как надо. По-
этому вся еда напоминает приправленные острым соусом опилки.
Войдя в раздевалку, я нашёл на скамейке тщательно сложенный летний костюм.
На стене висело зеркало. Поверх стопки одежды и простого белого конверта - с
моим аккуратно выведенным именем - лежали дешёвые стальные часы. Глубоко
вздохнув, я подошёл к зеркалу.
Это самое трудное. Мне приходилось проделывать такое почти двадцать лет, и
всё же я до сих пор вздрагиваю, когда в первый раз смотрюсь в зеркало и вижу
там незнакомое лицо. Очень похоже на извлечение образа из глубин аутостеро-
граммы. В первое мгновение кажется, что сквозь зеркало на тебя смотрит чужой
человек. Затем, фокусируя взгляд, ты быстро оказываешься за этой маской, про-
никая внутрь, испытывая осязаемый шок. Как будто перерезается невидимая пупо-
вина. Но только при этом вы с незнакомцем не отделяетесь друг от друга, а на-
оборот, он насильственно проникает в тебя. И вот уже в зеркале твоё собствен-
ное отражение...
Я стоял перед зеркалом, вытирался насухо и привыкал к новому лицу. Тип ев-
ропейский, что для меня в новинку. Кроме того, у меня сложилось стойкое впе-
чатление, что прошлый обладатель этого лица не выбирал путей наименьшего со-
противления, если они и были. Несмотря на бледность - результат длительного
пребывания в резервуаре, - черты, которые я видел в зеркале, сохранили обвет-
ренный, закалённый вид. Повсюду морщины и складки. В густых, чёрных, коротко
остриженных волосах кое-где белела седина. Глаза ярко-голубые, и над левым
красовался едва заметный неровный шрам. Подняв левую руку, я сравнил шрамы,
гадая, есть ли между ними какая-нибудь связь.
В конверте под часами лежал лист бумаги, отпечатанный на принтере. Подпись
неразборчива.
Итак, я на Земле. В древнейшем из цивилизованных миров.
Пожав плечами, я пробежал взглядом письмо, затем оделся и убрал его в кар-
ман пиджака. Бросив прощальный взгляд в зеркало, я застегнул на запястье часы
и отправился к ожидавшим меня полицейским.
Часы показывали пятнадцать минут пятого. По местному времени.
Врач ждала меня за овальным столиком, заполняя какие-то документы на компь-
ютере . У неё за спиной стоял худой суровый мужчина в чёрном костюме. Больше в
комнате никого не было.
Посмотрев вокруг, я обратился к мужчине.
- Вы из полиции?
- Они снаружи. - Он указал на дверь. - Сюда им доступ запрещен. Нужно спе-
циальное разрешение. У нас собственная служба безопасности.
- А вы кто?
Мужчина посмотрел на меня с тем же смешанным чувством, что и врач внизу.
- Надзиратель Салливан, начальник Центральной тюрьмы Бей-Сити. Заведения,
которое вы сейчас покидаете.
- Похоже, вы не слишком огорчены тем, что расстаётесь со мной.
Салливан прошил меня взглядом насквозь.
- Вы рецидивист, Ковакс. Я никогда не видел смысла в том, чтобы тратить
здоровую плоть и кровь на таких, как вы.
Я пощупал письмо в нагрудном кармане.
- К счастью для меня, мистер Банкрофт с вами не согласен. Он должен был
прислать за мной лимузин. Машина уже ждет?
- Я не смотрел.
Где-то на столе звякнул протокольный сигнал, возвестивший о конце процеду-
ры . Врач закончила вводить данные. Оторвав закрутившийся лист, она расписа-
лась в двух местах и протянула его Салливану. Склонившись над бумагой, надзи-
ратель прищурился, читая. Наконец, черкнув подпись, он отдал документ мне.
- Такеси Лев Ковакс, - сказал Салливан, делая ошибку в моей фамилии с тем
же мастерством, что и его подчиненный в зале с резервуарами. - Властью, вве-
ренной мне Советом правосудия Объединенных Наций, я освобождаю вас под опеку
Лоренса Дж. Банкрофта на период до шести недель, по прошествии которых усло-
вия вашего досрочного освобождения будут пересмотрены. Пожалуйста, распиши-
тесь вот здесь.
Взяв ручку, я вывел чужим почерком свою фамилию рядом с указательным паль-
цем Салливана. Надзиратель разделил копии и вручил мне красную. Врач протяну-
ла ему второй лист.
- Это медицинское заключение, свидетельствующее, что оцифрованный мозг Та-
кеси Ковакса получен в целости и сохранности от Администрации правосудия пла-
неты Харлан. После чего он был заключен в оболочку этого тела. Засвидетельст-
вовано мной и монитором внутреннего наблюдения. К свидетельству прилагается
диск с копией полученной информации и сведениями о резервуаре. Пожалуйста,
подпишите декларацию.
Я поднял голову, тщетно разыскивая камеры наблюдения. Впрочем, спорить не
из-за чего. Я подписался второй раз.
- Это копия соглашения об опеке, которой вы связаны. Пожалуйста, прочтите
её внимательно. Невыполнение любого из пунктов может привести к тому, что вы
будете незамедлительно помещены на хранение для полного отбытия срока здесь
или в другом исправительном заведении по выбору администрации. Вы согласны с
этими пунктами и обязуетесь их выполнять?
Взяв бумагу, я быстро пробежал её взглядом. Стандартная форма. Чуть изме-
нённая версия соглашения об опеке, которое мне приходилось раз десять подпи-
сывать на Харлане. Язык был довольно корявым, но смысл тот же. Одним словом,
чушь собачья. Не моргнув глазом, я подписал соглашение.
- Что ж, в таком случае, Ковакс, можете считать себя счастливым человеком.
- На мгновение сталь из голоса Салливана исчезла. - Не упустите свой шанс.
Неужели эти люди не устают повторять подобные глупости?
Я молча сложил листы бумаги и убрал их в нагрудный карман. Когда я собрался
уходить, врач, привстав, протянула мне маленькую белую визитную карточку.
- Мистер Ковакс!
Я остановился.
- У вас не должно быть никаких серьёзных проблем с привыканием, - сказала
она. - Это здоровое тело. Но если всё же что-то случится, позвоните по этому
номеру.
Протянув руку, я взял маленький прямоугольник картона с механической точно-
стью, которой раньше не замечал. Начала действовать нейрохимия. Моя рука от-
правила визитную карточку в карман, к остальным бумагам, и я, не сказав ни
слова, пересёк комнату регистратуры и толкнул дверь. Быть может, не слишком
учтиво, но в этом здании ничто не пробудило моё чувство благодарности.
«Вы можете считать себя счастливым человеком, Ковакс». Это точно. В ста
восьмидесяти световых годах от дома, в чужом теле, выпущенный под соглашение
об опеке на шесть недель. Переправленный сюда, чтобы заняться тем, к чему ме-
стная полиция боится подойти и на пушечный выстрел. А в случае прокола назад,
на хранение. Выходя из регистратуры, я чувствовал себя таким счастливым, что
мне хотелось петь.
Глава
вторая
Огромный пустынный зал напомнил железнодорожный вокзал в Миллспорте. Стек-
лянный пол светился, как янтарь в лучах вечернего солнца, проникавших через
длинные прозрачные панели крыши. У выхода какие-то ребятишки баловались с ав-
томатическими дверями; возле стены фырчал одинокий уборочный робот. Больше
ничего не двигалось. В сиянии полированного дерева скамеек застыли группки
людей. Они молчаливо дожидались возвращения друзей и родственников из ссылки
видоизменённого углерода.
Центр выгрузки.
Эти люди не угадают своих близких в их новых оболочках. Радость свидания
оставлена только тем, кто возвращается домой. Встречающие настороженно ждут,
какое новое лицо и тело предстоит полюбить. А может быть, это далекие потом-
ки , разделённые несколькими поколениями, встречают родственников, оставшихся
в смутных детских воспоминаниях, а то и просто превратившихся в семейное пре-
дание . Один мой знакомый, парень из Корпуса чрезвычайных посланников по фами-
лии Мураками, ждал возвращения своего прадеда, помещенного на хранение больше
ста лет назад. Он отправился встречать его в Ньюпест, захватив в качестве по-
дарка на возвращение литровую бутылку виски и бильярдный кий. Мураками хорошо
запомнил рассказы о том, как славно проводил время его предок в бильярдных
залах Канагавы. Хотя поместили прадедушку на хранение задолго до рождения
правнука...
Спустившись по лестнице в зал, я сразу отыскал взглядом тех, кто встречал
меня. Три высокие фигуры стояли возле скамейки, возбуждённо переминаясь с но-
ги на ногу. Пыль облаком поднималась в воздух и сверкала в косых лучах солн-
ца. Четвёртый человек восседал на скамье, сложив руки на груди и вытянув ноги
вперед. Все они были в зеркальных очках, так что на расстоянии их лица каза-
лись одинаковыми масками.
Поскольку я уже направился к выходу, у меня не возникло никакого желания
поворачивать к ним. Когда я прошел половину зала, до них, наконец, дошло.
Двое двинулись наперехват с небрежным спокойствием только что накормленных
крупных представителей семейства кошачьих. Широкоплечие, зловещие, с одинако-
выми алыми волосами, торчащими гребнем. Они преградили мне путь, встав в паре
метров, вынуждая или остановиться, или резко повернуть. Я остановился. Только
что с хранения, в новой оболочке, я был не в том виде, чтобы ссориться с ме-
стной полицией. Во второй раз за день я постарался изобразить улыбку.
- Чем могу служить?
Старший из «ирокезов» небрежно махнул полицейским значком и тотчас же его
убрал, словно тот мох1 потемнеть на открытом воздухе.
- Полиция Бей-Сити. Лейтенант хочет с вами поговорить.
Предложение получилось обгрызенным, будто полицейский боролся с непреодоли-
мым желанием закончить его крепким словечком. Я сделал вид, что всерьёз обду-
мываю, идти ли с ними. Но я был у них в руках, и они это прекрасно понимали.
Выйдя из резервуара всего час назад, я знал новое тело недостаточно, чтобы
ввязываться в драку. Прогнав из головы картину смерти Сары, я послушно напра-
вился к сидящему полицейскому.
Лейтенант оказался женщиной лет тридцати. Под золотистыми дисками солнцеза-
щитных очков выступали широкие скулы, выдававшие, что среди предков у неё бы-
ли индейцы. Широкий рот искривляла язвительная усмешка. Очки сидели на таком
остром носу, что им можно было открывать консервные банки. Короткие неопрят-
ные волосы, обрамлявшие лицо, спереди торчали острыми пучками. Лейтенант ку-
талась в не по размеру большую боевую куртку, но длинные ноги, обтянутые чёр-
ным, свидетельствовали о гибком и упругом теле. Скрестив руки на груди, жен-
щина с минуту молча разглядывала меня.
- Вы Ковач, так?
- Да.
- Такеси Ковач? - Её произношение было безукоризненным. - С планеты Харлан?
Прибыли из Миллспорта через хранилище Канагавы?
- Знаете, вы говорите, а если что будет не так, я вас остановлю.
Последовала длинная пауза, наполненная блеском зеркальных очков. Лейтенант
расплела руки и уставилась на свою ладонь.
- Ковач, у вас есть лицензия на подобные шутки?
- Виноват, оставил дома.
- А что привело вас на Землю?
Я нетерпеливо махнул рукой.
- Вам это прекрасно известно. В противном случае вы бы сюда не заявились. У
вас есть, что мне сказать, или вы пригласили сюда этих ребят с познавательны-
ми целями?
Я почувствовал, как чья-то ладонь схватила и сжала моё предплечье. Лейте-
нант едва заметно повела головой, и полицейский за моей спиной отпустил руку.
- Остыньте немного, Ковач. Я приехала сюда только поговорить. Да, мне из-
вестно, что вас освободил Лоренс Банкрофт. Кстати, могу подбросить до его по-
местья . - Резко подавшись вперед, она поднялась. Стоя она была почти одного
роста с моей новой оболочкой. - Меня зовут Кристина Ортега. Я из отдела по
расследованию органических повреждений. Я занималась делом Банкрофта.
- Занимались?
Лейтенант кивнула.
- Дело закрыто, Ковач.
- Это предостережение?
- Нет, просто факт. Обычное самоубийство. Дело закрыто и сдано в архив.
- Похоже, Банкрофт так не считает. Он утверждает, что его убили.
- Да, слышала. - Ортега пожала плечами. - Это его право. Полагаю, такому
человеку трудно поверить, что он собственноручно размозжил себе голову.
- Какому такому человеку?
- О, ну же... - Умолкнув, она рассеянно улыбнулась. - Извините, я всё время
забываю.
- О чем?
Новая пауза. На этот раз Кристина Ортега, похоже, впервые за наше недолгое
знакомство была в растерянности. Когда она снова заговорила, в её голосе про-
звучала неуверенность:
- Что вы нездешний...
- и что с того?
- А то, что здесь всем известно, что за человек Лоренс Банкрофт.
Зачарованный тем, что кому-то понадобилось так неумело врать незнакомому
человеку, я попытался успокоить лейтенанта Ортегу.
- Человек богатый, - предположил я. - Влиятельный.
Она слабо улыбнулась.
- Сами всё увидите. Так вы хотите, чтобы мы вас подбросили?
В письме, лежащем в кармане, говорилось, что меня заберёт шофер, дожидаю-
щийся у терминала. Банкрофт ни словом не обмолвился о полиции. Я пожал плеча-
ми.
- Я никогда не отказывался от предложения бесплатно прокатиться.
- Хорошо. В таком случае пошли?
Окруженный полицейскими со всех сторон, точно телохранителями, я прошёл к
выходу, а они, откинув головы, оглядывали всё вокруг сквозь тёмные стекла оч-
ков . Мы с Ортегой шагнули вперед, и мне в лицо ударило тепло солнечных лучей.
Прищурив свои новые глаза от яркого света, я осмотрелся по сторонам. На про-
тивоположной стороне неухоженной автостоянки угловатые здания за оградой из
настоящей проволоки. Всё стерильное, белое, построенное, вероятно, ещё в про-
шлом тысячелетии. В просвете между двумя однотонными стенами - секции серого
стального моста, возвышаются далеко впереди. На стоянке скопились видавшие
виды полицейские наземные и воздушные машины. Налетел резкий порыв ветра, и я
уловил слабый аромат каких-то сорняков, растущих в щелях покрытия стоянки.
Издалека доносился знакомый гул транспорта, но всё остальное напоминало деко-
рации к историческому фильму.
- ...а я говорю вам, что есть только один судья! Не верьте учёным, уверяющим...
Хрипящий голос из неисправного громкоговорителя настиг нас, как только мы
спустились по лестнице. Обернувшись, я увидел рядом со стоянкой толпу, а в
центре - мужчину в чёрном одеянии, забравшегося на контейнер. Над головами
слушателей реяли голографические плакаты.
«НЕТ РЕЗОЛЮЦИИ НОМЕР 653!»
«ТОЛЬКО БОГ МОЖЕТ ВОСКРЕШАТЬ!»
«ОЦИФРОВКА ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО РАЗУМА - ЭТО СМЕРТЬ!»
Голос оратора потонул в бурных овациях.
- Что это?
- Католики, - презрительно скривив губу, объяснила Ортега. - Старинная ре-
лигиозная секта.
- Да? Никогда о них не слышал.
- Неудивительно. Они не верят в возможность оцифровать человеческое сущест-
во, не потеряв при этом душу.
- В таком случае, эта вера не имеет широкого распространения.
- Последователи католицизма есть только на Земле, - угрюмо заметила Ортега.
- Кажется, Ватикан - это их главный центр - финансировал отправку двух крио-
кораблей на Старфолл и Латимер...
- Мне приходилось бывать на Латимере, но ничего подобного я не видел.
- Корабли стартовали в начале столетия, Ковач. К месту назначения они при-
будут не раньше, чем через двадцать лет.
Мы стали обходить сборище стороной, но молодая женщина с решительно зачё-
санными назад волосами попыталась вручить мне листовку. Её движение оказалось
настолько неожиданным, что я не успел совладать с рефлексами новой оболочки и
поставил блок. Отпрянув назад, женщина остановилась, сверля меня жёстким
взглядом, сжимая в протянутой руке листовку. Фальшиво улыбнувшись, я взял бу-
магу .
- Они не имеют права... - начала женщина.
- Да, я совершенно с вами согласен.
- Только Господь Бог может спасти душу.
- Я...
Но тут Кристина Ортега решительно увела меня прочь, схватив под руку движе-
нием, в котором чувствовался профессионализм. Я вежливо, но не менее реши-
тельно стряхнул с себя её руку.
- Мы куда-нибудь спешим?
- Полагаю, и нас, и вас ждут более приятные занятия, - не разжимая губ,
процедила она, разглядывая своих подчиненных, которые отбивались от митингую-
щих с листовками.
- А что, если я хотел поговорить с этой женщиной?
- Да? А мне показалось, вы собирались свернуть ей шею.
- Это моя оболочка. По-моему, над ней поработали нейрохимики, и женщина не-
произвольно задела какую-то струну. Видите ли, большинству людей после вы-
грузки позволяют полежать несколько часов. Так что я немного не в себе.
Я посмотрел на зажатый в руке листок. «МОЖЕТ ЛИ МАШИНА СПАСТИ ДУШУ?» - гла-
сил риторический вопрос. Слово «машина» напечатали шрифтом, который должен
был напоминать об архаичных компьютерных дисплеях. «Душа» была выведена пере-
ливающимися стереографическими буквами, плясавшими по всему листу. Я перевер-
нул его, желая узнать ответ.
«НЕТ!!!»
- Значит, против криогенной подвески они ничего не имеют, но переправка лю-
дей в оцифрованном виде им не по душе. Любопытно. - Я оглянулся, задумчиво
глядя на транспаранты. - А что такое резолюция номер 653?
- Это одно дело, которое в настоящее время разбирает суд Объединенных На-
ций, - объяснила Ортега. - Прокурор Бей-Сити хочет допросить католичку, нахо-
дящуюся на хранении. Она главный свидетель. Ватикан утверждает, что она уже
умерла и находится в руках Господа. Католики считают подобный допрос свято-
татством .
- Понятно. Можно не спрашивать, на чьей стороне ваши симпатии.
Остановившись, она посмотрела мне прямо в глаза.
- Ковач, я ненавижу этих проклятых извращенцев. Они издевались над нами в
течение двух с половиной тысяч лет. Ни одна другая организация в истории че-
ловечества не повинна в стольких страданиях. Представляете себе, католики да-
же не позволяют последователям своей религии планировать рождаемость, чёрт
побери! За последние пять столетий они выступали против всех медицинских от-
крытий. Единственное, что можно сказать в их пользу: эта зараза не может рас-
пространиться на человечество из-за того, что они не принимают оцифровку соз-
нания .
Как выяснилось, мне предстояло путешествовать в видавшем виды, но бесспорно
быстроходном транспорте «Локхид-Митома», выкрашенном, насколько я мох1 понять,
в полицейские цвета. Мне приходилось летать в «Лок-Митах» на Шарии, но там
они были матово-чёрными, невидимыми для радаров. По сравнению с ними машины в
красные и белые полосы казались кричащими. В кабине неподвижно сидел пилот в
солнцезащитных очках, таких же, как и у остальных из группы Ортеги. Люк уже
был открыт. Когда мы поднялись на борт, Ортега постучала по крышке люка, и
турбины тихонько зашелестели, пробуждаясь к жизни.
Я помог одному из «ирокезов» закрыть дверь, после чего, кое-как справляясь
с перегрузкой на взлёте, пробрался к иллюминатору. Транспорт взмыл по спирали
вверх, и я выкрутил шею, провожая взглядом собравшуюся перед терминалом тол-
пу . Набрав метров сто, аппарат выровнялся в полёте и чуть опустил нос. Упав в
объятия кресла, автоматически принимающего форму тела, я поймал на себе при-
стальный взгляд Ортеги.
- Вижу, вас они очень заинтересовали, да? - спросила она.
- Я чувствую себя туристом. Можете ответить на один вопрос?
- Если смогу, обязательно отвечу.
- Так вот, если эти ребята не признают контроля за рождаемостью, их должна
наплодиться целая туча, правда? А Землю никак нельзя сравнить с кипучим уль-
ем... Почему они до сих пор не прибрали всё к рукам?
Переглянувшись со своими людьми, Ортега неприятно ухмыльнулась.
- Хранение, - сказал «ирокез», сидящий слева от меня.
Я хлопнул себя по затылку и тотчас подумал, используется ли на Земле такой
жест. Вообще-то это стандартное выражение недоумения, но на разных планетах
его могут толковать по-разному.
- Хранение. Ну конечно. - Я вгляделся в лица полицейских. - И для них нет
никаких исключений?
- Никаких.
Почему-то этот небольшой обмен фразами сделал нас приятелями. «Ирокезы»
расслабились. Ответивший мне заговорил снова, объясняя:
- Для них, что десять лет, что три месяца - всё одно. Каждый раз это равно-
сильно смертному приговору. Они не возвращаются со склада. Здорово, правда?
Я кивнул.
- Очень аккуратно. А что происходит с телами?
Полицейский напротив меня неопределенно махнул рукой.
- Выкупаются родственниками, расчленяются для трансплантаций. Всё зависит
от семьи.
Отвернувшись, я уставился в иллюминатор.
- Что-нибудь случилось, Ковач?
Я повернулся к Ортеге, натянув на лицо свежую улыбку. Похоже, у меня это
начинало получаться.
- Нет, ничего. Я просто подумал, что попал на незнакомую планету.
Полицейские расхохотались.
Вилла «Закат»
2 октября
Такеси-сан!
Получив это письмо, вы, несомненно, будете сбиты с толку. Приношу вам свои
искренние извинения, но я уверен, что навыки, полученные в Корпусе чрезвычай-
ных посланников, позволят вам наилучшим образом справиться с происходящим.
Одновременно заверяю, что я бы ни за что не втянул вас в это дело, если бы
мое положение не было столь безвыходным.
Меня зовут Лоренс Банкрофт. Поскольку вы вернулись из колоний, это имя,
скорее всего, ничего для вас не значит. Достаточно сказать, что здесь, на
Земле, я считаюсь человеком богатым и влиятельным, вследствие чего нажил себе
врагов. Полтора месяца назад меня убили, однако полиция, по каким-то своим
соображениям, предпочла рассматривать случившееся как самоубийство. Поскольку
убийцы, в конечном счете, не достигли своей цели, я имею все основания счи-
тать , что они предпримут новые попытки, и, глядя на подход полиции к делу,
можно предположить, что добьются успеха.
Естественно, у вас возникнет мысль, какое это имеет отношение к вам, и по-
чему вас извлекли из хранения и перетащили через сто восемьдесят шесть свето-
вых лет, раз речь идёт о событии местного характера. Мои адвокаты посоветова-
ли мне нанять частного сыщика, но, принимая в расчёт мое положение в здешнем
обществе, я не могу доверять никому из местных. Вас мне порекомендовала Рей-
лина Кавахара, для которой, насколько я понял, восемь лет назад вы выполнили
одно деликатное поручение на Новом Пекине.
Корпус чрезвычайных посланников смог обнаружить вас на Канагаве через двое
суток после моего запроса о вашем местонахождении. Но, поскольку вы уволились
со службы и занимались собственными делами, мне не дали никаких гарантий от-
носительно вашей профессиональной пригодности. Однако я понял, что в настоя-
щее время вы совершенно независимый человек.
Условия, согласно которым вы были освобождены, следующие.
Вы обязуетесь работать на меня в течение шести недель, причем за мной оста-
ётся право по истечении срока продлить контракт, если возникнет такая необхо-
димость . В течение этого времени я обязуюсь оплачивать в разумных пределах
все ваши расходы, связанные с проведением расследования. Кроме того, я полно-
стью оплачиваю аренду оболочки на этот период. В случае успешного завершения
расследования оставшийся срок вашего хранения на Канагаве - сто семнадцать
лет и четыре месяца - будет аннулирован, и вы будете переправлены назад, на
планету Харлан, с последующим немедленным освобождением в оболочке по вашему
выбору. Если же вы изъявите желание остаться на Земле, я выплачу закладную за
вашу нынешнюю оболочку, и вы сможете стать натурализованным гражданином ООН.
В любом случае на ваш счет будет переведена сумма в сто тысяч долларов ООН
или её эквивалент в любой валюте по вашему желанию.
На мой взгляд, условия более чем привлекательные, однако, должен добавить,
что со мной лучше не шутить. В случае, если ваше расследование закончится не-
удачей и меня убьют, или вы предпримете попытку скрыться, или другим способом
нарушите условия контракта, аренда оболочки будет немедленно аннулирована и
вас вернут на хранение - отбывать оставшуюся часть срока на Земле. К этому
сроку могут быть добавлены дополнительные наказания за ваши возможные про-
ступки. Если вы сразу же откажетесь от контракта, вас немедленно вернут на
хранение, хотя в этом случае я не смогу обеспечить переправку обратно на Хар-
лан.
Надеюсь, вы заинтересуетесь моим предложением и согласитесь работать на ме-
ня. Рассчитывая на положительный ответ, присылаю своего водителя, чтобы он
встретил вас у терминала. Его зовут Кёртис, и он один из моих самых преданных
слуг. Кёртис будет ожидать вас в зале прибытия.
С нетерпением жду нашей встречи на вилле «Закат».
С уважением,
Лоренс Дж. Банкрофт
Глава
третья
Вилла «Закат» не зря получила такое название. Из Бей-Сити аппарат полчаса
летел на юг вдоль берега моря, пока изменившийся рёв двигателей не сообщил о
том, что мы приближаемся к цели. К этому времени правые иллюминаторы тёплым
золотом раскрасило клонящееся в море солнце. Мы начали спускаться. Прильнув к
иллюминатору, я увидел внизу волны цвета расплавленной меди, а воздух светил-
ся чистым янтарем. Казалось, мы опускаемся в банку с мёдом.
Транспортное средство накренилось, делая поворот, и я увидел поместье Бан-
крофта. От берега моря отходили аккуратно ухоженные зелёные газоны, расчер-
ченные дорожками из щебня. Дорожки вели к приземистому особняку с черепичной
крышей - достаточно просторному, чтобы вместить небольшое войско. Стены особ-
няка были белые, крыша - кораллово-красная, а войска, если оно существовало,
нигде не было видно. Охранные системы, применённые Банкрофтом, не поднимались
на большую высоту. Когда мы опустились совсем низко, я разглядел неприметное
марево силового забора, окружающего поместье с внешней стороны. Почти не пор-
тит вид из окон особняка. Очень мило.
Менее чем в десяти метрах над одной из безукоризненных лужаек пилот надавил
на посадочный тормоз - как мне показалось, излишне резко. Аппарат содрогнулся
от носа до кормы, и мы немного ударились о землю, подняв облака пыли.
Я неодобрительно посмотрел на Ортегу, но та не обратила никакого внимания.
Открыв люк, она первой сошла на землю. Через секунду я присоединился к ней,
спрыгнул на изуродованный газон. Ткнув ногой вывороченный комок дёрна, я
крикнул, перекрывая рёв турбин:
- Зачем всё это? Вы в обиде на Банкрофта, потому что он не поверил в собст-
венное самоубийство ?
- Нет. - Ортега осмотрела стоящий перед нами особняк так, словно подумывала
о том, чтобы в него войти. - Нет, мы в обиде на него не за это.
- Не хотите открыть мне, в чём дело?
- Вам вести расследование.
Из-за дома показалась молодая женщина с теннисной ракеткой в руке. Она на-
правилась к нам прямо через газон. Метров за двадцать женщина остановилась и,
взяв ракетку под мышку, сложила ладони рупором.
- Вы Ковач?
В ней воплотилась красота солнца, моря и песка; теннисные шорты и майка са-
мым выгодным образом подчеркивали это. Золотистые волосы ниспадали до самых
плеч; крикнув, женщина на мгновение показала молочно-белые зубы. На руках у
неё были напульсники, на голове повязка, а капли пота на лбу показывали, что
это не для красоты. Ноги у женщины выглядели точёными и мускулистыми, а под-
нимая руки, она продемонстрировала внушительные бицепсы. Пышная грудь распи-
рала ткань майки. Мне захотелось узнать, её ли это тело.
- Да! - крикнул я в ответ. - Я Такеси Ковач. Меня выпустили сегодня.
- Вас должны были встретить у хранилища.
Фраза прозвучала, как обвинение. Я развёл руками.
- Вот меня и встретили.
- Не полиция. - Женщина шагнула вперёд, пристально глядя на Ортегу. - Вы? Я
вас знаю.
- Лейтенант Ортега, - представилась женщина, словно мы были на пикнике. -
Полиция Бей Сити, отдел по расследованию органических повреждений.
- Да, теперь вспомнила. - Голос женщины оставался откровенно враждебным. -
Насколько я понимаю, это вы подстроили так, чтобы нашего водителя задержали
под каким то надуманным предлогом.
- Нет, это сделала дорожная полиция, - вежливо поправила её лейтенант. -
Это не в моей юрисдикции.
Стоявшая перед нами женщина презрительно усмехнулась.
- О, не сомневаюсь, лейтенант. Уверена, у вас в дорожной полиции нет дру-
зей. - Её голос стал снисходительным. - Знайте, мы сделаем так, что ещё до
захода солнца наш человек окажется на свободе.
Я украдкой взглянул на Ортегу, желая узнать, какое это произвело на неё
впечатление. Однако орлиный профиль был непроницаемым. Меня заинтересовала
усмешка женщины с ракеткой - отвратительная, принадлежащая старому лицу.
Рядом с особняком маячили двое широкоплечих мужчин с автоматами за спиной.
Стоя под навесом, они с самого начала следили за происходящим, но лишь те-
перь , выйдя из тени, направились к нам. По тому, как едва заметно расширились
зрачки молодой женщины, я догадался, что она вызвала их с помощью вживленного
микрофона. Ловко. На Харлане люди без воодушевления относятся к тому, что в
их тела засовывают провода и микросхемы, но, похоже, на Земле всё обстоит
иначе.
- Лейтенант, ваше присутствие здесь нежелательно, - ледяным голосом произ-
несла молодая женщина.
- Мы уже уходим, мэм, - недовольно буркнула Ортега.
Неожиданно хлопнув меня по плечу, она не спеша направилась обратно к транс-
порту , но на полпути вдруг обернулась.
- Эй, Ковач, чуть не забыла. Вам это понадобится.
Сунув руку в нагрудный карман, она бросила мне небольшой предмет. Машиналь-
но поймав, я посмотрел на упаковку. Сигареты.
- Увидимся.
Вскочив в машину, Ортега хлопнула крышкой люка. Я увидел, как она прильнула
к иллюминатору, наблюдая за мной. Рванув с места, аппарат пропахал глубокую
борозду по всей лужайке и, взмыв вверх, полетел на запад, к океану. Мы прово-
дили его взглядом.
- Очаровательно, - пробормотала стоявшая рядом со мной молодая женщина.
- Миссис Банкрофт?
Она резко обернулась. Судя по выражению её лица, мне здесь были рады не
больше, чем Ортеге. От женщины не укрылся панибратский жест лейтенанта, и она
неодобрительно скривила губы.
- Мой муж прислал за вами машину, мистер Ковач. Почему вы её не дождались?
Я достал письмо Банкрофта.
- Здесь говорится, что машина должна ждать у терминала. Её там не было.
Женщина попыталась взять письмо, но я вовремя убрал руку. Она стояла напро-
тив меня, с раскрасневшимся лицом, учащенно дыша. Грудь у неё поднималась и
опускалась. Когда тело помещают в резервуар, в организме происходит выделение
гормонов, почти как во сне. Я почувствовал, что между ног начинает поднимать-
ся пожарный шланг.
- Вы должны были дождаться машины.
Я вспомнил, что на Харлане сила притяжения составляет приблизительно 0,8
единицы. На меня почему-то снова навалилась тяжесть. Я вздохнул.
- Миссис Банкрофт, если бы я остался ждать, то ждал бы до сих пор. Быть мо-
жет, нам лучше пройти в дом?
Она на мгновение широко раскрыла глаза, и по ним я вдруг понял, сколько ей
на самом деле лет. Быстро потупившись, женщина взяла себя в руки. Когда она
заговорила, голос прозвучал мягче:
- Простите, мистер Ковач. Я забылась. Как вы могли заметить, полиция не
проявляет никакого сочувствия. Случившееся выбило нас из колеи, мы до сих пор
не пришли в себя. Полагаю, вы можете представить...
- Можете не объяснять.
- Поймите, мне очень неудобно. Такое бывает со мной очень редко. То же са-
мое можно сказать про всех нас. - Она махнула рукой на двух вооруженных тело-
хранителей , словно желая сказать, что в нормальной обстановке у них вместо
автоматов на шее висели бы венки из цветов. - Пожалуйста, примите мои извине-
ния.
- Ничего страшного.
- Мой муж ждёт вас на веранде, она выходит на море. Я сейчас же провожу вас
к нему.
В доме было светло и просторно. Встретившая нас у входной двери горничная
без слов забрала у миссис Банкрофт теннисную ракетку. Мы прошли по выложенно-
му мрамором коридору, на стенах - картины, на мой непросвещённый взгляд, ста-
ринные . Портреты Юрия Гагарина и Нила Армстронга, эмфатические образы Конрада
Харлана и Ангины Чандры. В конце этой своеобразной галереи, на невысоком цо-
коле, стояло что-то вроде вытянутого вверх дерева, сделанного из красного
камня. Я задержался перед ним, и миссис Банкрофт, уже свернувшей налево, при-
шлось вернуться.
- Вам нравится? - спросила она.
- Очень. Это ведь с Марса, правда?
Краем глаза я увидел, как изменилось её лицо. Теперь она думала обо мне
иначе. Обернувшись, я посмотрел женщине в глаза.
- Я поражена, - призналась миссис Банкрофт.
- Бывает. Это ещё я сальто не делал.
Она пристально взглянула на меня.
- А вы действительно знаете, что это такое?
- Если честно, нет. Когда-то я интересовался искусством и архитектурой. Ка-
мень узнал по снимкам, но...
- Это Поющая ветвь.
Шагнув мимо меня, миссис Банкрофт провела пальцами по одной из верхних ве-
ток. Камень еле слышно вздохнул, испуская слабый аромат вишни и горчицы.
- Она живая?
- Никто не знает. - Её голос неожиданно ожил, за что я проникся к ней ещё
большей симпатией. - На Марсе они вырастают до ста метров, у корня бывают ох-
ватом с этот дом. Их песни слышно на несколько километров. Запах тоже разно-
сится очень далеко. Судя по характеру эрозии, им должно быть около десяти ты-
сяч лет. Вот эта ветка, например, ровесник Римской империи.
- Должно быть, это стоило больших денег. Я имею в виду, доставка на Землю.
- Деньги не главное, мистер Ковач.
Маска вернулась на место. Пора двигаться дальше.
Повернув в коридор налево, мы ускорили шаг, вероятно, чтобы наверстать вре-
мя, потраченное на незапланированную остановку. При каждом шаге грудь миссис
Банкрофт подпрыгивала под тонкой тканью майки, а я с мрачной сосредоточенно-
стью разглядывал картины на противоположной стене. Опять работы последовате-
лей эмфатизма - Ангина Чандра, положившая изящную руку на вздыбленный фаллос
ракеты. И здесь нет успокоения.
Веранда с видом на море находилась в самом конце западного крыла. Миссис
Банкрофт провела меня через непритязательную с виду деревянную дверь, и нам в
глаза ударил яркий солнечный свет.
- Лоренс, это мистер Ковач.
Я поднял руку козырьком, прикрывая глаза, и увидел, что у веранды был вто-
рой уровень. Наверху устроен балкон, отгороженный стеклянными дверями. Там, у
парапета, стоял мужчина. Должно быть, он услышал, как мы вошли; впрочем, он
точно слышал, как приземлился полицейский транспорт, и понял, что это означа-
ет . Тем не менее, мужчина не тронулся с места, продолжая смотреть на море.
Иногда такое настроение возникает при возвращении из мертвых. А может быть,
всё объяснялось простым высокомерием. Миссис Банкрофт кивком предложила мне
идти вперед, и мы поднялись по лестнице со ступенями, сделанными из той же
породы дерева, что и обшивка стен. Только сейчас я обратил внимание, что сте-
ны во всю высоту заполнены полками с книгами. Заходящее солнце окрасило ко-
решки ровным оранжевым светом.
Мы вышли на балкон, и Банкрофт повернулся лицом. В руке он держал книгу,
заложив пальцем место, на котором остановился.
- Здравствуйте, мистер Ковач. - Он переложил том, чтобы пожать мне руку. -
Рад, наконец, встретиться с вами. Как вы находите свою новую оболочку?
- Замечательная. Очень удобная.
- Да, хотя я и не вдавался в подробности, но мои адвокаты получили указание
подобрать что-нибудь... подходящее. - Он оглянулся, словно отыскивая на гори-
зонте транспорт Ортеги. - Надеюсь, полиция действовала не слишком официально.
- Пока жаловаться не на что.
Банкрофт выглядел, как Человек Читающий. На Харлане есть кинозвезда по име-
ни Ален Мариотт, больше всего известный по роли мужественного молодого фило-
софа-куэллиста, бросившего вызов жестокой тирании начала Эпохи Поселений. Не
знаю, насколько достоверно передано восстание куэллистов, но в целом фильм
хороший. Я смотрел его дважды. Так вот, Банкрофт чем-то напоминал Мариотта из
этого фильма. Только постаревшего. Он был изящным и стройным, с густой седой
шевелюрой, забранной сзади в хвостик. А книга в руке и библиотека казались
естественным окружением для могучего ума, светившегося в жёстких чёрных гла-
зах.
Банкрофт тронул жену за плечо, небрежно и как бы случайно, и от этого дви-
жения мне, в моем теперешнем состоянии, захотелось плакать.
- Опять та же женщина, - сказала миссис Банкрофт. - Лейтенант Ортега.
Банкрофт кивнул.
- Не бери в голову, Мириам. Полиция просто принюхивается. Я предупреждал,
что поступлю так, но на меня не обратили внимания. Что ж, теперь, когда мис-
тер Ковач прибыл, ко мне будут относиться серьёзно. - Он повернулся в мою
сторону. - В этом деле полиция не пожелала сотрудничать со мной.
- Да. Насколько я понял, именно поэтому я здесь.
Мы посмотрели друг на друга. Я пытался решить, злюсь ли я на этого челове-
ка. Он перетащил меня на другой конец обитаемой вселенной, засунул в новое
тело и предложил сделку, обставив так, что я не мог отказаться. Подобные вы-
ходки характерны для богачей. У них есть власть, и они не видят причин ею не
пользоваться. Для богатых люди - товар, как и всё остальное. Их можно помес-
тить на хранение, переправить, выгрузить. «Пожалуйста, распишитесь внизу».
С другой стороны, на вилле «Закат» ещё никто не исказил мою фамилию, да и
выбора у меня не было. Опять же, не надо забывать о деньгах. Сто тысяч долла-
ров ООН. Эта сумма в шесть-семь раз превосходила то, что мы с Сарой рассчиты-
вали получить, обчистив винный склад на Миллспорте. Доллары ООН, самая твер-
дая валюта во вселенной. Свободно обмениваются на всех обитаемых планетах
Протектората.
Ради этого можно и потерпеть.
Банкрофт снова коснулся тела жены - на этот раз за талию, показывая, что ей
пора уходить.
- Мириам, ты не могла бы ненадолго оставить нас вдвоем? Не сомневаюсь, у
мистера Ковача масса вопросов, и мне бы не хотелось, чтобы ты скучала.
- На самом деле у меня есть несколько вопросов и к миссис Банкрофт.
Она уже направлялась к двери, и мои слова вынудили её остановиться на пол-
пути. Склонив голову набок, миссис Банкрофт перевела взгляд с меня на мужа и
обратно. Банкрофт беспокойно заёрзал. Я понял, что ему не хотелось разговари-
вать в присутствии жены.
- Наверное, будет лучше, если мы с вами поговорим попозже, - поспешил ис-
правиться я. - Отдельно.
- Да, разумеется. - Встретившись со мной взглядом, её глаза тотчас же,
словно танцуя, убежали в сторону. - Лоренс, я буду в библиотеке карт. Когда
закончите, пришли мистера Ковача ко мне.
Мы проводили её взглядом. Как только закрылась дверь, Банкрофт предложил
мне сесть в удобное кресло на балконе. Рядом пылился старинный телескоп, на-
целенный на горизонт. Посмотрев под ноги, я увидел, что половицы стерты от
времени. На меня опустилось ощущение старины, будто покрывало. Неуютно помор-
щившись , я сел в кресло.
- Пожалуйста, мистер Ковач, не считайте меня шовинистом. После почти двух-
сот пятидесяти лет брака наши отношения с Мириам более чем уважительные. Че-
стное слово, будет лучше, если вы переговорите с ней наедине.
- Понимаю.
В этом случае у меня не будет гарантии, что она скажет правду. Но выбирать
не приходилось.
- Не желаете чего-нибудь выпить? Спиртное?
- Нет, благодарю вас. Если можно, фруктовый сок.
Меня не покидала дрожь - последствие выгрузки; к этому добавился неприятный
зуд в пальцах ног - как я понял, результат никотиновой зависимости. Если не
считать сигарет, которые я время от времени «стрелял» у Сары, последние две
оболочки я вёл здоровый образ жизни. И не имел желания отходить от этого пра-
вила. А сейчас алкоголь, добавившись ко на всему остальному, прикончил бы ме-
ня.
Банкрофт сложил руки на коленях.
- Разумеется. Я распоряжусь, чтобы вам принесли сок. Итак, с чего бы вы хо-
тели начать?
- Вероятно, будет лучше, если вы объясните, чего ожидаете от меня. Я не
знаю, что обо мне рассказала Рейлина Кавахара, и что представляет собой Кор-
пус чрезвычайных посланников у вас на Земле, но предупреждаю сразу: не ждите
чуда. Я не волшебник.
- Это я понимаю. Я тщательно изучил литературу о Корпусе посланников. А
Рейлина Кавахара сказала лишь то, что вы человек надежный, хотя и излишне
разборчивый.
Я вспомнил методы Кавахары и свое отношение к ним. Разборчивый. Точно.
Тем не менее, я принялся расписывать себя Банкрофту. Я чувствовал себя
странно, хвастаясь перед клиентом, уже взявшим меня на работу. Перечислил то,
что умею делать. Преступное сообщество не отличается излишней скромностью, и
чтобы получить серьёзное предложение, приходится до предела раздувать репута-
цию . Я ощущал себя так, словно вернулся назад, в Корпус посланников. Длинные
полированные столы, и Вирджиния Видаура разносит в пух и прах нашу команду.
- Корпус чрезвычайных посланников был создан в рамках колониальных частей
специального назначения ООН. Это не значит...
Это не значит, что каждый посланник является бойцом спецназа. Но с другой
стороны, а что такое солдат? Какая часть подготовки бойца спецназа высечена в
физическом теле, а какая - в сознании? И что происходит, если одно отделить
от другого?
Космос, если воспользоваться расхожей фразой, бесконечен. Ближайший из оби-
таемых миров находится в пятидесяти световых годах от Земли. Самые отдаленные
- вчетверо дальше. Некоторые корабли с первопоселенцами до сих пор в пути.
Если какой-нибудь маньяк начнет размахивать тактической ядерной бомбой или
другой игрушкой, угрожающей существованию биосферы, как ему помешать? Данные
передаются посредством гиперкосмического пробоя практически мгновенно, на-
столько быстро, что учёные всё ещё спорят по поводу подходящей терминологии,
но, цитируя Куэллкрист Фальконер, «дивизии таким способом не переправишь,
чёрт побери». Даже если отправить корабль с войсками в минуту, когда заваруш-
ка началась, десантники прибудут на место, чтобы допросить внуков победите-
лей.
Не лучший способ управлять Протекторатом.
Ладно, можно переслать оцифрованное сознание бойцов отряда быстрого реаги-
рования. Давно прошли те времена, когда самым главным в армии была числен-
ность . Последнюю половину тысячелетия победы одерживали компактные, подвижные
войска чрезвычайного назначения. Можно загрузить оцифрованный разум в оболоч-
ку, прошедшую боевую подготовку, с усовершенствованной нервной системой и на-
качанную стероидами. Ну а что дальше?
Солдаты окажутся в незнакомых телах, на незнакомой планете. Им предстоит
сражаться на стороне совершенно чужих людей против других совершенно чужих
людей ради целей, о которых они, скорее всего, не слышали и которые точно не
понимают. Климат другой, язык и культура другие, растительность и животный
мир другие, атмосфера другая. Проклятие, даже притяжение другое. Солдаты ни-
чего не знают. Если же загрузить в их сознание сведения о местных реалиях,
объём информации будет настолько большим, что они не успеют его обработать. А
ведь уже через несколько часов после выгрузки в новых оболочках им придется
вступить в смертельную схватку с врагом.
И вот тут приходит очередь Корпуса чрезвычайных посланников. Нейрохимиче-
ская стимуляция, кибер-вживленные интерфейсы, наращивание тканей - это физи-
ческие усовершенствования. Большинство из них не имеют никакого отношения к
сознанию, а пересылается именно рассудок в чистом виде. Вот с чего начался
Корпус посланников. Были взяты духовно-психологические приемы, больше тысячи
лет применявшиеся на Земле у народов Востока. На их основе создали систему
подготовки, настолько совершенную, что в большинстве миров прошедшим полный
курс тотчас же законодательно запретили занимать любые политические и военные
должности.
Нет, это не солдаты. Не совсем солдаты.
- Мой метод работы заключается в абсорбции, - закончил я. - Я стараюсь впи-
тывать в себя всё, с чем сталкиваюсь, и только после этого двигаюсь дальше.
Банкрофт заёрзал. Он не привык слушать лекции. Что ж, пора начинать.
- Кто обнаружил ваш труп?
- Наоми. Моя дочь.
Внизу раскрылась дверь. Банкрофт умолк. На лестнице, ведущей на балкон,
появилась горничная, которую я уже видел. Она несла поднос с запотевшим гра-
фином и высокие стаканы. Похоже, у Банкрофта тоже была вживленная система
связи.
Поставив поднос, горничная в механическом безмолвии наполнила стаканы и,
дождавшись едва заметного кивка хозяина, удалилась. Он проводил её рассеянным
взглядом.
Возвращение из мёртвых. Это не шутка.
- Наоми, - мягко подсказал я.
Банкрофт заморгал.
- Ах да. Она ворвалась сюда. Ей было что-то нужно - вероятно, ключи от од-
ного из лимузинов. Возможно, я чересчур великодушный отец, но Наоми - моя
младшенькая.
- Сколько ей?
- Двадцать два.
- У вас много детей?
- Да, много. Очень много. - Банкрофт слабо улыбнулся. - Когда есть время и
деньги, растить детей становится ни с чем не сравнимым удовольствием. У меня
двадцать семь сыновей и тридцать четыре дочери.
- Они живут с вами?
- Наоми в основном живёт со мной. А остальные только заглядывают в гости.
Почти у всех уже есть свои семьи.
- Что с Наоми?
Я чуть понизил голос. Найти отца с размозженной головой - не самое приятное
начало дня.
- Сейчас она в психохирургии, - коротко ответил Банкрофт. - Идёт на поправ-
ку. Вам нужно будет с ней переговорить?
- Не сейчас. - Встав с кресла, я подошёл к двери в комнату. - Вы сказали,
она вбежала сюда. Смерть произошла именно здесь?
- Да. - Банкрофт присоединился ко мне. - Кто-то проник сюда и разнёс мою
голову зарядом частиц из бластера. На стене видны следы от выстрела. Вон там,
рядом с письменным столом.
Войдя внутрь, я спустился вниз по лестнице. Крышка массивного письменного
стола была из зеркального дерева - судя по всему, генетический код переправи-
ли на Землю с Харлана, и растение прижилось. Стол показался мне такой же экс-
травагантностью, как и Поющая ветвь в коридоре, но только более безвкусной.
На Харлане леса зеркальных деревьев покрывают три континента, и почти во всех
забегаловках на берегу канала в Миллспорте стойка бара сделана из этой древе-
сины . Подойдя к столу, я осмотрел след на оштукатуренной стене. Белая поверх-
ность съёжилась и обуглилась, бесспорно свидетельствуя о попадании луча заря-
женных частиц. Выжженное место находилось на уровне головы, небольшой изгиб
уходил вниз. Банкрофт остался на балконе. Я посмотрел на его силуэт.
- Это единственный след огнестрельного оружия в комнате?
- Да.
- Больше ничего не сломано, не испорчено, не переставлено?
- Нет. Ничего.
Было очевидно, что он хочет ещё что-то сказать, но ждёт, пока я закончу с
расспросами.
- И полиция нашла бластер рядом с вашим трупом?
- Да.
- У вас есть оружие подобного типа?
- Да. Это мой бластер. Я храню его в сейфе под письменным столом. Закодиро-
ван на отпечатки пальцев. Сейф был обнаружен раскрытым, больше из него ничего
не пропало. Хотите заглянуть внутрь?
- Нет, благодарю, пока что не хочу.
По своему опыту я знал, как трудно двигать мебель из зеркального дерева. Я
подошёл к углу тканого ковра, лежащего под столом. На полу виднелся едва раз-
личимый шов.
- Чьи отпечатки открывают сейф?
- Мои и Мириам.
Последовала многозначительная пауза. Банкрофт вздохнул, достаточно громко,
чтобы звук разнёсся по помещению.
- Ну же, Ковач, не стесняйтесь. Высказывайте всё, что думаете. Остальные
именно так и поступили. Или я покончил с собой, или меня убила моя жена. Дру-
гих разумных объяснений нет. Я выслушиваю это с того самого момента, как меня
вытащили из резервуара в «Алькатрасе».
Я заставил себя обвести взглядом комнату и лишь затем посмотрел Банкрофту в
глаза.
- Что ж, вы должны признать, это значительно упрощает работу полиции, -
сказал я. - Всё предельно чисто и аккуратно.
Банкрофт фыркнул, но в презрительном звуке прозвучал смех. Я поймал себя на
том, что помимо воли проникаюсь симпатией к этому человеку. Поднявшись обрат-
но наверх, я вышел на балкон и прислонился к перилам. На лужайке перед домом
расхаживал взад и вперёд человек, облачённый в чёрное, с висящим на плече
оружием. Вдалеке переливалось силовое ограждение. Какое-то время я стоял, ус-
тавившись в одном направлении.
- Нелегко поверить, что кто-то проник сюда, преодолев охранные системы,
взломал сейф, доступ к которому есть только у вас и вашей жены, и убил вас,
оставив всё на своих местах. Хотя вы человек рассудительный, и, следователь-
но , у вас есть основания так думать.
- О, можете не сомневаться. Оснований достаточно.
- Однако полиция не приняла их в расчет.
- Да.
Я повернулся к Банкрофту.
- Хорошо. Давайте их выслушаем.
- Одно из оснований у вас перед глазами, мистер Ковач. - Он тоже повернулся
ко мне лицом. - Я здесь. Я вернулся. Меня нельзя убить, просто уничтожив па-
мять больших полушарий.
- Ваша память хранится на внешнем носителе. Это очевидно, в противном слу-
чае сейчас вы бы не стояли передо мной. И как часто происходит обновление?
Банкрофт улыбнулся.
- Каждые сорок восемь часов. - Он похлопал себя по затылку. - Прямая пере-
сылка отсюда в защищенный банк данных центра хранения психической информации
на острове Алькатрас. Мне не нужно даже задумываться над этим.
- Кроме того, в холодильнике хранится ваш замороженный клон.
- Да. И не один.
Гарантированное бессмертие. Какое-то время я молчал, размышляя, как к этому
относиться.
- Наверное, это очень дорого, - наконец заметил я.
- Вовсе нет. Центр хранения принадлежит мне.
- О...
- Так что, Ковач, как видите, ни я, ни моя жена не могли нажать спусковой
крючок бластера. Нам обоим известно: чтобы меня убить, этого недостаточно.
Каким бы невероятным это ни казалось, убийство должен был совершить кто-то
посторонний. Не знающий о внешнем носителе.
Я кивнул.
- Хорошо, а кто ещё о нем знает? Давайте сузим круг.
- Помимо моей семьи? - Банкрофт пожал плечами. - Мой адвокат, Оуму Пре-
скотт. Ещё два-три юриста, её помощники. Директор центра хранения психической
информации. Наверное, это всё.
- Однако, - сказал я, - самоубийство - поступок не для нормального челове-
ка.
- Именно так и сказала полиция. Этим же утверждением она попыталась объяс-
нить остальные неувязки в своей теории.
- Какие, например?
Вот о чём хотел рассказать мне Банкрофт. Слова хлынули потоком.
- Например, то, что я предпочёл пройти последние два километра до дома пеш-
ком, проник незамеченным на территорию, а перед тем, как покончить с собой,
сверил внутренние часы.
Я недоуменно заморгал.
- Прошу прощения?
- Полиция обнаружила следы приземления воздушного транспорта на поляне в
двух километрах от наружного ограждения виллы, за пределами системы охранного
наблюдения. И, кстати, именно в этот момент наверху не было спутника слеже-
ния.
- Полиция проверила такси?
Банкрофт кивнул.
- Проверила, только толку от этого немного. Законы Западного побережья не
требуют от компаний, занимающихся пассажирскими перевозками, хранить данные о
местонахождении машин в каждый момент времени. Разумеется, солидные фирмы ре-
гистрируют передвижения своего парка, но есть и те, кто этого не делает. На-
оборот, кое-кто так даже завлекает клиентов. Делает упор на конфиденциаль-
ность услуг. - По лицу Банкрофта пробежала мимолетная тень. - В некоторых
случаях и для некоторых клиентов это является большим преимуществом.
- Вам в прошлом приходилось пользоваться услугами подобных фирм?
- Да, время от времени.
Следующий по логике вещей вопрос повис в воздухе. Я не стал озвучивать его
вслух, дожидаясь, когда Банкрофт сам ответит. Если он не собирался делиться
со мной причинами, побуждающими его пользоваться конфиденциальным транспор-
том, то и я не буду давить - до тех пор, пока не обозначу ещё кое-какие вехи.
Наконец Банкрофт кашлянул.
- В любом случае, есть основания считать, что данный транспорт не относился
к такси. Как сказала полиция, рисунок следов на земле характерен для более
крупного аппарата.
- Всё зависит от того, на какой скорости совершено приземление.
- Знаю. Тем не менее, от места приземления ведут мои следы, и, насколько я
понял, состояние обуви соответствует пути в два километра, пройденному по пе-
ресечённой местности. И, наконец, ночью, когда меня убили, в три часа с не-
большим, из этой комнаты был сделан телефонный звонок. Проверка времени. Не
было сказано ни одного слова. Просто дыхание в трубке.
- И полиции это тоже известно?
- Естественно.
- И как там это объясняют?
Банкрофт едва заметно усмехнулся.
- Никак. По мнению полицейских, пешая прогулка в одиночестве под дождём
вполне соответствует духу самоубийства. Никому не показалось странным, что
человек, перед тем как размозжить себе голову, сверяет внутреннюю микросхему
времени. Как вы сами сказали, самоубийство нельзя считать нормальным поступ-
ком . В истории масса подобных случаев. Похоже, на свете полно недоумков, на-
лагающих на себя руки и просыпающихся на следующий день в новой оболочке. Мне
это долго и пространно объясняли. Недоумки забывают о том, что память больших
полушарий можно считать. Или же в момент самоубийства это кажется им несуще-
ственным. Наша любимая система здравоохранения возвращает их к жизни, невзи-
рая на предсмертные записки и просьбы. По-моему, это вопиющее нарушение прав
личности. У вас на Харлане такие же порядки?
Я пожал плечами.
- Более или менее. Если просьба нотариально оформлена, самоубийц не оживля-
ют . В противном случае неоказание медицинской помощи считается уголовным пре-
ступлением .
- Полагаю, это разумная предосторожность.
- Да. Она не дает убийцам выдавать дело своих рук за самоубийство.
Облокотившись на ограждение, Банкрофт посмотрел мне прямо в глаза.
- Мистер Ковач, мне триста пятьдесят семь лет от роду. Я пережил войну кор-
пораций, последовавшее затем крушение моих промышленных и торговых интересов,
настоящую смерть двоих сыновей и, по крайней мере, три крупных экономических
кризиса. Но я до сих пор здесь. Я не тот человек, который будет лишать себя
жизни. Однако если бы я решился на такое, то не допустил бы подобных глупых
ошибок. Если бы я вознамерился умереть, вы бы сейчас со мной не разговарива-
ли. Это понятно?
Я выдержал взгляд его жёстких чёрных глаз.
- Да. Понятно.
- Хорошо. - Он отвернулся. - Продолжим?
- Мы говорили о полиции. Она вас не слишком-то жалует, так?
Банкрофт улыбнулся, но в его улыбке не было веселья.
- У меня с полицией проблемы перспективы.
- Перспективы?
- Именно. - Банкрофт направился к двери. - Пойдемте, я вам покажу, что имею
в виду.
Следуя за ним, я задел рукой телескоп, развернув его наверх. Шок загрузки
требовал выхода. Двигатель позиционирования телескопа, недовольно взвизгнув,
вернул оптический прибор в исходное положение, нацелив на горизонт. На ста-
ринном цифровом дисплее замигали значения высоты и приближения. Я задержался,
наблюдая за тем, как телескоп восстанавливает настройки. Клавиатуру покрывал
многолетний слой пыли.
Банкрофт или не заметил мою неловкость, или вежливо промолчал.
- Это ваш? - спросил я, ткнув указательным пальцем в оптический прибор.
Банкрофт рассеянно взглянул на телескоп.
- Когда-то это было моим увлечением. В те времена, когда на звёзды стоило
смотреть. Вам не понять эти чувства. - Это было произнесено мимоходом, без
какого-либо намерения оскорбить или унизить. Голос Банкрофта лишился жёстко-
сти , словно затухающее сообщение. - Последний раз я смотрел в эти линзы почти
два столетия назад. Тогда многие корабли ещё летели к своим колониям. Мы до
сих пор не знаем, что с ними стало. Ждём, когда вернутся сквозные лучи. Так
ждут свет маяка.
Он забыл обо мне. Я вынужден был вернуть его к действительности.
- Проблемы перспективы, - мягко напомнил я.
- Ах да, проблемы перспективы. - Кивнув, Банкрофт махнул рукой в сторону
поместья. - Видите вон то дерево? За теннисным кортом?
Не заметить такое дерево невозможно. Тень от раскидистого старого чудовища
высотой с дом была больше теннисного корта. Я кивнул.
- Этому дереву больше семисот лет. Купив поместье, я нанял архитектора, и
тот сразу же предложил выкорчевать дерево. Он собирался строить дом выше по
склону, и тогда дерево портило бы вид на море. Я уволил архитектора.
Банкрофт повернулся, убеждаясь, что до меня доходит смысл его слов.
- Видите ли, мистер Ковач, архитектору было лет тридцать с небольшим, и для
него это дерево представляло всего лишь мелкое неудобство. Оно ему мешало.
Его не волновало, что дерево прожило на свете в двадцать раз дольше, чем он.
У него не было чувства уважения.
- Значит, вы - дерево.
- Именно так, - ровным голосом произнес Банкрофт. - Я дерево. Полиция хочет
меня выкорчевать. Совсем как тот архитектор. Я представляю для них неудобст-
во, и у них нет уважения.
Я вернулся на место, пережёвывая услышанное. Наконец мне стало понятно по-
ведение Кристины Ортеги. Если Банкрофт полагает, что волен не подчиняться
требованиям, предъявляемым к добропорядочным гражданам, у него вряд ли будет
много друзей в форме. Бессмысленно объяснять, что Ортега охраняет другое де-
рево, именуемое Законом, и с её точки зрения Банкрофт ломает ему ветви и вби-
вает в него гвозди. Мне приходилось наблюдать за подобными столкновениями и с
той и с другой стороны, и единственное решение предложили мои предки.
Если тебе не нравятся законы, отправляйся туда, где они тебя не достанут.
После чего создай собственные законы.
Банкрофт остался у ограждения балкона. Быть может, он беседовал с деревом.
Я решил на время отложить эту линию расследования.
- Каково ваше последнее воспоминание?
- Вторник, четырнадцатое августа, - быстро ответил Банкрофт. - Ложусь спать
около полуночи.
- Тогда было произведено последнее обновление копии памяти?
- Да, сброс данных произошёл где-то около четырёх часов утра, но, судя по
всему, я в этот момент спал.
- Значит, до вашей смерти прошло почти сорок восемь часов.
- Боюсь, вы правы.
Хуже некуда. За сорок восемь часов может произойти всё что угодно. За это
время Банкрофт мог слетать на Луну и вернуться обратно. Я снова почесал шрам
над глазом, рассеянно гадая, где его получил.
- И вы не помните ничего, что позволило бы узнать, почему с вами хотят рас-
правиться?
Банкрофт по-прежнему стоял, облокотившись на ограждение, глядя вдаль. Я
увидел, что он улыбается.
- Я сказал что-нибудь смешное?
У него хватило вежливости вернуться в кресло.
- Нет, мистер Ковач. Смешна сама ситуация. Кто-то желает моей смерти, и это
довольно неприятно. Но вы должны понять - для человека моего положения вражда
и угрозы - часть повседневной жизни. Мне завидуют, меня ненавидят. Такова це-
на успеха.
Вот это новости. Меня ненавидели на дюжине различных миров, но я никогда не
считал, что добился успеха.
- В последнее время было что-то из ряда вон выходящее? Я имею в виду угро-
зы.
Банкрофт пожал плечами.
- Возможно, и было. У меня нет привычки их просматривать. Это делает мисс
Прескотт.
- Вы не считаете, что угрозы в ваш адрес заслуживают внимания?
- Мистер Ковач, я предприниматель. Возможности предоставляются, кризисы
случаются, вот с чем я имею дело. Жизнь идёт своим чередом. Я нанимаю специ-
альных людей, чтобы они разбирались с мелочами.
- Очень удобно. Однако не могу поверить, что после случившегося ни вы, ни
полиция не заглядывали в архивы мисс Прескотт.
Банкрофт неопределенно махнул рукой.
- Разумеется, полиция проводила расследование. Оуму Прескотт повторила им
то же, что сказала мне. За последние шесть месяцев не приходило ничего не-
обычного. Я доверяю ей достаточно, чтобы ограничиться её словом. Хотя, веро-
ятно, вы захотите лично взглянуть на эти архивы.
При мысли о том, чтобы разматывать сотни метров бессвязных язвительных на-
смешек и злобных угроз, мою новую оболочку снова захлестнула волна усталости.
Я понял, что мне становится глубоко наплевать на проблемы Банкрофта. Я пере-
борол себя, сделав усилие, которое заслужило бы похвалу Вирджинии Видауры.
- Ну, в любом случае мне обязательно потребуется переговорить с Оуму Пре-
скотт.
- Я немедленно договорюсь о вашей встрече. - Взгляд Банкрофта стал рассеян-
ным, обращенным внутрь. - Во сколько вас устроит?
Я поднял руку.
- Наверное, будет лучше, если я возьму это на себя. Просто предупредите
мисс Прескотт, что я с ней свяжусь. И мне надо будет заглянуть в центр за-
грузки новых оболочек.
- Разумеется. Если честно, я сам хотел попросить мисс Прескотт отвезти вас
туда. Она лично знакома с проктором. Что-нибудь ещё?
- Кредитная линия.
- Естественно. Мой банк уже открыл счет на вашу ДНК. Насколько я понимаю, у
вас на Харлане система та же.
Облизнув большой палец, я вопросительно поднял его вверх. Банкрофт кивнул.
- Так и у нас. Вы обязательно увидите, что в Бей-Сити есть места, где на-
личные до сих пор остаются единственным платежным средством. Будем надеяться,
вам не придётся проводить в подобных районах много времени, но, если что, вы
сможете снять со счёта наличные в любом отделении банка. Вам необходимо ору-
жие?
- Пока что нет.
Одно из основополагающих правил Вирджинии Видауры гласило: «Перед тем как
выбирать инструмент, определи характер предстоящей работы». Одинокое пятно
копоти на штукатурке выглядело слишком изящным для того, чтобы впереди меня
ждал фестиваль перестрелок.
- Хорошо.
Казалось, Банкрофт озадачен моим ответом. Он уже потянулся к карману рубаш-
ки , и ему пришлось завершить это движение, довольно неуклюже.
- Это мой оружейник, - сказал он, протягивая визитную карточку. - Я преду-
прежу , чтобы он ждал вас.
Я взял карточку и мельком взглянул на неё. Надпись затейливым шрифтом:
«Маркин и Грин - оружие с 2203 года». Внизу - одинокая строчка цифр. Я убрал
карточку в карман.
- Возможно, это и пригодится, - признался я. - Позже. Но мне хотелось бы
начать с мягкой посадки. Подождать, пока не уляжется пыль, оглядеться вокруг.
Полагаю, вы меня понимаете.
- Да, разумеется. Действуйте, как считаете нужным. Полностью полагаюсь на
вас. - Перехватив взгляд, Банкрофт заглянул мне в глаза. - Однако не забывай-
те об условиях договора. Я плачу за работу. И я не люблю, когда не оправдыва-
ют моё доверие, мистер Ковач.
- Не сомневаюсь в этом, - устало заметил я.
Я вспомнил, как поступила с двумя подчиненными, предавшими её, Рейлина Ка-
вахара. Их звериные крики долго преследовали меня в кошмарных снах. Рассужде-
ния Рейлины, чистившей яблоко под такой аккомпанемент, сводились к тому, что,
поскольку сейчас никто по-настоящему не умирает, истинным наказанием может
быть лишь страдание. Я почувствовал, как при воспоминании об этом моё новое
лицо поморщилось.
- Что бы ни наговорили обо мне в Корпусе чрезвычайных посланников, это всё
чушь собачья. Мое слово по-прежнему крепко. - Я встал. - Вы не могли бы посо-
ветовать, где остановиться в городе? Что-нибудь тихое, среднего уровня.
- Такие гостиницы есть на улице Миссий. Я попрошу кого-нибудь отвезти вас
туда. Кёртиса, если его к тому времени выпустят. - Банкрофт тоже поднялся на
ноги. - Насколько я понял, теперь вы собираетесь побеседовать с Мириам. Ей
действительно известно о моих последних сорока восьми часах гораздо больше,
чем мне. Так что ваш разговор будет долгим.
Я подумал о древних старушечьих глазах и молодом накачанном теле. После
этого мысль о беседе с глазу на глаз с Мириам Банкрофт потеряла для меня вся-
кую привлекательность. Одновременно с этим холодная рука прошлась по натяну-
тым струнам под желудком, а член резко налился кровью. Классно.
- Да, - без воодушевления произнес я. - Наш разговор будет долгим.
Глава
четвертая
- Похоже, вы чем-то смущены, мистер Ковач. Я права?
Оглянувшись на горничную, которая привела меня сюда, я снова посмотрел на
Мириам Банкрофт. Тела женщин были приблизительно одного возраста.
- Нет, - произнес я более резко, чем намеревался.
На мгновение скривив губы, миссис Банкрофт свернула карту, которую изучала,
когда я пришел. Сзади громко хлопнула дверь, закрываясь за горничной. Бан-
крофт не посчитал нужным проводить меня к жене. Возможно, сейчас супруги мог-
ли позволить себе не больше одного свидания в день. Как только мы спустились
с балкона, на веранде с видом на море, будто по волшебству, появилась горнич-
ная . Банкрофт обратил на неё столько же внимания, сколько и в предыдущий раз.
Когда я уходил, он стоял перед столом из зеркального дерева, уставившись на
след от бластера.
Миссис Банкрофт ловко скатала карту в трубку и убрала её в длинный тубус.
- Ну, - сказала она, не поднимая взгляда, - в таком случае, задавайте свои
вопросы.
- Где вы находились, когда всё произошло?
- В своей кровати. - Она посмотрела на меня. - Пожалуйста, не продолжайте:
я была одна.
Картохранилище представляло собой длинное просторное помещение под сводча-
тым потолком, в котором кое-где вмонтированы иллюминационные плитки. Застек-
лённые полки высотой по пояс выстроились ровными рядами, словно ящики с экс-
понатами в музее. Я зашагал по центральному проходу, и мы с миссис Банкрофт
оказались разделены одним рядом. Так я чувствовал себя хоть под какой-то за-
щитой.
- Миссис Банкрофт, давайте сразу определимся: я не из полиции. Я хочу уста-
новить истину, а не найти виновного.
Убрав тубус, Мириам Банкрофт прислонилась к полке, сложив руки за спиной.
Пока я разговаривал с её мужем, она сняла пропотевший молодёжный теннисный
костюм. Сейчас на ней были облегающие чёрные слаксы и что-то, родившееся от
союза смокинга и трико. Рукава небрежно закатаны почти до локтей; запястья
без украшений.
- Мистер Ковач, я похожа на виновную? - спросила она.
- Мне кажется, вы чересчур озабочены тем, чтобы доказать совершенно посто-
роннему человеку верность мужу.
Миссис Банкрофт рассмеялась. У неё был приятный грудной смех, при этом пле-
чи красиво поднимались и опускались. Такой смех я смог бы полюбить.
- Какой вы уклончивый.
Я посмотрел на карту, разложенную на полке передо мной. В верхнем левом уг-
лу проставлена дата: за четыре столетия до моего рождения. Надписи выполнены
незнакомым языком.
- Там, откуда я прибыл, миссис Банкрофт, прямота не считается особой добро-
детелью .
- Вот как? А что же считается?
Я пожал плечами.
- Учтивость. Самообладание. Стремление не задеть заинтересованных лиц.
- По-моему, это скучно. Полагаю, на Земле вас ждут сильные потрясения, мис-
тер Ковач.
- Миссис Банкрофт, я не говорил, что дома отличался примерным поведением.
- О... - Она перестала опираться на полку и шагнула ко мне. - Да, Лоренс кое-
что рассказал о вас. Судя по всему, на Харлане вас считали человеком опасным.
Я снова пожал плечами.
- Это по-русски.
- Извините?
- Я про язык. - Обойдя полку, она остановилась рядом со мной, глядя на кар-
ту . - Это составленная компьютером русская карта посадочных площадок на Луне.
Очень редкая. Я купила её на аукционе. Вам нравится?
- Очень мило. В котором часу вы легли спать в ночь, когда был убит ваш муж?
Мириам Банкрофт пристально посмотрела мне в глаза.
- Я легла спать рано. Как я уже говорила, я была одна. - Сделав над собой
усилие, она сдержала резкость в голосе, и он снова стал почти любезным. -
Мистер Ковач, если мои слова и похожи на признание вины, это не так. Скорее,
это признание неизбежности. С некоторой долей обиды и раздражения.
- Вы обижены на своего мужа?
Она улыбнулась.
- Кажется, я говорила о признании неизбежного.
- Ваш тон был более красноречив.
- Вы хотите сказать, это я убила своего мужа?
- Пока что я ничего не говорю. Но такая возможность существует.
- Да?
- Вы имели доступ к сейфу. В тот момент, когда всё произошло, вы находились
в доме, за пределами охранной сигнализации. А теперь кажется, что у вас могли
быть какие-то личные причины.
Продолжая улыбаться, она сказала:
- Мистер Ковач, неужели вы строите обвинение?
Я спокойно выдержал её взгляд.
- Да, если сердечко трепещет.
- Какое-то время и полиция прорабатывала эту версию. Затем отказалась от
неё. Пришла к выводу, что сердечко не трепещет. И я буду очень признательна,
если вы не будете здесь курить.
Я посмотрел на свои руки и обнаружил, что они сами достали пачку Кристины
Ортеги. Я уже наполовину вытряс из пачки сигарету. Нервы.
У меня возникло странное ощущение, будто новая оболочка меня предала. Я
смущенно убрал сигареты.
- Извините.
- Ничего страшного. Речь идёт о поддержании микроклимата. Многие из храня-
щихся здесь карт очень чувствительны к загрязнению воздуха. Впрочем, вам это
наверняка известно.
Миссис Банкрофт произнесла последние слова так, будто только полный кретин
может не знать о подобных вещах. Я почувствовал, что безнадёжно теряю кон-
троль над ходом разговора.
- А на каком основании полиция...
- Спросите у них. - Повернувшись ко мне спиной, она отошла, словно приняв
какое-то решение. - Мистер Ковач, сколько вам лет?
- Субъективно? Сорок один. На Харлане год длится чуть дольше, чем земной.
Но разница небольшая.
- Ну а объективно? - спросила она, передразнивая мой тон.
- Я провёл в разных резервуарах около столетия. Постепенно начинаешь терять
счёт времени.
Это была ложь. Я помнил с точностью до дня все сроки хранения. Подсчитал их
как-то бессонной ночью, и теперь числа прочно засели в памяти. Каждый раз,
отправляясь в резервуар, я добавлял новый срок.
- Представляю, как вам сейчас одиноко.
Вздохнув, я принялся разглядывать ближайшую полку. На каждом тубусе с кар-
той имелась бирка. Археологические изыскания. Малый Сырт, восточная четверть,
третьи раскопки. Бредбери; руины первопоселенцев. Я вытащил одну из карт.
- Миссис Банкрофт, мои чувства никого не интересуют. А у вас нет никаких
мыслей на тему того, почему ваш муж мог бы покончить с собой?
Миссис Банкрофт стремительно развернулась, не успел я договорить. Её лицо
стало красным от гнева.
- Мой муж не убивал себя, - ледяным тоном произнесла она.
- Похоже, вы в этом абсолютно убеждены. - Я оторвал взгляд от карты и улыб-
нулся. - Я имею в виду, странно слышать такую уверенность от человека, крепко
спавшего в тот момент.
- Положите карту на место! - воскликнула она, шагнув ко мне. - Вы понятия
не имеете, сколько она стоит...
Миссис Банкрофт умолкла, а я поспешно задвинул карту назад. Глубоко вздох-
нув, она попыталась справиться с прилившей к лицу краской.
- Мистер Ковач, вы стараетесь вывести меня из себя?
- Я пытаюсь привлечь к себе внимание.
Несколько мгновений мы смотрели друг другу в глаза. Миссис Банкрофт первая
отвела взгляд.
- Я уже сказала, в тот момент, когда это произошло, я спала. Что ещё вы хо-
тите услышать?
- Куда ездил в ту ночь ваш муж?
Она прикусила губу.
- Точно не могу сказать. Днём он был в Осаке на совещании.
- Осака - это где?
Мириам Банкрофт удивлённо посмотрела на меня.
- Я нездешний, - терпеливо напомнил я.
- Осака - это город в Японии. Я полагала...
- Да, Харлан освоен японцами и наёмниками из Восточной Европы. Но это было
очень давно, и я при этом не присутствовал.
- Извините.
- Ничего страшного. Вероятно, и вы мало что можете сказать про то, чем за-
нимались триста лет назад ваши предки.
Миссис Банкрофт как-то странно посмотрела на меня. Я осёкся. Только через
мгновение я осознал смысл собственных слов. Последствия недавней выгрузки.
Мне необходимо выспаться в самое ближайшее время, пока я не сказал и не сде-
лал ничего действительного глупого.
- Мне больше трёхсот лет, мистер Ковач. - На лице миссис Банкрофт мелькнула
едва заметная усмешка. Она снова перехватила инициативу. - Внешность обманчи-
ва . Это моё одиннадцатое тело.
Её поза недвусмысленно предлагала мне хорошенько присмотреться. Я скользнул
взглядом по широким славянским скулам, по вырезу декольте и далее, по прикры-
тым тонкой тканью стройным ногам, изображая безразличие, на которое моя воз-
буждённая оболочка не имела никаких прав.
- Очень мило. Правда, на мой вкус чересчур молодое, но, как уже говорилось,
я не здешний. Однако давайте вернёмся к вашему мужу. Весь день он провел в
Осаке, но к вечеру вернулся. Насколько я понимаю, мистер Банкрофт делал это
не физически?
- Разумеется. У него там в холодильнике хранится транзитный клон. Муж дол-
жен был вернуться часов в шесть вечера, но...
- Да?
Переступив с ноги на ногу, миссис Банкрофт пожала плечами. Мне показалось,
она с трудом удерживает себя в руках.
- В общем, вовремя он не вернулся. Лоренс часто задерживается после заклю-
чения сделок.
- И никто не может сказать, куда он отправился в тот раз? Например, Кёртис?
Напряжение не уходило, и скрыто было плохо, как острые пики скал под лёгким
снежком.
- Лоренс не посылал за Кёртисом. Вероятно, с терминала загрузки оболочек он
уехал на такси. Я не обязана следить за своим мужем, мистер Ковач.
- Это совещание имело очень большое значение? То, что состоялось в Осаке?
- Мм... нет, не думаю. Мы с мужем уже говорили на эту тему. Разумеется, он
ничего не помнит, но мы просмотрели бумаги и выяснили, что совещание было за-
планировано уже давно. Речь идёт о компании, занимающейся строительством мор-
ских объектов. «Пасификон», управление находится в Японии. Восстановительные
работы. Как правило, Лоренс решает все проблемы в Бей-Сити, но в данном слу-
чае речь шла о внеочередном заседании совета инспекторов. Такими вещами лучше
заниматься лично.
Я кивнул с умным видом, хотя понятия не имел, что собой представляет ин-
спектор компании строительства морских объектов. И обратил внимание, что мис-
сис Банкрофт несколько успокоилась.
- Значит, рутинное мероприятие?
- Можно и так сказать. - Она вымученно улыбнулась. - Мистер Ковач, уверена,
вся эта информация имеется у полиции.
- Я в этом не сомневаюсь, миссис Банкрофт. Но у неё нет никаких оснований
делиться со мной информацией. Я не имею официального статуса.
- Я успела заметить, что вы с полицейскими в хороших отношениях. - В её го-
лосе внезапно проступила ядовитая желчь. Я посмотрел ей в глаза, и она первая
отвела взгляд. - В любом случае, уверена, Лоренс сможет достать вам всё необ-
ходимое .
Эта дорога вела в тупик. Я сдал назад.
- Наверное, мне нужно будет поговорить с ним об этом. - Я обвёл взглядом
хранилище карт. - Какая коллекция! Вы давно её собираете?
Судя по всему, миссис Банкрофт почувствовала, что разговор подходит к кон-
цу, потому что напряжение вытекло из неё, словно масло из треснувшего масло-
провода .
- Почти всю жизнь, - сказала она. - Пока Лоренс таращился на звезды, кое-
кто не отрывал взгляда от земли.
Я почему-то подумал про заброшенный телескоп на балконе. Представил себе
его унылый угловатый силуэт на фоне темнеющего неба. Немое свидетельство ми-
нувших времён и устремлений, никому не нужная реликвия. Вспомнил, как он вер-
нулся в исходное положение после того, как я случайно сбил наводку. Аппарат,
преданный программе, заложенной в него столетие назад, на мгновение пробуж-
дённый к жизни. Так же Мириам Банкрофт пробудила к жизни Поющую ветвь, погла-
див её.
Древность.
Внезапно я ощутил удушающее давление. Древность была повсюду; казалось, её
источали камни виллы «Закат». Старина. Я уловил её дуновение от невозможно
молодой и красивой женщины, стоявшей напротив, и к моему горлу подступил ко-
мок. Что-то внутри захотело бежать, выбраться на свободу, вдохнуть свежего
воздуха, уйти от этих существ, чья память простиралась дальше исторических
событий, о которых мне рассказывали в школе.
- Вам нехорошо, мистер Ковач?
Последствия выгрузки.
Я сделал над собой усилие и мысленно собрался.
- Всё в порядке. - Прочистив горло, я посмотрел Мириам Банкрофт в глаза. -
Что ж, не буду вас больше задерживать, миссис Банкрофт. Благодарю за то, что
уделили мне время.
Она шагнула ко мне.
- Не хотите...
- Нет-нет, не беспокойтесь. Я сам найду дорогу назад.
Путь обратно по хранилищу карт показался бесконечно долгим. Звуки шагов от-
давались гулким эхом в моём черепе. Делая шаг за шагом, проходя мимо разло-
женных на полках карт, я затылком чувствовал пристальный взгляд древних глаз.
Мне очень захотелось курить.
Глава
пятая
К тому времени, когда шофер Банкрофта повёз меня обратно в город, небо при-
няло оттенок старинного серебра. Повсюду в Бей-Сити начали зажигаться огни.
На скорости, по моему мнению, значительно выше благоразумной, мы зашли в го-
род по дуге со стороны моря, пролетели над древним подвесным мостом ржавого
цвета и оказались среди нагромождённых на холмистый полуостров зданий. Шофёр
Кёртис никак не мог отойти после общения с полицией. Не прошло и двух часов,
как его выпустили на свободу, а Банкрофт уже попросил отвезти меня в город.
Всю дорогу Кёртис оставался мрачен и неразговорчив. Это был молодой парень
спортивного телосложения, по-мальчишески симпатичный. Я предположил, что слу-
ги Лоренса Банкрофта не привыкли, чтобы правительственные чиновники мешали
выполнять их работу.
Я не жаловался. Моё собственное настроение мало чем отличалось от настрое-
ния шофёра. Перед глазами ещё стояли картины гибели Сары. Это произошло лишь
вчера вечером. Субъективно.
Мы затормозили в небе над широкой улицей. Достаточно резко, чтобы кто-то
близко над нами переслал на комсет лимузина протестующий гудок. Кёртис обор-
вал сигнал, хлопнув ладонью по приборной консоли, и недовольно задрал голову,
выглядывая в окно на крыше. Мы опустились вниз с едва ощутимым толчком и вли-
лись в поток транспорта, тотчас же свернув налево в узкий переулок. Я начал
обращать внимание на происходящее вокруг.
Городская жизнь повсюду одинакова. На всех планетах, где мне довелось побы-
вать, я видел одно и то же: хвастовство и обман, куплю и продажу; человече-
ская суть как она есть, просачивается из-под любой системы, которую громыхаю-
щая политическая машина вздумает построить. Бей-Сити, город на Земле, древ-
нейшей из цивилизованных планет, не стал исключением. Все, от нематериальных
голографических плакатов, висящих на фасадах старинных зданий, до уличных
торговцев с коммуникационными устройствами на плече, похожими на механических
ястребов или огромные раковые опухоли, все что-то продавали. У тротуаров ос-
танавливались машины, и к ним устремлялись щедрые доступные тела, вальяжно
прислоняющиеся к дверям и начинающие торговлю. Так, наверное, происходило с
тех самых пор, как появились машины, к дверцам которых можно прислоняться.
Над тележками со съестным поднимались струйки дыма и пара. Салон лимузина был
изолирован от звука и коммуникационных передач, но даже сквозь стекло чувст-
вовался шум города, пронзительные голоса зазывал и модулированная музыка, на-
сыщенная инфранизкими частотами, воздействующими на подсознание покупателя.
В Корпусе чрезвычайных посланников учат преодолевать человеческую природу.
Сначала нужно увидеть сходство, скрытую перекличку, что позволит хоть как-то
сориентироваться на новом месте; ну а потом можно искать отличия, изучая мел-
кие детали.
На планете Харлан население состоит из потомков славянской и японской рас,
хотя при желании и за соответствующую сумму можно получить любую этническую
вариацию, выращенную в резервуаре. Здесь же были лица всех цветов кожи и раз-
ных генотипов: я встречал высоких, угловатых африканцев, широколицых узкогла-
зых монголоидов, бледных скандинавов. Один раз даже увидел девушку, похожую
на Вирджинию Видауру, но она быстро затерялась в толпе. Все торопились, спе-
шили по своим делам.
Неуклюже.
Эта характеристика мелькнула в сознании, словно та девушка в толпе. Нахму-
рившись , я ухватился за неё и присмотрелся повнимательнее.
На Харлане уличная жизнь обладает каким-то обнаженным изяществом: бережная
экономия движений и жестов кажется непривычному взгляду своего рода хореогра-
фией. Я вырос на Харлане, поэтому вспоминал об этой особенности толпы только
на других мирах.
На Земле я не видел ничего подобного. Бурлящая человеческая активность за
окнами лимузина напоминала чем-то пенистую струю, возникающую между двумя
близко идущими лодками. Прохожие проталкивались и протискивались вперед, рез-
ко замирали на месте и пятились назад, пытались обходить скопления людей, но
слишком поздно, когда уже не оставалось времени для манёвра. То и дело внут-
реннее напряжение вырывалось наружу, взлетали вверх подбородки, распрямлялись
мускулистые тела. Два или три раза я видел признаки зарождающейся потасовки,
правда, их мгновенно смывал непрерывный, клокочущий людской поток. Казалось,
на улицы щедро брызнули феромональным1 раздражающим средством.
- Кёртис, - сказал я, бросив взгляд на бесстрастный профиль водителя. - Вы
не могли бы на минуту отключить блокировку коммуникаций?
Посмотрев на меня, он едва заметно скривил губы.
- Разумеется.
Откинувшись назад, я снова сосредоточил взгляд на том, что происходило на
улицах.
- Я не турист, Кёртис. Наблюдая, я зарабатываю себе на жизнь.
Каталоги уличных торговцев обрушились потоком бредовых галлюцинаций, слегка
искаженных отсутствием прямой связи. Они быстро наползали друг на друга по
мере того, как мы скользили вперед, но всё равно оставались невыносимо на-
стойчивыми и, по меркам Харлана, слишком громкими. Самыми навязчивыми были
предложения плотских утех: меняющаяся череда половых актов во всевозможных
позах, цифровая корректировка изображений, добавляющая воздушного блеска гру-
дям и мускулатуре. Имена шлюх нашёптывались томным голосовым сопровождением
вместе с краткими характеристиками: «застенчивая девочка», «властная садист-
ка», «необъезженный жеребец» и другими из совершенно чуждого культурного пла-
ста. В эти сообщения вплетались более скромные списки химических препаратов и
заманчивые обещания торговцев наркотиками и имплантатами. Среди них я уловил
пару религиозных обращений - картинки духовного спокойствия на фоне гор, - но
они напоминали тонущих в океане товаров.
Постепенно голоса стали обретать смысл.
- Что значит «из Домов»? - спросил я Кёртиса, в третий раз выудив эту фразу
из обращений.
Кёртис презрительно усмехнулся.
- Своеобразный знак качества. «Дома» - это картель, высококлассные и доро-
гие публичные дома по всему побережью. Если девушка «из Домов», она обучена
делать то, о чем большинство людей не смеет даже мечтать. - Он кивнул на ули-
цу. - Не покупайтесь на красивые фразочки; из этих шлюх никто никогда не ра-
ботал в «Домах».
- А «труп»?
1 Феромонал - половой аттрактант, пахучее вещество, выделяемое насекомыми для при-
влечения особей противоположного пола.
Кёртис пожал плечами.
- Уличный жаргон. Бетатанатин. Подростки применяют его для того, чтобы по-
пробовать смерти. Это гораздо дешевле, чем самоубийство.
- Надо полагать.
- А у вас на Харлане бетатанатина нет?
- Нет.
В Корпусе чрезвычайных посланников я пару раз применял этот препарат, но
только за пределами планеты. На Харлане бетатанатин запрещён.
- Зато у нас есть самоубийства, - добавил я. - Вас не затруднит снова вклю-
чить блокировку?
Нежное прикосновение образов резко оборвалось, и у меня в голове на мгнове-
ние воцарилась полная пустота, словно в необставленной комнате. Я подождал,
когда ощущение пройдет.
- Это улица Миссий, - сказал Кёртис. - Следующие два квартала одни отели.
Хотите, чтобы я высадил вас здесь?
- Можете что-нибудь порекомендовать?
- Смотря, что вы хотите.
Я ответил его же фирменным пожатием плеч.
- Что-нибудь светлое. Просторное. С обслуживанием в номере.
Он задумчиво прищурился.
- Если хотите, попробуйте «Хендрикс». Там есть башня-пристройка, и шлюхи у
них чистые.
Лимузин чуть ускорился, и мы молча проехали два квартала. Я решил не объяс-
нять, что имел в виду обслуживание другого рода. Пусть Кёртис думает, что хо-
чет.
Тут у меня перед глазами непрошено явился застывший образ Мириам Банкрофт с
бусинками пота, блестящими в ложбинке на груди.
Лимузин плавно остановился перед ярко освещенным фасадом здания в незнако-
мом стиле. Выйдя из машины, я уставился на огромное голографическое изображе-
ние чернокожего музыканта, с лицом, искаженным экстазом от музыки, которую он
извлекал из гитары, держа её, как левша. Картинка была не совсем естествен-
ной: судя по всему, её получили из двухмерных фотографий, что говорило о воз-
расте изображения. Надеюсь, это говорит не столько о дряхлости отеля, сколько
о традиции качественного обслуживания. Я поблагодарил Кёртиса и, захлопнув за
собой дверь, проводил взглядом удаляющийся лимузин. Он почти сразу взмыл
вверх, и вскоре задние габаритные огни потерялись в потоке воздушного транс-
порта. Я повернулся к дверям из зеркального стекла, и они, дёрнувшись, раз-
двинулись , впуская меня внутрь.
Если по вестибюлю можно о чем-то судить, то «Хендрикс» определённо удовле-
творял моему второму требованию. Кёртис мог бы поставить здесь в ряд три или
даже четыре лимузина Банкрофта, и всё равно осталось бы место для проезда ро-
бота-мойщика. Относительно первого требования у меня такой уверенности не бы-
ло . Стены и потолок покрывал неровный узор осветительных плиток, чей срок
службы, несомненно, подходил к концу. Тусклому сиянию удавалось лишь сгрести
полумрак в середину помещения. Самым ярким здесь был свет, проникающий с ули-
цы.
В вестибюле - ни одной живой души, но от стойки у противоположной стены ис-
ходило слабое голубое сияние. Пройдя мимо невысоких кресел и скучающих по по-
лировке столов с металлическими крышками, я обнаружил экран встроенного в
стойку монитора.
По экрану неслась снежная пороша отсутствия соединения. В нижнем углу мига-
ла надпись на английском, испанском и японском:
ГОВОРИТЕ
Оглянувшись, я снова посмотрел на экран.
Никого.
Я кашлянул , прочищая горло.
Надпись погасла и сменилась на новую:
ВЫБЕРИТЕ ЯЗЫК
- Я хочу снять номер, - попробовал я по-японски, из чистого любопытства.
Экран ожил так неожиданно, что я непроизвольно отступил назад. Блуждающие
разноцветные точки быстро сложились в смуглое лицо азиатского типа над чёрной
рубашкой и галстуком. Улыбнувшись, лицо преобразовалось в девушку европейско-
го типа, чуть состарилось, и, в конце концов, передо мной засветилась светло-
волосая тридцатилетняя женщина в строгом деловом костюме. Выбрав идеальный
облик для общения, отель одновременно пришёл к выводу, что я не умею говорить
по-японски.
- Добрый день, сэр. Добро пожаловать в отель «Хендрикс», основанный в 2087
году и существующий поныне. Чем мы можем вам помочь?
Я повторил просьбу, перейдя на амеранглик.
- Благодарю вас, сэр. Можем предложить несколько номеров, они полностью
подключены к информационной и развлекательной системе города. Будьте добры,
укажите ваши пожелания относительно размеров и этажа.
- Мне бы хотелось номер в башне, с окнами на запад. Самую большую комнату,
какая у вас только есть.
Лицо отъехало в угол экрана, и его место заняла изометрическая проекция
отеля. Быстро пройдясь по номерам, селектор остановился в углу, вытащил уве-
личенное изображение выбранного номера и покрутил его со всех сторон. Сбоку
появилась бегущая колонка текста.
- Номер люкс в башне, три комнаты, спальня размером тринадцать целых во-
семьдесят семь сотых метра на...
- Отлично, беру.
Изометрическая проекция исчезла словно по мановению волшебной палочки, и
весь экран снова заняло женское лицо.
- Сколько суток вы у нас пробудете, сэр?
- Пока сказать не могу.
- Необходимо внести залоговый депозит, - робко сказал отель. - Для прожива-
ния на срок более четырнадцати суток требуется сумма в шестьсот долларов ООН.
В случае преждевременного отбытия до истечения вышеуказанного срока соответ-
ствующая часть депозита будет возвращена.
- Отлично.
- Благодарю вас, сэр. - По тону голоса я заподозрил, что клиенты, расплачи-
вающиеся за проживание, для отеля «Хендрикс» в диковинку. - В какой форме вы
собираетесь платить ?
- Код ДНК. Счёт в Первом колониальном банке Калифорнии.
По экрану побежали подробности оплаты счета, и тут я почувствовал холодное
металлическое колечко, прижатое к моему затылку.
- Это именно то, о чём ты подумал, - произнес тихий голос. - Одно неверное
движение - и фараоны будут несколько недель соскребать со стен твои размазан-
ные полушария. Я говорю о настоящей смерти, дружок. Ну-ка, подними руки повы-
ше .
Я подчинился, чувствуя, как по спине, от того места, где к затылку пристав-
лено дуло пистолета, разливается непривычный холодок. Мне довольно давно не
угрожали настоящей смертью.
- Вот и хорошо, - продолжил тот же тихий голос. - А сейчас моя помощница
тебя ощупает. Стой спокойно, никаких резких движений.
- Пожалуйста, введите свой код ДНК с помощью клавиатуры под экраном.
Отель связался с базой данных Первого колониального банка. Я терпеливо
ждал, пока стройная женщина в чёрном, с лицом, скрытым горнолыжными очками,
обойдет меня со всех сторон и ощупает с ног1 до головы ворчащим серым скане-
ром. Пистолет, приставленный к затылку, не шелохнулся. Дуло уже не было хо-
лодным. Тепло моего тела нагрело его до более интимной температуры.
- Он чист. - Другой, резкий, профессиональный голос. - Основы нейрохимии,
но пока не действуют. Железа нет.
- Вот как? Значит, путешествуешь налегке, Ковач?
Моё сердце рухнуло из груди куда-то в район желудка. До этих слов я надеял-
ся, что имею дело с обыкновенными грабителями.
- Я вас не знаю, - осторожно сказал я, поворачивая голову на пару миллимет-
ров.
Пистолет дёрнулся, и я замер.
- Точно, не знаешь. А теперь слушай, что будет дальше. Мы выйдем на улицу...
- Время ожидания запроса кредита истечет через тридцать секунд, - терпеливо
сказал отель. - Пожалуйста, введите свой код ДНК.
- Мистеру Ковачу не понадобится забронированный номер, - сказал стоявший за
спиной мужчина. Он положил руку мне на плечо. - Пошли, Ковач, мы тебя прока-
тим.
- Без внесения депозита я не могу разместить вас в отеле, - произнесла жен-
щина с экрана.
Я уже начал разворачиваться, но что-то в её голосе меня остановило. Поддав-
шись внезапному порыву, я разразился хриплым кашлем.
- Какого...
Нагнувшись вперед в приступе кашля, я поднес руку ко рту и облизал большой
палец.
- Какого черта ты задумал, Ковач?
Резко распрямившись, я хлопнул ладонью по клавиатуре. На матово-чёрном при-
ёмнике появились брызги свежей слюны. Через долю секунды ребро мозолистой ла-
дони врезалось слева в мой череп, и я свалился на четвереньки. Получив ботин-
ком в лицо, я сполз на пол.
- Благодарю вас, сэр, - сквозь звон в ушах услышал я голос отеля. - Ваш за-
прос обрабатывается.
Я попытался встать, но получил второй удар ногой - на этот раз по ребрам.
Расплата за причинённое беспокойство. Кровь из носа брызнула на ковер. В за-
тылок снова упёрлось дуло пистолета.
- Зря ты решил умничать, Ковач. - Голос прозвучал чуть менее спокойно. -
Если надеешься, что полиция выследит, куда мы тебя отвезем, значит, оцифровка
стёрла твои мозги. А теперь вставай, живо!
Он попытался поднять меня на ноги, как вдруг началось светопреставление.
Почему кто-то счёл нужным оснастить систему безопасности «Хендрикса» два-
дцатимиллиметровыми автоматическими пушками, осталось выше моего понимания,
но работа была выполнена с убийственной тщательностью. Краем глаза я успел
увидеть спускающуюся змеей из-под потолка сдвоенную автоустановку, и тут же
первый из нападавших получил трехсекундную очередь. Достаточная огневая мощь,
чтобы сбить небольшой самолет. Грохот выстрелов оглушал.
Женщина в очках бросилась к двери. Не обращая внимания на гул в ушах, я
поднял взгляд и убедился, что установка поворачивается вслед за ней. Женщина
успела пробежать шагов десять, прежде чем полумрак вестибюля озарился ярко-
красным лучом лазера, упавшим ей на спину. Замкнутое помещение снова огласи-
лось громом канонады. Я стоял на коленях, зажимая руками уши, и смотрел, как
снаряды разрывают тело женщины. Она рухнула на пол бесформенной грудой плоти.
Огонь прекратился.
В наступившей тишине, пропитанной запахом пороха, ничего не двигалось. Ав-
тоустановка снова задремала, опустив стволы орудий вниз. Из дул тонкими
струйками вился дымок. Опустив руки, я поднялся и осторожно ощупал лицо и
нос, проверяя характер повреждений. Похоже, кровотечение остановилось, и во
рту я не смог найти ни одного расшатанного зуба. В том месте, куда пришелся
второй удар ногой, болели рёбра, но, кажется, все они целы. А посмотрев на
ближайший труп, я тотчас пожалел о брошенном взгляде. Пол придется долго от-
мывать .
Слева от меня с тихим звоном открылись двери лифта.
- Ваш номер готов, сэр, - сказал отель.
Глава
шестая
Кристина Ортега здорово опаздывала.
Она вошла в двери отеля, шагая столь широко, что один карман её пиджака,
наполненный чем-то тяжелым, хлестал по бедру. Остановившись посреди вестибю-
ля, лейтенант оглядела последствия кровавой бойни.
- Ковач, вы часто устраиваете подобное?
- Я уже давно вас жду, - мягко напомнил я. - И сейчас у меня нет настроения
шутить.
Отель связался с полицией Бей-Сити приблизительно в то время, когда автоус-
тановка открыла огонь, но прошло добрых полчаса, прежде чем первые полицей-
ские машины спустились вниз из потока воздушного транспорта. Я решил не под-
ниматься в номер, так как знал, что меня всё равно вытащат из кровати; а по-
сле того, как появилась полиция, не было и речи о том, чтобы уйти, не дождав-
шись лейтенанта Ортеги. Полицейский медик бегло осмотрел меня и убедился, что
сотрясения мозга нет, после чего оставил в покое, брызнув в нос суспензию для
остановки кровотечения. После этого я устроился в вестибюле отеля и позволил
своей новой оболочке выкурить несколько сигарет, подаренных лейтенантом. Я
сидел на одном месте уже целый час, когда, наконец, приехала Ортега.
Лейтенант неопределенно махнула рукой.
- Да, прошу прощения. Вечером город стоит.
Я предложил лейтенанту её же сигареты. Она посмотрела на пачку так, словно
я поставил запутанный философский вопрос, затем взяла её и вытряхнула сигаре-
ту. Не обращая внимания на зажигательную полоску сбоку пачки, Ортега порылась
в карманах, достала массивную бензиновую зажигалку и раскрыла её с громким
щелчком. Казалось, она действовала на автопилоте - отступила в сторону, про-
пуская экспертов-криминалистов, проносивших новое оборудование, затем убрала
зажигалку не в тот карман, откуда достала. Вестибюль вокруг нас вдруг запол-
нился специалистами, и все они сосредоточенно занимались своим делом.
- Итак, - сказала Ортега, выпуская дым тонкой струйкой, - вы знаете этих
людей?
- Слушайте, мать вашу, перестаньте же, наконец!
- Что вы хотите этим сказать?
- Я хочу сказать, что вышел из хранения шесть часов назад, а то и меньше. -
Я словно со стороны слышал, как мой голос начинает повышаться. - Я хочу ска-
зать, что с тех пор, как мы с вами расстались, я говорил ровно с тремя людь-
ми . Я хочу сказать, что до настоящего времени никогда не бывал на Земле. Я
хочу сказать, что вам всё это хорошо известно. Так что или вы будете задавать
умные вопросы, или я пойду спать.
- Ну ладно, успокойтесь. - Внезапно Ортега показалась мне очень уставшей.
Она опустилась в кресло напротив. - Вы сказали сержанту, что это были профес-
сионалы .
- И это действительно так.
Я решил, что подобной информацией можно и поделиться с полицией. Ведь по-
лисмены и так всё узнают, как только проверят трупы по своей базе данных.
- Эти люди называли вас по фамилии?
Сделав усилие, я наморщил лоб.
- По фамилии?
- Да. - Ортега нетерпеливо махнула рукой. - Называли вас Ковачем?
- Не припоминаю.
- А другие имена они называли?
Я вопросительно поднял бровь.
- Какие, например?
Пелена усталости, застилавшая её лицо, внезапно рассеялась. Ортега при-
стально посмотрела на меня.
- Не обращайте внимания. Мы заглянем в память отеля и сами всё увидим.
Ого!
- На Харлане для этого требуется ордер на обыск, - постарался произнести я
как можно небрежнее.
- И у нас на Земле тоже. - Ортега стряхнула пепел на ковер. - Но с этим не
возникнет никаких проблем. «Хендрикс» не впервые обвиняется в нанесении орга-
нических повреждений. Конечно, с предыдущего раза прошло уже много лет, но в
архивах отыщется вся информация.
- И как же у него не отобрали лицензию?
- Я сказала «обвинялся», а не «был признан виновным». Суд отмахнулся от
этого дела. Доказуемая самооборона. Потому что, - лейтенант кивнула на дрем-
лющую автоустановку, с которой два криминалиста снимали следы облучения, - в
тот раз речь шла о поражении электрошоком. Ничего похожего на случившееся.
- Да, я как раз собирался спросить: кто оснастил отель таким оборудованием?
- За кого вы меня принимаете, за начальника строительства? - Неожиданно
взгляд Ортеги наполнился враждебностью, которая мне совершенно не понрави-
лась . Так же внезапно она и успокоилась, пожимая плечами. - В выдержке из ар-
хива, которую я пробежала по дороге сюда, говорится, что это произошло больше
двух столетий назад, в самый разгар корпоративных войн. В таком случае осна-
щение имеет смысл. Когда начался тот ад, многие здания перестроили так. Боль-
шинство компаний прекратило существование во время торгового кризиса, поэтому
никто и не потрудился издать закон об обязательном разоружении. «Хендрикс»
добился статуса искусственного интеллекта и уцелел.
- Мудро.
- Да. Насколько я слышала, в те времена ИскИны были единственными, кто мог
реально влиять на происходящее на рынке. Тогда многим удалось разбогатеть в
одночасье. В этом квартале почти все отели имеют статус ИскИна. - Ортега ус-
мехнулась, глядя на меня сквозь табачный дым. - Вот почему в них никто не ос-
танавливается. А жаль, если честно. Я где-то читала, что в таких отелях на
аппаратном уровне зашито желание иметь клиентов, сравнимое с сексуальным.
Представляете, каково им сейчас приходится?
- Представляю.
К нам подошёл один из полицейских. Ортега бросила на него взгляд, красноре-
чиво приказывающий оставить нас в покое.
- Мы провели анализ ДНК, - почтительно произнес полицейский, протягивая
лейтенанту пластинку видеофакса.
Пробежав её взглядом, Ортега повернулась ко мне.
- Подумать только! Ковач, вам довелось побывать в чудесной компании. - Она
указала на труп мужчины. - Оболочка в последний раз зарегистрирована на Дмит-
рия Кадмина, известного также как Дима Близнец. Профессиональный убийца из
Владивостока.
- А женщина?
Ортега переглянулась со своим подчиненным.
- Регистрация в Улан-Баторе?
- Так точно.
- Конец ублюдку! - Ортега с новой силой вскочила на ноги. - Извлекайте у
них память больших полушарий и тащите её на Фелл-стрит. Я хочу, чтобы Диму
ещё до полуночи загрузили на хранение. - Она опять повернулась ко мне. - Ко-
вач, похоже, вы оказали нам большую услугу.
Сунув руку за пазуху двубортного пиджака, полицейский небрежно, словно пач-
ку сигарет, достал нож мясника с длинным лезвием. Вместе с Ортегой они подо-
шли к трупу и присели рядом. Другие полицейские в форме, охваченные любопыт-
ством, столпились вокруг. Послышался чавкающий треск разрезаемых хрящей. По-
дождав немного, я присоединился к ним. Никто не обратил на меня внимания.
То, что я увидел, едва ли можно было назвать тонкой биотехнической операци-
ей. Полицейский вскрыл участок позвоночника, чтобы добраться до основания че-
репа, и стал ковырять внутри острием ножа, пытаясь определить местонахождение
памяти больших полушарий. Кристина Ортега крепко держала голову трупа обеими
руками.
- Они повадились закапывать её глубже, чем раньше, - заметила она. - По-
смотри , сможешь ли ты вытащить спинной мозг до самого конца, там она и будет.
- Я стараюсь, - проворчал полицейский. - Похоже, здесь какая-то дополни-
тельная защита. Судя по всему, противоударная прокладка, о которой говорил
Ногучи в последний раз, когда он у нас был... Чёрт! ! ! Мне показалось, я уже её
достал.
- Слушай, подожди, ты подходишь не с той стороны. Дай я попробую.
Забрав у помощника нож, Ортега положила голову себе на колено.
- Чёрт возьми, шеф, я уже почти достал её.
- Да-да, но только я не собираюсь торчать здесь всю ночь и смотреть, как ты
ковыряешься в чужих мозгах.
Подняв взгляд, она увидела меня и, кивнув, сунула в разрез лезвие. Резко
надавив на рукоятку ножа, лейтенант довольно усмехнулась. Послышался хруст.
- Слышал?
Просунув в разрез руку, она вытащила двумя пальцами память - испачканную
кровью маленькую противоударную коробочку размером с окурок, с торчащими из
одного конца спутанными проводами микроразъемов. Я понял, почему католики уп-
рямо отказываются верить, что память больших полушарий является хранилищем
человеческой души.
- Вот я тебя и достала, Дима.
Осмотрев память, Ортега передала её и нож своему помощнику. Затем вытерла
руки об одежду убитого.
- Отлично, теперь достанем вторую из женщины.
Полицейский стал повторять процедуру со вторым трупом. Нагнувшись к уху Ор-
теги, я шепнул:
- А кто она, вам тоже известно?
Лейтенант резко обернулась, то ли удивленная, то ли разозленная тем, что я
стою рядом.
- Да, это тоже Дима Близнец. Оболочка зарегистрирована в Улан-Баторе. К ва-
шему сведению, азиатской столице чёрного рынка загрузки. Видите ли, нашего
Диму никак нельзя назвать человеком открытым. Он предпочитает иметь дело
только с теми, в ком полностью уверен. А в тех кругах, где вращается Дима,
абсолютно доверять можно только себе самому.
- Мне это знакомо. У вас на Земле легко получить свою копию?
Ортега недовольно поморщилась.
- Становится всё проще и проще. При нынешних технологиях программатор за-
грузки оболочек можно разместить в квартире. Скоро он будет иметь размер ком-
наты , потом - чемодана. - Она пожала плечами. - Плата за прогресс.
- На Харлане есть только один действующий способ. Надо забронироваться на
межзвёздную пересылку, получить страховочную копию на время путешествия, и в
самый последний момент отказаться от передачи. Подделать транзитный сертифи-
кат, затем потребовать временной загрузки страховочной копии в связи с чрез-
вычайными обстоятельствами. Например, заявить, что без личного участия при-
надлежащую этому человеку фирму ждёт крах. Загрузиться с оригинала на станции
межзвёздных передач, а затем через страховую компанию где-нибудь в другом
месте. Копия номер один выходит со станции на совершенно законных основаниях.
Человек просто передумал путешествовать. Такое случается сплошь и рядом. Ко-
пия номер два не возвращается в страховую компанию на хранение. Правда, по-
добная махинация стоит очень больших денег. Для того чтобы её провернуть,
нужно дать бесчисленное количество взяток самым разным чиновникам и украсть
много машинного времени.
У полицейского, возившегося с трупом женщины, сорвался нож, и он порезал
себе большой палец. Закатив глаза, Ортега сдержанно вздохнула и снова повер-
нулась ко мне.
- У нас все гораздо проще, - заметила она.
- Да? И как же это сделать?
- Для начала... - Ортега заколебалась, словно пытаясь понять, почему она раз-
говаривает со мной. - А зачем вам это нужно?
Я ухмыльнулся.
- Наверное, природное любопытство.
- Ну, хорошо, Ковач. - Ортега схватила обеими руками кружку кофе. - Сделать
это можно вот как. В один прекрасный день мистер Дмитрий Кадмии заходит в ка-
кую-нибудь крупную страховую компанию, занимающуюся восстановлением и загруз-
кой оболочек. Я имею в виду действительно солидную компанию, что-нибудь вроде
«Ллойд» или «Картрайт Солар».
- Это происходит здесь? - Я указал на освещенный яркими огнями мост за ок-
нами номера. - В Бей-Сити?
Когда полиция, наконец, собралась уезжать из «Хендрикса», Ортега заявила,
что остаётся со мной. Изумленный помощник молча уставился на начальницу, но
она выпроводила его, ещё раз строго напомнив, что необходимо как можно быст-
рее считать память больших полушарий Кадмина. После этого мы поднялись в но-
мер. Ортега даже не взглянула на отъезжающие полицейские машины.
- В Бей-Сити, на Восточном побережье или в Европе. - Пригубив кофе, Ортега
поморщилась от привкуса виски, хотя «Хендрикс» добавили в кружку по её прось-
бе. - Не имеет значения. Главное - это компания. Какая-нибудь солидная, хоро-
шо известная. Занимающаяся страховкой с того времени, когда начала широко
практиковаться загрузка сознания. Мистер Кадмии выясняет особенности процеду-
ры восстановления и загрузки и после долгих торгов по поводу страховой премии
покупает полис. Понимаете, всё должно выглядеть безупречно. Заключается дол-
госрочный контракт, но главное - оставляете вы там не только деньги, понимае-
те?
Я прислонился к оконной раме. Из трёх комнат номера люкс в башне открывался
вид на город и водную гладь за ним, на север и запад. Площадка у окна, зани-
мающая около пятой части номера, была застелена удобными подушками психодели-
ческих тонов. Мы с Ортегой сидели лицом к лицу в метре друг от друга.
- Ну хорошо, это первая копия, - сказал я. - А что дальше?
Ортега пожала плечами.
- Несчастный случай со смертельным исходом.
- В Улан-Баторе?
- Именно. Дима на большой скорости налетает на энергетический пилон, выпа-
дает из окна гостиницы или делает ещё что-нибудь в том же духе. Агент улан-
баторского отделения страховой компании извлекает память больших полушарий и
за щедрое вознаграждение изготавливает копию. В дело вступает «Картрайт Со-
лар», «Ллойд» или кто там ещё и в соответствии с условиями страхового догово-
ра переправляет оцифрованный мозг Димы в банк клонов. Там его выгружают в за-
благовременно припасенную оболочку. Большое спасибо, сэр. Было очень приятно
иметь с вами дело.
- А тем временем...
- А тем временем улан-баторский агент покупает на чёрном рынке оболочку:
летальный исход кататонии2 из местной больницы или жертву преступных разбо-
рок, не получившую серьёзных повреждений. Полиция Улан-Батора разбогатела на
незаконной торговле таким товаром. Агент стирает сознание оболочки, в под-
польном центре загружает в неё копию Димы, и копия номер два спокойно выходит
на улицу. После чего суборбитальный полёт на противоположный конец земного
шара - и можно приступать к работе в Бей-Сити.
- Полагаю, такие ребята попадают к вам в руки нечасто.
- Крайне редко. Дело в том, что требуется захватить с поличным сразу обе
копии - или как сейчас мертвыми, или задержать за преступление, подлежащее
преследованию по линии ООН. Без санкции ООН законодательно запрещено выгру-
жать сознание из живого тела. В безвыходном положении двойник просто уничто-
жает память больших полушарий выстрелом в затылок. Такое несколько раз проис-
ходило у меня на глазах.
- Весьма сурово. И каково же наказание?
- Стирание.
- Стирание? У вас и это практикуется?
Ортега кивнула. Вокруг рта у неё заиграла едва уловимая мрачная усмешка, не
тронувшая сами губы.
- Да, практикуется. Вас это шокирует?
Я задумался. В Корпусе чрезвычайных посланников некоторые преступления ка-
рались стиранием. В первую очередь дезертирство и неподчинение приказу в бое-
вой обстановке. Но мне ни разу не приходилось видеть стирание в действии.
Беспрекословное повиновение было неотъемлемой частью нашей подготовки. А на
Харлане стирание отменили за десять лет до моего рождения.
- Довольно старомодный подход, вы не находите?
- Вас так глубоко трогает то, что произойдет с Димой?
Я провёл языком по ранкам во рту. Вспомнил кружок холодного металла, прижа-
тый к затылку, и покачал головой.
- Нет. Но разве это останавливает таких людей, как он?
- Существует ещё несколько тяжких преступлений, за которые предусмотрена
высшая мера. Однако сейчас в этих случаях стирание, как правило, заменяют
двумя-тремя столетиями хранения.
Выражение лица Ортеги говорило, что лично она не приветствует подобную гу-
манность .
Поставив кружку, я потянулся за сигаретой. Движение было машинальным, и я
слишком устал, чтобы с ним бороться. Ортега махнула рукой, отказываясь от
протянутой пачки. Прикоснувшись кончиком сигареты к зажигательной полоске, я
прищурился, глядя на лейтенанта.
- Ортега, сколько вам лет?
Она подозрительно посмотрела на меня.
- Тридцать четыре. А что?
- Гм, и вас ни разу не оцифровывали?
- Почему? Несколько лет назад у меня была психохирургическая операция, и я
2 Кататония - психическое расстройство с двигательными нарушениями. Различают ката-
тонический ступор и кататоническое возбуждение. Иногда приводит к слабоумию или пол-
ному параличу.
пару дней провела на хранении. Но если не считать этого, то не оцифровывали.
Я не преступник и у меня нет денег на космические путешествия.
Я выпустил облачко дыма.
- Вы относитесь к этому чересчур чувствительно. Или я не прав?
- Я же сказала, что никогда не совершала преступлений.
- Понимаю. - Я вспомнил последнюю встречу с Вирджинией Видаурой. - Иначе вы
бы не считали, что выпасть из жизни на двести лет - это легко.
- Я этого не говорила.
- А и не надо было ничего говорить.
Не знаю, что заставило меня забыть о том, что Ортега представляет закон, но
что-то определенно было. Это что-то зародилось в пространстве между нами по-
добно статическому заряду. Я наверняка бы разобрался в этом, если бы мои под-
сознательные навыки чрезвычайного посланника не были притуплены новой оболоч-
кой. Но что бы это ни было, оно уже исчезло. Расправив плечи, я сделал глубо-
кую затяжку. Мне просто необходимо выспаться.
- Кадмии стоит очень дорого, так? Высокие накладные расходы, большой риск,
он должен брать за работу очень много.
- В среднем двадцать тысяч за дело.
- В таком случае Банкрофт не покончил с собой.
Ортега подняла брови.
- Шустрая работа для человека, только что прибывшего сюда.
- О, не надо. - Я выдохнул в её сторону облако дыма. - Если бы это было са-
моубийство, кому, чёрт побери, понадобилось бы платить двадцать тысяч, чтобы
меня пришить?
- Вас очень любят, да?
Я подался вперед.
- Нет, меня терпеть не могут во многих местах, но только не люди, у которых
есть такие связи и такие средства. Я не столь крупная птица, чтобы нажить се-
бе влиятельных врагов. Тот, кто натравил на меня Кадмина, знает, что я рабо-
таю на Банкрофта.
Ортега хитро усмехнулась.
- Кажется, вы говорили, что по имени вас не называли?
«Устал, Такеси. - Я буквально увидел Вирджинию Видауру, с укоризной грозя-
щую пальцем. - Чрезвычайный посланник не должен попадаться в ловушки простого
полицейского».
Я постарался как можно аккуратнее выбраться из капкана.
- Убийцы знали, кто я такой. Такие люди, как Кадмии, не шатаются по отелям,
надеясь обчистить зазевавшегося туриста. Ну же, Ортега, согласитесь, что я
прав.
Я умолк, не зная, что сказать дальше. Ортега ответила не сразу.
- Значит, Банкрофт также был убит? Возможно. И что с того?
- А то, что вы должны провести повторное расследование.
- Вы меня не слушаете, Ковач. - Она изогнула губы в улыбке, призванной ос-
танавливать вооружённых грабителей. - Дело закрыто.
Бессильно уронив плечи, я откинулся назад, глядя на неё сквозь облако дыма.
Наконец я сказал:
- Знаете, когда сюда прибыла группа быстрого реагирования, один из полицей-
ских показывал значок так долго, что я успел его разглядеть. При ближайшем
рассмотрении он весьма любопытен. Орел, щит. И надпись вокруг.
Ортега знаком предложила мне продолжать, и я, затянувшись, вонзил в неё
острый шип.
- Кажется, там написано «Служить и защищать»? Полагаю, к тому времени, как
становишься лейтенантом, уже перестаешь в это верить.
Попадание. У Ортеги под глазом дернулась жилка, щёки втянулись, словно она
проглотила что-то горькое. Лейтенант пристально посмотрела на меня. Какое-то
время казалось, что я переборщил. Затем она вздохнула, уронив плечи.
- Ладно, валяйте. Вы всё равно ни хрена не понимаете. Банкрофт и ему подоб-
ные не похожи на нас. Он - маф, мать его.
- Маф?
- Да, маф. Знаете, «всех же дней Мафусаила было девятьсот шестьдесят девять
лет». Он старый. Я хочу сказать, очень старый.
- Разве это преступление, лейтенант?
- Это должно считаться преступлением, - мрачно заметила Ортега. - Когда жи-
вёшь так долго, с тобой многое происходит. Начинаешь придавать самому себе
слишком большую ценность. Всё кончается тем, что ты принимаешься мнить себя
Господом Богом. И мелкие людишки, которым от роду тридцать-сорок лет, пере-
стают тебя волновать. На твоих глазах возникало, крепло и увядало не одно об-
щество, и ты начинаешь чувствовать, что стоишь надо всем этим. Подобные пус-
тяки больше не имеют для тебя никакого значения. И возможно, ты начнёшь топ-
тать этих мелких людишек, путающихся под ногами, - просто так, от нечего де-
лать , как прохожий сбивает ногой головки полевых цветов.
Я внимательно посмотрел на неё.
- Вы ловили Банкрофта на чём-то подобном? Да?
- Я не имею в виду Банкрофта, - нетерпеливо отмахнулась Ортега. - Я говорю
о подобном типе людей. Они чем-то напоминают ИскИнов. Превратились в обособ-
ленную породу. В них уже нет ничего человеческого, а к остальным людям они
относятся так, как мы с вами относимся к насекомым. Так вот, когда имеешь де-
ло с управлением полиции Бей-Сити, подобное отношение может выйти боком.
Вспомнив выходки Рейлины Кавахары, я подумал: а так ли сильно преувеличива-
ет Ортега? На Харлане большинство людей может сменить оболочку хотя бы один
раз. Но дело в том, что всем, за исключением очень богатых, приходится полно-
стью проживать отведённый срок, а даже с препаратами против старения это
очень утомительно. Второй раз всё становится гораздо хуже, потому что человек
знает, что его ждёт впереди. Мало у кого хватает духу повторить это больше
двух раз. Большинство добровольно отправляется на хранение, лишь время от
времени загружаясь в оболочку для каких-нибудь особо важных семейных дел. И,
разумеется, с годами и эти перезагрузки становятся всё более редкими, так как
новые поколения прекрасно обходятся без своих отдалённых предков.
Далеко не каждый хочет продолжать жить, меняя жизнь за жизнью, оболочку за
оболочкой. Нужен особый подход, чтобы не задумываться о том, чем ты станешь
через несколько столетий.
- Значит, Банкрофта никто не стал слушать, потому что он маф. «Извини, Ло-
ренс, ты заносчивый ублюдок, зажившийся на этом свете. У полиции Бей-Сити
есть дела поважнее, чем проверка твоих фантазий», - что-нибудь в таком духе.
На этот раз Ортега не заглотила наживку. Отпив кофе, она неопределённо мах-
нула рукой.
- Послушайте, Ковач, Банкрофт остался жив, и какими бы ни были обстоятель-
ства дела, у него достаточно средств, чтобы обеспечить необходимые меры безо-
пасности и не допустить повторения. Никто не пострадал от ошибок правосудия.
А департаменту полиции не хватает средств, не хватает людей. Работы у нас по
горло, и мы не можем бесконечно гоняться за призраками.
- А если это не призраки?
Ортега вздохнула.
- Ковач, я трижды облазила весь дом с бригадой криминалистов. Мы не смогли
обнаружить никаких следов борьбы, никаких признаков проникновения через на-
ружные заграждения, никаких данных о нарушителях в архивах системы безопасно-
сти. Мириам Банкрофт добровольно вызвалась пройти самые совершенные тесты на
детекторе лжи и ни разу не дрогнула. Она не убивала своего мужа, и никакой
посторонний человек не проникал на виллу и не убивал Лоренса Банкрофта. Он
покончил с собой по причинам, известным ему одному, и к этому больше нечего
добавить. Мне очень жаль, что вам предложено доказать обратное. Увы, одного
желания и упорства тут недостаточно. Дело всесторонне изучено и закрыто.
- Ну а телефонный звонок? Тот факт, что Банкрофт не мог не помнить про ко-
пию своей памяти на внешнем носителе? Тот факт, что кто-то посчитал меня на-
столько серьёзной угрозой, что прислал сюда Кадмииа?
- Ковач, я не собираюсь спорить с вами. Мы допросим Кадмина и выясним всё,
что ему известно. А относительно остального скажу, положа руку на сердце: я
всё проверила и перепроверила, и это начинает мне надоедать. В Бей-Сити полно
тех, кому мы нужны больше, чем Банкрофту. Жертвы настоящих убийств, у которых
не было припасено копии на внешнем носителе в момент, когда им размозжили па-
мять больших полушарий. - Взгляд Ортеги затянуло туманом усталости. - Жертвы
органических повреждений, не имеющие денег на новую оболочку, и надеющиеся на
то, что преступление против них будет раскрыто, а власти возложат расходы на
виновных. Я вынуждена копаться в этом дерьме по десять часов в день, а то и
больше. Так что, извините, у меня не осталось сочувствия к Лоренсу Банкрофту
с его замороженными клонами, влиятельными покровителями на самом высшем уров-
не и крючкотворами-адвокатами, которых он натравливает на нас, когда кто-
нибудь из членов его семьи или прислуги сбивается с прямой дорожки.
- А такое часто случается?
- Весьма часто, не удивляйтесь. - Ортега слабо улыбнулась. - Не забывайте,
Банкрофт маф, мать его. А они все одинаковые.
Она показывала себя со стороны, которая мне не нравилась, вела спор, кото-
рый я не хотел вести, и рисовала образ Банкрофта, который мне был не нужен.
Моя нервная система вопила, требуя сна.
Я загасил сигарету.
- Лейтенант, буду вам очень признателен, если вы уйдете. От ваших предубеж-
дений у меня разболелась голова.
У неё во взгляде что-то сверкнуло - что-то такое, в чём я не смог разо-
браться. Оно задержалось лишь на мгновение и тотчас исчезло. Пожав плечами,
Ортега поставила кружку и скинула ноги с полки. Встав на пол, она потянулась
так, что хрустнули позвонки, и, не обернувшись, направилась к двери. Я остал-
ся на месте, провожая взглядом её отражение в оконном стекле на фоне огней
города.
В дверях Ортега остановилась и оглянулась.
- Эй, Ковач.
Я обернулся.
- Вы что-то забыли?
Кивнув, она поджала губы, словно признавая очередное пропущенное очко в иг-
ре, которую мы вели.
- Хотите получить наводку? Отправную точку? Что ж, вы дали мне Кадмина, так
что, наверное, я перед вами в долгу.
- Вы мне ничего не должны, Ортега. Это сделал «Хендрикс», а не я.
- Лейла Бегин, - сказала лейтенант. - Назовите это имя адвокатам Банкрофта
и посмотрите, куда вас это заведёт.
Дверь скользнула и закрылась, и в комнате не осталось ничего, кроме город-
ских огней за окном. Я зажёг новую сигарету и долго смотрел на них, докуривая
до фильтра.
Банкрофт не совершал самоубийства, это очевидно. Я занимался делом меньше
суток, а на меня успели надавить с двух сторон. Сначала воспитанные громилы
Кристины Ортеги в исправительном учреждении, затем этот владивостокский убий-
ца и его запасная оболочка. Не говоря уже про двусмысленное поведение Мириам
Банкрофт. Слишком много мутной воды, чтобы всё обстояло так, каким казалось
на первый взгляд. Ортега явно чего-то хочет; чего-то хочет и тот, кто запла-
тил Дмитрию Кадмину.
И, судя по всему, хотят они, чтобы дело Банкрофта оставалось закрытым.
Такой вариант меня не устраивал.
- Ваш гость покинул здание, - сказал «Хендрикс», нарушив моё задумчивое
оцепенение.
- Спасибо, - рассеянно поблагодарил я, загасив окурок в пепельнице. - Вы
можете запереть дверь и блокировать остановку лифта на этом этаже?
- Естественно. Вы хотите, чтобы вас предупреждали о каждом посетителе оте-
ля?
- Нет. - Я зевнул, словно змея, собирающаяся заглотить яйцо. - Просто не
пускайте их сюда. И никаких звонков в течение следующих семи с половиной ча-
сов.
Внезапно я почувствовал, что могу думать только о том, чтобы раздеться,
прежде чем меня захлестнет волна сна. Повесив костюм Банкрофта на спинку под-
вернувшегося стула, я забрался в просторную кровать, застеленную алым бельём.
Поверхность матраса чуть-чуть пружинила, подстраиваясь под размеры и вес те-
ла, после чего подхватила меня, словно вода. От белья исходил слабый аромат
благоуханий.
Я предпринял унылую попытку заняться мастурбацией, вяло призывая образы со-
блазнительных форм Мириам Банкрофт, но перед глазами стояла картина бледного
тела Сары, изуродованного огнём «Калашникова».
А затем сон поглотил меня.
Глава
седьмая
Вокруг руины, тонущие в темноте, а за далёкими холмами садится кроваво-
красное солнце. Над головой мягкобрюхие облака в панике несутся к горизонту,
словно киты, спасающиеся от гарпуна, а ветерок, не переставая, шевелит ветвя-
ми деревьев, растущих вдоль улицы.
Инненининненининненин...
Мне хорошо знакомо это место.
Я пробираюсь между развалинами, стараясь не задеть стены, потому что каждый
раз, когда я это делаю, они издают приглушенные звуки выстрелов и криков,
будто бы побоище, уничтожившее город, впиталось в груды камней. В то же время
я перемещаюсь быстро, так как меня что-то преследует, нечто такое, что без
смущения прикасается к руинам. Его продвижение можно отследить по приливам
звуков - канонады и пронзительных криков за спиной. Оно настигает меня. Я пы-
таюсь идти быстрее, но сдавило грудь, а в горле стоит комок.
Из-за полуобвалившейся башни выходит Джимми де Сото. Я не слишком удивлен,
встретив его здесь, хотя меня до сих пор коробит его изуродованное лицо.
Джимми улыбается тем, что осталось от глаз и губ, и кладет руку мне на плечо.
Я делаю усилие, чтобы не вздрогнуть.
- Лейла Бегин, - говорит Джимми, кивая в сторону, откуда я только что при-
шел . - Назови это имя адвокатам Банкрофта.
- Обязательно назову, - обещаю я, проходя мимо.
Но рука Джимми остаётся на моем плече, значит, она растягивается, словно
нагретый воск. Я останавливаюсь, смущенный тем, что причинил ему боль, но он
по-прежнему у меня за спиной. Я снова трогаюсь вперед.
- Не собираешься развернуться и сразиться? - как бы мимоходом спрашивает
Джимми, обходя меня без каких-нибудь заметных усилий, не переступая ногами.
- Чем? - говорю я, разводя руками.
- А надо бы вооружиться, дружок. Давно пора.
- Вирджиния учила нас не искать силы в оружии.
Джимми де Сото презрительно фыркает.
- И посмотри, чем закончила эта глупая сучка. От восьмидесяти до ста лет,
без права на досрочную выгрузку.
- Ты не можешь этого знать, - рассеянно замечаю я, так как моё внимание по-
глощено звуками преследования. - Ты умер за много лет до того, как это про-
изошло .
- О, не надо, кто сейчас умирает по-настоящему?
- Попробуй сказать это католику. К тому же ты действительно умер, Джимми.
Необратимо, насколько я помню.
- А что такое «католик»?
- Расскажу как-нибудь потом. У тебя сигареты не найдется?
- Сигареты? А что случилось с твоей рукой?
Разорвав спираль нелогичных заключений, я смотрю на свою руку. Джимми прав.
Шрамы на запястье превратились в свежую кровоточащую рану. Конечно же...
Я прикасаюсь к левому глазу и чувствую влагу. Отнимая пальцы, я вижу на них
кровь.
- Повезло, - рассудительно замечает Джимми де Сото. - Глазница не задета.
Кому же ещё разбираться в таких вещах. У самого Джимми левая глазница пред-
ставляет собой жуткое кровавое месиво - всё, что осталось после того, как на
Инненине он вытащил пальцами глазное яблоко. Никто так и не узнал, какие гал-
люцинации виделись ему тогда. К тому времени, когда Джимми и остальных, выса-
женных на Инненин в составе передового отряда, переслали на психохирургию,
вирус успел внести в их сознание неисправимые искажения. Программа была на-
столько заразной, что врачи даже не рискнули взять остатки памяти больших по-
лушарий для исследований. Обрывки сознания Джимми де Сото, записанные на за-
печатанный диск с красной предостерегающей надписью «ОПАСНАЯ ИНФОРМАЦИЯ»,
хранятся где-то в подвале штаб-квартиры Корпуса чрезвычайных посланников.
- Мне надо что-то предпринять, - говорю я, и в моем голосе звучит отчаяние.
Звуки, высвобождаемые из стен преследователем, опасно приближаются. Послед-
ний луч солнца скрылся за холмами. Кровь хлещет из ран на руке и лице.
- Чувствуешь запах? - спрашивает Джимми, подставляя лицо прохладному ветру.
- Он меняется.
- Что?
Переспрашивая, я уже ощутил запах. Свежий, бодрящий аромат, чем-то похожий
на тот, что исходил от «Хендрикса», но едва уловимо отличающийся. Не совсем
то ударяющее в голову благоухание, в объятиях которого я заснул всего...
- Пора идти, - говорит Джимми. Я собираюсь спросить у него, куда он уходит,
но вдруг понимаю, что он имеет в виду меня, а я...
Проснулся.
Открыв глаза, я увидел перед собой стену отеля, расписанную психоделически-
ми картинами. Наводящие на мысли о беспризорниках худощавые силуэты в кафта-
нах рассыпались по зелёному полю, усеянному белыми и жёлтыми цветами. Нахму-
рившись , я пощупал огрубевшие ткани шрама на руке. Крови нет. Только теперь я
полностью очнулся от сна и уселся в просторной кровати, застеленной алым
бельем. Изменение запахов, которое меня и разбудило, свелось к появлению аро-
матов кофе и свежего хлеба. Будильник «Хендрикса» воздействовал на обоняние.
Через поляризованное стекло окна в полумрак комнаты проникал свет.
- К вам гость, - деловитым тоном произнёс «Хендрикс».
- Сколько сейчас времени? - хрипло спросил я. Показалось, будто глотка из-
нутри смазана чем-то клейким.
- Поясное время - десять часов шестнадцать минут. Вы проспали семь часов
сорок две минуты.
- А кто пожаловал?
- Оуму Прескотт, - сказал отель. - Завтракать будете?
Встав с кровати, я направился в ванную.
- Да. Кофе с молоком, кусок хорошо прожаренной курицы и какой-нибудь фрук-
товый сок. Пригласите Прескотт сюда.
К тому времени как раздался мелодичный звонок в дверь, я успел выйти из ду-
ша и уже шлёпал по полу босиком, накинув переливчатый голубой халат, отделан-
ный золотым шитьем. Я взял завтрак из служебного люка в одну руку и открыл
дверь.
Оуму Прескотт оказалась высокой импозантной женщиной африканского типа,
ростом сантиметра на два выше моей новой оболочки. Волосы у неё были заплете-
ны в косички, зачёсаны назад и украшены десятками овальных стеклянных бусинок
разного цвета. Щёки украшала какая-то абстрактная татуировка. Оуму Прескотт
стояла на пороге, одетая в бледно-серый костюм и длинный чёрный плащ с подня-
тым воротником, с сомнением разглядывая меня.
- Вы мистер Ковач?
- Да, заходите. Не хотите позавтракать вместе со мной?
Я поставил поднос на незаправленную кровать.
- Нет, благодарю вас. Мистер Ковач, я представляю контору «Прескотт, Форбс
и Эрнандес» и являюсь старшим юридическим поверенным Лоренса Банкрофта. Мис-
тер Банкрофт сообщил, что...
- Да, знаю.
Я взял с подноса поджаренный до золотистой корки окорочок.
- Видите ли, мистер Ковач, у нас договоренность с Деннисом Найманом из цен-
тра хранения психической информации. Он будет ждать нас... - её взгляд на мгно-
вение дёрнулся, сверяясь с часами на сетчатке глаз, - через тридцать минут.
- Понятно, - сказал я, принимаясь неторопливо жевать. - Я этого не знал.
- Я звонила, начиная с восьми утра, но отель отказывался соединить с вами.
Я улыбнулся, впиваясь зубами в цыплёнка.
- В таком случае, должен сказать, вы не владеете всей информацией. Я только
вчера был выгружен в новую оболочку.
Прескотт недовольно поморщилась, но профессиональное хладнокровие взяло
верх.
- Что ж, значит, мы опоздаем, - сказала она. - Полагаю, вам необходимо по-
завтракать .
Посреди залива было холодно.
Я выбрался из автотакси под яркий солнечный свет и пронизывающий ветер. Всю
ночь шёл дождь, и над островом до сих пор кружили серые кучевые облака и уп-
рямо сопротивлялись попыткам свежего морского бриза разогнать их. Подняв во-
ротник легкого пиджака, я мысленно отметил, что нужно купить одежду потеплее.
Ничего серьёзного, что-нибудь длиной до середины бедра, с воротником и боль-
шими карманами, куда можно спрятать руки.
Я не мог спокойно смотреть на Прескотт, уютно укутавшуюся в тёплый плащ.
Изящным движением большого пальца она расплатилась с такси, и мы проводили
взглядом поднимающуюся в воздух машину. Руки и лицо обдало приятным теплом из
сопел турбины. Я заморгал, спасаясь от миниатюрной песчаной бури, и краем
глаза увидел, как Прескотт с той же целью поднесла к лицу тонкую кисть. Такси
влилось в оживленный поток машин над материком. Прескотт сдержанным жестом
ткнула пальцем в здание у нас за спиной.
- Сюда.
Засунув руки в крохотные карманы пиджака, я последовал за ней. Чтобы спра-
виться с дующим в лицо ветром, мы наклонились вперед и стали подниматься по
извилистой лестнице, ведущей в центр хранения психической информации «Алькат-
рас».
Я ожидал увидеть заведение, оборудованное самыми совершенными системами за-
щиты , и «Алькатрас» меня не разочаровал. Он размещался в нескольких приземи-
стых двухэтажных зданиях, вытянутых в длину, напоминающих военный командный
бункер с узкими, глубоко утопленными в стену окнами. Выбивался только одино-
кий купол на западной окраине, в котором, как я решил, находилось оборудова-
ние спутниковой связи. Все здания комплекса были сложены из бледно-серого
гранита, а в окнах розовело дымчатое зеркальное стекло. Здесь не было ни го-
лографического дисплея, ни рекламы в эфире. Ничего не говорило о том, что мы
прибыли в нужное место, если не считать строгой таблички на наклонной камен-
ной стене у входа с надписью, выгравированной лазером:
ЦЕНТР ХРАНЕНИЯ ПСИХИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
ХРАНЕНИЕ ОЦИФРОВАННОГО ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО МОЗГА
ЗАГРУЗКА СОЗНАНИЯ В КЛОНЫ
Над табличкой чернел небольшой глаз автоматического охранника с двумя при-
крытыми толстой решеткой громкоговорителями по бокам. Оуму Прескотт помахала
рукой, привлекая внимание.
- Добро пожаловать в центр хранения психической информации «Алькатрас», -
произнёс резкий механический голос. - Пожалуйста, назовите себя до истечения
пятнадцатисекундного интервала.
- Оуму Прескотт и Такеси Ковач к доктору Найману. Мы заранее договорились о
встрече.
Тонкий зелёный луч сканирующего лазера обежал нас с ног до головы, после
чего секция стены бесшумно скользнула на петлях назад и вниз, открывая вход.
Радуясь, что можно спастись от пронизывающего ветра, я торопливо шагнул в от-
крывшуюся нишу и, ориентируясь по оранжевым огонькам указателей, пошёл по ко-
роткому коридору. Прескотт замыкала шествие. Как только мы очутились в прием-
ной , массивная каменная дверь поднялась и встала на место. Безопасность на
высшем уровне.
Мы попали в круглое помещение, залитое тёплым светом, с низкими столиками и
рядами стульев, расставленных по поверхности пола, как по сторонам компаса.
На севере и востоке стояли небольшие группки людей, вполголоса велись разго-
воры. В центре стоял круглый стол, заваленный канцелярским хламом, за которым
сидел секретарь. Здесь уже не было ничего искусственного. Живое человеческое
существо - стройный молодой мужчина лет двадцати - поднял на нас взгляд.
- Вы можете проходить к доктору Найману, мисс Прескотт. Его кабинет вверх
по лестнице, третья дверь направо.
- Благодарю вас.
Прескотт пошла первой. Как только мы отдалились от секретаря на достаточное
расстояние, она обернулась и шепнула:
- С тех пор как Найман стал директором этого центра, он считает себя боль-
шой шишкой. Но в целом человек он хороший. Постарайтесь не обращать на него
особого внимания.
- Разумеется.
Следуя указаниям секретаря, мы подошли к нужной двери, и мне пришлось сде-
лать усилие, чтобы сдержать смешок. Дверь в кабинет Наймана, несомненно, по
последней земной моде, была вся, сверху донизу, из зеркального дерева. После
навороченной системы безопасности и секретаря из плоти и крови это выглядело
так же ненавязчиво, как вагинальные тампоны в урнах борделя мадам Ми. Заметив
моё веселье, Прескотт нахмурилась. Она постучала в дверь.
- Войдите.
Сон оказал чудодейственное воздействие на связь между моим рассудком и но-
вой оболочкой. Натянув серьёзное выражение на взятое напрокат лицо, я шагнул
следом за Прескотт в кабинет.
Найман сидел за письменным столом, уставившись на серо-зелёный голографиче-
ский дисплей, делая вид, что поглощен работой. Худой серьёзный мужчина стро-
гого вида, носивший наружные линзы в стальной оправе. Он был одет в дорогой
чёрный костюм хорошего покроя; короткие волосы аккуратно расчёсаны. Глаза за
стёклами линз казались недовольными. Найман очень возмущался, когда Прескотт
позвонила ему из такси и предупредила, что мы задерживаемся. Однако, судя по
всему, Банкрофт постоянно был с ним на связи. В итоге Найман согласился на
перенос встречи с натянутой покорностью воспитанного ребёнка.
- Поскольку вы хотите ознакомиться с нашим хозяйством, мистер Ковач, почему
бы нам сразу не перейти к делу? На ближайшие два часа я отменил все дела ради
вас, хотя у меня действительно много клиентов.
Что-то в поведении Наймана вызвало у меня в памяти надзирателя Салливана,
только этот был более прилизанным и менее озлобленным. Я внимательно осмотрел
лицо и костюм Наймана. Возможно, если бы Салливан делал карьеру в области
хранения богачей, а не преступников, из него бы вышло нечто похожее.
- Замечательно.
После чего стало довольно скучно. Центр хранения психической информации,
подобно большинству архивов оцифрованного сознания, представлял собой склад-
ское помещение с бесконечным множеством полок. Мы спустились в подвал, где
поддерживалась температура от 7 до 11 градусов по Цельсию, рекомендованная
производителями видоизмененного углерода, осмотрели ряды больших тридцатисан-
тиметровых дисков расширенного формата и восхитились роботами, деловито разъ-
езжающими по широким рельсам вдоль стен.
- Вся система хранения дублирована, - с гордостью пояснил Найман. - Каждый
клиент хранится на двух дисках, которые находятся в разных зданиях центра.
Размещение определяется по случайному закону. Только центральный процессор
может найти сразу оба диска, но система оснащена блокировкой, не позволяющей
одновременно обращаться к двум копиям. Для того чтобы нанести действительно
невосполнимый ущерб, необходимо взломать систему безопасности дважды.
Я издал подобающе вежливый звук.
- Наша спутниковая связь действует через сеть из восемнадцати защищенных
орбитальных станций, выбираемых по случайному закону.
Найман увлекся, рекламируя товар. Казалось, он забыл о том, что ни я, ни
Прескотт не собирались воспользоваться услугами его центра.
- Связь с каждой орбитальной станцией длится не больше двадцати секунд. Ин-
формация на резервное хранение передается через гиперкосмический пробой, так
что невозможно заранее предсказать путь, по которому это будет происходить.
Строго говоря, это не совсем так. Имея в своём распоряжении искусственный
интеллект достаточного объёма с соответствующими склонностями, проблему можно
решить рано или поздно. Но подобные рассуждения сродни попыткам ухватиться за
соломинку. Тому, кто мог бы расправиться с врагом с помощью ИскИна, нет необ-
ходимости стрелять ему в голову из бластера. Это ложный путь.
- Могу я получить доступ к клонам Банкрофта? - вдруг спросил я, оборачива-
ясь к Прескотт.
- С юридической точки зрения? - Прескотт пожала плечами. - Насколько мне
известно, мистер Банкрофт дал вам карт-бланш.
Карт-бланш? Прескотт всё утро швырялась этим словом, успевшим набить оско-
мину. Такую фразу мог произнести герой Алена Мариотта из фильма о времени
первых поселений.
«Что ж, сейчас ты на Земле». Я повернулся к Найману. Тот неохотно кивнул.
- Для этого придётся совершить кое-какие процедуры, - сказал он.
Мы поднялись на первый этаж и прошли по коридорам, совершенно не похожим на
центральное хранилище Бей-Сити. Никаких следов от тележек на резиновых колё-
сах - оболочки перевозят транспортёры на воздушной подушке. Стены выкрашены в
мягкие тона. Оконные ниши, снаружи походившие на амбразуры, изнутри оформлены
в стиле Гауди3. Мы прошли мимо женщины, мывшей карнизы вручную. Я удивлённо
поднял брови. Похоже, излишествам нет предела.
Найман перехватил мой взгляд.
- Есть виды работ, с которыми роботы просто не могут справиться, - пояснил
он.
- Не сомневаюсь.
Хранилище клонов оказалось слева, за массивной, плотно закрытой стальной
дверью, которая резко контрастировала с вычурными окнами. Мы остановились, и
Найман припал глазами к устройству, сканирующему сетчатку. Дверь - из вольф-
рамовой стали толщиной не меньше метра - плавно отворилась. За ней - камера
глубиной четыре метра, с такой же дверью в противоположном конце. Мы прошли
внутрь, и наружная дверь плотно закрылась с тихим глухим стуком, от которого
у меня зазвенело в ушах.
- Это герметическая камера, - не сдержавшись, похвастался Найман. - Сейчас
мы пройдем очистку ультразвуком, чтобы исключить попадание заразы в банк кло-
нов . Ничего не бойтесь.
Под потолком замигала фиолетовая лампочка, сигнализирующая о процессе де-
зинфекции. Наконец открылась внутренняя дверь, так же бесшумно, как и наруж-
ная . Мы прошли в фамильный склеп Банкрофтов.
Мне уже приходилось видеть нечто подобное. Рейлина Кавахара имела на Новом
Пекине небольшое хранилище транзитных клонов, и, разумеется, у Корпуса чрез-
вычайных посланников их было предостаточно. Но такого я всё же не встречал.
Овальное помещение венчал куполообразный потолок, поднимавшийся, судя по
всему, до самого верха двухэтажного здания. Комната огромна, размером с храм
у меня на родине. От неяркого оранжевого освещения клонило в сон; воздух имел
температуру человеческого тела. Повсюду были сумки с клонами - пронизанные
жилками мешочки такого же оранжевого оттенка, что и освещение, подвешенные к
потолку на тросах, с подходящими к ним питательными трубками. С трудом можно
было различить сами клоны - зародышевые комки с поджатыми руками и ногами, но
только уже совершенно взрослые. Точнее, взрослыми были большинство клонов.
Под самым сводом я различил несколько маленьких мешочков, в которых выращива-
лось пополнение. Ёмкости сделаны из органических тканей - более прочных, чем
человеческий зародышевый мешок; им предстоит расти вместе с эмбрионом и пре-
вратиться в полутораметровые кули, как в нижней части склепа. Они висели, как
причудливые затаившиеся заросли, словно ожидая, когда налетевший ветерок при-
ведёт их в движение.
Найман кашлянул, и мы с Прескотт стряхнули оцепенение, налетевшее на пороге
хранилища.
- Вероятно, размещение клонов может показаться беспорядочным, но на самом
деле оно рассчитано компьютером.
- Знаю. - Кивнув, я подошел к одному из нижних мешков. - Он получен из
фрактали, верно ?
- Что?.. Да.
Казалось, Найман недоволен моими познаниями.
Я приблизился к одной из сумок вплотную, разглядывая клон. В нескольких
сантиметрах от моего лица под полупрозрачной оболочкой дремала Мириам Бан-
крофт, погружённая в околоплодные воды. Она обхватила руками грудь, сжав ку-
лачки под подбородком. Волосы были заплетены в толстую змею, свернувшуюся
кольцами на макушке и прикрытую тонкой сеткой.
- Здесь вся семья, - пробормотала у меня за спиной Прескотт. - Муж, жена и
3 Гауди-и-Корнет Антонио (1852-1926) - испанский архитектор, работал в Барселоне. В
причудливых постройках добивался впечатления фантастических, вылепленных от руки ар-
хитектурных форм.
шестьдесят один ребёнок, все до одного. У большинства по одному или два кло-
на, но у Банкрофта и его жены их по шесть. Впечатляет?
- Да.
Я машинально протянул руку и прикоснулся к плёнке над лицом Мириам Бан-
крофт. Ткани оказались тёплыми и чуть поддались нажатию. Вокруг трубок, по
которым подводились питательные вещества и отводились отходы жизнедеятельно-
сти, поднимались маленькие бугорки; тут и там на плёнке торчали пупырышки -
проколы игл, через которые забирались образцы тканей или вводились внутривен-
ные препараты. Ткани разрывались, пропуская инородное тело, и снова зараста-
ли.
Отвернувшись от спящей женщины, я посмотрел на Наймана.
- Всё это очень хорошо, но вы вряд ли берёте один из клонов каждый раз, ко-
гда к вам заглядывает Банкрофт. У вас должны быть резервуары.
- Сюда, пожалуйста.
Найман предложил следовать за собой. Мы прошли в дальнюю часть помещения,
где в стене была ещё одна герметическая дверь. Нижние сумки закачались от
возмущения воздуха, вызванного движением, и мне пришлось несколько раз при-
гнуться, чтобы не задеть их. Пальцы Наймана исполнили короткую тарантеллу на
клавиатуре перед дверью, и мы вступили в комнату с невысоким потолком. Яркое
освещение операционной ослепило после тусклого полумрака основного зала.
Вдоль одной стены стояло восемь металлических цилиндров, похожих на тот, в
котором вчера проснулся я сам. Однако место моего последнего перерождения по-
следний раз красили в незапамятные времена, а его поверхность от частого ис-
пользования покрылась миллионом крошечных царапин. Эти устройства покрывал
толстый слой сверкающей кремовой краски с жёлтыми ободками вокруг прозрачного
иллюминатора и многочисленных функциональных выступов.
- Камеры полного поддержания жизни, - сказал Найман. - По сути дела, та же
среда, что и в зародышевых мешках. Именно здесь происходит загрузка оболочек.
Мы приносим свежие клоны и помещаем в резервуары, не вынимая из мешков. В
жидкость добавляется специальный фермент, растворяющий стенки мешка, так что
переход происходит совершенно безболезненно. Чтобы избежать риска заражения,
всю работу проводит медицинский персонал в синтетических оболочках.
Краем глаза я увидел, как Оуму Прескотт закатила глаза, начиная терять тер-
пение . Уголки моих губ тронула усмешка.
- Кто имеет доступ в эту камеру?
- Я, а также специальный обслуживающий персонал по коду, меняющемуся еже-
дневно . И, разумеется, владельцы.
Я прошёлся вдоль ряда цистерн, наклоняясь, чтобы прочесть выведенную внизу
информацию. В шестом резервуаре лежал клон Мириам, а в седьмом и восьмом два
клона Наоми.
- Дочь вы поместили в холодильник дважды?
- Да. - Сначала Найман удивился, но затем снисходительно посмотрел на меня.
Это был его шанс вернуть инициативу, утраченную после моих слов о фрактали. -
Разве вам не сообщили, в каком она сейчас состоянии?
- Да, Наоми проходит психохирургическое лечение, - проворчал я. - Но это не
объясняет, почему она у вас в двух экземплярах.
- Ну...
Найман оглянулся на Прескотт, показывая, что дальнейшую информацию он может
раскрыть только с юридической санкции. Адвокат прочистила горло.
- Центр хранения психической информации получил от мистера Банкрофта распо-
ряжение : постоянно держать по одному клону его самого и его ближайших родст-
венников полностью готовыми к загрузке. Пока мисс Банкрофт проходит лечение в
психиатрическом центре Ванкувера, обе её оболочки находятся здесь.
- Банкрофтам нравится чередовать оболочки, - со знанием дела произнёс Най-
ман. - Так поступают многие наши клиенты; это бережное отношение к оболочкам.
При правильных условиях хранения человеческое тело способно на значительную
регенерацию. Кроме того, мы предоставляем полный набор клинического лечения
для серьёзных повреждений. За очень умеренную цену.
- Не сомневаюсь. - Отвернувшись от последнего резервуара, я усмехнулся. - И
всё же, голову, размозженную выстрелом из бластера, вы восстановить не сможе-
те, не так ли?
Наступила неловкая пауза. Прескотт стояла, уставившись в потолок, а Найман
стиснул губы чуть ли не в точку.
- Я нахожу ваше замечание нетактичным, - наконец сказал директор центра. -
У вас есть ещё какие-нибудь вопросы по существу, мистер Ковач?
Я задержался перед резервуаром с Мириам Банкрофт и заглянул в него. Даже
сквозь толстое стекло и мутный гель проступающие нечёткие формы излучали чув-
ственность .
- Только один вопрос. Кто принимает решение, когда менять оболочки?
Найман бросил взгляд на Прескотт, словно опять испрашивая санкции.
- Я получаю указание о перезагрузке лично от мистера Банкрофта. Это проис-
ходит каждый раз после того, как оцифровывается его мозг - если обратное не
оговаривается особо. В последний раз такого распоряжения не было.
Чуткие антенны моего подсознания, воспитанного в Корпусе чрезвычайных по-
сланников , уловили нечто: какую-то мелочь, зацепившуюся за другую мелочь. И
всё же пока рано говорить о выводах. Я огляделся вокруг.
- Система наблюдения отслеживает всех, кто заходит в центр?
- Естественно, - холодно подтвердил Найман.
- в тот день, когда Банкрофт ездил в Осаку, здесь было много народу?
- Не больше, чем обычно. Мистер Ковач, полиция уже просмотрела записи. Че-
стное слово, я не вижу смысла...
- Будьте добры, уважьте мою прихоть, - произнес я, не глядя на него. Про-
звучавшие в моем голосе интонации чрезвычайных посланников остановили Найма-
на, как щелкнувший рубильник.
Два часа спустя я пялился в иллюминатор другого автотакси, которое оторва-
лось от взлётно-посадочной площадки «Алькатраса» и поднялось над заливом.
- Вы нашли то, что искали?
Я посмотрел на Оуму Прескотт, гадая - ощущает ли она переполняющее меня от-
чаяние? Мне казалось, я научился сдерживать внешние проявления чувств своей
новой оболочки. Однако мне доводилось слышать, что адвокаты вживляют себе са-
мые чуткие датчики, которые регистрируют малейшие изменения в состоянии ближ-
него своего и получают ключи к состоянию ума свидетеля на суде. И здесь, на
Земле, я бы не удивился, узнав, что в прекрасную чёрную голову Оуму Прескотт
вставлен полный набор инфракрасных и ультразвуковых сенсоров анализа тела и
речи. В четверг, шестнадцатого августа, в склепе Банкрофтов подозрительного
было не больше, чем во вторник днём на рынке Мисимы. В восемь часов утра Бан-
крофт пришёл в сопровождении двух работников центра, разделся и забрался в
подготовленный резервуар. Сотрудники удалились с его одеждой. Через четырна-
дцать часов из соседнего резервуара вылез сменный клон, покрытый гелем, взял
полотенце у другого сотрудника и зашёл в душ. За это время не было произнесе-
но ничего, кроме пустых любезностей. И всё. Я пожал плечами.
- Не знаю. Я ещё не могу точно сказать, что именно ищу.
Прескотт зевнула.
- «Полная абсорбция», да?
- Вы совершенно правы. - Я пристально посмотрел на неё. - Вы знакомы с Кор-
пусом чрезвычайных посланников?
- Немного. Я занималась системой судопроизводства ООН. Нахваталась термино-
логии. И что вы уже успели абсорбировать?
- Только то, что очень много дыма поднимается там, где, по словам властей,
нет никакого огня. Вам приходилось встречаться с лейтенантом полиции, ведущей
это дело?
- С Кристиной Ортегой? Разумеется. Вряд ли я когда-нибудь её забуду. Мы це-
лую неделю, каждый день до хрипоты орали друг на друга.
- И какие у вас впечатления?
- Относительно Ортеги? - Похоже, Прескотт была удивлена. - Насколько я могу
судить, она хороший полицейский. У неё репутация крутого человека. Отдел по
расследованию нанесения органических повреждений - самые твёрдые ребята в по-
лиции, а заслужить подобную репутацию весьма непросто. Ортега вела расследо-
вание достаточно профессионально.
- Вот только Банкрофту это не понравилось.
Пауза. Прескотт осторожно посмотрела на меня.
- Я сказала профессионально. Я не говорила, что она действовала настойчиво.
Ортега сделала своё дело, но...
- Но она терпеть не может мафов, так?
Снова пауза.
- А вы любите слушать сплетни, мистер Ковач.
- Да нет, просто нахватался терминологии, - скромно ответил я. - Как вы по-
лагаете, Ортега закрыла бы дело, если бы Банкрофт не был мафом?
Прескотт задумалась.
- Это довольно распространенное предубеждение, - медленно произнесла она. -
Но, по-моему, Ортега закрыла дело не из-за этого. На мой взгляд, она пришла к
выводу, что её труды принесут очень небольшую пользу. В департаменте полиции
система продвижения по службе частично зависит от числа расследованных дел. В
данном случае быстрым завершением и не пахло, мистер Банкрофт остался жив,
поэтому...
- Лейтенант Ортега нашла себе другое занятие, так?
- Да, что-то в этом духе.
Некоторое время я снова смотрел в окно. Такси летело над крышами вытянутых
многоэтажных зданий, разделённых ущельями с потоками транспорта. Я чувство-
вал , как во мне вскипает старая ярость, не имеющая никакого отношения к ны-
нешним проблемам. Что-то накопившееся за годы, проведенные в Корпусе чрезвы-
чайных посланников, эмоциональный хлам, который перестаешь видеть, когда он
слоем ила оседает на дне души. Вирджиния Видаура, Джимми де Сото, умирающий у
меня на руках на Инненине, Сара... С какой стороны ни посмотри, сплошные неуда-
чи. Я решительно оборвал подобные мысли. Шрам над глазом нестерпимо чесался,
кончики пальцев зудели от никотинового голода. Я почесал шрам. Но не потянул-
ся за сигаретами, лежащими в кармане. Сегодня утром в какой-то момент я решил
бросить курить.
Внезапно мне пришла в голову одна мысль.
- Прескотт, это вы выбрали для меня эту оболочку, так?
- Прошу прощения? - Она изучала какие-то данные, проецируемые на сетчатку
глаза, и ей потребовалось некоторое время, чтобы сосредоточить взгляд. - Что
вы сказали?
- Оболочка. Её выбрали вы, да?
Прескотт нахмурилась.
- Нет. Насколько мне известно, отбор производил лично мистер Банкрофт. Мы
только подготовили несколько кандидатур в соответствии с его требованиями.
- Нет, Банкрофт сказал, что этим делом занимались адвокаты. Он выразился
категорично.
- О! - Хмурое выражение слетело с её лица, сменившись бледной улыбкой. - На
мистера Банкрофта работает много адвокатов. Возможно, это распоряжение прохо-
дило через другую контору. А что?
Я неопределенно хмыкнул.
- Да так, ничего. Тот, кому принадлежало это тело, был заядлым курильщиком.
А я не курю. Это причиняет большие мучения.
Улыбка на лице Прескотт окрепла.
- Вы намерены бросить курить?
- Если у меня будет время. По соглашению с Банкрофтом, если я раскрою поку-
шение, мне предоставят любую оболочку, сколько бы она ни стоила. Так что, по
большому счету, наплевать на нынешние привычки. Просто очень мерзко просы-
паться по утрам со ртом, полным дерьма.
- Вы полагаете, у вас получится?
- Бросить курить?
- Нет. Раскрыть покушение.
Я невозмутимо посмотрел ей в глаза.
- У меня нет выбора, советник. Вы читали условия соглашения?
- Да. Это я их составляла.
Прескотт так же невозмутимо выдержала мой взгляд. Но в глубине её глаз я
разглядел следы смущения. Это и остановило меня от того, чтобы прямо в такси
одним хорошим ударом вбить ей переносицу в мозг.
- Что ж, хорошо, хорошо, - пробормотал я, отворачиваясь к окну.
...И ЗАСУНУ СВОЙ КУЛАК ТВОЕЙ ЖЕНЕ ВО ВЛАГАЛИЩЕ ПРЯМО У ТЕБЯ НА ГЛАЗАХ, ДОЛБА-
НЫЙ МАФ, МАТЬ ТВОЮ, ТЫ НЕ СМОЖЕШЬ...
Сняв шлемофон, я заморгал. Текст сопровождался неумелыми, но очень вырази-
тельными рисунками и инфразвуковым гулом, от которого у меня затрещала голо-
ва. Прескотт, сидевшая за столом напротив, посмотрела понимающе, с сочувстви-
ем.
- И всё остальное в таком же духе? - спросил я.
- Ну, далее становится ещё более бессвязно. - Она махнула на голографиче-
ский дисплей, плавающий над письменным столом. На дисплее холодными зелёными
и синими тонами переливались запрошенные мной файлы. - Мы называем это ЯБ.
Яростный бред. Если честно, у этих людей крыша съехала так далеко, что они не
представляют никакого вреда. И всё же неприятно сознавать, что они где-то ря-
дом.
- Ортега задерживала кого-либо из них?
- Этим занимается не её департамент. Отдел по борьбе с преступлениями в об-
ласти связи время от времени ловит кого-то, если мы поднимаем слишком громкий
шум. Однако в настоящее время незаконное проникновение в эфир приняло такие
масштабы, что это напоминает ловлю дыма сетями. Если кто-то и попадается, са-
мое большее, что он может получить, - несколько месяцев хранения. Так что это
пустая трата времени. Мы просто накапливаем подобный мусор, пока Банкрофт не
даёт распоряжения его уничтожить.
- А за последние полгода не было ничего новенького?
Прескотт пожала плечами.
- Быть может, более активными стали религиозные фанатики. Возрос поток со-
общений от католиков по поводу резолюции номер 653. Мистер Банкрофт пользует-
ся большим влиянием в суде ООН, и это обстоятельство широко известно. О, и
ещё секта марсианских археологов подняла крик по поводу той Поющей ветви, что
держит у себя дома мистер Банкрофт. Судя по всему, в прошлом месяце отмеча-
лась какая-то круглая годовщина мученической смерти основателя секты в раз-
герметизированном скафандре.
Но ни у кого из этих фанатиков нет средств, чтобы преодолеть систему защиты
виллы «Закат».
Откинувшись на стуле, я уставился в потолок. Стая серых птиц над головой
летела на юг, выстроившись клином. Птицы перекликались друг с другом, и их
крики порождали слабые отголоски. Кабинет Прескотт был оформлен в стиле, на-
мекающем на близость к живой природе. На все шесть внутренних поверхностей
выводились виртуальные изображения. В настоящий момент металлический письмен-
ный стол представлял собой чужеродное пятно густого луга под лучами клоняще-
гося к закату солнца. Вдалеке паслось небольшое стадо коров; звучали громкие
голоса птиц. Столь качественного разрешения картинки мне ещё не доводилось
видеть.
- Прескотт, что вы можете рассказать о Лейле Бегин?
В наступившей тишине я был вынужден опустить взор на землю. Оуму Прескотт
сидела, уставившись на край лужайки.
- Полагаю, это имя назвала Кристина Ортега, - медленно произнесла она.
- Да. - Я сел прямо. - Она сказала, это позволит мне лучше понять Банкроф-
та. Если точнее, Ортега посоветовала пощекотать этим именем вас и посмотреть,
как вы отреагируете.
Прескотт повернулась в крутящемся кресле.
- Не представляю, какое это может иметь отношение к нашему делу.
- А вы всё же расскажите.
- Ну, хорошо. - В её голосе прозвучали резкие нотки, во взгляде сверкнула
решимость. - Лейла Бегин была проституткой. Возможно, до сих пор продолжает
торговать своим телом. Пятьдесят лет назад Банкрофт был одним из её клиентов.
Окольными путями это стало известно Мириам Банкрофт. Две женщины встретились
на каком-то приёме в Сан-Диего, отправились вместе в туалетную комнату, и там
Мириам Банкрофт избила Лейлу Бегин до потери сознания.
Я удивленно смотрел на Прескотт.
- и это всё?
- Нет, не всё, Ковач, - устало произнесла адвокат. - В тот момент Бегин бы-
ла на шестом месяце беременности. В результате побоев она потеряла ребёнка.
Поскольку в зародыш нельзя вживить память больших полушарий, это означало на-
стоящую смерть. За подобное преступление полагается хранение. От тридцати до
пятидесяти лет.
- Это был ребёнок Банкрофта?
Прескотт пожала плечами.
- Вопрос спорный. Бегин отказалась давать разрешение на генетический анализ
зародыша. Заявила, что не имеет значения, кто отец ребёнка. Возможно, она
рассудила, что для шумихи в прессе неопределенность лучше безоговорочного
«нет».
- А может быть, она слишком сильно переживала случившееся?
- Не надо, Ковач, - раздражённо махнула рукой Прескотт. - Мы ведь говорим
об оклендской шлюхе.
- Мириам Банкрофт отправилась на хранение?
- Нет, и вот куда старается засунуть нож Ортега. Банкрофт купил всех и вся.
Свидетелей, прессу, даже Бегин в конце концов получила свою долю. Она отозва-
ла из суда заявление. Денег ей хватило на то, чтобы получить страховой полис
на клон в «Ллойде» и начать новую жизнь. Последнее, что мне о ней известно, -
она изнашивала вторую оболочку где-то в Бразилии. Но это произошло полстоле-
тия назад, Ковач.
- Вы имели к этому какое-то отношение?
- Нет. - Прескотт навалилась на крышку стола. - Как и Кристина Ортега. По-
этому мне тошно слушать, как она скулит по поводу тех событий. О, я вдоволь
наслушалась её в прошлом месяце, когда шло расследование. Ортега в глаза не
видела Бегин.
- Полагаю, это вопрос принципа, - мягко заметил я. - Банкрофт до сих пор
пользуется услугами проституток?
- Меня это не интересует.
Я ткнул пальцем в голографический дисплей, глядя, как инородный предмет ис-
кажает разноцветное изображение.
- А должно интересовать, советник. В конце концов, ревность является очень
серьёзным мотивом для убийства.
- Позвольте вам напомнить, что Мириам Банкрофт ответила на этот вопрос от-
рицательно, и её показания проверялись на детекторе лжи, - резко заявила Пре-
скотт.
- Я имею в виду не миссис Банкрофт. - Прекратив играть с дисплеем, я повер-
нулся лицом к сидящей напротив женщине. - Я имею в виду миллион других жен-
щин, а также кровных родственников и друзей, без удовольствия взирающих на
мафа, трахающего всех подряд. Среди этих людей наверняка найдется несколько
специалистов по незаметному преодолению систем защиты, а также пара-тройка
психопатов. Короче говоря, тех, кто мог бы проникнуть домой к Банкрофту и
спалить ему мозги.
Где-то вдали печально замычала корова.
- Скажите вот что, Прескотт. - Я снова махнул рукой через голографическое
изображение. - Здесь есть что-нибудь, начинающееся приблизительно так: «ЗА
ТО, ЧТО ТЫ СДЕЛАЛ С МОЕЙ ДЕВУШКОЙ, ДОЧЕРЬЮ, СЕСТРОЙ, МАТЕРЬЮ...» (ненужное уда-
лить) ?
Мне не нужен был ответ Прескотт. Я прочел его у неё на лице.
На столе солнце исчертило поле косыми полосами; в деревьях на краю луга пе-
ли птицы. Оуму Прескотт склонилась над клавиатурой, вызывая на голографиче-
ский дисплей пурпурный луч. На глазах луч раскрылся, и было похоже на орхи-
дею, изображенную последователями кубизма. Где-то далеко ещё одна корова по-
жаловалась на жизнь.
Я снова надел шлемофон.
Глава
восьмая
Городок назывался Эмбер. Я нашёл его на карте. Примерно в двухстах километ-
рах к северу от Бей-Сити, на прибрежном шоссе. В море, напротив города, был
проставлен асимметричный жёлтый знак.
- «Поборник свободной торговли», - пояснила Прескотт, выглянув у меня из-за
плеча. - Авианосец. Это последний боевой корабль, самый большой из всех, что
были когда-либо построены. В начале эпохи колоний какой-то идиот посадил его
здесь на мель, и на берегу возник целый город, обслуживающий туристов.
- Туристов?
- Это очень большой корабль.
Я взял напрокат древнюю наземную машину у потрепанного торговца, чья стоян-
ка размещалась в двух кварталах от конторы Прескотт, и поехал на север по
подвесному мосту цвета ржавчины. Мне требовалось время на размышление. При-
брежное шоссе оказалось совсем неухоженным, но зато здесь почти не было дви-
жения. Поэтому я выехал на центральную жёлтую полосу дорожной разметки и по-
катил вперед, держа ровные сто пятьдесят в час. Радио предложило широкий вы-
бор станций, чья эстетическая самонадеянность была выше моего понимания.
Впрочем, в конце концов, мне удалось отыскать неомаоистскую пропаганду, заши-
тую в память какого-то старинного спутника, который просто поленились снять с
орбиты. Смесь глубоко политизированных сентенций и слащавого караоке была не-
отразимой. В открытое окно проникал запах моря, впереди разворачивалась ров-
ная лента дороги, и я на время забыл о Корпусе чрезвычайных посланников, Ин-
ненине и всём, что случилось после.
Когда я спустился к Эмберу по изогнутой дороге, солнце спряталось за накло-
нённую палубу «Поборника свободной торговли», и последние лучи оставили еле
заметные розовые размывы на поверхности моря по обе стороны от тени полузато-
нувшего авианосца. Прескотт была права. Это действительно очень большой ко-
рабль .
Я сбавил скорость из уважения к появившимся впереди зданиям, рассеянно по-
думав, у кого могло хватить ума подвести такое огромное судно близко к бере-
гу . Возможно, это знал Банкрофт. Вероятно, тогда он уже жил на этом свете.
Главная улица Эмбера проходила вдоль берега моря через весь городок и отде-
лялась от пляжа цепочкой величественных пальм и кованой чугунной оградой в
неовикторианском стиле. К стволам пальм крепились голографические плакаты, на
которых было изображено одно и то же женское лицо, окруженное венком слов:
«ГИБКОСТЬ И ЛОВКОСТЬ - АНЧАНА САЛОМАО И ТЕАТР ПОЛНОГО ВЛАДЕНИЯ ТЕЛОМ - ИЗ
РИО». На плакаты глазели кучки людей.
Я медленно катил по улице, внимательно изучая фасады домов, и, наконец, на-
шел то, что искал, ближе концу города. Я проехал мимо нужного здания и, не
привлекая к себе внимания, поставил машину метрах в пятидесяти. Посидел неко-
торое время, проверяя, будет ли какая-то реакция на моё появление. Ничего не
дождавшись, вышел из машины и вернулся назад пешком.
Контора информационно-связного центра Элиотта находилась в узком здании,
втиснутом между химическим заводом и пустой площадкой с обломками выброшенно-
го оборудования, среди которого чайки, громко крича, дрались за объедки. Рас-
крытая дверь была подперта неисправным плоским монитором; сразу за ней нахо-
дилось операционное помещение. Я вошёл внутрь и осмотрелся. За длинным пласт-
массовым столиком стояло две пары консолей, прислонённых задом друг к другу.
За ними дверь, ведущая в кабинет со стеклянными стенами. На месте дальней
стены располагался блок из семи мониторов, по которым быстро бежали непонят-
ные строчки. Зияющая в ряду экранов брешь указывала, где раньше была другая
дверь. На краске сохранились шрамы от упорно державшихся петель. Ближайший к
бреши экран часто моргал, словно то, что уничтожило его собрата, оказалось
заразным.
- Чем могу помочь?
Из-за стойки оборудования высунулся тощий мужчина неопределенного возраста
с нездорово бледной кожей. Во рту болталась незажжённая сигарета, а от интер-
фейса за правым ухом тянулся длинный проводок.
- Да. Я ищу Виктора Элиотта.
- Он на берегу. - Тощий мужчина махнул туда, откуда я только что пришёл. -
Видите старика у перил? Который смотрит на обломки? Это он.
Я выглянул за дверь и отыскал в вечернем полумраке одинокий силуэт на смот-
ровой площадке.
- Это заведение принадлежит ему, не так ли?
- Да. Наказание за грехи. - Информационная крыса ухмыльнулась, обводя рукой
убогое помещение. - Дела идут так, что его присутствия особо и не требуется.
Поблагодарив собеседника, я вышел на улицу. Уже темнело, и голографическое
лицо Анчаны Саломао приобрело в сгущающихся сумерках дополнительную вырази-
тельность . Пройдя под плакатом, я приблизился к пожилому мужчине на смотровой
площадке и облокотился рядом с ним на чёрные чугунные перила. Он обернулся на
меня и приветственно кивнул, а потом снова уставился на горизонт, словно пы-
тался отыскать трещину в сварном шве между морем и небом.
- По-моему, чересчур мрачное место для вечной стоянки, - заметил я, махнув
в сторону обломков.
Перед тем как ответить, старик задумался.
- Говорят, это сделали террористы. - Его голос был пустым, безразличным,
будто Элиотт использовал его чересчур активно и что-то сломал. - А может, от-
казал сонар в шторм. Возможно, и то и другое.
- Быть может, это ради страховки? - предположил я.
Элиотт пригляделся ко мне пристальнее.
- Вы нездешний? - спросил он, и на этот раз в голосе прозвучала тень любо-
пытства .
- Да. Я здесь проездом.
- Из Рио? - Старик махнул на плакат Анчаны Саломао. - Вы артист?
- Нет.
- Хм. - Он задумался над моим ответом. Казалось, Элиотт успел порядком под-
забыть искусство поддерживать беседу. - У вас движения, как у артиста.
- Близко, но не совсем. Это военная нейрохимия.
Тут старик понял всё, но потрясение отразилось лишь в дрогнувшем на мгнове-
ние взгляде. Медленно осмотрев меня с ног1 до головы, он опять повернулся к
морю.
- Вы приехали за мной? От Банкрофта?
- Можно сказать и так.
Старик облизал губы.
- Вы приехали, чтобы убить меня?
Я достал из кармана бумажную копию и протянул ему.
- Я хочу задать несколько вопросов. Вы передавали вот это?
Он стал читать, беззвучно шевеля губами. Я мысленно слышал слова, которые
старик повторял, осознавая вновь: «...за то, что ты отнял у меня дочь... сожгу
дотла твою голову... не будешь знать ни дня, ни часа... в этой жизни нигде не
найдешь спокойствия...» Тут не было ничего особенно оригинального, хотя каждое
слово было написано от всего сердца. Причем так чётко, что это беспокоило ме-
ня гораздо больше всех тех ядовитых издевок, что показала Прескотт из архива
«Яростный бред». Кроме того, здесь была конкретно указана смерть, которой
умер Банкрофт. Бластер, стреляющий заряженными частицами, прожёг Банкрофту
череп насквозь, после чего разбросал его раскалённое содержимое по комнате.
- Да, это моих рук дело, - тихо признал Элиотт.
- Вам известно, что в прошлом месяце на Лоренса Банкрофта совершили покуше-
ние?
Старик протянул обратно лист бумаги.
- Вот как? А я слышал, ублюдок сам спалил свою голову.
- Что ж, такая возможность тоже существует, - согласился я, скомкав бумагу
и бросив её в контейнер с мусором внизу на пляже. - Но мне платят за то, что-
бы я не относился к ней серьёзно. К несчастью для вас, причина смерти черес-
чур напоминает ту, о которой упоминалось в вашей прозе.
- Я не имею к этому никакого отношения, - спокойно ответил Элиотт.
- Я предполагал, что вы это скажете. Быть может, я бы даже поверил вам. Вот
только тот, кто убил Банкрофта, преодолел очень сильную систему охранных за-
граждений, а вы служили сержантом в тактическом подразделении морской пехоты.
У себя на Харлане мне приходилось встречаться с морпехами, и я знаю, что их
готовят к подобного рода операциям.
Элиотт с любопытством посмотрел на меня.
- Так вы кузнечик?
- Кто?
- Кузнечик. Пришелец.
- Да.
Если Элиотт и испугался сначала, то эффект быстро прошел. Я подумал о том,
чтобы разыграть карту чрезвычайных посланников, но решил, что дело того не
стоит. Старик продолжал говорить.
- Банкрофту незачем приглашать мускулы с другой планеты. Каким боком вы
впутались в это дело?
- Частный контракт, - сказал я. - Я должен найти убийцу.
Элиотт фыркнул.
- И вы решили, это сделал я.
У меня и в мыслях такого не было, но я не стал возражать. Заблуждение дава-
ло старику чувство определённого превосходства, и это способствовало разгово-
ру. В глазах Элиотта появилось что-то похожее на искру.
- Вы считаете, я мох1 бы проникнуть в дом Банкрофта? А я знаю точно, что не
мог. Потому что всё тщательно изучил. Если бы существовал хоть какой-то спо-
соб туда попасть, я бы воспользовался им ещё год назад, и Банкрофта пришлось
бы собирать по кусочкам с травы на лужайке.
- Вы поступили бы так из-за того, что случилось с вашей дочерью?
- Да. - Элиотт распалялся, давая выход гневу. - Из-за того, что случилось с
моей дочерью и со многими другими. Она была ещё ребёнком.
Умолкнув, он уставился в море. Через какое-то время старик махнул рукой в
сторону «Поборника свободной торговли». Там, на сцене, установленной на на-
клонной палубе, засверкали яркие огоньки.
- Вот чего она хотела. К чему стремилась. Попасть в театр полного владения
телом. Стать похожей на Анчану Саломао и Риану Ли. Она отправилась в Бей-
Сити, потому что услышала про кого-то, кто мог бы...
Осекшись, Элиотт повернулся ко мне лицом. Информационная крыса назвал его
стариком, и теперь я увидел, почему. Элиотт до сих пор сохранил выправку быв-
шего сержанта морской пехоты и упругий, мускулистый живот, но у него было ли-
цо старика, изборожденное глубокими морщинами от долгих страданий. Я почувст-
вовал, что сейчас он вот-вот расплачется.
- И у неё это могло бы получиться. Она была очень красивой.
Элиотт принялся рыться в карманах. Достав пачку сигарет, я угостил его. Он
машинально взял одну, прикурил от зажигательной полоски на пачке, но продол-
жил копаться, пока не достал миниатюрный кристалл «Кодак». Если честно, я не
хотел смотреть, но Элиотт включил кристалл прежде, чем я успел что-либо ска-
зать . В воздухе появилось небольшое объёмное изображение.
Старик сказал правду. Элизабет Элиотт действительно была очень красивой де-
вушкой. Светловолосой, атлетического телосложения, и всего на несколько лет
моложе Мириам Банкрофт. Снимок не мог показать, обладала ли она несгибаемым
упорством и лошадиной выносливостью, необходимыми для полного владения телом,
но, по крайней мере, задатки у неё были.
На голографической карточке девушка была заснята между Элиоттом и другой
женщиной, чуть повзрослевшей копией Элизабет. Все трое стояли на траве, осве-
щенные ярким солнцем, и изображение портила лишь тень от дерева, падавшая на
лицо женщины. Женщина хмурилась, словно запоздало осознав, что снимок не бу-
дет безупречным. На самом деле недовольство на её лице сводилось к неглубоким
складкам на лбу. В остальном семья буквально светилась счастьем.
- Её не стало, - сказал Элиотт, словно догадавшись, на ком сфокусировано
моё внимание. - Четыре года назад. Вы знаете, что такое «погружение»?
Я покачал головой. «Местный колорит, - шепнула мне на ухо Вирджиния Видау-
ра. - Впитывай его».
Элиотт поднял взгляд - на секунду показалось, что на голографический плакат
Анчаны Саломао. Но затем я понял - глаза устремлены в небо над ним.
- Там, наверху, - сказал он и снова умолк, как в тот момент, когда загово-
рил о дочери.
Я ждал.
- Там, наверху, кружатся спутники связи, передающие потоки информации. Это
можно видеть на некоторых виртуальных картах; Земля выглядит так, словно кто-
то вяжет ей шарф. - Элиотт снова посмотрел на меня, и его глаза сверкнули. -
Так говорила Ирена: «Кто-то вяжет Земле шарф». И часть этого шарфа - люди.
Оцифрованные богачи, направляющиеся из одного тела в другое. Мотки памяти,
мыслей и чувств, превращенные в последовательности чисел.
Теперь я понял, к чему он клонит, но продолжал молчать.
- Если обладать определёнными способностями, и у Ирены они были, а ещё
иметь необходимое оборудование, можно перехватывать эти сигналы. Это называ-
ется «ловить крошки мозга». Переживания принцессы дома моделей, мысли учёно-
го, занимающегося теорией элементарных частиц, детские воспоминания монарха.
Такие вещи пользуются спросом. Светские журналы публикуют отредактированные
выдержки из сознания знаменитостей, но все это подчищено, подкорректировано.
Прилизано для широкой публики. Как будто никто не теряет самоконтроль, ничего
такого, чего можно бы стыдиться или что могло бы повредить популярности. Одни
лучезарные фальшивые улыбки. Но людям нужно не это.
Тут я был готов с ним поспорить. Журналы, публикующие проникновение в соз-
нание знаменитостей, популярны и на Харлане. Потребители такого рода продук-
ции жалуются, когда их кумиры оказываются застигнутыми врасплох, в минуты
слабости. Самый большой резонанс вызывают супружеская неверность и ненорма-
тивная лексика. И это понятно. Жалкие людишки, которым хочется проводить
столько времени в чужом сознании, не хотят видеть человеческие недостатки в
позолоченных головах тех, кем они восторгаются.
- Перехватывая «крошки мозга», можно найти все что угодно, - произнес Эли-
отт с неожиданным воодушевлением, порожденным, как я решил, точкой зрения его
супруги. - Сомнение, внутреннюю нечистоплотность, подлость. Люди готовы за-
платить за это бешеные деньги.
- Подобные действия противозаконны.
Элиотт указал на вывеску над своей конторой.
- На рынке передачи информации наступил спад. Слишком много предложений.
Произошло перенасыщение. А нам нужно было выплачивать страховку за клоны и
перезагрузку. За нас двоих и Элизабет. Моей армейской пенсии едва хватало на
жизнь. Что же оставалось делать?
- Сколько она получила? - мягко спросил я.
Элиотт отвернулся в море.
- Тридцать лет.
Некоторое время он молчал, затем, не отрывая взгляда от горизонта, сказал:
- Шесть месяцев я крепился, а затем включил экран и увидел какую-то крупную
финансовую шишку в теле Ирены. - Повернувшись ко мне, он прокашлял что-то по-
хожее на смешок. - Корпорация, которую она возглавляет, купила его в департа-
менте хранения Бей-Сити. Заплатила в пять раз больше, чем смог бы предложить
я. Говорят, сучка меняет оболочки каждый месяц.
- Элизабет это знала?
Элиотт кивнул один раз - словно топор упал.
- Я вывалил ей всё как-то вечером. Я тогда был сам не свой. Весь день искал
работу, но тщетно. И вот не выдержал и проговорился. И знаете, что мне отве-
тила Элизабет?
- Нет, - пробормотал я.
Старик меня не слышал. Костяшки его пальцев побелели на чугунном поручне.
- Она сказала: «Не беспокойся, папа, когда я стану богатой, мы вернем ма-
мочку» .
Я почувствовал, что он не на шутку завёлся.
- Послушайте, Элиотт, я сожалею по поводу вашей дочери, но, насколько мне
известно, она работала не в тех заведениях, которые посещает Банкрофт. «Заку-
ток Джерри» всё-таки нельзя назвать «Домом», вы согласны?
Бывший морской пехотинец без предупреждения развернулся и набросился на ме-
ня . В его глазах горела бешеная ярость. Я не мог ни в чем винить Элиотта. Он
видел перед собой лишь одного из прислужников Банкрофта.
Но чрезвычайного посланника невозможно застать врасплох - нас не зря гото-
вят . Я разглядел надвигающийся выпад ещё до того, как Элиотт сам осознал, что
собирается его сделать. Через долю секунды отреагировала нейрохимия моей вре-
менной оболочки. Старик нанёс удар снизу, намереваясь пройти кулаком под бло-
ком, который, как он предполагал, я поставлю, и сломать рёбра. Блока не ока-
залось, как и меня самого. Вместо этого я шагнул навстречу ударам, вывел Эли-
отта из равновесия своим весом и зацепил ногой его ногу. Пошатнувшись, он от-
летел к перилам, а я нанес жестокий удар локтем в солнечное сплетение. Лицо
Элиотта стало серым от боли. Нагнувшись, я прижал его к ограждению и ткнул в
горло большим и указательным пальцами.
- Всё, достаточно, - чуть дрогнувшим голосом объявил я.
Нейрохимия и вспомогательные цепи оказались более грубыми, чем системы Кор-
пуса чрезвычайных посланников, которыми я пользовался в прошлом. У меня воз-
никло ощущение, будто я заключен в подкожный мешок из мелкой металлической
сетки.
Я посмотрел на Элиотта.
Его глаза были рядом с моими, и, несмотря на удушающий захват, они по-
прежнему горели яростью. Дыхание со свистом вырывалось изо рта, и он отчаянно
пытался вырваться и применить какой-нибудь болезненный приём.
Оторвав старика от ограждения, я предусмотрительно отстранил его на рас-
стояние вытянутой руки.
- Послушайте, я не собираюсь сплетничать. Я просто хочу знать. Почему вы
решили, что Банкрофт имеет к ней какое-то отношение?
- Потому что она сама мне это сказала, козёл! - злобно прошипел Элиотт. -
Она сказала, что он с ней сделал.
- и что же?
Старик часто заморгал; не нашедшая выхода ярость выплеснулась в слёзы.
- Страшные вещи, - выдавил он. - Элизабет сказала, ему это нужно. Настоль-
ко , что он вернулся. Настолько, что он был готов хорошо заплатить.
Бедняжка решила, что нашла дойную корову. «Не беспокойся, папа, когда я
стану богатой, мы вернём мамочку». В молодости такие ошибки совершаются на
каждом шагу. Но ничто не даётся просто.
- Вы полагаете, она умерла поэтому?
Повернувшись, Элиотт посмотрел так, словно я был очень ядовитой разновидно-
стью паука, заползшей к нему на кухню.
- Она не умерла, мистер. Её убили. Кто-то взял бритву и разрезал её на час-
ти.
- В материалах дела говорится, что это сделал клиент. Не Банкрофт.
- Откуда им знать? - безучастно произнес он. - Полиция назвала тело, но кто
был в нём? Кто заплатил за всё?
- Его нашли?
- Убийцу шлюхи из биокабины? А вы как думаете? Она ведь не работала на «До-
ма», так?
- Я имел в виду не это, Элиотт. Вы говорите, Элизабет развлекала Банкрофта
в заведении Джерри, и я готов вам поверить. Но вы должны признать, что это не
похоже на Банкрофта. Я с ним встречался. Чтобы он ходил по трущобам? - Я по-
качал головой. - По-моему, это не в его духе.
Элиотт отвернулся.
- Плоть, - сказал он. - Что вы хотите прочесть по плоти мафа?
Уже почти стемнело. В море, на покосившейся палубе затонувшего авианосца,
началось представление. Какое-то время мы с Элиоттом смотрели на огни, слушая
доносившиеся обрывки музыки. Они походили на передачи из мира, от которого
нас отделили навечно.
- Память больших полушарий Элизабет до сих пор на хранении, - тихо заметил
я.
- и что с того? Страховой полис пропал четыре года назад, когда мы вбухали
все деньги в одного адвоката. Он уверял, что вытащит Ирену из-под суда. -
Элиотт неопределенно махнул на тускло освещенный фасад своей конторы. - Я
произвожу впечатление человека, способного заработать огромные деньги?
После этого говорить было не о чем. Оставив его на смотровой площадке, я
вернулся к машине. Элиотт по-прежнему стоял там, когда я проезжал мимо, поки-
дая городок. Он даже не обернулся.
ЧАСТЬ 2.
ОТВЕТНОЕ
ДЕЙСТВИЕ
Глава
девятая
Я позвонил Прескотт из машины. Её лицо возникло на крошечном запылённом эк-
ране, вмонтированном в приборную панель, и показалось мне чем-то недовольным.
- Это вы, Ковач? Ну, как, нашли то, что искали?
- Я до сих пор не знаю, что именно ищу, - радостно ответил я. - Как вы ду-
маете , Банкрофт посещает биокабины?
Адвокат скорчила гримасу.
- О, пожалуйста, не надо.
- Хорошо, тогда другой вопрос. А Лейла Бегин когда-либо промышляла в биока-
бинах?
- Понятия не имею, Ковач, честное слово.
- Что ж, в таком случае проверьте. Я подожду.
Мой голос прозвучал твёрдо, как камень. Высокомерное отвращение Прескотт
произвело на меня очень неприятное впечатление после переживаний Виктора Эли-
отта за судьбу дочери.
Лицо адвоката исчезло с экрана. Я принялся нетерпеливо барабанить пальцами
по рулю, бормоча какой-то ритмичный речитатив в стиле миллспортских рыбаков.
Мимо меня в ночи скользил берег океана, но звуки и запахи моря вдруг стали
казаться неестественными. Слишком приглушёнными; в воздухе ни намека на аро-
мат водорослей.
- Так, готово. - Прескотт снова устроилась в зоне действия сканера видеоте-
лефона. Она заметно нервничала. - В оклендском архиве есть данные, что Бегин
успела поработать в двух заведениях, прежде чем её пригласили в один из «До-
мов» Сан-Диего. Судя по всему, её устроили туда по знакомству. Хотя, может
быть, и приметил какой-нибудь очень наблюдательный вербовщик...
Банкрофт мог устроить кого угодно куда угодно. Я едва сдержал желание вы-
сказаться на этот счет.
- У вас есть картинка?
- Бегин? - Прескотт пожала плечами. - Только двумерная. Вам переслать?
- Будьте добры.
Древний видеотелефон в машине затрещал, подстраиваясь к изменившемуся вход-
ному сигналу, и, наконец, на экране сквозь рябь помех появились черты лица
Лейлы Бегин. Я наклонился вперед, всматриваясь в них в поисках правды. На это
потребовалось какое-то время, но конечный результат не вызывал сомнений.
- Хорошо. А теперь назовите мне точный адрес заведения, где работала Элиза-
бет Элиотт. «Закуток Джерри». Где-то на улице Марипоза.
- На пересечении Марипозы и Сан-Бруно, - донёсся из-за призывно надутых гу-
бок Лейлы Бегин бестелесный голос Прескотт. - Господи, прямо под старой авто-
страдой! Грубейшее нарушение правил безопасности.
- Вы не могли бы прислать схему улиц, обозначив дорогу от моста через за-
лив?
- Хотите съездить туда? Прямо сейчас? Вечером?
- Прескотт, днем в заведениях подобного типа жизнь замирает, - терпеливо
сказал я. - Разумеется, я еду туда прямо сейчас.
Адвокат ответила не сразу.
- Ковач, этот район пользуется дурной репутацией. Вы должны быть очень ос-
торожны .
На этот раз я даже не пытался сдержать весёлый смешок. С таким же успехом
можно перед операцией посоветовать хирургу быть осторожным и не испачкать ру-
ки кровью. Похоже, Прескотт все поняла.
- Посылаю схему, - ледяным тоном произнесла она.
Лицо Лейлы Бегин, помигав, исчезло, и вместо него на экране стала быстро
вырисовываться сетка улиц. Впрочем, в фото больше не было необходимости. Во-
лосы Лейла выкрасила в ярко-алый цвет, её шею душило стальное ожерелье, под-
ведённые глаза выражали изумление, но я увидел то, что скрывалось под косме-
тикой. Те же самые черты, что смутно проступали на кристалле «Кодака» со
снимком дочери Виктора Элиотта. Сходство не слишком бросающееся в глаза, но,
тем не менее, бесспорное.
Мириам Банкрофт.
Когда я вернулся в Бей-Сити, начался дождь. Через тёмное небо прорвалась
нудная морось. Припарковав машину напротив заведения Джерри, я смотрел на ми-
гающую неоновую вывеску сквозь капли и струйки воды на лобовом стекле. Во
мраке, под бетонным скелетом автострады, маячило голографическое изображение
женщины, танцующей в высоком бокале. Проектор был неисправен, и объёмная кар-
тинка то и дело подёргивалась рябью.
Я беспокоился, что наземный автомобиль привлечёт внимание, но, как оказа-
лось , для этого района я использовал самое подходящее транспортное средство.
Почти все машины, окружавшие заведение Джерри, не могли летать. Единственным
исключением были автотакси. Время от времени они спускались по спирали вниз,
чтобы выгрузить или забрать пассажиров, и тотчас с нечеловеческой точностью и
стремительностью взмывали вверх, вливаясь в поток воздушного транспорта. Све-
тящиеся красными, синими и белыми навигационными огнями такси выглядели при-
шельцами из другого мира, украшенными драгоценными камнями. Машины лишь на
мгновение касались растрескавшейся мостовой, усеянной мусором, позволяя пас-
сажирам сойти на землю или подняться на борт.
В течение часа я наблюдал за заведением. В «Закутке Джерри» царило оживле-
ние; посетители заходили один за другим. В основном мужчины. У дверей их про-
верял робот-охранник, напоминающий сложенного гармошкой осьминога. Он висел
под потолком у входа. Кое-кому из гостей приходилось расставаться со спрятан-
ными под одеждой вещами, скорее всего - с оружием; двое или трое вынуждены
были уйти несолоно хлебавши. Никто не возмущался - спорить с роботом беспо-
лезно. На улице постоянно останавливались машины, кто-то что-то продавал и
покупал - нечто небольших размеров (что именно, с такого расстояния я разгля-
деть не мог) . Двое затеяли поножовщину в тени между опорами автострады, но
всё завершилось очень быстро. Один из участников убежал, прихрамывая и зажи-
мая окровавленную руку; другой вернулся в заведение с таким видом, будто про-
сто выходил помочиться.
Выбравшись из машины, я убедился, что она на сигнализации, и не спеша пере-
сёк улицу. Двое спекулянтов сидели, подобрав под себя ноги, на капоте автомо-
биля . От дождя их защищало статическое отталкивающее устройство. При моём
приближении спекулянты оживились.
- Приятель, не хочешь купить диск? Горячая порнушка из Улан-Батора, высшего
качества.
Окинув их взглядом, я неторопливо покачал головой.
- А «труп»?
Я снова покачал головой. Подойдя к роботу, я остановился, позволив его мно-
гочисленным рукам-щупальцам ненавязчиво обыскать меня. Я попытался шагнуть в
дверь, услышав слово «порядок» - голос был синтезирован дешёвым вокодером. Но
меня остановила рука, нежно перехватив на уровне груди.
- Вы хотите посетить кабинки или бар?
Я ответил не сразу, притворившись, что взвешиваю варианты.
- А что может предложить бар?
- Ха-ха-ха!
Какой-то шутник запрограммировал в роботе смех. Подобный звук мог бы издать
грузный толстяк, тонущий в сиропе. Смех резко оборвался.
- В баре смотрят, но не трогают. Денег нет - не распускай руки. Правило за-
ведения. Относится ко всем посетителям.
- Кабинки, - сказал я, торопясь поскорее уйти от фальшивых шуток механиче-
ского цербера.
В сравнении с ним уличные торговцы казались куда более человечными.
- Вниз по лестнице и налево. Возьмите полотенце из стопки.
Я спустился по короткой лестнице с металлическими перилами и повернул нале-
во в коридор, освещенный вращающимися красными лампами. Они напоминали сиг-
нальные огни автотакси. Воздух содрогался от примитивного и монотонного музы-
кального ритма, и мне показалось, что я попал в желудочек огромного сердца,
накачанного тетраметом. Как и было обещано, на полочке в нише лежала стопка
свежих белых полотенец.
Дальше начинались дверцы в кабинки. Я прошёл мимо первых четырех, из кото-
рых две были заняты, и заглянул в пятую.
Она оказалась небольшой, метра два на три. Пол обтянут блестящим атласом.
Если на нём и была грязь, я её не заметил, потому что единственным источником
света служила одинокая вращающаяся лампа-вишенка, такая же, как в коридоре.
Воздух в кабинке был душным и спертым. Мечущееся пятно красноватого света вы-
рывало из темноты видавшую виды кассу в углу - на чёрной матовой ножке стоял
цифровой дисплей на красных светодиодах. В кассе проделаны щели для кредитных
карточек и наличных. Клавиатура для кредита по ДНК отсутствовала. Дальняя
стенка кабинки была из запотевшего стекла.
Предвидя нечто подобное, я по дороге разжился в автобанке пачкой банкнот.
Выбрав пластиковую купюру крупного достоинства, вставил её в щель. Нажал кла-
вишу . Номинал введённой купюры высветился на дисплее. У меня за спиной бес-
шумно захлопнулась дверь, заглушая звуки музыки, и за запотевшим стеклом поя-
вилась неясная фигура. Я вздрогнул от неожиданности. Дисплей ожил. Пока что
затраты минимальные. Я осмотрел тело, прижавшееся к запотевшей перегородке.
Пышная грудь, расплющенная о стекло, женский профиль и смутные очертания бё-
дер и талии. Из спрятанных громкоговорителей донеслись тихие стоны. Томный
голос произнес:
- Ты хочешь увидеть меня, увидеть меня, увидеть меня...
Дешёвая установка искусственного эхо, подключенная к вокодеру.
Я снова нажал клавишу. Стекло мгновенно очистилось, и стала видна находя-
щаяся за ним женщина. Она переминалась с ноги на ногу, демонстрируя себя, по-
качивала телом, выпячивала грудь, затем подалась вперед и лизнула стекло кон-
чиком языка. При этом стекло опять запотело от её дыхания. Женщина посмотрела
мне в глаза.
- Ты хочешь прикоснуться ко мне, прикоснуться ко мне, прикоснуться ко мне...
Не знаю, использовался ли в кабинке инфразвук, но моё тело определённо от-
кликнулось на всё это. Член налился и начал шевелиться. Усилием воли я унял
пульсацию и заставил кровь отхлынуть назад, приливая к нужным мышцам, как это
делается перед боем. Для предстоящей сцены мне требовалось быть невозбужден-
ным. Я ещё раз нажал клавишу. Стеклянная перегородка скользнула в сторону, и
женщина шагнула вперед, словно выходя из душа. Она направилась ко мне, при-
зывно протягивая руку.
- Скажи мне, что ты хочешь, милый, - донеслось откуда-то из глубины горла.
Её голос без поддержки вокодера прозвучал неожиданно резко. Я кашлянул.
- Как тебя зовут?
- Анемона. Хочешь узнать, почему меня так зовут?
Её рука, проникнув за мой пояс, начала работать. За спиной тихо щёлкал
счётчик.
- Ты помнишь одну девушку, работавшую здесь? - спросил я.
Она уже возилась с ремнём.
- Милый, ни одна девушка, работавшая здесь, не сделает для тебя то, что
сделаю я. Итак, что ты хочешь...
- Её звали Элизабет. Это её настоящее имя. Элизабет Элиотт.
Женщина резко отдёрнула руки, и маска вожделения соскользнула, словно стая-
ла изнутри лица.
- Какого чёрта тебе нужно, твою мать? Ты фараон?
- Кто?
- Фараон. Легавый. - Перейдя на крик, она отпрянула от меня. - У нас есть
всё, что нужно...
- Нет.
Я шагнул к ней, и женщина приняла умелую боевую стойку. Отступив назад, я
тихо произнес:
- Нет, я её мать.
Напряжённая тишина. Женщина злобно смотрела.
- Чушь собачья. Мамаша Лиззи до сих пор на хранении.
- Нет. - Схватив её за руку, я заставил пощупать мою промежность. - Чувст-
вуешь? Там ничего нет. Меня загрузили в эту оболочку, но я женщина. Я не мо-
гу, не хочу...
Девушка распрямилась, неохотно засовывая руку мне в штаны.
- Что-то у вас оболочка чересчур хороша, - усомнилась она. - Вы ведь только
что с хранения. Условно-досрочно освобождённых обычно загружают в высохшее
тело какого-нибудь наркомана.
- Я освободилась не досрочно.
Всё, что в нас вдолбили в Корпусе чрезвычайных посланников, пронеслось у
меня в голове эскадрильей реактивных штурмовиков, оставляя следы правдоподоб-
ной лжи на правдивых подробностях.
- Ты ведь знаешь, за что я отправилась на хранение?
- Лиззи говорила про воровство «крошек мозга»...
- Да. Погружение. А ты знаешь, в чьё сознание я погрузилась?
- Нет. Лиззи никогда об этом не распространялась...
- Элизабет не знала. И в прессе об этом не упоминалось.
Грудастая девица подбоченилась.
- Так в чьё же?..
Я одарил её снисходительной усмешкой.
- Тебе лучше не знать. Это очень влиятельный человек. Достаточно влиятель-
ный , чтобы вытащить меня и дать вот это.
- Недостаточно влиятельный, чтобы вернуть тебя в оболочку без краника.
В голосе Анемоны ещё чувствовалось сомнение, но доверие к моему рассказу
поднималось стремительно, как коралловый риф из воды во время отлива. Она хо-
тела поверить в маму из сказки, ищущую заблудшую дочь.
- Как получилось, что вам при загрузке сменили пол? - спросила она.
- Мы заключили договор, - сказал я, скользя по грани правды. - Этот... чело-
век... он вытаскивает меня из хранения, а я выполняю для него кое-какую работу.
Такую, для которой требуется мужское тело. Если всё пройдет успешно, я получу
новые оболочки для себя и для Элизабет.
- Вот как? Поэтому вы и пришли сюда?
В голосе Анемоны появилась горечь, говорящая о том, что её собственные ро-
дители ни за что не станут её искать. А также о том, что она мне поверила. Я
выложил последнюю ложь.
- С новой оболочкой для Элизабет возникли кое-какие проблемы. Кто-то ставит
палки в колёса. И я хочу узнать, кто и почему. Ты знаешь, кто её зарезал?
Опустив лицо, Анемона покачала головой.
- У нас с девушками частенько происходят разные неприятности, - тихо произ-
несла она. - Но Джерри всем выплачивает страховку. Он очень заботится о нас.
Даже помещает на хранение, если лечение занимает много времени. Только тот,
кто расправился с Лиззи, не был постоянным клиентом.
- А у Элизабет были постоянные клиенты? Люди влиятельные? Кто-нибудь со
странностями?
Анемона посмотрела на меня, и в уголках её глаз появилось сострадание. Я
понял, что сыграл роль Ирены Элиотт безукоризненно.
- Миссис Элиотт, все, кто приходит в наше заведение, со странностями. В
противном случае они бы сюда не приходили.
Я заставил себя поморщиться.
- Ну а насчет важных шишек?
- Не знаю. Послушайте, миссис Элиотт, Лиззи мне очень нравилась. Пару раз,
когда мне было плохо, она помогала, но близки мы не были. Лиззи дружила с
Хлоей и... - Осекшись, она поспешно добавила: - Ничего такого вы не подумайте.
Просто они с Хлоей, и ещё Мак, они одалживали друг другу вещи, делились тай-
нами , понимаете ?
- Я могу с ними поговорить?
Анемона испуганно метнула взгляд в угол кабинки, словно услышала какой-то
необъяснимый звук. У неё на лице появилось затравленное выражение.
- Знаете, лучше этого не делать. Джерри... Понимаете, он не любит, когда мы
разговариваем с клиентами. Если он застанет нас...
Я вложил в позу и голос всю силу убеждения, которую приобрел в Корпусе.
- Ну, может быть, ты их попросишь...
Анемона в страхе огляделась по сторонам, но голос её окреп.
- Конечно. Я поговорю с ними. Но только... только не сейчас. А вам лучше уй-
ти. Приходите завтра в то же время. В эту же кабинку. Я буду свободна. Скажи-
те , что у вас договоренность.
Я схватил её руку и пожал.
- Спасибо, Анемона...
- Меня зовут не Анемона, - резко отозвалась она. - Меня зовут Луиза. Пожа-
луйста, зовите меня Луизой.
- Спасибо, Луиза. - Я задержал её ладонь в своих руках. - Спасибо за всё...
- Послушайте, я вам ничего не обещаю, - остановила меня Анемона, делая по-
пытку говорить жёстко. - Как я уже сказала, я поговорю. Пока это всё. А те-
перь уходите. Пожалуйста.
Она показала, как отменить оставшуюся часть платежа, введённого в кассу, и
дверь немедленно распахнулась. Я не сказал больше ни слова. Даже не попытался
ещё раз прикоснуться к девушке. Вышел в коридор, оставив её стоять в кабинке,
обхватив руками грудь и уставившись на вытертый пол - так, будто она видела
его впервые в жизни.
Тускло горели красные лампочки.
На улице ничего не изменилось. Два спекулянта сидели там же, увлечённые го-
рячим спором с огромным типом монголоидного вида. Громила стоял, облокотив-
шись на капот их машины, и разглядывал что-то, зажатое в руках. Осьминог под-
нял руки, пропуская меня, и я шагнул под моросящий дождь. Монгол взглянул в
мою сторону. На лице мелькнула тень.
Я остановился и резко обернулся, и он, потупив взгляд, что-то сказал тор-
говцам. Нейрохимия обдала меня изнутри потоком холодной воды. Я направился
прямо к машине, и троица тотчас же умолкла. Руки скользнули в карманы. Меня
что-то толкало вперед, что-то почти не имеющее отношения ко взгляду, который
бросил монгол. Беспросветное отчаяние кабинки породило нечто мрачное, распра-
вившее сейчас свои чёрные крылья, нечто не подвластное контролю. То, за что
Вирджиния Видаура строго бы отчитала меня. Я услышал, как на ухо нашептывает
Джимми де Сото.
- Ты меня ждёшь? - спросил я, обращаясь к спине монгола. У него тотчас же
напряглись мышцы.
Вероятно, один из спекулянтов почувствовал неладное. Он протянул руку, по-
казывая, что она пуста.
- Послушай, дружище... - неуверенно начал спекулянт.
Я бросил на него косой взгляд, и он умолк.
- Я спросил...
И тут словно прорвалась плотина. Монгол с рёвом спрыгнул с капота и обрушил
на меня руку размером со свиной окорок. Удар - мимо, но, отражая его, я выну-
жден был отступить назад. Спекулянты обнажили оружие - маленькие пластинки
чёрного и серого металла, которые злобным тявканьем выплюнули смертоносные
заряды. Я увернулся от выстрелов, прикрывшись тушей монгола, и нанес удар пя-
терней в узкоглазое лицо. Хрустнула кость, и я отбросил его на машину, пока
спекулянты соображали, где я. Нейрохимия сделала их движения для меня медлен-
ными, как льющийся вязкий мёд. Ко мне потянулся один кулак, сжимающий писто-
лет, и я раздробил его пальцы о металл, выбросив ногу навстречу. Владелец ку-
лака взвыл, а тем временем ребро моей ладони врезалось второму спекулянту в
висок. Оба свалились с машины: один - продолжая стонать, другой - потеряв
сознание или мертвый. Я принял боевую стойку.
Монгол, развернувшись, бросился наутек. Не раздумывая, я перескочил через
крышу машины и побежал за ним. Бетон здорово врезал по ступням, когда я при-
землился, и по голеням разлилась резкая боль. Но нейрохимия практически мгно-
венно её подавила, я оказался всего в дюжине метров позади монгола. Расправив
грудь, я припустил во весь опор.
Монгол впереди метался, как реактивный истребитель, пытающийся увернуться
от неприятельского огня. Для человека таких габаритов он оказался на удивле-
ние проворным. Протиснувшись между бетонными опорами автострады, монгол мет-
нулся в тень, увеличивая расстояние между нами до двадцати метров. Я прибавил
скорость, морщась от острой боли в груди. Дождь хлестал в лицо.
Ох уж эти сигареты, мать их!
Выбежав из-под опор, мы оказались на пустынном перекрестке с покосившимися,
словно пьяными, светофорами. Когда монгол пробегал мимо одного из них, тот
ожил. Старческий голос робота захрипел: «Переходите. Переходите. Переходите».
Я уже давно бежал на другой стороне улицы, а отголоски команды упрямо пресле-
довали нас.
Мы бежали. Мимо допотопных туш машин, уже долгие годы не покидавших своих
мест у обочины. Мимо зарешеченных и закрытых ставнями витрин, которые, может
быть, открывались днём, а может быть, и нет. Из решётки у тротуара поднимался
пар, похожий на живое существо. Мостовая под ногами скользила от дождевой во-
ды и серой жижи, вытекающей из переполненных мусорных баков. Ботинки, достав-
шиеся мне от Банкрофта вместе с костюмом, были на тонкой подошве и не обеспе-
чивали достаточного сцепления. Лишь безупречное действие нейрохимии позволяло
удерживать равновесие.
Пробегая возле двух груд хлама у обочины, монгол оглянулся и увидел, что я
не отстаю от него, так что сразу за второй машиной метнулся налево. Я попы-
тался поменять траекторию и пересечь улицу под острым углом, до этих брошен-
ных автомобилей, но мой противник великолепно рассчитал манёвр. Я едва успел
поравняться с первой машиной, как меня занесло. Наткнувшись на ржавый капот,
я отлетел на закрытую жалюзи витрину. Металл лязгнул и зашипел; меня ужалил
заряд низкого напряжения, предназначенный для отпугивания грабителей. Монгол
тем временем перебежал через дорогу, увеличив разделяющее нас расстояние еще
на добрый десяток метров.
Над головой мелькали огни воздушных транспортных средств. Заметив убегающую
фигуру, я оторвался от обочины, проклиная себя за глупый порыв, из-за которо-
го я отказался от предложенного Банкрофтом оружия. На таком расстоянии луче-
вой бластер без труда оторвал бы монголу ноги. А так мне пришлось бежать за
ним, пытаясь выжать из легких всё, чтобы сократить дистанцию между нами. Мо-
жет быть, удастся его напугать, вынудить споткнуться.
Произошло не совсем то, хотя и очень похожее. Здания слева закончились, ус-
тупив место пустырю, обнесенному покосившимся забором. Ещё раз обернувшись,
монгол допустил первую ошибку. Он остановился и бросился на забор, проломив-
шийся под его тяжестью, и побежал в темноту.
Усмехнувшись, я последовал за ним. Наконец у меня появилось преимущество.
Вероятно, монгол рассчитывал, что я потеряю его в темноте, или надеялся,
что я подверну ногу на неровной поверхности. Но закалка чрезвычайных послан-
ников мгновенно расширила до предела мои зрачки, приспосабливая зрение к ус-
ловиям недостаточной освещённости, и с молниеносной быстротой проложила путь
по ухабам и рытвинам. Нейрохимия позволила переставлять ноги не менее стреми-
тельно . Поверхность растворялась подо мной, как это было во сне с участием
Джимми де Сото. Не более чем через сто метров я должен был настичь своего
«приятеля», если только и он не усовершенствовал зрение.
Как выяснилось, пустырь заканчивался раньше, чем мне хотелось бы, но к мо-
менту, когда мы добежали до противоположного забора, между нами уже не было и
первоначальных десяти метров. Монгол забрался на проволочное ограждение,
спрыгнул на землю и побежал по улице, пока я ещё лез наверх. Вдруг он резко
остановился. Я перебрался через проволоку и легко соскочил вниз. Должно быть,
монгол услышал звук прыжка, потому что он обернулся, распрямляясь и щёлкая на
ходу собираемым оружием. Увидев дуло, я упал на землю.
Я врезался в мостовую со всего размаха, ободрав ладони, и перекатился на-
бок. Молния вспорола ночь там, где я только что стоял. Запах озона; треск ра-
зорванного воздуха ударил по барабанным перепонкам. Я покатился дальше, и
бластер выпустил новую порцию раскалённых заряженных частиц, пронесшихся ря-
дом с моим плечом. Мокрый бетон зашипел, покрываясь паром. Я тщетно пытался
найти укрытие, которого нигде не было.
- БРОСАЙ ОРУЖИЕ!
Этот робот-божество: громкоговоритель гаркнул в ночную темноту откуда-то
сверху, и луч света упал с неба под прямым углом. Вспыхнувший прожектор зато-
пил морем белого огня. Лёжа на мостовой, прищуриваясь, я поднял взгляд и с
трудом разглядел полицейский транспорт в положенных пяти метрах над улицей, с
мигающими огнями. Миниатюрная буря, поднятая ревущими турбинами, смела к сте-
нам соседних зданий трепещущие крылья бумажных обрывков и пластика и пригвоз-
дила их к бетону, словно умирающих мошек.
- НЕ ДВИГАЙСЯ С МЕСТА! - снова прогремел громкоговоритель. - БРОСАЙ ОРУЖИЕ!
Монгол вскинул бластер, и полицейский транспорт метнулся в сторону, вслед
за командой пилота, пытающегося вывести машину из-под огня. Из турбины, заце-
пленной лучом, брызнул сноп искр; аппарат опасно накренился.
Пулемет в носовой части ответил очередью, но к этому моменту монгол успел
перебежать через улицу, прожечь бластером дыру в стене и скрыться в дымящемся
отверстии.
Где-то внутри здания послышались крики.
Я медленно поднялся с мостовой. Аппарат опустился вниз и застыл в метре над
землёй. На дымящемся двигателе ожил, вспучиваясь, баллон огнетушителя; поле-
тели хлопья белой пены. За иллюминатором пилота с визгом поднялся люк, и в
проёме показалась Кристина Ортега.
Глава
десятая
Транспорт оказался такой же машиной, на которой меня подбросили на виллу
«Закат», только подешевле, и в кабине было довольно шумно. Ортеге приходилось
кричать, чтобы перекрыть рёв двигателей.
- Мы вызовем ищеек, но если у этого типа есть связи, ещё до рассвета он
сможет достать препарат, полностью меняющий химическую сигнатуру тела. А по-
сле этого всё сведется к опросу свидетелей. Каменный век. В этой части горо-
да...
Тут машина сделала вираж, и она махнула на паутину улиц внизу.
- Только посмотрите. Район прозвали «Городом утех». А когда-то давно он на-
зывался Потреро. Говорят, считался очень престижным.
- и что случилось?
Ортега, сидящая на стальной решетке сиденья, пожала плечами.
- Экономический кризис. Вы же знаете, как это бывает. Сегодня у человека
есть собственный дом, он выплачивает страховку за новую оболочку, а завтра он
на улице и думает только о том, как прожить хотя бы одну жизнь.
- Да, порой судьба обходится с людьми круто.
- Всякое бывает, - небрежно заметила детектив. - Ковач, а какого хрена вы
делали в заведении Джерри?
- У меня зачесалось одно место, - буркнул я. - Что, есть какие-нибудь зако-
ны , запрещающие это?
Она пристально посмотрела на меня.
- Но к Джерри вы ходили не за тем, чтобы смазать это место. Вы не пробыли
там и десяти минут.
Пожав плечами, я виновато улыбнулся.
- Если вас когда-нибудь загрузят в мужское тело, только что вынутое из ре-
зервуара , вы поймете. Гормоны. Они ждать не могут. А в таких местах, как у
Джерри, главное не процесс, а результат.
Губы Ортеги изогнулись в чем-то приближенном к улыбке. Она подалась вперед.
- Чушь собачья, Ковач. Чушь. Собачья. Я запросила то, что имелось на вас в
Миллспорте. Психологический профиль. Так называемый градиент Кеммериха. У вас
он вздымается так круто, что взобраться по нему можно только с полным альпи-
нистским снаряжением. Чем бы вы ни занимались, для вас главное - процесс.
Вытряхнув из пачки сигарету, я прикурил от зажигательной полоски.
- Что ж, вы должны знать, как много можно успеть с женщиной за десять ми-
нут.
Закатив глаза, Ортега отмахнулась от замечания так, словно это была надоед-
ливая муха, кружащаяся вокруг неё.
- Верно. И вы хотите сказать, что, имея полученный от Банкрофта кредит, не
можете позволить себе ничего получше заведения Джерри?
- Тут дело не в цене, - возразил я, гадая: а что действительно приводит та-
ких людей, как Банкрофт, в «Город утех»?
Прижавшись лицом к стеклу иллюминатора, Ортега уставилась на дождь. На меня
она не смотрела.
- Вы проверяете версии, Ковач. К Джерри вы отправились для того, чтобы ра-
зузнать подробнее, чем там занимался Банкрофт. Дайте время, и я обязательно
выясню, что именно привело вас туда. Но будет лучше, если вы расскажете сами.
- Зачем? Вы же заверили меня, что дело Банкрофта закрыто. В чём ваш инте-
рес?
Ортега снова повернулась ко мне, и в её глазах сверкнул огонь.
- Мой интерес в том, чтобы поддерживать спокойствие и порядок. Вероятно, вы
не обратили внимания, но каждая наша встреча происходит под аккомпанемент
крупнокалиберных пулемётов.
Я развёл руками.
- Я безоружен. Я только задаю вопросы. Кстати, о вопросах... Как получилось,
что вы оказались у меня за спиной, едва началось самое интересное?
- Наверное, просто совпадение. Для вас - счастливое.
Я не стал спорить. Ортега следила за мной, в этом можно не сомневаться. А
это, в свою очередь, означало то, что она рассказала о деле Банкрофта далеко
не всё.
- Что будет с моей машиной? - спросил я.
- Нам придется её забрать. Известить агентство проката. Пусть пришлют кого-
нибудь, чтобы перегнать её с полицейской стоянки. Если, конечно, она вам
больше не нужна.
Я покачал головой.
- Ковач, скажите вот что. Почему вы взяли наземную машину? На деньги, что
вам платит Банкрофт, вы запросто могли позволить себе что-нибудь такое.
Она похлопала по переборке.
- Предпочитаю передвигаться по земле, - сказал я. - Так лучше представляешь
расстояние. К тому же у нас на Харлане по воздуху почти никто не летает.
- Неужели?
- Истинная правда. Послушайте, тот тип, который только что чуть не поджарил
вас прямо в небе...
- Прошу прощения? - Ортега изогнула одну бровь. Я успел прийти к заключе-
нию, что это её любимый жест. - Поправьте меня, если я ошибаюсь, но, по-
моему, мы только что спасли вашу оболочку. Это вы смотрели в дуло бластера.
Я небрежно махнул рукой.
- Да без разницы, главное, что он меня ждал.
- Ждал вас? - Что бы там ни думала Ортега, её лицо выразило недоумение. -
Если верить торговцам «трупом», которых мы только что упекли, тот тип покупал
у них товар. Они сказали, их постоянный клиент.
Я покачал головой.
- Он ждал меня. Я подошёл, чтобы с ним поговорить, и он задал стрекача.
- А может быть, ему просто не понравилось ваше лицо. Один из спекулянтов,
кажется, тот, которому проломили череп, утверждает, что у вас был вид челове-
ка, собирающегося кого-нибудь убить. - Ортега снова пожала плечами. - По их
словам, это вы начали драку. Всё указывает на это.
- В таком случае, почему вы не предъявляете обвинение?
- А в чём? - Она выпустила воображаемую струйку дыма. - Органические повре-
ждения, устраняемые хирургическим путем, которые были нанесены двум торговцам
«трупом»? Причинение ущерба полицейскому имуществу? Беспорядки в «Городе
утех»? Ковач, дайте отдохнуть. Перед заведением Джерри такие вещи происходят
каждую ночь. Я слишком устала, чтобы впустую марать бумагу.
Полицейский транспорт накренился, и я увидел в иллюминатор тусклый силуэт
«Хендрикса». Я принял предложение Ортеги подбросить меня домой по той же при-
чине, по которой согласился лететь вместе с полицейскими на виллу «Закат», -
чтобы узнать, куда это приведет. Мудрость Корпуса чрезвычайных посланников.
Отдайся на волю течения и смотри, куда оно тебя принесет. У меня не было при-
чин сомневаться в том, что Ортега сдержит слово насчет места прибытия, и всё
же какая-то частица моей души изумилась при виде башни отеля. Посланники не
отличаются излишней доверчивостью.
После спора с «Хендриксом» по поводу разрешения на посадку пилот опустил
транспорт на мрачную площадку на крыше башни. Я чувствовал, как лёгкий лета-
тельный аппарат борется с сильным боковым ветром. Как только люк поднялся,
холод заполнил салон. Я встал, собираясь выходить. Ортега не двинулась с мес-
та , искоса глядя на меня. Это выражение пока что было мне незнакомо. Заряд,
который я ощутил прошлой ночью, вернулся. Я чувствовал, что её тянет выска-
заться - и это стремление неудержимо, как позыв чихнуть.
- Эй, как у вас продвигаются дела с Кадминым?
Повернувшись, Ортега вытянула длинную ногу и положила ботинок на кресло,
которое я освободил. У неё на лице появилась тонкая усмешка.
- Машина скрипит, - сказала она. - Мы к этому ещё вернёмся.
- Хорошо. - Я выбрался на ветер и дождь, поэтому пришлось повысить голос. -
Спасибо, что подвезли.
Угрюмо кивнув, лейтенант повернула голову назад, обращаясь к сидящему за
спиной пилоту. Рёв турбин стал нарастать, и я поспешно пригнулся, избегая за-
крывающегося люка. Я отступил назад, полицейский транспорт оторвался от пло-
щадки и поднялся в воздух, мигая огнями. Лицо Ортеги проглянуло в покрытый
сеткой дождя иллюминатор. Затем ветер унес маленький аппарат, словно опавший
лист, опускающийся вниз по спирали к улице. Через несколько мгновений он за-
терялся среди тысячи других летающих машин, среди ряби из световых пятен на
ночном небе. Я развернулся и, борясь с пронизывающим ветром, направился к
входу на лестницу. Мой костюм промок насквозь. Я ума не приложу, что побудило
Банкрофта снабдить меня летней одеждой, хотя погода в Бей-Сити отличается
крайним непостоянством. Когда на Харлане наступает зима, она длится достаточ-
но долго, чтобы можно было принять решение насчет гардероба.
Верхние этажи «Хендрикса» тонули в темноте, лишь кое-где оживленной тусклы-
ми усилиями умирающей осветительной плитки. Но отель прилежно освещал дорогу
неоновыми лампами, оживавшими прямо передо мной и гаснувшими позади. Эффект
получался странный: как будто я нёс свечу или факел.
- К вам гость, - беззаботно объявил отель, когда я сел в лифт и двери каби-
ны с ворчанием закрылись.
Я со всего размаху ударил ладонью по кнопке экстренной остановки и тотчас
же поморщился от жгучей боли. Успел забыть, что содрал кожу при падении на
мостовую.
- Что?
- К вам го...
- Да, я слышал. - Мелькнула мысль: а не может ли ИскИн обидеться на мой
тон. - Кто это и где?
- Эта женщина идентифицировала себя как Мириам Банкрофт. Поиски, проведён-
ные в городском архиве, подтвердили личность оболочки. Я позволил ей подож-
дать в вашем номере, поскольку она без оружия, а вы, уходя сегодня утром, не
оставили на этот счет никаких распоряжений. Кроме прохладительных напитков,
миссис Банкрофт больше ни к чему не притронулась.
Чувствуя нарастающую ярость, я сосредоточил внимание на маленькой щербинке
в двери лифта, пытаясь успокоиться.
- Очень любопытно. Вы так вольно обращаетесь со всеми клиентами?
- Мириам Банкрофт является супругой Лоренса Банкрофта, - с укором возразил
отель, - который, в свою очередь, оплачивает ваш номер. Учитывая данные об-
стоятельства, я счёл разумным не создавать дополнительной напряженности.
Я поднял взгляд на крышу лифта.
- Вы меня проверили?
- Внимательное изучение прошлого клиентов является частью контракта, в со-
ответствии с которым осуществляется моя деятельность. Разумеется, полученная
информация остается строго конфиденциальной, если только не подпадает под
действие части четыре директивы ООН номер 231.4.
- Да? И что ещё вы обо мне узнали?
- Лейтенант Такеси Лев Ковач, - сказал отель. - Также известен как Лев Мам-
ба, Отрыватель рук и Ледоруб. Родился в Ньюпесте, планета Харлан, 35 мая 187
года по колониальному летосчислению. Завербован в силы Протектората ООН 11
сентября 204 года. Выбран для дальнейшего прохождения службы в Корпусе чрез-
вычайных посланников 31 июня 211 года в ходе обычной проверки...
- Хорошо, достаточно.
Я был удивлён тем, как глубоко копнул ИскИн. Следы большинства людей высы-
хают , едва они покинут свой мир. Межзвёздные пробои стоят очень недёшево. Ес-
ли, конечно, «Хендрикс» не проник в архивы надзирателя Салливана, что явилось
бы нарушением закона. Я вспомнил замечание Ортеги относительно прошлых обви-
нений против отеля. Кстати, а какие преступления может совершить искусствен-
ный интеллект?
- Я также подумал о том, что миссис Банкрофт находится здесь в связи с рас-
следованием обстоятельств смерти её супруга, которое вы проводите. Я предпо-
ложил, что вы пожелаете встретиться с ней, а она вряд ли согласилась бы ждать
в вестибюле.
Вздохнув, я оторвал руку от кнопки остановки лифта.
- Уверен, не согласилась бы.
Мириам Банкрофт сидела у окна, нянча в руках высокий стакан со льдом и на-
блюдая за огнями уличного движения далеко внизу. Темнота в номере нарушалась
только мягким свечением служебного люка и трёхцветным неоновым обрамлением
бара с напитками. Миссис Банкрофт была одета в нечто похожее на шаль, которую
накинули поверх трико, облепившего тело. При моем появлении она не оберну-
лась . Поэтому мне пришлось пройти вперёд, чтобы оказаться в её поле зрения.
- Отель предупредил, что вы здесь, - сказал я. - Это я говорю на случай,
если вы вдруг станете гадать - почему я от неожиданности не вывалился из обо-
лочки .
Смерив меня взглядом, Мириам Банкрофт смахнула с лица прядь волос.
- Очень плоская шутка, мистер Ковач. Вы ждете аплодисментов?
Я пожал плечами.
- Могли бы поблагодарить за выпивку.
Задумчиво посмотрев на зажатый в руках стакан, она снова подняла глаза на
меня.
- Спасибо за выпивку.
- Не стоит.
Подойдя к бару, я оглядел бутылки. Мой взгляд как-то сам собой остановился
на виски пятнадцатилетней выдержки. Откупорив её, я понюхал горлышко и взял
стакан. Плеснул виски, не отрывая взгляда от бутылки.
- Давно ждёте?
- Где-то с час. Оуму Прескотт сказала, что вы отправились в «Город утех».
Поэтому я полагала, что вы вернетесь нескоро. Случились какие-то неприятно-
сти?
Задержав первый глоток во рту, я почувствовал острое жжение в ранках, ос-
тавшихся после удара ботинком Кадмина, и поспешно проглотил виски. Поморщив-
шись .
- А с чего вы так решили, миссис Банкрофт?
Она изящно махнула рукой.
- Да так просто. У вас нет желания об этом говорить?
- в общем-то, нет.
Я опустился в огромный мешок-шезлонг у застеленной алым бельём кровати и
уставился на гостью. Наступила тишина. Со своего места я видел силуэт Мириам
Банкрофт, освещенный светом из окна. Её лицо оставалось в глубокой тени. Я
остановил взгляд на слабом отблеске, который мог быть левым глазом. Наконец
она чуть повернулась, зазвенев кубиками льда в стакане.
- Ну, - кашлянув, произнесла Мириам Банкрофт, - а о чем бы вам хотелось по-
говорить?
Я махнул стаканом.
- Давайте начнем с того, почему вы здесь.
- Я хочу узнать о ваших успехах.
- Полный отчёт о моих действиях вы получите завтра утром. Перед тем как уй-
ти отсюда, я направлю его Оуму Прескотт. Ну же, миссис Банкрофт, уже поздно.
Придумайте что-нибудь получше.
Мириам так дёрнулась, что на мгновение я подумал - сейчас она уйдет. Но за-
тем миссис Банкрофт сжала стакан обеими руками, склонила над ним голову,
словно ища вдохновения в кубиках льда, а затем опять посмотрела на меня.
- Я хочу, чтобы вы остановились.
Я дал возможность словам утонуть в тёмных углах комнаты.
- Почему?
Я увидел, как её губы приоткрылись в улыбке, услышал звук, который они при
этом издали.
- А почему бы и нет? - спросила она.
- Ну... - Я отхлебнул виски, полоща алкоголем порезы во рту, чтобы унять гор-
моны . - Начнём с вашего мужа. Он ясно дал понять, что попытка выйти из игры и
сбежать может серьёзно повредить моему здоровью. Далее, не нужно забывать о
ста тысячах долларов. Ну а затем мы переходим к эфемерной вселенной моих слов
и обещаний. И, если честно, мне самому любопытно.
- Сто тысяч - не такие большие деньги, - осторожно произнесла Мириам Бан-
крофт . - А Протекторат огромен. Я могла бы дать вам деньги. И подыскать такое
местечко, где Лоренс вас никогда не найдёт.
- Верю. Но все равно остаются моё слово и любопытство.
Она подалась вперед.
- Мистер Ковач, давайте говорить начистоту. Лоренс не заключал с вами кон-
тракт, он притащил вас сюда за шкирку. Навязал сделку, от которой вы не могли
отказаться. Никто не упрекнет вас в том, что пострадает ваша честь.
- По-прежнему остаётся любопытство.
- Возможно, я смогу его удовлетворить, - тихо промолвила Мириам Банкрофт.
Я сделал большой глоток виски.
- Вот как? Все же это вы убили своего мужа, миссис Банкрофт?
Она нетерпеливо махнула рукой.
- Я имею в виду не вашу глупую игру в сыщиков. Вас ведь... интересует другое,
не так ли?
- Прошу прощения? - Я посмотрел на неё поверх стакана.
Мириам Банкрофт соскочила с подоконника и встала, прижимаясь к нему спиной
и бёдрами. С преувеличенной осторожностью поставив стакан, она опёрлась рука-
ми о подоконник, поднимая плечи. При этом её грудь зашевелилась под тонкой
тканью трико, слегка изменив форму.
- Вам известно, что такое «девятое слияние»?
- Эмпатин4?
4 Эмпатия - сочувствие, сопереживание, умение поставить себя на место другого.
Я выкопал это название сам не знаю откуда. Какая-то банда вооружённых гра-
бителей, которых я знавал на Харлане, друзья Вирджинии Видауры. «Голубые жуч-
ки» . На дело они отправлялись, накачавшись «девятым слиянием». Якобы это по-
зволяло им чувствовать себя сплочёнными. Сброд психопатов, мать их.
- Да, эмпатин. Производная эмпатина, усиленная «сатироном» и «гедином». Эта
оболочка... - Она указала на своё тело, неторопливо проведя растопыренными
пальцами по изгибам фигуры. - Это новейшее слово биохимических технологий,
производство лаборатории Накамуры. Я способна выделять «девятое слияние» в
моменты сексуального возбуждения. Потовыми железами, слюнными железами... и по-
ловыми органами, мистер Ковач.
Она выпрямилась, и шаль, соскользнув с плеч, упала на пол и растеклась под
ногами шёлковой лужицей. Перешагнув через неё, Мириам Банкрофт подошла ко
мне.
Конечно, есть Ален Мариотт, непоколебимый и доблестный во всех своих бес-
численных ролях; и есть жизнь. В реальной жизни существуют вещи, от которых
не отворачиваешься.
Я встретил Мириам Банкрофт посреди комнаты. «Девятое слияние» уже чувство-
валось в воздухе, в аромате её тела и влажном дыхании. Вобрав его полной гру-
дью, я почувствовал, как в желудке начинают звучать, словно задетые струны,
химические рецепторы. Мой стакан с виски исчез, остался где-то, и рука, сжи-
мавшая его, стиснула выпирающую грудь Мириам Банкрофт. Обхватив за голову,
она привлекла меня к себе, и я ощутил «девятое слияние» в бисеринках пота,
усыпавших ложбинку на груди. Я потянул за шов трико, освобождая зажатую
грудь, и нащупал губами налившийся сосок.
Я почувствовал, как Мириам Банкрофт ахнула, судорожно раскрывая рот, и по-
нял, что эмпатин начал воздействие на мой мозг, пробуждая спящие телепатиче-
ские инстинкты. Очнувшиеся рецепторы жадно впитывали сильный аромат сексуаль-
ного возбуждения, выделяемый женщиной. Понял также, что она сама начинает по-
лучать удовольствие от прикосновения губ к её груди. Эмпатин разливался по
нашим телам со скоростью теннисного мяча, стремительно перелетающего с одной
половины корта на другую. Он набирал силу, касаясь воспламенённых нервных
окончаний... Слияние достигло апогея невыносимо скоро.
Мириам Банкрофт тихо застонала. Мы опустились на пол, и я стал двигаться
взад и вперед по её грудям, лицом ощущая их упругое сопротивление. Мириам
жадно вцепилась ногтями в мои бёдра, усиливая ноющую, распухающую боль в па-
ху. Наши губы дрожали от неутолимого голода. Мы яростно содрали друг с друга
одежду, и прикосновение ковра к обнажённым телам показалось обжигающим. Я
устроился на Мириам Банкрофт верхом, шурша отросшей щетиной по гладкой, неж-
ной коже её живота, скользя вниз и оставляя ртом по пути влажные круги. Нако-
нец мой язык ощутил что-то терпкое и солёное. Проникнув в складки влагалища,
пропитанные соками женского тела и «девятым слиянием», он вернулся на поверх-
ность и надавил на крошечный бутончик клитора. Где-то далеко, на другом конце
вселенной, мой член пульсировал в руке Мириам Банкрофт. Затем она обхватила
губами головку и принялась нежно её сосать.
Наше возбуждение стремительно нарастало. Скоро я уже не мог различать сиг-
налы, поступавшие от союза, порожденного «девятым слиянием», для меня слива-
лись ощущения мучительного напряжения члена, зажатого в пальцах Мириам Бан-
крофт, и прикосновения моего собственного языка к какой-то недостижимой точке
у неё в чреве. Она стиснула бёдрами мне голову. Послышалось сдавленное рыча-
ние, но я уже не различал, из чьего горла оно вырвалось. Обособленность, раз-
делявшая нас, расплавилась во взаимной перегрузке чувственных рецепторов. На-
пряжение нарастало слой за слоем, вершина за вершиной, и вдруг Мириам Бан-
крофт рассмеялась, получив в лицо и руку обжигающий солоноватый фонтанчик. В
это же мгновение я оказался стиснут закрученными штопором бёдрами: она тоже
достигла наивысшего блаженства.
Наступил миг облегчения, наполненного дрожью. Малейшее движение, скольжение
плоти по плоти отзывалось судорожными спазмами. Затем - последствия длитель-
ного пребывания моей оболочки в резервуаре и сладостных воспоминаний об Ане-
моне, прижавшейся к стеклу биокабины, - член зашевелился и начал снова нали-
ваться кровью. Мириам Банкрофт потёрлась о него носом, провела кончиком язы-
ка, слизнула скользкую влагу, и он, гладкий и отвердевший, упёрся ей в щеку.
Развернувшись, Мириам оседлала меня верхом, откинувшись назад для равновесия.
Она опустилась вниз, с протяжным стоном насаживаясь на мой жезл. Затем Мириам
Банкрофт склонилась надо мной, раскачивая грудью, и я, выгнув шею, жадно
впился губами в нежные, упругие купола. Мои руки, поднявшись, обхватили её
бедра в месте, где они расходились по обе стороны моего тела. А потом было
движение.
Второй раз длился дольше, и эмпатин сделал его не столько сексуальным,
сколько эстетическим. Руководствуясь сигналами, которые щедро отдавали мои
органы чувств, Мириам Банкрофт начала двигаться медленно, покачиваясь из сто-
роны в сторону, а я с каким-то отрешённым вожделением наблюдал за её упругим
животом и вздыбленной грудью. По непостижимой причине «Хендрикс» завёл в од-
ном из углов номера неторопливый, размеренный, ритмичный рэгги, а потолок над
нами озарился кружащимися красными и багровыми пятнами. Мечущиеся звезды рас-
ползлись по стенам и покрыли танцующими узорами наши тела, и я почувствовал,
что острота сознания покидает меня. Осталось только ощущение скользящих бёдер
Мириам Банкрофт и разрозненные образы её лица и тела в разноцветных отбле-
сках. Когда я пришел в себя, то почувствовал отдалённый взрыв, казалось,
имеющий отношение к женщине, застывшей в дрожи верхом на мне, а не к моей
собственной оболочке.
Затем, когда мы лежали рядом, лениво работая руками и подводя друг друга к
уже не столь впечатляющим пикам, Мириам Банкрофт сказала:
- Ну, что ты обо мне думаешь?
Скользнув взглядом по своему телу и задержавшись на том, что проделывала её
рука, я кашлянул, прочищая горло.
- Это вопрос с подвохом?
Она рассмеялась грудным покашливанием, которое произвело на меня такое впе-
чатление в картохранилище виллы «Закат».
- Нет, я просто хочу знать.
- А тебя это так волнует?
Это было произнесено без резкости, и «девятое слияние» полностью лишило во-
прос грубых интонаций.
- Ты думаешь, «Вот каково это - быть мафом»? - Слово прозвучало в её устах
как-то странно, будто Мириам Банкрофт говорила о ком-то другом. - Ты полага-
ешь, ничто молодое нас не волнует?
- Не знаю, - искренне признался я. - Мне уже приходилось слышать такую точ-
ку зрения. Когда проживёшь на свете триста лет, отношение к жизни обязательно
должно измениться.
- И это действительно так. - Мои пальцы проникли внутрь неё, и у Мириам
Банкрофт перехватило дыхание. - Да, что-то в таком духе. Но это не порождает
безразличия. Ты видишь, как всё проходит, скользит мимо. И тебе хочется ухва-
титься, вцепиться во что угодно, чтобы остановить. Не дать уплыть, увянуть,
засохнуть.
- Правда?
- Да, правда. Так что ты обо мне думаешь?
Склонившись над ней, я посмотрел на тело молодой женщины, в котором она
обитала, на безукоризненные черты лица и на старые-престарые глаза. Я до сих
пор находился под воздействием «девятого слияния» и не мог найти никаких изъ-
янов. Мириам Банкрофт была самым восхитительным созданием, какое мне только
доводилось видеть. Отказавшись от борьбы за объективность, я нагнулся и поце-
ловал её в грудь.
- Мириам Банкрофт, ты чудо из чудес, и я с готовностью продал бы душу, что-
бы обладать тобой.
Она фыркнула.
- Я серьёзно. Я тебе нравлюсь?
- Что за вопрос...
- Повторяю, я говорю серьёзно.
Слова проникли глубоко, глубже эмпатина. Взяв себя в руки, я посмотрел ей в
глаза.
- Да, - просто сказал я. - Нравишься.
- Тебе понравилось, что было между нами? - понизив голос, продолжала Мириам
Банкрофт.
- Да, мне понравилось то, что было между нами.
- Ты хочешь продолжения?
- Да, хочу.
Она уселась, повернувшись ко мне лицом. Её рука зашевелилась, повторяя тре-
бовательные движения, выжимая меня.
- Повтори ещё раз, - она сказала твёрже.
- Я тебя хочу.
Положив ладонь на грудь, Мириам Банкрофт опрокинула меня и склонилась свер-
ху. Я снова приблизился к полной эрекции. Движения её руки стали размеренными
и неторопливыми.
- Здесь в море, - прошептала она, - на западе, совсем недалеко, часах в пя-
ти , есть один островок. Он принадлежит мне. Доступ туда закрыт. Над ним пяти-
десятикилометровый защитный зонт, контролируемый со спутника. Островок очень
красив. Я построила там целый комплекс, с банком клонов и устройством загруз-
ки оболочек. - Её голос дрогнул. - Время от времени я выпускаю клоны. Делаю
свои копии. Ради потехи. Ты понимаешь, что я тебе предлагаю?
Я издал нечленораздельный звук. Образ, нарисованный Мириам Банкрофт, - быть
в центре внимания целого гарема таких тел, управляемых единым рассудком, -
довел моё затвердевшее естество до грани экстаза. Её рука продолжала двигать-
ся сверху вниз, словно заведенная.
- что ты сказал?
Она склонилась надо мной, пощекотав сосками грудь.
- И надолго? - выдавил я, бессознательно сжимая и разжимая мышцы брюшного
пресса, с головой, затуманенной зовом плоти и «девятым слиянием». - На какой
срок приглашение в этот парк развлечений?
Мириам Банкрофт похотливо усмехнулась.
- Ограничений никаких. Это место принадлежит мне. Островок, море вокруг не-
го - это все моё. Сможешь гостить там столько, сколько захочешь. До тех пор,
пока тебе не надоест.
- Быть может, это произойдет очень нескоро.
- Нет. - Покачав головой, она отвела взгляд, и в голосе прозвучала тень пе-
чали. - Нет, ты ошибаешься.
Сдавливающая хватка чуть ослабла. Застонав, я дёрнул Мириам Банкрофт за ру-
ку , заставляя возобновить движение. Казалось, это несколько её успокоило, и
она с воодушевлением принялась за работу, то ускоряясь, то замедляясь, наги-
баясь ко мне, чтобы «покормить» грудью, и подкрепляя движения руки языком и
губами. Ощущение времени исчезло, сменившись бесконечно нарастающим чувством,
вздымающимся вверх, медленно приближающимся к вершине. Я словно со стороны
слышал свой заплетающийся от дурмана голос, который доносился издалека, умо-
ляя не останавливаться.
Чувствуя неумолимо надвигающийся оргазм, я смутно увидел через связь «девя-
того слияния», как Мириам Банкрофт погрузила пальцы в себя и принялась тереть
с неудержимой страстью. Это совершенно не вязалось с холодным расчетом, с ко-
торым она манипулировала мной. Эмпатин позволил подстроить время с точностью
до секунды. Мириам дошла до верха экстаза всего за несколько мгновений до то-
го , как я начал кончать. Она обильно сбрызнула выделениями моё мечущееся в
судорогах тело.
Затмение.
Когда я пришел в себя, много времени спустя, придавленный свинцовым после-
действием «девятого слияния», Мириам Банкрофт уже не было. Она исчезла без
следа, словно образ, явившийся в лихорадочном бреду.
Глава
одиннадцатая
Когда у тебя нет друзей, а женщина, с которой ты переспал, ушла, не сказав
ни слова, и оставила тебя с раскалывающейся головой, то выбор, чем бы занять-
ся, небольшой. В молодости я в таких случаях шатался по улицам Ньюпеста, ввя-
зываясь в грязные драки. После того как в одной из драк двоих пырнули ножом
(я не был среди пострадавших) , я попал послушником в одну из банд Харлана
(ньюпестовский филиал). Позднее я усовершенствовал эту форму бегства от дей-
ствительности, поступив на службу в армию. Драки приобрели смысл, в них ис-
пользовалось современное оружие, но, как выяснилось, они остались такими же
жалкими. Наверное, удивляться нечему - в конце концов, вербовщиков корпуса
морской пехоты интересовало только то, в скольких потасовках я одержал верх.
В настоящее время я нашел чуть менее разрушительный ответ на общее биохими-
ческое недомогание. Выяснив, что сорокаминутный заплыв в подземном бассейне
«Хендрикса» не смог рассеять ни тоску по бурному обществу Мириам Банкрофт, ни
ломку после «девятого слияния», я сделал единственное, что оставалось в моём
распоряжении. Заказав отелю болеутоляющее, я отправился по магазинам.
К тому времени, когда я выбрался на улицу, жизнь в Бей-Сити уже била клю-
чом, и торговый центр города задыхался от пешеходов. Постояв пару минут в
стороне, я нырнул в толпу и стал разглядывать витрины.
Ходить по магазинам меня научила на Харлане светловолосая сержант морской
пехоты Карлайл, которая носила совершенно не идущее ей имя Безмятежность. До
того я неизменно пользовался технологией, которую можно назвать «прицельные
покупки». Определяешь необходимый объект, заходишь, получаешь его и быстро
отваливаешь. Если требуемый объект недоступен, разворачиваешься и тоже ухо-
дишь - не менее быстро. Всё то время, что мы провели вместе, Безмятежность
пыталась отучить меня от такого подхода, приобщив к своей философии потреби-
тельского пастбища.
- Ты пойми, - сказала она как-то раз, когда мы сидели пьяными в кафе в Мил-
лспорте, - хождение за покупками - настоящее, физическое хождение по магази-
нам - исчезло бы ещё несколько столетий назад, если бы этого захотели.
- Кто захотел?
- Люди. Общество. - Безмятежность нетерпеливо махнула рукой. - Называй как
хочешь. Возможности для этого появились давно. Заказ по почте, виртуальные
супермаркеты, автоматические дебетовые системы. С торговлей в магазинах могло
быть покончено, однако этого не произошло. О чём это говорит?
Мне тогда исполнилось двадцать два года. Зелёному новичку корпуса морской
пехоты, прошедшему школу уличных банд Ньюпеста, подобные слова ни о чем не
говорили. Перехватив мой недоуменный взгляд, Карлайл вздохнула:
- Это говорит о том, что людям нравится ходить по магазинам. Таким образом
мы удовлетворяем основополагающую потребность делать приобретения, заложенную
на генетическом уровне. Унаследованную от наших далёких предков, первобытных
охотников и собирателей. Да, есть автоматизированная служба продажи товаров
первой необходимости, есть системы механизированного распределения продоволь-
ствия среди бедных. Но при этом существует великое множество торговых мега-
ульев и специализированных магазинов, торгующих продовольствием и промышлен-
ными товарами, куда необходимо физически зайти. Так вот скажи, зачем людям
так поступать, если они не получают от этого удовольствия?
Вероятно, я пожал плечами, сохраняя юношескую невозмутимость.
- Хождение за покупками является формой физического взаимодействия, прояв-
лением способности принимать решения, насыщением страсти приобретать и толч-
ком к дальнейшим приобретениям. И ты тоже должен научиться получать от этого
удовольствие, Таки. Я хочу сказать, можно пролететь над архипелагом на верто-
лете, ни разу не замочив ноги. Но ведь люди не перестали получать наслаждение
от плавания, не так ли? Таки, учись делать покупки правильно. Стань гибким.
Наслаждайся неопределенностью.
Чувство, которое я испытывал в данный момент, вряд ли можно было назвать
неопределённостью. Но я прочно держался за него, сохраняя гибкость в строгом
соответствии с заветами Безмятежности Карлайл. Начал я с поисков теплой водо-
отталкивающей куртки, но в итоге обрёл всепогодные ботинки. За ботинками по-
следовали свободные чёрные брюки и теплонепроницаемый свитер с застёжками на
энзимах, до талии, с глухим воротом. На улицах Бей-Сити я уже успел увидеть
сотни различных вариаций на подобную тему. Ассимиляция с окружающей средой.
То, что нужно. Наркотическое похмелье ещё давало о себе знать, и после недол-
гого размышления я повязал голову вызывающей красной шёлковой банданой, в ду-
хе ньюпестских банд. Этот предмет одежды нельзя было назвать ассимилирующим,
но он соответствовал смутному бунтарскому раздражению, нараставшему во мне со
вчерашнего дня. Летний костюм Банкрофта я бросил в мусороприемник на улице,
поставив рядом элегантные туфли.
Перед тем как расстаться с костюмом, я прошёлся по карманам и нашел две ви-
зитные карточки: врача из центра хранения Бей-Сити и оружейника Банкрофта.
Как выяснилось, Ларкин и Грин были не фамилиями двух оружейников, а улица-
ми, которые пересекались на склоне лесистого холма, названного Русской горой.
Автотакси попробовало рассказать мне о достопримечательностях, но я грубо его
оборвал. Фасад магазина, «торговавшего оружием с 2203 года», выходил на обе
улицы и тянулся по пять метров в каждую сторону. К нему примыкали неприметные
строения без окон - судя по всему, подсобки. Толкнув ухоженную деревянную
дверь, я оказался в прохладном помещении, пахнувшем машинным маслом.
Оно чем-то напоминало картохранилище на вилле «Закат». Просторный зал осве-
щался естественным светом через два ряда высоких окон. Вместо второго этажа
вдоль четырёх стен проходили широкие галереи с видом на товарный зал. Стены
были увешаны плоскими витринами, а под нависающими галереями стояли массивные
тележки со стеклянным верхом, и тоже с товаром. В воздухе чувствовался резко-
ватый привкус старого дерева и оружейной смазки; пол, который я попирал новы-
ми ботинками, оказался застелен ковром.
Над ограждением галереи появилось чёрное стальное лицо. На месте глаз
вспыхнули зелёные фотоэлементы.
- Я могу вам чем-нибудь помочь, сэр?
- Меня зовут Такеси Ковач. Я от Лоренса Банкрофта, - сказал я, откидывая
голову, чтобы встретиться взглядом с глазами мандроида. - Мне нужно кое-какое
снаряжение.
- Разумеется, сэр. - Приятный мужской голос, лишённый инфразвуковых интона-
ций профессиональных торговцев. - Мистер Банкрофт предупредил о вашем прихо-
де. В настоящее время я занимаюсь с клиентом, но скоро освобожусь. Слева от
вас кресла и бар с прохладительными напитками. Пожалуйста, устраивайтесь по-
удобнее.
Голова исчезла, и возобновился разговор вполголоса, который я смутно уло-
вил, ещё когда входил в зал. Отыскав бар, я обнаружил, что он заставлен алко-
гольными напитками, и поспешно его закрыл. Болеутоляющие частично справились
с последствиями ломки после «девятого слияния», но всё же я был не в том со-
стоянии, чтобы злоупотреблять спиртным. Одновременно я с удивлением поймал
себя на том, что с утра обходился без сигарет. Я подошёл к ближайшей витрине
и осмотрел коллекцию самурайских мечей. К ножнам были прикреплены бирки с да-
тами. Некоторые из мечей оказались старше меня.
В следующем ящике лежало коричневое и серое огнестрельное оружие, которое
казалось скорее выращенным, чем сделанным. Стволы ростками пробивались из ор-
ганической защитной оплетки, которая по плавной дуге переходила в рукоятку.
Это оружие также датировалось прошлым столетием. Я пытался разобрать затейли-
вую вязь, вырезанную на одном из стволов, когда на лестнице послышались ме-
таллические шаги.
- Сэр нашел что-нибудь интересное?
Я обернулся к приближающемуся мандроиду. Его тело было изготовлено из поли-
рованной воронёной стали в форме взрослого мускулистого мужчины. Отсутствова-
ли только половые органы. Лицо выглядело продолговатым и худым, достаточно
привлекательным, чтобы задержать внимание, несмотря на неподвижные черты.
Глубокие борозды на голове изображали густые волосы, зачёсанные назад. На
груди виднелась полустёртая надпись «Марс - Экспо 2076».
- Нет, я просто глазел, - сказал я, махнув рукой на оружие. - Оно из дере-
ва?
Зелёные фотоэлементы мрачно смотрели на меня.
- Совершенно правильно, сэр. Приклады из гибрида бука. Образцы ручного про-
изводства . «Калашников», «Перди» и «Беретта». У нас представлены все ведущие
европейские производители. Что именно вас интересует?
Я оглянулся на витрину. В изысканных формах была какая-то странная поэзия -
единство прямолинейной функциональности и природного изящества. Я почувство-
вал, что мне хочется прикоснуться, погладить их. Воспользоваться ими.
- На мой вкус, это чересчур затейливо. Я бы предпочел что-нибудь более
практичное.
- Разумеется, сэр. Могу я предположить, что сэр не является новичком в дан-
ном вопросе?
Я ухмыльнулся.
- Можете.
- В таком случае, вероятно, сэр расскажет о своих прежних предпочтениях.
- «Смит и Вессон» под патроны «Магнум» калибра 11 миллиметров. Пистолет
«Ингрэм-40» для стрел. Метатель заряженных частиц «Санджет». Но подобное ору-
жие не для этой оболочки.
Зелёные рецепторы вспыхнули. Никаких замечаний. Возможно, мандроид не был
запрограммирован на светскую беседу с чрезвычайным посланником.
- А что ищет сэр для этой оболочки?
Я пожал плечами.
- Метательное оружие. Что-нибудь не очень приметное. И кое-что потяжелее,
похожее на «Смит-Вессон». Ещё лезвие.
Мандроид застыл на месте. Я буквально услышал жужжание процессора, обраба-
тывающего полученную информацию. В голове мелькнул вопрос: а как такая машина
попала в это место? Несомненно, её спроектировали не для торговли. На Харлане
мандроиды встречаются нечасто. В производстве они дороги, если сравнивать с
синтетикой и даже с клонами; а когда требуется человекоподобная внешность,
лучше прибегать к органическим моделям. Правда в том, что робот в человече-
ском обличье представляет собой бессмысленное столкновение двух разнородных
функций. Искусственный интеллект работает гораздо эффективнее, будучи спрятан
в корпус компьютера, а износостойкие, долговечные тела большинство киберинже-
нерных фирм разрабатывает под решение конкретных и специфических задач. По-
следним роботом, которого я видел на Харлане, был крабообразный садовник.
Фотоэлементы вспыхнули чуть ярче, и механическое существо переменило позу.
- Сэр, если вы готовы пройти за мной, уверен, мы подыщем искомое сочетание.
Я последовал за машиной в дверь, так искусно спрятанную в интерьер помеще-
ния , что я её не увидел. Мы прошли по короткому коридору в длинное помещение
с низким потолком. Вдоль некрашеных отштукатуренных стен стояли простые фи-
бергласовые ящики. Тут и там тихо работали люди. Воздух был наполнен деловым
позвякиванием оружия в умелых руках. Мандроид подвел меня к невысокому седо-
власому мужчине в замасленном комбинезоне, разбиравшему электромагнитный мол-
ниемет так, словно это жареный цыпленок. При нашем приближении мужчина поднял
голову.
- Чип? - кивнул он машине.
- Клайв, это Такеси Ковач. Он друг1 мистера Банкрофта, ищет оборудование. Я
бы хотел, чтобы ты показал «Немекс» и пистолет «Филипс», а затем проводил к
Шейле. Чтобы она выбрала для него холодное оружие.
Кивнув, Клайв отложил молниемет.
- Прошу сюда.
Мандроид прикоснулся к моей руке.
- Сэр, если вам ещё что-нибудь понадобится, я буду в демонстрационном зале.
Склонив голову, он ушел. Я направился следом за Клайвом вдоль рядов из ящи-
ков, где среди куч пенопластового конфетти разложено самое разнообразное ору-
жие . Выбрав один пистолет, он повернулся ко мне.
- «Немезида-Икс» второго поколения, - сказал Клайв, протягивая оружие. - Мы
его называем «Немекс». Изготовлен по лицензии фирмы «Манлихер-Шонауэр». Стре-
ляет пулей в оболочке, в качестве кастомизированного боезаряда используется
реагент «Друк-31». Очень мощное и очень точное оружие. Обойма на восемнадцать
патронов, расположенных в шахматном порядке. Немного громоздкий, но в бою
весьма эффективен. Попробуйте, насколько он лёгок.
Взяв пистолет, я покрутил его в руках. У него был длинный толстостенный
ствол, чуть длиннее, чем у обычного «Смит-Вессона», но в целом оружие оказа-
лось хорошо сбалансировано. Я покидал его из руки в руку, привыкая к ощуще-
нию, затем, прищурившись, прицелился. Клайв терпеливо ждал рядом.
- Хорошо, - наконец сказал я, возвращая пистолет. - А теперь что-нибудь по-
компактнее .
- Выжимной пистолет «Филипс». - Он сунул руку в один из ящиков и порылся в
конфетти, затем достал маленький серый пистолет, вдвое меньше «Немекса». -
Пуля из сплошной стали. Для заряда используется электромагнитный ускоритель.
Абсолютно бесшумный, прицельная дальность выстрела - около двадцати метров.
Отдачи никакой. Есть возможность изменить ориентацию электромагнитного поля
на обратную: после выстрела генератор извлекает пули из цели. В обойме десять
выстрелов.
- Аккумуляторы?
- Есть модификации на сорок и на пятьдесят выстрелов. После этого начальная
скорость пули будет уменьшаться с каждым выстрелом. В цену входят два сменных
аккумулятора, а также зарядное устройство, совместимое с бытовой энергетиче-
ской сетью.
- У вас есть тир, чтобы я мог проверить оружие в деле?
- Да, в подвале. Но обе эти крошки поставляются с диском симуляции боевой
практики, реальное действие оружия полностью совпадает с виртуальным. Это
входит в гарантийные обязательства производителя.
- Отлично.
Судебные разбирательства по поводу гарантийных обязательств бывают очень
хлопотными. Особенно если какой-нибудь шустрый умник воспользуется возникшими
проблемами и всадит тебе пулю в голову. Поди узнай, когда посчастливится по-
лучить новую оболочку - и посчастливится ли вообще. Но в мою голову боль на-
чинала проникать через заслон болеутоляющих. Быть может, посещение тира будет
не лучшим занятием. О цене я не стал спрашивать. В конце концов, я трачу не
свои деньги.
- Как насчет боеприпасов?
- Запасные обоймы поставляются в коробках по пять штук. Для обоих пистоле-
тов . Но с «Немексом» вы получите одну обойму бесплатно. Что-то вроде реклам-
ной кампании новой модели. Этого достаточно?
- Не совсем. Добавьте по две коробки для каждого пистолета.
- То есть по десять обойм?
В голосе Клайва прозвучало сомнение, к которому примешивалась доля уваже-
ния . Десять обойм на пистолет - это уйма патронов. Но я давно обнаружил, что
порой для дела полезнее просто наполнить воздух пулями, чем действительно во
что-либо попасть.
- И, кажется, вам нужно лезвие?
- Именно.
- Шейла!
Обернувшись, Клайв окликнул высокую женщину с коротко остриженными светлыми
волосами, сидевшую на ящике нога на ногу, с руками на коленях. Её лицо скры-
вала маска виртуального устройства. Услышав своё имя, она повернулась и,
вспомнив про маску, сняла её и заморгала. Клайв махнул рукой. Женщина отсо-
единилась от ящика и нетвёрдо направилась к нам, слегка покачиваясь, - след-
ствие резкого возвращения к действительности.
- Шейла, этому парню нужна сталь. Ты не поможешь?
- Разумеется. - Женщина протянула худую руку. - Меня зовут Шейла Соренсон.
Какое именно оружие ищете?
Я ответил на крепкое рукопожатие.
- Такеси Ковач. Мне нужно что-нибудь такое, что можно быстро метнуть. Толь-
ко небольшое. Чтобы прикрепить к запястью.
- Хорошо, - дружелюбно улыбнулась Шейла. - Не желаете пройти со мной? Вы
здесь уже закончили?
Клайв кивнул.
- Я передам это Чипу, он всё упакует. Возьмёте с собой или вам с доставкой
на дом?
- Возьму с собой.
- Я так и думал.
Владения Шейлы ограничивались небольшой квадратной комнатой с двумя пробко-
выми силуэтами-мишенями у одной стены и целым арсеналом холодного оружия от
стилетов до мачете, развешанным на трёх остальных. Блондинка выбрала плоский
чёрный нож с лезвием из серого металла, сантиметров пятнадцать длиной.
- Нож «Теббит», - сказала она. - Очень мерзкая штучка.
Развернувшись, Шейла с деланной небрежностью метнула нож в левую мишень.
Крутанувшись в воздухе, словно живой, нож по рукоятку погрузился в пробковую
голову.
- Лезвие из сплава стали с танталом, эфес из углеродных волокон. В рукоятку
для балансировки вмонтирован кусок кремня - если ничего не получится с остри-
ем , можно огреть противника по голове.
Подойдя к мишени, я вытащил нож. Лезвие было узким, заточенным с обеих сто-
рон. В центре - неглубокая выемка, обозначенная тонкой красной линией, на ко-
торой выгравировали крошечные затейливые символы. Я покрутил лезвие перед
глазами, пытаясь разобрать надпись, но обозначения были незнакомы. Серый ме-
талл тускло сиял в ярком свете.
- Что это?
- Что? - Шейла подошла ко мне и встала за спиной. - А, это. Кодировка био-
оружия. Канавка покрыта составом Ц-381. При контакте с гемоглобином образует
цианиды. От краёв достаточно далеко. Поэтому при случайном порезе ничего
страшного не произойдет. Но вот если погрузить лезвие в ткань с кровеносными
сосудами...
- Очаровательно.
- Я же сказала, мерзкая штучка - разве не так? - В её голосе прозвучала
гордость.
- Беру.
На улицу я вернулся, нагруженный покупками, и вдруг подумал, что куртка всё
же пригодится - хотя бы для того, чтобы спрятать только что приобретенный ар-
сенал . Я поднял взгляд в небо, ища автотакси, но пришёл к выводу, что яркое
солнце оправдает небольшую прогулку пешком. Мне показалось, что, в конце кон-
цов , и наркотическое похмелье начнёт отступать.
Я прошел три квартала вниз по холму, прежде чем заметил слежку.
Меня предупредила подготовка чрезвычайных посланников, лениво пробуждающая-
ся к жизни сквозь туман «девятого слияния». Обострённое ощущение близости,
лёгкая нервная дрожь, фигура, слишком часто мелькающая на краю поля зрения.
Этот человек знал своё дело. В более людном районе города я бы его не заме-
тил, но здесь пешеходы попадались слишком редко, чтобы обеспечить хорошую
маскировку.
Нож «Теббит» был закреплен на левом запястье в мягких кожаных ножнах с под-
пружиненной защёлкой, соединенной с нервными окончаниями. Однако пистолет я
достать не мог, не выдав, что обнаружил слежку. Я подумал, не оторваться ли
от «хвоста», но практически сразу отказался от этой идеи. Город я не знал,
химические препараты сделали мои движения вялыми и замедленными, и, кроме то-
го, я слишком нагружен. В конечном итоге я позволил провожатому ходить по ма-
газинам вместе со мной. Чуть ускорив шаг, я спустился с холма в торговый
центр, где нашел дорогую шерстяную куртку до бедра, красную с белым. Её укра-
шали вышитые фигурки, срисованные с эскимосского тотемного столба. Если чест-
но, я думал не совсем о такой, но куртка была тёплая, с вместительными карма-
нами. Расплачиваясь перед стеклянной витриной магазина, я успел заметить
мелькнувшее отражение своего преследователя. Молодой, европейские черты, тём-
ные волосы. Я его не узнал.
Мы с «хвостом» пересекли площадь Юнион-сквер и задержались перед очередной
демонстрацией протеста против резолюции номер 653. Толпа, перегородившая
угол, быстро редела. Люди расходились, размахивая плакатами; металлический
лай громкоговорителя приобретал жалобные нотки. Я мог бы затеряться в толпе,
но к этому времени мне уже было всё равно. Если «хвост» собирался заниматься
чем-нибудь более серьёзным, чем слежка, он мог это проделать на малолюдных
улицах лесистого холма. Здесь же толклось слишком много народу. Я пробрался
через остатки демонстрации, отмахиваясь от предлагаемых листовок, и направил-
ся на юг, к улице Миссий и отелю «Хендрикс».
Идя по улице Миссий, я случайно попал в радиус вещания уличного торговца.
Голова наполнилась картинками. Я будто шёл по аллее, заполненной женщинами,
чья одежда демонстрирует больше, чем её отсутствие. Сапоги, превращавшие ногу
выше колена в оковалок мяса, бёдра, перетянутые лентами со стрелками, указы-
вающими кое-какое направление; лифчики, подпирающие и выпячивающие грудь; тя-
жёлые, округлые броши, поселившиеся в покрытых бусинками пота ложбинках на
груди. Мелькали высунутые язычки, облизывающие губы, выкрашенные в вишнёво-
красные или могильно-чёрные цвета; вызывающе скалились зубы.
Меня захлестнула холодная волна, стирая потную похотливость и превращая со-
блазнительные тела в абстрактные женские образы. Я поймал себя на том, что
почти машинально рассчитываю окружности талии и объёмы груди, вычисляю гео-
метрию живой плоти так, словно эти женщины были какими-то растениями.
Бетатанатин. «Потрошитель».
Последний отпрыск обширного семейства химических препаратов, созданных в
начале тысячелетия в ходе работ по имитации ощущения смерти. Бетатанатин под-
водил человеческое тело к состоянию полного прекращения жизненных процессов
настолько близко, насколько это возможно без необратимого разрушения клеток.
В то же время стимуляторы внутри молекулы «Потрошителя» побуждали интеллект к
беспристрастной работе. Бетатанатин позволяет исследователям пройти через
ощущения искусственно воссозданной смерти, не испытав при этом непреодолимых
любопытства и страха, которые могли бы повлиять на восприятие информации. В
небольших дозах «Потрошитель» порождал бездну холодного безразличия к таким
вещам, как боль, сексуальное влечение, радость и горе. Мужчины столько столе-
тий пытались разыграть перед обнажённой женщиной отчуждённое безразличие, а
теперь это стало достижимо с помощью одной капсулы. Можно подумать, препарат
создан специально для юношей, проходящих через половое созревание.
Кроме того, бетатанатин оказался идеальным средством для военных. Приняв
дозу «Потрошителя», монах, отрекшийся от учения Господа, мох1 спалить деревню
с женщинами и детьми, восхищаясь, как элегантно пламя отделяет мягкие ткани
от кости.
В последний раз я употреблял бетатанатин во время уличных боев на Шарии.
Принимал полную дозу, чтобы опустить температуру тела до комнатной и замед-
лить частоту пульса до двух-трех ударов в минуту. Такими способами мы боро-
лись с детекторами живой силы, установленными на шарианских танках-пауках.
Только так можно приблизиться к ним, не будучи обнаруженным инфракрасными
датчиками, взобраться по ноге и взорвать люк термитной гранатой. После чего с
экипажем, оглушенным ударной волной, расправлялись так же просто, как с ново-
рожденными котятами.
- Дружище, есть «труп», - произнёс хриплый голос. Заморгав, я оторвался от
вещания и увидел бледное европейское лицо, полускрытое серым капюшоном. Пере-
дающее устройство размещалось у торговца на плече, подмигивая мне крошечными
красными лампочками, похожими на глаза летучей мыши. На Харлане непосредст-
венная передача из сознания в сознание регулируется очень жёсткими законами.
Даже случайно перехваченное вещание может вызвать такой же бурный скандал,
как и выплеснутое на грудь пиво в кабаке на набережной. Выбросив вперед руку,
я с силой ткнул торговца в грудь. Тот отшатнулся, налетев на витрину магази-
на.
- Эй...
- Не мочись мне на башку, приятель. Мне это не нравится.
Заметив, как рука торговца змеёй метнулась к устройству на поясе, я дога-
дался , что будет дальше. Сменив направление главного удара, я упёрся растопы-
ренными пальцами торговцу в глазные яблоки...
И оказался лицом к лицу со злобно шипящей грудой мокрой пористой плоти вы-
сотой под два метра. Меня обвили щупальца, а рука погрузилась в источающее
слизь углубление, обрамлённое густыми чёрными ресницами. К горлу подступил
клубок тошноты. Подавив рвотный позыв, я просунул руку сквозь трепещущие рес-
ницы, чувствуя, как слизистая плоть поддается.
- Если не хочешь лишиться зрения, отключи эту дрянь, - сурово произнес я.
Груда пористой плоти исчезла, и я снова остался наедине с торговцем, про-
должая с силой давить пальцами ему на глазные яблоки.
- Ну, хорошо, дружище, хорошо. - Он поднял руки вверх. - Не хочешь - не по-
купай . Я просто пытаюсь хоть чем-нибудь заработать на жизнь.
- Там, откуда я, залезать в голову незнакомым людям на улице не принято, -
как бы объясняя свои действия, сказал я.
Но торговец, почувствовав, что я не собираюсь продолжать ссору, сделал жест
пальцем - судя по всему, оскорбительный.
- А какое мне дело до того, откуда ты, мать твою! Ах ты долбаный кузнечик!
Убери грабли с моего лица!
Я отошёл от него, рассеянно гадая, есть ли какое-нибудь моральное отличие
между этим торговцем и генными инженерами, вживившими «девятое слияние» в
оболочку Мириам Банкрофт.
Я остановился на углу и пригнулся, закуривая сигарету. Середина дня.
Сегодня это первая.
Глава
двенадцатая
Одеваясь вечером перед зеркалом, я никак не мог избавиться от обострившего-
ся ощущения, что мою оболочку надел кто-то другой, а меня низвели до роли
пассажира в туристической кабинке.
Это называется психоцелостным отторжением. Или попросту расслоением. Даже
опытного человека, сменившего немало оболочек, порой охватывает неприятная
дрожь. Я же мучился так, как не приходилось мучиться много лет. Какое-то вре-
мя я в буквальном смысле боялся думать, опасаясь, что человек в зеркале обна-
ружил моё присутствие. Застыв в ужасе, я смотрел, как он закрепил нож «Теб-
бит» в ножнах с нейрозащелкой, взял «Немекс» и «Филипс» и убедился, что оба
пистолета заряжены. Огнестрельное оружие продавалось в дешёвых фибергриповых
кобурах, при нажатии они приклеивались энзимами к одежде в любом месте. Не-
знакомец в зеркале закрепил «Немекс» под пиджак, под мышкой левой руки, а
«Филипс» убрал сзади за пояс. Он проверил, насколько свободно оружие достаёт-
ся из кобуры, целясь в своё отражение в зеркале, хотя в этом и не было необ-
ходимости. Клайв не обманул: диски виртуального обучения - то, что нужно. Не-
знакомец был готов убивать из обоих пистолетов.
Я поёжился от его взгляда.
Неохотно отстегнув ножны и кобуры, он положил оружие на кровать. Затем по-
стоял немного, дожидаясь, когда пройдет необъяснимое ощущение наготы.
Вирджиния Видаура называла это «слабостью к оружию», и с первого дня обуче-
ния в Корпусе чрезвычайных посланников считалось смертным грехом подпасть под
действие этого недуга.
«Оружие - любое оружие - является лишь инструментом, - говорила наша на-
ставница, ласково поглаживая метатель заряженных частиц „Санджетлл, - сконст-
руированным для выполнения определённой работы, как и любой другой инстру-
мент , и пригодным только для неё. Вы назовете дураком человека, таскающего с
собой силовой молоток только потому, что он инженер. А то, что справедливо в
отношении инженеров, вдвойне справедливо в отношении чрезвычайных посланни-
ков» .
Джимми де Сото, стоявший в строю, кашлянул, выражая своё веселье. Тогда он
высказывался от лица большинства. Девяносто процентов новобранцев Корпуса
чрезвычайных посланников поступили из регулярных вооруженных сил Протектора-
та, в которых оружие было чем-то между игрушкой и личным фетишем. Морские пе-
хотинцы ООН не расставались с оружием никогда, даже отправляясь домой на по-
бывку .
Услышав кашель, Вирджиния Видаура остановила взгляд на Джимми.
- Мистер де Сото, кажется, вы не согласны.
Джимми переступил с ноги на ногу, немного смущённый тем, как легко его об-
наружили .
- Если быть честным, мэм... мой опыт говорит, чем больше оружия носишь, тем
уважительнее к тебе относятся.
По строю пробежала рябь согласия. Вирджиния Видаура дождалась, когда она
утихнет.
- Действительно, - сказала она, поднимая метатель обеими руками, - это...
устройство способно наносить удары. Будьте добры, подойдите ко мне и возьмите
его.
Поколебавшись немного, Джимми вышел из строя и взял метатель. Вирджиния Ви-
даура отступила назад, чтобы Джимми находился в центре внимания выстроившихся
новобранцев, и расстегнула форменный китель. В комбинезоне без рукавов и мяг-
ких туфлях для палубы космолета она выглядела хрупкой и беззащитной.
- Как вы можете убедиться, - громко произнесла она, - устройство переведено
в тестовый режим. Даже если вы в меня попадете, всё окончится небольшим ожо-
гом первой степени, и только. Я нахожусь приблизительно в пяти метрах от вас.
Я безоружна. Мистер де Сото, не хотите попытаться попасть в меня? Стреляйте
без предупреждения.
Несколько опешив, Джимми тем не менее послушно взял «Санджет» и проверил
установку переключателя, опустил метатель и посмотрел на стоящую перед ним
женщину.
- Стреляйте без предупреждения, - повторила Вирджиния Видаура.
- Стреляю! - резко воскликнул Джимми.
Проследить за движением было практически невозможно. Не успело грозное сло-
во слететь с уст Джимми, как он уже вскинул «Санджет» и, как и полагается
мастеру стрельбы, выпустил заряд прежде, чем ствол принял горизонтальное по-
ложение . Воздух сердито затрещал от потока заряженных частиц. Сверкнул луч.
Но только Вирджинии Видауры на месте не было. Каким-то образом ей удалось
точно предсказать направление луча и пригнуться, увернувшись от него. Ей даже
удалось сократить более чем вдвое расстояние между ней и Джимми. Куртка, за-
жатая в правой руке Видауры, пришла в движение. Одежда обернулась вокруг
ствола «Санджета» и дёрнула его в сторону. Не успел Джимми сообразить, в чем
дело, как Вирджиния набросилась на него и выбила метатель заряженных частиц.
Тот с грохотом упал на пол зала. Повалив Джимми, она нежно поднесла кулак к
носу новобранца.
Наступило полное оцепенение. Его нарушил мой сосед, вытянувший губы трубоч-
кой и испустивший долгий негромкий свист. Повернувшись на звук, Вирджиния Ви-
даура легко вскочила на ноги и помогла Джимми подняться с пола.
- Оружие является инструментом, - чуть задыхаясь, произнесла она. - Инстру-
ментом, предназначенным для того, чтобы убивать и уничтожать. И вам на службе
в Корпусе чрезвычайных посланников придётся и убивать, и уничтожать. Тогда вы
будете подбирать себе инструмент в соответствии со стоящими перед вами зада-
чами. Но помните о слабости оружия. Оно является лишь приспособлением - на
самом деле убиваете и уничтожаете вы сами. Всё зависит именно от вас, воору-
жены вы или нет.
Натянув куртку, украшенную эскимосским орнаментом, незнакомец ещё раз
встретился взглядом с глазами в зеркале. Лицо, смотревшее на него, было таким
же безучастным, как и стальное лицо мандроида из оружейного магазина «Ларкин
и Грин». Незнакомец некоторое время равнодушно разглядывал его, затем поднял
руку и потёр шрам над левым глазом. Последний беглый взгляд сверху донизу, и
я вышел из номера, чувствуя, как по нервам холодной волной разливается ново-
обретённое самообладание. Войдя в кабину лифта, я отвернулся от зеркала и с
трудом ухмыльнулся.
«Вирджиния, у меня мандраж».
«Дыши ровно, - ответила она. - Двигайся. Держи себя в руках».
И мы вышли на улицу. Когда я шагнул через парадную дверь, «Хендрикс» любез-
но пожелал приятно провести вечер. «Хвост», выйдя из чайной на противополож-
ной стороне улицы, не спеша побрел за мной. Я прошёл пешком пару кварталов,
наслаждаясь вечером и раздумывая, стоит ли отрываться от слежки. Слабое солн-
це, упорствовавшее большую часть дня, умудрилось разогнать тучи, но по-
прежнему было прохладно. Если верить карте, подготовленной отелем, «Город
утех» находился в добрых двенадцати с половиной кварталах к югу. Задержавшись
на углу, я подал знак, приглашая автотакси спуститься из верхнего эшелона,
где оно медленно тащилось в поисках клиента. Забираясь в машину, я отметил,
что «хвост» последовал моему примеру.
Он начинал действовать на нервы.
Поднявшись в воздух, автотакси полетело на юг. Подавшись вперед, я нажал на
панель рекламной службы.
- Благодарим за то, что вы воспользовались услугами «Урбанлайн», - произнес
приятный женский голос. - Вы подключены к центральной базе данных компании.
Пожалуйста, сообщите, какую информацию желаете получить.
- В «Городе утех» есть особо опасные места?
- Весь район, именуемый «Городом утех», считается небезопасным, - бесстра-
стно ответил компьютер. - Однако «Урбанлайн» гарантирует доставку пассажира в
любую точку в пределах городской черты Бей-Сити и...
- Хорошо. Вы не могли бы назвать место в «Городе утех», где зафиксирован
самый высокий уровень насильственных преступлений?
Последовала короткая пауза. Считывающая головка спустилась к областям ин-
формации , которую запрашивали крайне редко.
- В течение прошлого года на Девятнадцатой улице, в квартале между улицами
Миссури и Висконсин, зарегистрировано пятьдесят три случая нанесения органи-
ческих повреждений. Сто семьдесят семь задержаний за незаконное владение соб-
ственностью, сто двадцать два случая мелких органических повреждений, двести...
- Замечательно. Как далеко от этого места до «Закутка Джерри», пересечение
Марипозы и Сан-Бруно?
- Расстояние по прямой составляет приблизительно один километр.
- Карта есть?
Консоль зажглась, покрывшись сеткой улиц. Красный крест обозначил заведение
Джерри, названия улиц были надписаны зелёным. Я пару секунд внимательно изу-
чал карту.
- Хорошо. Высадите меня там. На пересечении Девятнадцатой и Миссури.
- В соответствии с кодексом обслуживания клиентов я должна предупредить вас
о том, что посещение района не рекомендуется.
Откинувшись назад, я позволил усмешке вернуться на лицо. На этот раз без
какого-либо насилия.
- Благодарю.
Автотакси высадило меня на пересечении Девятнадцатой улицы и Миссури. Выби-
раясь из машины, я огляделся по сторонам и снова усмехнулся. Как всегда,
электронный мозг выразился слишком мягко.
В то время как улицы, по которым я вчера ночью гонялся за монголом, были
пустынны, в этой части «Города утех» жизнь била ключом. Если сравнивать здеш-
них обитателей с завсегдатаями Джерри, то вторые казались чуть ли не образцом
здорового образа жизни. Когда я расплачивался с автотакси, в мою сторону
обернулось не менее дюжины голов, ни одна из которых не была полностью чело-
веческой . Я чувствовал взгляд механических фотоумножительных глаз, цепко ух-
ватившихся за пачку банкнот в моих руках; видел шевелящиеся ноздри с вживлен-
ными собачьими рецепторами, унюхивающие запах геля для душа. Сброд, толпив-
шийся на улице, улавливал модифицированными органами чувств сигналы богатст-
ва, как видит отмель на экране сонара штурман судна, приближающегося к Миллс-
порту. За спиной плавно спустилось на землю второе автотакси. Впереди, меньше
чем в десяти метрах, был манящий тёмный переулок.
Но не успел я сделать и двух шагов, как здешние аборигены вступили в игру.
- Эй, турист, ты что-то потерял?
Их было трое. Солистом выступил гигант двух с половиной метров роста, голый
по пояс. Его обнаженный торс дыбился искусственно наращенными мышцами. Кожа
была покрыта красной светящейся татуировкой, так что казалось, будто на груди
тлеет костер, а на упругих мышцах живота, начиная от талии, поднималась разъ-
ярённая кобра. Руки гиганта заканчивались острыми когтями, заточенными на-
пильником. Лицо покрывали рубцы шрамов, полученных в бесчисленных драках, в
которых ему не пришлось торжествовать победу, а в один глаз была вкручена де-
шёвая увеличительная линза. Но голос гиганта прозвучал на удивление мягко и
печально.
- Наверное, он хочет поглазеть на трущобы, - злобно произнесла фигура, сто-
явшая справа от гиганта.
Это был молодой парень, щуплый и бледный, с длинными густыми волосами, за-
крывающими лицо. В его движениях сквозила беспокойная резкость, выдававшая
дешёвую нейрохимию. Он окажется самым расторопным.
Третий член комитета, решившего устроить торжественную встречу гостю, про-
молчал, но приоткрыл рот, обнажая в пасти трансплантированные зубы хищника и
длинный омерзительный язык. Увеличенная хирургическим путем голова венчала
мужское человеческое тело, затянутое в чёрную кожу.
Времени было в обрез. Сейчас «хвост» расплатится с такси и сориентируется.
Если у него хватит духу последовать за мной.
Я кашлянул.
- Я просто прохожу мимо. Если у вас хватит ума, вы меня пропустите. Следом
приземляется ещё один гражданин, разобраться с ним будет гораздо проще.
Троица опешила. Затем гигант, опомнившись, шагнул ко мне. Отбив его руку, я
отступил назад и обозначил в воздухе серию стремительных смертоносных ударов.
Громилы застыли на месте. Из собачьей пасти донеслось злобное рычание. Я шум-
но выдохнул.
- Как я уже сказал, будет лучше, если вы меня пропустите.
На изуродованном лице гиганта я прочитал, что он согласен. Ему явно дове-
лось участвовать во многих драках, и он сразу же понял - перед ним опытный
боец. Опыт всей жизни подсказывал, куда склонится чаша весов. Однако его при-
ятели были моложе и ещё не привыкли к поражениям. Прежде чем гигант успел
что-либо сказать, бледный парень, накачанный нейрохимией, выбросил вперед
что-то острое, а Псиная морда попытался схватить меня за правую руку. Моя
собственная нейрохимия, судя по всему, гораздо более дорогая и уже на боевом
взводе, оказалась расторопнее. Перехватив руку юнца, я сломал её в локте, и,
развернув взвывшего от боли парня, швырнул прямо в его дружков. Псиная морда
увернулся, но я со всей силы ударил ногой, попав ему в нос и рот. Громкий
крик - и он повалился на землю. Юнец упал на колени, причитая и ощупывая ис-
калеченную руку. Гигант ринулся было вперед и застыл как вкопанный, увидев
распрямлённые пальцы моей правой руки в сантиметре от своих глаз.
- Не надо, - тихо промолвил я.
Юнец стонал на земле. Псиная морда валялся там, куда его отбросил пинок,
слабо вздрагивая. Гигант присел между приятелями, пытаясь их подбодрить. Он
поднял на меня взгляд, и на его лице появилось выражение немого осуждения.
Пятясь, я отступил в переулок, развернулся и припустил что есть сил. Пусть
«хвост» разберется с тем, что я оставил после себя, и попытается меня дог-
нать .
Пустынный переулок изогнулся под прямым углом и упёрся в другую многолюдную
улицу. Завернув за угол, я сбавил скорость и пошел быстрым шагом. Повернув
налево, я затесался в толпу и стал искать взглядом дорожные указатели.
Голографическая женщина перед заведением Джерри по-прежнему танцевала, за-
пертая в высоком стакане. Вывеска горела, и дела в клубе, похоже, шли ещё
оживленнее, чем вчера вечером. Группки клиентов сновали туда-сюда под изви-
вающимися руками робота у дверей, а на смену торговцам, которых я покалечил
во время драки с монголом, пришли новые.
Я пересёк улицу и остановился перед роботом, пока тот ощупывал меня. Синте-
зированный голос произнес:
- Порядок. Вы хотите посетить кабинки или бар?
- А что может предложить бар?
- Ха-ха-ха, - последовал полагающийся по протоколу смешок. - В баре смот-
рят, но не трогают. Денег нет - не распускай руки. Правило заведения. Это от-
носится ко всем посетителям.
- Кабинки.
- Вниз по лестнице и налево. Возьмите полотенце из стопки.
Вниз по лестнице, по коридору, освещенному вращающимися красными лампочка-
ми, мимо полочки с полотенцами и четырёх кабинок с закрытыми дверьми. В воз-
духе давящий на нервы размеренный ритм. Закрыв за собой дверь пятой кабинки,
я для вида скормил кассе несколько банкнот и подошел к заиндевевшей стеклян-
ной перегородке.
- Луиза!
Тело прислонилось к стеклу, прижимаясь грудью. Вращающаяся вишнёвая лампоч-
ка отбрасывала на него полоски багрового света.
- Луиза, это я, Ирена. Мать Лиззи.
Сквозь мутное стекло я разглядел на груди какой-то тёмный подтек. Встрепе-
нувшись , ожила нейрохимия. Но слишком поздно. Стеклянная дверца скользнула в
сторону, и тело девушки, лишенное опоры, сползло мне в руки. Из-за её плеча
появилось большое дуло, нацеленное точно в голову.
- Ни с места, долбаный козёл, - произнёс зловещий голос. - Это хорошая го-
релка. Один неверный шаг - и она снесет твою голову с плеч, превратив память
полушарий в горстку пепла.
Я застыл как вкопанный. В голосе прозвучала настойчивость, граничащая с па-
никой . Очень опасно.
- Вот и отлично.
Дверь открылась, впустив в кабинку порыв пульсирующей в коридоре музыки, и
мне в спину упёрлось второе дуло.
- А теперь опусти её на пол. Медленно и бережно. И стой спокойно.
Я осторожно положил обмякшее тело на покрытый атласом пол и выпрямился. В
кабинке вспыхнул яркий белый свет, а вращающаяся вишенка, моргнув пару раз,
погасла. Дверь захлопнулась, отрезая музыку, и мне навстречу шагнул высокий
светловолосый мужчина в облегающей чёрной одежде. Он с такой силой сжимал
бластер, что от напряжения побелели костяшки пальцев.
Рот был стиснут в узкую полоску, а белки глаз горели, подчеркивая расширен-
ные от стимуляторов зрачки. Уткнувшийся в спину пистолет подтолкнул меня впе-
рёд, и блондин тоже продолжал надвигаться - до тех пор, пока дуло его бласте-
ра не прижало мои губы к зубам.
- Кто ты такой, мать твою? - прошипел он.
Я чуть повернул голову в сторону, чтобы иметь возможность открыть рот.
- Я Ирена Элиотт. В свое время моя дочь работала здесь.
Блондин шагнул вперёд, прочертив дулом бластера линию мне по щеке и вниз -
под подбородок.
- Ты лжешь, - тихо произнес он. - У меня есть друг в управлении правосудия
Бей-Сити, и он сказал, что Ирена Элиотт по-прежнему на хранении. Как видишь,
мы проверили лапшу, что ты навешал на уши этой шлюхе.
Он пнул безжизненное тело, распростёртое на полу. Я краем глаза взглянул на
несчастную девушку. В резком белом свете были отчётливо видны следы истяза-
ний.
- А теперь я хочу, чтобы ты очень хорошо подумал, перед тем как ответить на
следующий вопрос. Кем бы ты ни был, почему тебя интересует Лиззи Элиотт?
Я скользнул взглядом вдоль ствола бластера и упёрся в суровое лицо. Лицо
человека, который вынужден заниматься неприятным делом. И очень испуганного.
- Лиззи Элиотт - моя дочь, кусок дерьма. А если твой дружок в городском
хранилище действительно имеет доступ к информации, ты поймешь, почему в архи-
вах значится, что я до сих пор на хранении.
Пистолет, уткнувшийся в спину, резко подтолкнул меня вперед, но блондин,
как это ни странно, несколько успокоился. Покорно усмехнувшись, он опустил
бластер.
- Ну, хорошо. Дийк, сходи пригласи Октая.
Один из стоявших за спиной выскользнул из кабинки. Блондин махнул бласте-
ром.
- Садись в угол.
Он произнес это рассеянно, словно через силу.
Почувствовав, что пистолет сзади исчез, я послушно сел в угол. Опускаясь на
застеленный атласом пол, я взвесил все «за» и «против». Даже после ухода Дий-
ка их осталось трое. Блондин. Женщина, как мне показалось, в синтетической
оболочке азиатского типа, сжимающая в руке второй бластер, чей отпечаток я до
сих пор ощущал на спине. Чернокожий верзила с единственным оружием - обрезком
стальной трубы. Безнадёжно. Мне противостояли не уличные громилы, как на Де-
вятнадцатой улице. Здесь чувствовалась хладнокровная сила, эдакая дешёвая
версии Кадмина, с которым я столкнулся в «Хендриксе».
Я внимательно посмотрел на синтетическую женщину, но, в конце концов, от-
бросил внезапно пришедшую в голову мысль. Даже если Кадмину и удалось каким-
то образом избежать обвинений, о которых упоминала Кристина Ортега, он знал,
что к чему. Ему было известно, кто его нанял, и кто я. На лицах, разглядывав-
ших меня сейчас, красноречиво написано полное неведение.
Пусть так и будет дальше.
Я перевел взгляд на изуродованную оболочку Луизы. Судя по всему, ей сделали
надрезы на бедрах, а затем растянули раны так, чтобы они лопнули. Просто,
жестоко и очень действенно. Наверняка заставили смотреть на то, что делают,
усугубив боль страхом. Ничто не сравнится с ужасом, который испытываешь, на-
блюдая , как уродуют твоё тело. На Шарии это широко практиковалось религиозной
полицией. Для того чтобы оправиться от душевной травмы, Луизе потребуется
пройти курс психохирургии.
Перехватив мой взгляд, блондин мрачно кивнул, словно я был его соучастни-
ком.
- Не хочешь узнать, почему у неё до сих пор голова на месте, а?
Я угрюмо посмотрел на него.
- Нет. Ты производишь впечатление человека занятого, но, полагаю, ещё зай-
мёшься этим.
- Нет необходимости, - медленно произнёс блондин, с наслаждением растягивая
слова. - Старушка Анемона у нас католичка. В третьем или четвертом поколении,
как мне сказали девочки. У нас есть диск с её заявлением под присягой. Клятва
полного воздержания, заверенная Ватиканом. Мы охотно берём таких. Порой это
очень полезно.
- Ты говоришь слишком много, Джерри, - заметила женщина.
Сверкнув белками глаз, блондин посмотрел на неё. Какая бы отповедь ни заро-
ждалась под изгибом его губ, она затихла, потому что в крошечную комнату под
новую волну дешёвого ритма втиснулись ещё двое мужчин из коридора. Предполо-
жительно Дийк и Октай. Смерив взглядом Дийка, я отнес его к той же категории,
что и сварщика труб - мускулы. Затем я посмотрел на спутника, который при-
стально меня разглядывал. И тут моё сердце екнуло. Октаем оказался вчерашний
монгол.
Джерри указал на меня кивком.
- Это он?
Октай тоже кивнул, и его плоское лицо растянулось в злобной торжествующей
ухмылке. Он принялся сжимать и разжимать огромные лапищи, разжигая в душе та-
кую испепеляющую ненависть, что она грозила задушить его самого. Я разглядел
у Октая на лице бугор в том месте, где кто-то пытался исправить сломанный нос
сваркой живых тканей, и это не оправдывало ту ярость, что я сейчас наблюдал.
- Ладно, Райкер. - Блондин подался вперед. - Не пора ли сменить пластинку?
Не хочешь рассказать, какого черта тебе нужно в моем заведении?
Он обращался ко мне. Дийк сплюнул в угол.
- Понятия не имею, - отчётливо произнес я, - о чем вы говорите, мать вашу.
Вы сделали из моей дочери проститутку, а затем убили. И за это я убью вас
всех до одного.
- Сомневаюсь, чтобы тебе представилась такая возможность, - сказал Джерри,
присаживаясь на корточки рядом. Он уставился в пол. - Твоя дочь была глупой
шлюшкой, одержимой мыслью о богатом покровителе. Ей вздумалось ставить свои
условия и...
Осекшись, он удивленно покачал головой.
- О чем это я, мать твою? Своими глазами вижу тебя перед собой и всё равно
принимаю дерьмо, которым ты пытаешься нас кормить. Должен признаться, Райкер,
у тебя получается очень неплохо. - Блондин шмыгнул носом. - А сейчас я в по-
следний раз спрошу по-хорошему. Посмотрим, быть может, нам удастся о чем-
нибудь договориться. До того, как я отправлю тебя в гости к своим опытным
друзьям. Ты понимаешь, что я имею в виду?
Я медленно кивнул.
- Хорошо. Итак, вот мой вопрос, Райкер. Что ты делаешь в «Городе утех»?
Я посмотрел ему прямо в глаза. Мелкая сошка, мнящая себя человеком с боль-
шими связями. Тут я ничего не узнаю.
- Кто такой Райкер?
Блондин снова опустил голову и уставился в пол. Казалось, он очень пережи-
вал из-за того, что произойдет дальше. Наконец, облизнув губы, он тряхнул го-
ловой , будто споря с собой, и, проведя ладонью по колену, встал.
- Ну, хорошо. Раз ты упрямишься... Но хочу, чтобы ты запомнил: выбор у тебя
был. - Он повернулся к синтетической женщине. - Забери его отсюда. Я хочу,
чтобы не осталось никаких следов. И передай нашим друзьям - он до самых ушей
накачан нейрохимией. Поэтому пока он в этой оболочке, они ничего не вытянут.
Кивнув, женщина бластером приказала мне встать. Она пнула носком труп Луи-
зы.
- А что делать с этим?
- Избавьтесь. Мило, Дийк, отправляйтесь с ней.
Сварщик, засунув оружие за пояс, нагнулся и подхватил тело с такой лёгко-
стью, будто это был мешок тряпья. Дийк, подойдя сзади, любовно похлопал по
обнаженной ягодице, покрытой шрамами.
Монгол издал гортанный звук. Джерри посмотрел на него с плохо скрытым от-
вращением .
- Нет, без тебя обойдутся. Ребята отправятся в такое место, которое тебе
лучше не видеть. Не беспокойся, всё запишут на диск.
- Точно, дружище, - оглянувшись, оскалился Дийк. - Как только вернёмся с
того берега, мы все тебе покажем.
- Хватит болтать, - грубо оборвала его женщина, поворачиваясь ко мне. - Да-
вай уясним следующее. Райкер. У тебя нейрохимия, и у меня тоже. Но у меня от-
личная противоударная оболочка. Такой пользуются пилоты-испытатели «Локхид-
Митомы». Ты со мной ни хрена не сделаешь. А я с радостью спалю тебе кишки,
если только косо посмотришь. Там, куда мы направляемся, никого не волнует, в
каком состоянии тебя доставят. Это понятно, Райкер?
- Моя фамилия не Райкер, - раздражённо заметил я.
- Вот и договорились.
Мы шагнули через дверь из заиндевевшего стекла в крошечную комнатку, где
стоял небольшой гримёрный столик перед зеркалом и душевая кабинка, и прошли
по коридору, параллельному тому, что для гостей. Освещение здесь было непри-
тязательным, и музыка не звучала. В коридор выходили гримёрные комнаты, заго-
роженные занавесками. В них сидели, бессильно обмякнув, молодые мужчины и
женщины. Они рассеянно курили или просто тупо смотрели перед собой, словно
незагруженные синтетические оболочки. Если кто-либо из них и увидел проходив-
шую мимо процессию, то не подал виду. Первым шёл Мило с трупом Луизы. Дийк
занял место у меня за спиной, а синтетическая женщина замыкала шествие, не-
брежно сжимая в руке бластер. Я успел мельком увидеть Джерри, сложившего руки
на бёдра, в коридоре у нас за спиной. Затем Дийк ткнул мне кулаком в лицо, и
я снова был вынужден смотреть прямо перед собой. Следуя за болтающимися, изу-
родованными ногами Луизы, я вышел на тускло освещенную стоянку, где нас ждал
чёрный ромбовидный воздушный транспорт.
Открыв багажник, синтетическая женщина махнула бластером.
- Места достаточно. Устраивайся поудобнее.
Я забрался в багажник и обнаружил, что она права. Сюда же Мило швырнул труп
Луизы и захлопнул крышку, оставив нас вдвоём в кромешной темноте. Послышался
глухой стук закрывающихся дверей, мягко зашептали двигатели транспорта, и мы
с едва ощутимым толчком оторвались от земли.
Путешествие оказалось быстрым и гораздо более плавным, чем по наземной до-
роге. Приятели Джерри вели транспорт аккуратно - не очень-то приятно совер-
шить вынужденную посадку за неправильное перестроение из одного эшелона в
другой по требованию скучающего дорожного полицейского, когда у тебя в багаж-
нике пассажиры. Быть может, я бы даже нашёл темноту, похожую на материнскую
утробу, приятной, если бы не слабое зловоние испражнений, исходящее от трупа.
Судя по всему, во время пытки Луиза рассталась с содержимым мочевого пузыря и
кишечника.
Большую часть пути я переживал по поводу несчастной девушки, обсасывая ка-
толическое безумие подобно собаке, нянчащейся с костью. Память полушарий Луи-
зы совершенно нетронута. Если отбросить финансовые соображения, девушку можно
вернуть к жизни, лишь крутанув диск. На Харлане Луизу обязательно загрузили
бы для судебного разбирательства во временную оболочку, хотя бы и в синтети-
ческую. А после вынесения приговора к той страховке, что имелась в её семье,
добавилась бы государственная выплата от фонда поддержки жертв преступлений.
В девяти случаях из десяти денег хватило бы на новую оболочку. Смерть, ну где
же твое жало?
Я не знал, есть ли что-нибудь похожее на Земле. Если судить по сердитому
монологу, произнесенному Кристиной Ортегой два дня назад, то нет. Но возмож-
ность оживить бедную девушку, по крайней мере, существовала. Вот только на
этой долбаной планете какой-то гуру распорядился так не делать, и Луиза, она
же Анемона, пополнит длинный список тех, кто поддался на это безумие.
Человеческие существа. Их никогда не понять.
Транспорт накренился, заходя на посадку, и труп уткнулся в мои ноги. Одна
штанина намокла. Я поймал себя на том, что начинаю потеть от страха. Меня вы-
грузят в какую-нибудь плоть, не могущую сопротивляться боли, как моя нынешняя
оболочка. И пока я буду находиться в ней, со мной можно будет делать всё, что
угодно. Можно даже физически убить.
А потом начать сначала. Но только со свежей оболочкой.
Или, если приятели Джерри действительно люди опытные, моё сознание можно
загрузить в виртуальную матрицу, подобную тем, что используются в психохирур-
гии. И проделать всё то же самое с помощью электроники. По большому счету,
никакой разницы нет. Только то, на что в реальной жизни потребуются дни,
электроника сделает за считанные минуты.
С трудом сглотнув комок в горле, я с помощью нейрохимии - пока она ещё ос-
тавалась - попытался подавить страх. Как можно осторожнее освободился от ле-
дяных объятий Луизы и постарался не думать о том, почему она умерла.
Коснувшись земли, транспорт немного прокатился и встал. Когда багажник от-
крылся, я увидел лишь крышу другой стоянки, унизанную осветительными полоска-
ми.
Мои похитители действовали с профессиональной осторожностью: женщина стояла
на безопасном отдалении, Дийк и Мило держались в стороне, не перекрывая линию
огня. Неуклюже перебравшись через тело Луизы, я спрыгнул на чёрный бетонный
пол. Исподтишка оглядевшись вокруг, я увидел ещё с десяток машин, ничем не
примечательных с виду. Разобрать с такого расстояния регистрационные штрих-
коды невозможно. Короткий пандус в дальнем углу стоянки поднимался, судя по
всему, к взлетно-посадочной площадке. Место, неотличимое от миллиона подоб-
ных . Вздохнув, я выпрямился и снова почувствовал ногой мокрое. Осмотрев шта-
ны, я нашел на бедре какое-то тёмное пятно.
- Ну и куда мы прибыли? - спросил я.
- Для тебя это конечная остановка, - проворчал Мило, вытаскивая Луизу из
багажника. Он посмотрел на синтетическую женщину. - Её туда же, куда обычно?
Та кивнула, и Мило, кряхтя, направился через стоянку к двустворчатым две-
рям. Я собрался последовать за ним, но меня остановил бластер в руке женщины.
- Тебе не туда. Это мусороприемник - простой выход. Перед тем, как сбросить
тебя туда, мы поговорим. Давай вот сюда.
Ухмыльнувшись, Дийк достал из заднего кармана брюк маленький пистолет.
- Совершенно точно, легавый. Тебе сюда.
Меня провели через другие двери в большой грузовой лифт, опустившийся, если
верить мигающему светодиодному индикатору, на двенадцать этажей ниже. Всю до-
рогу Дийк и синтетическая женщина стояли в противоположных углах кабины, дер-
жа оружие наготове.
Не обращая на них внимания, я следил за цифровым индикатором.
Когда двери лифта открылись, нас уже ждала команда санитаров с каталкой,
оборудованной ремнями. Мои инстинкты завопили, требуя, чтобы я бросился на
них. Но я остался неподвижен, позволив двоим мужчинам в бледно-голубых хала-
тах взять меня за руки. Женщина-врач брызнула в шею гипноспреем. Ледяной
укус, по телу стремительно разлился холод, и перед глазами всё заволокло се-
рой паутиной.
Напоследок я отчётливо увидел лицо врача, внимательно следившего за тем,
как я теряю сознание.
Глава
тринадцатая
Я очнулся от призыва к намазу, звучавшего где-то поблизости. Мелодичный го-
лос муэдзина приобрел в многочисленных глотках громкоговорителей у мечети
зловещие металлические нотки. Последний раз я слышал эти звуки в небе над Зи-
хикком на Шарии, и вслед за ними воздух сразу же наполнился пронзительным во-
ем авиационных бомб, несущих смерть. Сквозь ажурную решётку проникали лучи
света. В паху чувствовалось неприятное вздутие.
Усевшись на деревянном полу, я оглядел себя. Меня загрузили в женское тело,
молодое, лет двадцати, не больше, с блестящей кожей медного цвета и тяжёлым
колоколом чёрных волос. Я поднёс к жирным, висящим сосульками волосам руки,
похоже, у меня скоро должны были начаться месячные. Тело казалось грязным на
ощупь, и я почему-то понял, что эта оболочка давно не мылась. На мне была
грубая рубашка цвета хаки, на несколько размеров больше, чем нужно, и больше
ничего. Набухшая грудь болезненно реагировала на малейшее прикосновение. Я
был босиком.
Встав, я подошел к окну. Не застеклено. Окно находилось под самым потолком,
и мне пришлось подтянуться на прутьях решетки, чтобы выглянуть. Вокруг про-
стиралась залитая солнцем равнина убогих черепичных крыш, над которыми, слов-
но деревья, высились покосившиеся антенны-рецепторы и допотопные спутниковые
тарелки. Слева в небо врезалась рощица минаретов, а за ней взмывающий воздуш-
ный корабль оставлял белый реактивный след. Проникающий в окно воздух был
жарким и влажным.
Мои руки заныли от напряжения, поэтому я опустился назад на пол и зашлёпал
босиком к двери. Как и следовало ожидать, она оказалась запертой.
Муэдзин умолк.
Виртуальность. Те, в чьи руки я попал, заглянули ко мне в память и вытащили
вот это. На Шарии я повидал самые страшные картины человеческого страдания. А
в программном обеспечении для ведения допросов тема шарианской религиозной
полиции пользовалась такой же популярностью, как и Ангина Чандра в порногра-
фических боевиках. И вот сейчас меня поместили на жестокую виртуальную Шарию,
загрузив в женскую оболочку.
Как-то раз Сара, напившись почти до бесчувствия, сказала: «Такеси, женщины
- это особый вид. Тут не может быть двух мнений. Мужчина - просто мутация,
имеющая больше мускулов и вдвое меньше нервов. Машина, умеющая только драться
и трахаться». Мой личный опыт перекрестнополой загрузки подтверждал эту тео-
рию. Быть женщиной - испытание чувств, невыносимое для мужчины. Осязание,
прикосновение значат гораздо больше, это целый канал связи с окружающим ми-
ром, который мужская плоть инстинктивно стремится наглухо закрыть. Для мужчи-
ны кожа - защитный барьер. Для женщины - орган общения.
В этом есть свои недостатки.
Возможно, именно поэтому у женщин болевой порог гораздо выше, чем у мужчин.
Однако раз в месяц менструальный цикл низвергает женщин на самое дно.
Нейрохимии у меня не было. Я проверил.
Ни боевой подготовки, ни рефлекса агрессии.
Ничего.
На молодой коже не было даже мозолей.
Дверь с грохотом распахнулась, и я подскочил от неожиданности. Меня прошиб
холодный пот. В комнату вошли двое бородатых мужчин с чёрными горящими глаза-
ми. Оба из-за жары были одеты в свободные льняные балахоны. Один держал в ру-
ках рулон клейкой ленты, другой - небольшую газовую горелку. Я бросился на
них лишь для того, чтобы перебороть леденящую душу панику и попытаться унять
чувство полной беспомощности.
Мужчина с рулоном клейкой ленты без труда отбил мои слабые руки и наотмашь
ударил по лицу. Я повалился на пол. Застыл, ощупывая языком онемевшую скулу,
чувствуя во рту кислый привкус крови. Один из бородачей дёрнул меня за руку,
поднимая на ноги. Я словно в тумане увидел лицо другого, того, кто нанес
удар, и попытался сосредоточить на нём взгляд.
- Итак, - сказал он, - приступим к делу.
Я выбросил вперед свободную руку, пробуя выцарапать ему глаза. Подготовка
чрезвычайных посланников сделала движения быстрыми, позволила ногтям стреми-
тельно выпрыгнуть в сторону цели, но точности мне не хватило. Я промахнулся.
Всё же два ногтя впились бородачу в щеку, оставляя кровавые полосы. Вскрик-
нув, он отскочил назад.
- Ах ты мерзкая сучка! - выругался он, ощупав рукой щёку и увидев на ладони
следы крови.
- О, пожалуйста, не надо, - с трудом выдавил я, двигая неонемевшей стороной
скулы. - Неужели вы собираетесь придерживаться этого глупого сценария? Лишь
потому, что на мне надето вот это...
Я испуганно осёкся. Лицо бородача расплылось в довольной ухмылке.
- Значит, ты не Ирена Элиотт, - заявил он. - Что ж, начинаем делать успехи.
На этот раз он ударил меня под ребра: перехватило дыхание и лёгкие парали-
зовало . Я беспомощно перевесился через его руку, словно упавшее с вешалки
пальто, а затем сполз на пол, пытаясь сделать вдох. Мне удалось испустить
лишь сдавленный хрип. Я корчился на полу, а где-то высоко надо мной бородач
забрал у напарника клейкую ленту и отмотал кусок длиной четверть метра. Лента
издала омерзительный треск, напоминающий звук отдираемой от плоти кожи. Ото-
рвав кусок зубами, бородач присел на корточки и прилепил моё правое запястье
к полу. Я стал извиваться и дёргаться, словно лягушка под действием гальвани-
ческого разряда. Бородачу потребовалось какое-то время, чтобы поймать вторую
руку и повторить процесс. Появилось непреодолимое желание кричать, к которому
я не имел никакого отношения. Я его подавил. Бесполезно. Лучше сберечь силы.
Жёсткий пол неуютно давил на нежную кожу локтей. Услышав скрежет, я повер-
нул голову. Второй бородач придвинул из дальнего конца комнаты два табурета.
Пока тот, что бил меня, раздвигал мои ноги и приклеивал их лентой к полу,
второй, внимательный зритель, уселся на табурет, достал пачку сигарет и вы-
тряс одну. Широко усмехнувшись, он сунул сигарету в рот и взял газовую горел-
ку. Его напарник отошёл в сторону, наслаждаясь проделанной работой. Первый
бородач предложил ему пачку. Тот отказался. Пожав плечами, курильщик зажёг
горелку и склонил голову, прикуривая.
- Ты расскажешь нам, - начал он, размахивая сигаретой и оставляя в воздухе
дымный след, - всё, что тебе известно о «Закутке Джерри» и Элизабет Элиотт.
В тишине комнаты негромко шипела и потрескивала горелка. В окно проникал
солнечный свет, принося с собой бесконечно тихие звуки многолюдного города.
Крик все продолжается и продолжается, становится громче и пронзительнее,
выходя за границы того, что я считал возможным для человека, разрывая мой
слух. Красные подтёки застилают взор.
Инненининненининненин...
Шатаясь, ко мне приближается Джимми де Сото. «Санджет» куда-то пропал, руки
прижаты к окровавленному лицу. Вопли исходят от качающейся фигуры, и сперва
кажется, что их издает аварийная система оповещения. Я машинально проверяю
показания наплечного датчика, затем сквозь агонизирующий крик прорывается по-
луразличимый обрывок слова, и я понимаю, что это Джимми.
Он стоит, выпрямившись во весь рост, прекрасная мишень для снайпера даже в
хаосе бомбардировки. Я бросаюсь вперед, сбиваю Джимми с ног и тащу под при-
крытие обвалившейся стены. Переворачиваю на спину, чтобы узнать, что с его
лицом, а он продолжает кричать. С огромным усилием я отрываю его руки от ли-
ца, и в полумраке на меня таращится пустая левая глазница. Пальцы Джимми ис-
пачканы липкой слизью раздавленного глазного яблока.
- Джимми! ДЖИММИ! В чем дело, мать твою...
Раздирающий душу крик не затихает. Мне приходится приложить все силы, чтобы
не дать Джимми вырвать уцелевший правый глаз, дико вращающийся в глазнице.
Постепенно до меня доходит, в чем дело, и спина покрывается холодным потом.
Вирусная атака.
Оставив Джимми в покое, я оборачиваюсь к нашим и ору что есть мочи:
- Санитара! Санитара! Поражена память полушарий! Вирусная атака!
И мир проваливается, пока мой голос разносится эхом по побережью Инненина.
Через какое-то время тебя оставляют в покое, истерзанного и израненного.
Так бывает всегда. Это дает время подумать о том, что с тобой уже сделали и,
что гораздо важнее, ещё не сделали. Лихорадочный бред, наполненный картинами
того, что ждёт впереди, является почти таким же действенным орудием в руках
мучителей, как острые ножи и раскалённое железо.
Услышав шаги, возвещающие о возвращении, ты извергаешь те немногие остатки
рвоты, что ещё сохранились в желудке.
Представьте снимок крупного города, сделанный со спутника, в масштабе 1:10
000, разбитый на квадраты. Он займет почти всю стену комнаты, так что отойди-
те подальше. Некоторые очевидные вещи вы сможете определить с первого взгля-
да. Этот город строился по единому плану или разрастался стихийно, столетиями
приспосабливаясь к меняющейся жизни? Был ли он когда-либо укреплён? Есть ли в
нем морской порт? Приглядевшись внимательнее, можно определить гораздо больше
подробностей. Где проходят главные транспортные артерии, есть ли в городе
межпланетный космодром, где разбиты парки и скверы. Если вы опытный карто-
граф, возможно, вам удастся определить основные пути перемещения жителей. Где
излюбленные места отдыха горожан, на каких магистралях больше всего заторов,
бомбардировали ли город и как давно, не было ли в нём крупных беспорядков.
Но есть вещи, которые определить по такому снимку невозможно. Как ни увели-
чивай масштаб изображения, как подробно ни изображай детали, никто никогда не
сможет определить: поднимается или опускается кривая уровня преступности или
когда жители города ложатся спать. Никакой снимок не позволит узнать, собира-
ется ли мэр сносить квартал старой застройки, коррумпирована ли полиция и ка-
кие странные события происходят в доме номер пятьдесят один по Ангельской на-
бережной. И не важно, что есть возможность разбить мозаику на отдельные клет-
ки, перенести их в другое место и собрать общую картину там. Некоторые вещи
можно узнать, лишь попав в город и пообщавшись с жителями.
Оцифровка и хранение человеческого сознания не отправили в отставку искус-
ство допроса. Оно вернулось к основам. Оцифрованное сознание - это лишь сни-
мок. Передающий мысли человеческого индивидуума в той же мере, в какой снимок
со спутника передает жизнь города. По модели Эллиса психохирург определяет
основные психические травмы и намечает основы лечения, но для исцеления боль-
ного ему придётся генерировать виртуальное окружение и погружаться туда вме-
сте с пациентом. Те, кто ведет допросы, решают гораздо более специфические
задачи, и поэтому им приходится труднее.
Однако что оцифрованное хранение действительно дало, так это возможность
замучить человека пытками до смерти, а затем начать всё сначала. С появлением
этой возможности вышли из моды допросы с применением гипноза и психотропных
препаратов. Слишком просто обеспечить необходимыми химической и психологиче-
ской защитой тех, чья профессия связана с риском допросов.
Но на свете нет защитных средств, которые могли бы подготовить к тому, что
тебе сожгут дотла ноги. Вырвут ногти. Будут гасить сигареты о грудь. Будут
засовывать раскалённое железо во влагалище. Нельзя подготовить к боли.
К унижению.
К истязаниям тела.
Обучение основам психодинамики и целостности личности
Введение
В условиях крайнего стресса человеческий рассудок способен на кое-что любо-
пытное. Галлюцинации, уход в себя, бегство от действительности. Здесь, в Кор-
пусе чрезвычайных посланников, вас научат пользоваться всем этим. Причём это
будет не слепая реакция на неблагоприятные факторы, а сознательные ходы в иг-
ре.
Раскалённый докрасна металл погружается в тело, прожигая кожу, словно поли-
этилен. Боль невыносимая, но гораздо страшнее наблюдать за происходящим. Твой
собственный крик, которому ты ещё совсем недавно не мох1 поверить, теперь стал
привычен слуху. Ты понимаешь, что этим не остановить мучителей, но всё равно
кричишь, умоляешь...
- Это какая-то игра, приятель, мать твою?
Мёртвый Джимми де Сото ухмыляется, глядя на меня. Вокруг нас по-прежнему
Инненин, хотя этого не может быть. Джимми все ещё кричал, когда его забирали
санитары. В действительности...
Его лицо резко меняется, становится строгим.
- Лучше не трогай действительность, в ней для тебя ничего нет. Оставайся
отстранённым. Твоей оболочке уже причинены необратимые органические поврежде-
ния?
Я морщусь.
- Ноги. Девчонка больше никогда не сможет ходить.
- Ублюдки, мать их, - рассеянно замечает Джимми. - Почему бы нам просто не
сказать им, что они хотят узнать?
- Нам не известно, что они хотят узнать. Им что-то нужно от этого типа,
Райкера.
- От Райкера? Кто это такой, твою мать?
- Понятия не имею.
Джимми пожимает плечами.
- Тогда вываливай всё про Банкрофта. Или ты до сих пор чувствуешь себя свя-
занным словом?
- Мне кажется, я уже и так всё вывалил. Только они не купились на призна-
ния . Они хотят услышать не это. Дружище, это любители, мать их. Мясники.
- А ты продолжай вопить. Рано или поздно тебе поверят.
- Джимми, да дело не в этом, мать твою. Когда все закончится, никого не бу-
дет волновать, кто я такой, - мне просто пустят луч бластера в память полуша-
рий , а затем распродадут тело в виде отдельных органов.
- Кажется, ты прав. - Джимми засовывает палец в пустую глазницу и рассеянно
чешет спёкшуюся кровь. - Понимаю, что хочешь сказать. Что ж, в данной ситуа-
ции тебе необходимо каким-нибудь образом перейти к следующему кадру. Я пра-
вильно говорю?
Во время периода в истории Харлана, известного, как у нас мрачно шутят, под
названием «Период обратного заселения», повстанцам из куэллистских «Чёрных
бригад» хирургическим путем имплантировалось полкилограмма взрывчатки, приво-
димой в действие ферментами человеческого организма. По желанию человек пре-
вращал всё в радиусе пятидесяти метров в пепел. Подобная тактика имела весьма
сомнительный успех. Фермент вырабатывался в минуты гнева, и условия, в кото-
рых сработает взрывное устройство, получались довольно неопределенными. Среди
повстанцев довольно часто случались самопроизвольные взрывы.
И, тем не менее, никто больше не желал допрашивать бойца «Чёрных бригад».
По крайней мере, после первой пленной. Её звали...
Ты думаешь, хуже уже некуда, но вот в тебя вставляют железо и нагревают его
медленно, предоставляя возможность осмыслить происходящее. Твой крик перехо-
дит в булькающий плач...
Её звали Ифигенией Деми. Иффи - для тех из друзей, с кем ещё не успели рас-
правиться войска Протектората. Последние слова, которые она произнесла, рас-
пятая на столе в комнате допросов в доме номер восемнадцать по бульвару Шима-
цу, говорят, были: «Хватит, мать вашу!»
Взрыв сровнял с землей всё здание.
Хватит, мать вашу!
Я стремительно пришёл в себя. В голове ещё звучит мой последний пронзитель-
ный вопль, руки судорожно ощупывают тело, пытаясь прикрыть свежие раны. Вме-
сто этого я нашёл под хрустящей простыней свежую, не испорченную пытками
плоть, ощутил плавное покачивание и услышал убаюкивающий плеск волн. Над го-
ловой наклонный потолок, обшитый деревом, и иллюминатор, в который пробивают-
ся косые лучи солнца. Я уселся на узкой койке, простыня свалилась с груди.
Медно-красная кожа гладкая, без шрамов. Соски нетронуты.
Всё сначала.
Рядом с кроватью, на простой деревянной табуретке, лежали аккуратно сложен-
ные белая футболка и парусиновые брюки. На полу стояли плетёные сандалии. В
крошечной каюте не было ничего интересного, кроме второй койки с небрежно от-
кинутым одеялом - близняшки той, на которой лежал я. И двери. Немного грубо-
вато , но общий смысл понятен. Быстро одевшись, я вышел на залитую солнцем па-
лубу небольшой рыбачьей шхуны.
- Ага, соня.
Сидящая на носу женщина при моем появлении сложила руки в замок. Она была
лет на десять старше оболочки, в которой я сейчас находился. Смуглая, краси-
вая, в костюме из той же ткани, что и мои брюки, сандалиях на босую ногу и
больших солнцезащитных очках. У неё на коленях лежал этюдник с наброском го-
родского пейзажа. Увидев меня, женщина отложила этюдник и встала. Движения
изящные, уверенные. Рядом с ней я чувствовал себя неуклюжим чурбаном.
Перегнувшись через борт, я посмотрел на голубую воду.
- Что на этот раз? - с деланной небрежностью спросил я. - Кормежка акул?
Женщина рассмеялась, демонстрируя идеально ровные белоснежные зубы.
- На данном этапе в этом нет необходимости. Я хочу лишь поговорить.
Я стоял, глядя на неё.
- Что ж, давайте поговорим.
- Вот и хорошо. - Женщина снова грациозно опустилась в шезлонг на носу шху-
ны. - Судя по всему, вы ввязались не в свое дело, и в результате вам пришлось
страдать. Насколько я понимаю, в настоящий момент мои интересы полностью сов-
падают с вашими. То есть мы оба хотим избежать дальнейших неприятностей.
- В настоящий момент я больше всего хочу вас убить.
Лёгкая улыбка.
- Да, не сомневаюсь. Даже моя виртуальная смерть, вероятно, доставит вам
несказанное удовольствие. Так что позвольте сразу же предупредить - в числе
моих навыков пятый дан карате, боевая школа шотокан.
Женщина протянула руку, показывая мозолистые бугры на костяшках пальцев. Я
пожал плечами.
- Далее, мы всегда можем вернуться к тому, что происходило раньше.
Она указала вдаль, и я, проследив взглядом за её рукой, увидел на горизонте
город, который был нарисован в этюднике. Прищурившись, я различил в отражен-
ном от воды свете силуэты минаретов. Мне даже удалось улыбнуться. Какая дешё-
вая психология! Шхуна. Море. Бегство. Эти ребята купили программное обеспече-
ние для допросов на толкучке.
- У меня нет желания возвращаться туда, - честно признался я.
- Отлично. В таком случае расскажите, кто вы такой.
Я едва сдержался, чтобы не выдать выражением лица удивление. Во мне пробу-
дилась пустившая глубокие корни подготовка. Я снова начал плести паутину лжи.
- По-моему, я уже все сказал.
- Ваши признания получились довольно сбивчивыми, а затем вы оборвали до-
прос , остановив сердце. Одно можно сказать определённо: вы не Ирена Элиотт.
Похоже, вы и не Элиас Райкер, если только он не прошел специальную переподго-
товку. Вы утверждаете, что связаны с Лоренсом Банкрофтом, а также что прибыли
на Землю из другого мира. И ещё, по вашим словам, вы - член Корпуса чрезвы-
чайных посланников. Это не совсем то, что мы ожидали.
- Не сомневаюсь в этом, - пробормотал я.
- Мы не хотим ввязываться в то, что нас не касается.
- Вы уже ввязались. Вы похитили и подвергли пыткам чрезвычайного посланни-
ка . Сами можете представить, что с вами за это сделает наш Корпус. Вас будут
травить по всей обитаемой вселенной, а затем содержимое вашей памяти полуша-
рий сотрут. Так поступят со всеми. Потом настанет черед ваших родственников,
знакомых, далее их родственников и вообще тех, кто имел к вам хоть какое-то
отношение. Когда всё будет кончено, о вас не останется даже воспоминаний.
Тем, кто сыграл подобную шутку с чрезвычайным посланником, не суждено прожить
долгую жизнь, слагая об этом песни. Вас просто вырвут с корнем.
Это был чудовищный блеф. Мы с Корпусом не поддерживали отношений не меньше
декады моей субъективной жизни и уже более ста лет объективного времени. Но
по всему Протекторату Корпус чрезвычайных посланников - это пугало, которым
можно стращать кого угодно, вплоть до президентов планет с той же гарантией
успеха, с какой в Ньюпесте детей пугают Лоскутным человеком.
- Насколько мне известно, - тихо промолвила женщина, - Корпусу чрезвычайных
посланников запрещено осуществлять какую-либо деятельность на Земле без ман-
дата ООН. Быть может, если информация о вашем присутствии здесь станет дос-
тоянием гласности, вы сами пострадаете больше всех, а?
«Мистер Банкрофт пользуется большим влиянием в суде ООН, и это обстоятель-
ство достаточно широко известно». В памяти всплыли слова Оуму Прескотт, и я
поспешил нанести ответный удар.
- Быть может, вы захотите обсудить это с Лоренсом Банкрофтом и судом ООН? -
предложил я, скрестив руки на груди.
Женщина задумчиво посмотрела на меня. Ветер взъерошил мне волосы, принеся с
собой отдаленные звуки городской жизни.
- Вы понимаете, что мы можем стереть вашу память полушарий и расчленить
оболочку на такие мелкие части, что не останется никаких следов. То есть ни-
кто ничего не найдет.
- Найдут вас, - заявил я с уверенностью, которую обеспечивает прожилка
правды, проходящая через ложь. - От Корпуса не спрятаться. Вас найдут везде,
куда бы вы ни сбежали. Сейчас вам остается надеяться только на то, что мы
сможем договориться.
- Договориться о чем? - деревянным голосом переспросила женщина.
За кратчайшую долю секунды перед тем, как я заговорил, мой мозг совершил
стремительный рывок вперед, измерив угол и силу падения каждого слога, кото-
рый мне предстояло произнести. Открылось окошко к спасению. И другой возмож-
ности не будет.
- На Западном побережье проводится операция против биопиратов, промышляющих
краденым армейским имуществом, - сказал я, тщательно подбирая слова. - Пираты
действуют под ширмой таких заведений, как «Закуток Джерри».
- И ради этого вызвали чрезвычайных посланников? - презрительно поинтересо-
валась женщина. - Из-за каких-то биопиратов? Ну же, Райкер, неужели нельзя
придумать что-нибудь получше?
- Я не Райкер, - оборвал её я. - Эта оболочка - лишь прикрытие. Послушайте,
вы совершенно правы. В девяти случаях из десяти подобные вещи нас не касают-
ся. Корпус не предназначен для борьбы с преступностью такого низкого уровня.
Но в данном случае эти люди взяли такое, чего не должны были трогать. Биоору-
жие быстрого дипломатического реагирования. Такие вещи посторонним нельзя да-
же видеть. Кто-то проболтался о случившемся - я хочу сказать, на уровне пре-
зидиума ООН, - поэтому вызвали нас.
Женщина нахмурилась.
- Так о чем мы можем договориться?
- Ну, во-первых, вы немедленно меня освобождаете, и никто ни о чем не гово-
рит ни слова. Назовем это профессиональным недопониманием. Затем вы откроете
несколько каналов. Назовете кое-какие имена. В подпольных клиниках, подобных
вашей, говорят о самых разных вещах. Возможно, какая-либо информация окажется
полезной.
- Как я уже сказала, мы не желаем ввязываться в...
Я оторвался от поручня, приоткрывая выход ярости.
- Подруга, не шути со мной. Вы уже вляпались по самые уши. Нравится вам или
нет, вы откусили кусок не по зубам. Сейчас вам нужно или прожевать, или вы-
плюнуть его. Что выбираете?
Тишина. Лишь слабое дуновение морского бриза и покачивание шхуны.
- Мы подумаем над вашими словами, - наконец сказала женщина.
Вдруг что-то начало происходить с бликами на воде. Я перевёл взгляд за спи-
ну женщины и увидел, что яркое переливающееся свечение, оторвавшись от волн,
поднялось в небо и становится ярче и ярче. Город на горизонте побелел, словно
озарённый вспышкой ядерного взрыва, контуры шхуны расплывались, будто тая в
тумане. Женщина, стоявшая напротив меня, исчезла. Стало очень тихо.
Я поднимаю руку, чтобы пощупать туман в том месте, где заканчивается окру-
жающий мир, но она движется невозможно медленно. Появляется монотонный ше-
лест , похожий на усиливающийся за окном дождь. Кончики пальцев становятся
прозрачными, затем белеют, как минареты, подвергнутые ядерной бомбардировке.
Я теряю способность двигаться, а белизна поднимается по рукам. Дыхание спира-
ет в горле, сердце останавливается на середине удара. Я был...
И вот меня уже нет.
Глава
четырнадцатая
Я проснулся снова, на этот раз на поверхности кожи - грубое онемение. Такое
чувство возникает, когда отмываешь руки растворителем или уайт-спиритом, но
только сейчас оно разлилось по всему телу.
Возвращение в мужскую оболочку! Неприятное ощущение быстро исчезало по мере
того, как сознание приспосабливалось к новой нервной системе. Приятная про-
хлада кондиционера на обнаженном теле. Я был раздет догола. Подняв левую ру-
ку, я пощупал шрам под глазом.
Меня вернули обратно.
Белый потолок наверху был увешан мощными лампами. Приподнявшись на локтях,
я огляделся вокруг. Новый холодок, на этот раз внутри, пробежал по телу, ко-
гда я понял, что нахожусь в операционной. В противоположном конце помещения
стоял операционный стол из полированной стали, оснащенный лотками для стока
крови. Над ним пауком застыл подвешенный к потолку автохирург. Все системы
были отключены, но экраны на стене и на мониторе мигали надписью: «РЕЖИМ ОЖИ-
ДАНИЯ». Наклонившись к дисплею, я изучил пробегающий по экрану перечень функ-
ций. Автохирург был запрограммирован на то, чтобы расчленить меня.
Не успел я соскочить с каталки на пол, как дверь со скрипом открылась, и
вошла синтетическая женщина, за которой следовали два медика. У женщины на
поясе висел бластер, а в руках она держала знакомый свёрток.
- Одежда. - Ухмыльнувшись, она швырнула сверток. - Одевайся.
Один из медиков взял её за руку.
- Правила требуют...
- Да, - оскалившись, оборвала его женщина. - Быть может, он подаст на нас в
суд. Но если вы считаете, что ваша клиника - это нечто большее, чем просто
заведение по загрузке и выгрузке сознания, я поговорю насчет того, чтобы по-
дыскать нам другого партнера.
- Он имел в виду не загрузку оболочки, - заметил я, натягивая брюки. - Он
хочет проверить, не оставил ли допрос психической травмы.
- А тебя кто спрашивал?
Я пожал плечами.
- Как тебе будет угодно. Куда мы направляемся?
- Поговорить кое с кем, - коротко бросила женщина и повернулась к медикам.
- Если он тот, за кого себя выдает, травмы можно не опасаться. А если он
лжет, ему в любом случае предстоит вернуться сюда.
Я старался одеваться как можно спокойнее. Значит, опасность ещё не минова-
ла. Мои брюки и куртка были в порядке, но бандана исчезла. Это почему-то
сильно меня разозлило. В конце концов, я купил её лишь несколько часов назад.
Часов тоже не было. Решив не заострять на этом внимание, я закрепил ботинки и
встал.
- Так с кем мы должны встретиться?
Женщина презрительно посмотрела на меня.
- с тем, кто знает что к чему и сможет разобраться в твоей брехне. После
чего, как я думаю, мы вернем тебя сюда для полного уничтожения.
- Когда всё будет позади, - спокойно произнес я, - надеюсь, я смогу угово-
рить один из наших взводов заглянуть к тебе в гости. Я имею в виду, к твоей
настоящей оболочке. Тебе выразят благодарность за неоценимую помощь.
Бластер покинул кожаную кобуру и очутился у меня под подбородком. Я едва
успел заметить, как это произошло. Мои недавно загруженные в оболочку чувства
среагировали запоздало. Синтетическая женщина склонилась к моему лицу.
- Не смей угрожать, кусок дерьма, - тихо прошипела она. - Ты напугал этих
паяцев, и они наделали в штаны, думая, что ты сможешь их потопить. Со мной
это не пройдет. Понял?
Я посмотрел на неё краем глаза - максимум, что удалось сделать с прижатым к
скуле бластером.
- Понял.
- Вот и хорошо, - выдохнула женщина, убирая бластер. - Если Рей удовлетво-
рится твоими ответами, я вместе со всеми принесу тебе извинения. Но до тех
пор ты лишь ещё один потенциальный кандидат на стирание, изворачивающийся,
чтобы спасти память полушарий.
Мы быстрым шагом прошли по коридорам, расположение которых я попытался за-
помнить , к лифту, в точности похожему на тот, в котором меня доставили в кли-
нику. Я снова сосчитал этажи, и когда мы поднялись на уровень автостоянки,
мой взгляд непроизвольно метнулся к двери, через которую забрали Луизу. Я
смутно отдавал себе отчёт, сколько продолжались пытки, - подготовка чрезвы-
чайных посланников помогла отгородиться от воспоминаний, чтобы избежать трав-
мы. Но даже если это длилось пару дней, реального времени прошло всего минут
десять. Вероятно, я пробыл в клинике не больше часа, максимум - два, и тело
Луизы скорее всего до сих пор ждет за этой дверью скальпеля, а её сознание
находится в памяти полушарий.
- Садись в машину, - коротко приказала женщина.
На этот раз нам предстояло ехать в большом элегантном транспорте, чем-то
напоминающем лимузин Банкрофта. В передней кабине, отделенной перегородкой,
сидел водитель в ливрее. На его бритой голове над левым ухом был отпечатан
штрихкод нанимателя. Я уже встречал подобное на улицах Бей-Сити, и мне хоте-
лось узнать, как можно согласиться на такое унижение. На Харлане никто, кроме
военных, не позволит нанести на себя эти полоски, чересчур напоминающие раб-
ство первых лет Эпохи Заселения.
Ещё один мужчина стоял у двери задней кабины, небрежно держа в руке автома-
тический пистолет устрашающего вида. У него на голове также красовался штрих-
код. Смерив его взглядом, я прошел мимо и забрался в заднюю кабину. Синтети-
ческая женщина нагнулась, обращаясь к водителю, и я напряг нейрохимию, пыта-
ясь подслушать разговор.
- ...голова в облаках. Я хочу попасть туда до полуночи.
- Без проблем. Сегодня вечером береговая охрана отдыхает...
Один из медиков захлопнул дверь, и металлический грохот, самый громкий из
возможного, едва не порвал барабанные перепонки. Я молча откинулся назад,
приходя в себя. Наконец женщина и автоматчик, открыв двери каждый со своей
стороны, забрались в кабину и сели рядом со мной.
- Закрой глаза, - приказала женщина, доставая мою бандану. - Я на несколько
минут завяжу тебе глаза. Вдруг тебя отпустят, а эти ребята не хотят, чтобы ты
знал, где их найти.
Я посмотрел на стекла.
- По-моему, они всё равно поляризованные.
- Ты прав, но кто может сказать, насколько совершенна твоя нейрохимия, а?
Так что сиди спокойно.
Она умелым движением завязала мне глаза красной тканью, поправив её, чтобы
полностью закрыть обзор. Я снова откинулся назад.
- Всего пару минут. Сиди тихо и не пытайся подсматривать. Я скажу, когда
можно будет снять повязку.
Машина поднялась вверх и, судя по всему, покинула ангар, так как послышался
стук дождя по крыше. Исходящий от обивки салона легкий аромат кожи был гораз-
до приятнее запаха фекалий, с которыми я ехал в клинику; сиденье приняло мои
формы, уютно облегая тело. Похоже, мой статус повысился.
«Всего на какое-то время, дружище». Я слабо улыбнулся, услышав в глубине
черепа голос Джимми де Сото. Он прав. О человеке, к которому мы направляемся,
уже сейчас можно определенно сказать две вещи. Во-первых, он не захотел при-
езжать в клинику сам. Не захотел даже показываться рядом с ней. Это говорит о
респектабельности и одновременно - о могуществе и власти. То есть о возможно-
сти достать информацию из других миров. Очень скоро станет известно, что уг-
розы насчет Корпуса чрезвычайных посланников - пустые слова, и практически
сразу после этого я умру. Умру по-настоящему.
«Приятель, это определяет характер твоих действий».
«Благодарю за совет, Джимми».
Через несколько минут женщина сказала, что я могу снять повязку с глаз. Я
натянул бандану на лоб и повязал привычном способом. Сидевший рядом со мной
громила с автоматическим пистолетом ухмыльнулся.
Я недоуменно взглянул на него.
- Я сделал что-то смешное?
- Да, - заговорила женщина, не отрывая взгляда от огней города, раскинувше-
гося за иллюминатором. - Ты стал похож на придурка, мать твою.
- Только не там, откуда я прибыл.
Она с сожалением посмотрела на меня.
- Сейчас ты не там, откуда прибыл. Ты на Земле. Постарайся вести себя подо-
бающим образом.
Я поочередно посмотрел на них - автоматчик продолжал ухмыляться, на лице
синтетической женщины витала презрительная гримаса - и, пожав плечами, поднял
обе руки, чтобы развязать бандану. Женщина снова отвернулась к иллюминатору.
Дождь, похоже, кончился.
Я резко, что есть силы рубанул руками влево и вправо. Мой левый кулак вре-
зался в висок автоматчика, ломая кость, и громила, сдавленно вскрикнув, пова-
лился вперед. Он так и не увидел удар, сразивший его. Правая рука ещё не дос-
тигла цели.
Синтетическая женщина стремительно обернулась, вероятно быстрее, чем я смог
бы нанести удар, но она не угадала мои намерения. Женщина подняла руку, защи-
щая голову, а я проник под блоком. Пальцы сомкнулись на рукоятке бластера у
неё на поясе, сбили рычажок предохранителя и нажали на спусковой крючок. Луч
ожил с шипением, стреляя вниз, и правая нога женщины развалилась на куски.
Вступили в действие защитные цепи, останавливая поток заряженных частиц. Жен-
щина взвыла не столько от боли, сколько от ярости, а я поднял дуло бластера,
вторым зарядом рассекая по диагонали её тело. Оружие прожгло полосу шириной в
ладонь и опалило обивку кресла. Во все стороны брызнула кровь.
Бластер умолк, яркий луч погас, и в салоне вдруг стало темно. Рядом со мной
булькала и хрипела синтетическая женщина, та часть её торса, на которой дер-
жалась голова, отвалилась от левой стороны тела. Женщина упёрлась лбом в ил-
люминатор , словно разглядывая город под нами. Казалось, она пытается охладить
разгорячённый лоб, прижимаясь к исчерченному струями дождя стеклу. Остальное
тело продолжало сидеть неестественно прямо. Края страшной раны оплавились под
действием луча и больше не кровоточили. В воздухе стоял удушливый запах палё-
ного мяса и горелых синтетических компонентов.
- Трепп! Трепп?! - заквакало переговорное устройство. Вытерев с лица кровь,
я посмотрел на экран, вмонтированный в перегородку.
- Она мертва, - сообщил я водителю, и его лицо тотчас же исказилось от ужа-
са. Я поднял бластер. - Они оба мертвы. И ты станешь следующим, если немед-
ленно не посадишь машину на землю.
Водитель попытался отшутиться.
- Дружище, мы в пятистах метрах над заливом, и за штурвалом машины нахожусь
я. Что будешь с этим делать, а?
Отключив защитные цепи бластера, я прикрыл лицо рукой и прицелился в пере-
городку между кабинами.
- Эй, что ты собираешься...
Я в упор выпустил луч в водительскую кабину. Поток заряженных частиц рас-
плавил отверстие диаметром около сантиметра. Несколько мгновений броня, заши-
тая в пластик перегородки, держалась, отбивая дождь искр обратно в салон. За-
тем искры погасли, луч пробился сквозь перегородку, и послышался треск замы-
каемых электрических цепей в водительской кабине. Я отпустил спусковой крю-
чок.
- Следующий выстрел пройдет через спинку твоего сиденья, - пообещал я. -
Мои друзья перегрузят меня в новую оболочку, когда нас вытащат из моря. А те-
бя я разрежу через эту стенку на мелкие кусочки, и даже если не удастся по-
пасть в память полушарий, медикам придется долго возиться, определяя, в какой
из частей она находится. А сейчас живо садись на землю, мать твою!
Лимузин резко дёрнулся в сторону, теряя высоту. Я отодвинулся от перегород-
ки и вытер рукавом кровь с лица.
- Вот и прекрасно, - произнёс я уже спокойнее. - Высади меня где-нибудь не-
подалеку от улицы Миссий. Но если думаешь о том, чтобы позвать на помощь, хо-
рошенько уясни следующее: если начнется перестрелка, то умрёшь первым. Понял?
Умрёшь первым. И я имею в виду настоящую смерть. Я позабочусь о том, чтобы
спалить твою память полушарий, даже если это будет последним, что мне удастся
сделать в жизни.
Побледневшее лицо водителя глядело с экрана. Напуган, но напуган недоста-
точно. А может быть, он боится кого-то другого. Те, кто помечает работников
штрихкодом, не склонны прощать ошибки, да ещё рефлекс покорности так глубоко
сидит в сознании, что его, как правило, достаточно, чтобы преодолеть страх
смерти в бою. В конце концов, именно так и ведутся войны: солдаты больше бо-
ятся сбиться с ноги, чем умереть на поле боя.
Я сам был таким же.
- А как ты относишься к такому плану? - торопливо предложил я. - Высаживая
меня, ты нарушаешь протокол дорожного движения. Появляется полиция, тебя хва-
тают . Ты молчишь о случившемся. Меня уже нет, а тебя можно обвинить только в
создании аварийной ситуации на дороге. Ты говоришь, что просто водитель, твои
пассажиры перессорились в салоне, и я приказал совершить вынужденную посадку.
А тем временем тот, на кого ты работаешь, быстро вносит за тебя залог, и ты
ещё получаешь премию за то, что держал язык за зубами.
Я пристально посмотрел на экран. Лицо водителя дрогнуло, он с трудом пере-
вел дыхание. С пряником мы разобрались, теперь вернемся к кнуту. Включив за-
щитную цепь бластера, я поднял оружие так, чтобы водитель увидел, и приставил
дуло к затылку Трепп.
- По-моему, я предлагаю очень выгодную сделку.
Выпущенный в упор бластерный луч превратил в пар позвоночник, память полу-
шарий и всё вокруг. Я снова посмотрел на экран.
- Твой ответ.
У водителя перекосило лицо. Транспорт начал стремительно терять высоту. Вы-
глянув в иллюминатор, я подался вперёд и постучал по экрану.
- Не забудь нарушить дорожный протокол, хорошо?
Судорожно сглотнув, водитель кивнул. Лимузин рухнул вертикально вниз сквозь
плотно забитые транспортом уровни и жёстко ударился о землю под аккомпанемент
гневных гудков от соседних машин, предупреждающих об опасности. Посмотрев в
иллюминатор, я узнал улицу, по которой вчера вечером ехал с Кёртисом. Мы рез-
ко сбросили скорость.
- Открывай левую дверь, - приказал я, пряча бластер под курткой.
Ещё один судорожный кивок, и левая дверь, щелкнув, приоткрылась, затем чуть
поднялась. Развернувшись, я пнул её ногой, раскрывая до конца. Где-то над на-
ми послышались полицейские сирены. Я на мгновение встретился взглядом с гла-
зами водителя на экране и усмехнулся.
- Вот и умница, - сказал я, вываливаясь из приземлившегося лимузина.
Плечо и спина больно врезались в мостовую. Я перекатился набок под испуган-
ные крики прохожих. Я перевернулся пару раз и с силой налетел на каменное ог-
раждение, потом осторожно поднялся на ноги. Проходившая мимо парочка изумлён-
но уставилась на меня, и я оскалил зубы в улыбке, которая заставила их поспе-
шить дальше, переведя внимание на витрины магазинов.
Я почувствовал поток горячего воздуха. Машина дорожного полицейского шла
вниз, преследуя нарушителя. Я не двигался с места, спокойно отвечая на удив-
лённые взгляды горстки прохожих, ставших свидетелями моего необычного появле-
ния . Интерес ко мне быстро таял. Один за другим взгляды терялись, привлечён-
ные мигающими огнями полицейской машины, которая зловеще застыла чуть выше и
позади стоящего лимузина.
- Заглушите двигатели и не двигайтесь с места, - прохрипел громкоговори-
тель .
Вокруг лимузина быстро собиралась толпа. Люди спешили протиснуться мимо,
толкаясь и любопытствуя, что происходит. Я прижался к стене дома, проверяя,
чем обернулось для меня падение. Онемевшие плечо и спина быстро перестали бо-
леть , и я понял, что на этот раз всё прошло достаточно благополучно.
- Поднимите руки над головой и отойдите от машины, - донёсся металлический
голос полицейского.
Поверх моря качающихся голов я разглядел водителя, который выбрался из ли-
музина и принял предписанную позу. Похоже, он был несказанно рад, что остался
в живых. Я мимолётно подумал о том, почему подобный способ избавиться от про-
тивников не так популярен в кругах, куда я попал.
Наверное, слишком многие хотят со мной расправиться.
Пятясь, я отделился от толпы, развернулся и скрылся, используя ярко осве-
щенную анонимность вечера в многолюдном городе.
Глава
пятнадцатая
Личное - как все любят говорить это слово, мать их - это политика. Так что
если какой-нибудь идиот-политик, облечённый властью, попытается претворить в
жизнь решение, причиняющее страдания тебе или тем, кто тебе дорог, ПРИНИМАЙ
ЭТО КАК ЛИЧНОЕ ОСКОРБЛЕНИЕ. Злись. Заводись. Машина правосудия тебе не помо-
жет - она холодная и неповоротливая и принадлежит сильным мира сего, как же-
лезом, так и программным обеспечением. От рук правосудия страдают лишь ма-
ленькие люди; те, в чьих руках власть, с улыбкой ускользают от неё. Если хо-
чешь добиться правосудия, вырви его у них из рук. Пусть это станет твоим ЛИЧ-
НЫМ делом. Причиняй как можно больше разрушений. ГРОМКО ЗАЯВИ О СЕБЕ. Только
в этом случае у тебя появится надежда, что в следующий раз к тебе отнесутся
серьёзно. Посчитают опасным. И пойми правильно: это ЕДИНСТВЕННОЕ, что отлича-
ет в глазах политиков игрока от мелкой сошки. С игроками надо договариваться.
Мелочь устраняют с дороги. И снова и снова твою ликвидацию, твои мучения и
жестокую смерть политики будут страшно оскорблять, они будут утверждать, что
это высокая политика, что так устроен мир, что жизнь у нас суровая и не надо
принимать случившееся как ЛИЧНУЮ ОБИДУ. Так вот, посылай их ко всем чертям.
Пусть это станет личным.
Куэллкрист Фальконер «То, что я уже должна была понять» Том II
Когда я вернулся в «Город утех», над Бей-Сити уже поднимался холодный голу-
бой рассвет, и улица была влажной и переливалась стальным блеском после не-
давно прошедшего дождя. Я остановился в тени под опорами автострады и провёл
так несколько минут, глядя на пустынную улицу, пытаясь обнаружить малейшее
движение. Мне нужно настроить себя соответствующе, но в прохладном свете на-
рождающегося дня сделать это непросто. Голова раскалывалась от необходимости
быстро обработать большой поток данных, а где-то на задворках сознания плавал
образ Джимми де Сото, неугомонного демона.
«Куда ты направляешься, Так?»
«Нанести кое-кому органические повреждения».
«Хендрикс» ничем не смог помочь относительно клиники, в которую меня отвез-
ли. Дийк пообещал Октаю показать диск, когда они вернутся «с того берега», и
я заключил, что клиника находится на противоположной стороне залива. Вероят-
но , в Окленде. Но сама по себе эта информация не имела никакой ценности даже
для ИскИна. Как оказалось, всё побережье залива кишело подпольными заведения-
ми, где занимаются незаконной биотехнической деятельностью. Поэтому мне при-
шлось восстанавливать путь с самого начала.
«Закуток Джерри».
Тут от «Хендрикса» было больше прока. Отель недолго повозился с дешёвой
системой защиты и вывел на экран моего номера подробное описание клуба. По-
этажный план, служба охраны, распорядки дежурств и смены. Я несколько мгнове-
ний изучал описание, разжигая задремавшую ярость, вызванную допросом. Как
только небо за окном начало бледнеть, я нацепил кобуры с «Немексом» и «Филип-
сом», прикрепил нож «Теббит» и отправился задавать кое-какие вопросы.
Возвращаясь в отель, я не заметил признаков «хвоста»; корда я уходил, его
тоже не было. Наверное, для него так будет лучше.
«Закуток Джерри» при свете дня.
Какой бы налет дешёвой эротической мистики ни окружал заведение ночью, сей-
час от него не осталось и следа. Неоновые и голографические вывески на фасаде
здания поблекли, превратились в кричащие безвкусные украшения на старом пла-
тье . Взглянув на танцовщицу, так и не выбравшуюся из стакана, я подумал о
Луизе-Анемоне, замученной пытками до смерти, из которой ей не позволяет вер-
нуться религия.
«Пусть это станет личным делом».
«Немекс» в правой руке превратился в символ принятого решения. Подходя к
дверям клуба, я снял пистолет с предохранителя и передернул затвор. В утрен-
ней тишине металлический лязг прозвучал громко. Во мне начинала медленно под-
ниматься холодная ярость. При моем приближении робот у дверей зашевелился,
преграждая дорогу щупальцами.
- Мы закрыты, дружище, - произнес синтезированный голос.
Наведя «Немекс» на перемычку дверного косяка, я выстрелил роботу в мозговой
купол. Возможно, оболочка купола и остановила бы пули меньшего калибра, но
здоровенные плюшки «Немекса» разнесли электронный мозг на куски. На мгновение
взвился сноп искр, и синтезированный голос пронзительно вскрикнул. Многочис-
ленные щупальца судорожно задёргались и обмякли. Из разбитого корпуса потяну-
ло дымом.
Осторожно отстранив качающееся щупальце, я шагнул внутрь и столкнулся лицом
к лицу с Мило, поднимавшимся по лестнице на шум. Увидев меня, он широко рас-
крыл глаза от изумления.
- Это ты... Какого...
Я выстрелил ему в горло. Упав, Мило скатился по лестнице и попытался под-
няться на ноги. Я выстрелил в лицо. Спустившись вниз к распростёртому телу, я
увидел второго тяжеловеса, тот вышел из полумрака впереди. Взглянув на труп
напарника, охранник неуклюже потянулся за бластером к поясной кобуре. Я вко-
лотил ему пули в грудь до того, как он коснулся оружия.
У лестницы я остановился, достал левой рукой из кобуры «Филипс» и постоял,
прислушиваясь, давая возможность отголоскам выстрелов затихнуть у меня в
ушах. Убойный и монотонный бит Джерри, как я и ожидал, не заглох, но выстрелы
из «Немекса» тоже были не из тихих. Налево уходил пульсирующий красным светом
коридор, ведущий к кабинкам, справа виднелась голографическая паутина с за-
стрявшими в ней трубками и бутылками. Яркая надпись «Бар» освещала плоские
чёрные двери. Информация, полученная от «Хендрикса» и прочно засевшая в голо-
ве, говорила, что в такое время суток охраны в кабинках мало - максимум трое,
но, скорее всего, в такой ранний час ещё меньше - двое. Считая Мило и безы-
мянного тяжеловеса внизу лестницы, возможно, остался ещё один. Бар изолирован
от других комнат и оснащен собственной звуковой системой. В нём могло нахо-
диться от двух до четырех вооруженных охранников, по совместительству рабо-
тающих барменами.
Джерри, скряга.
Я прислушался, напрягая нейрохимию. Из коридора, уходящего налево, донес-
лось осторожное поскрипывание двери, затем - приглушенное шарканье человека,
ошибочно рассчитывающего, что так он произведет меньше шума, чем если бы про-
сто шёл. Не отрывая взгляда от двери бара, я высунул «Филипс» за угол и не-
брежно выпустил в озаренный красным светом коридор вереницу бесшумных пуль.
Казалось, оружие просто выдохнуло их, словно дерево шевелило ветвями на вет-
ру. Послышался сдавленный крик, глухой удар упавшего тела, грохот покативше-
гося по полу оружия. Двери бара оставались закрытыми. Я высунул голову из-за
угла и в полосках красного света от вращающихся ламп разглядел плотную жеищи-
ну в камуфляжной форме, одной рукой она зажимала бок, другой пыталась подоб-
рать выпавший пистолет. Я быстро приблизился к оружию и ногой отшвырнул его
прочь, после чего опустился на колени рядом с женщиной. Судя по всему, я за-
цепил её несколько раз; ноги были в крови, а рубашка промокла насквозь. Я
приставил дуло «Филипса» ей ко лбу.
- Ты работаешь охранником у Джерри?
Она кивнула, широко раскрывая глаза.
- Даю тебе один шанс. Где он?
- В баре, - выдавила женщина сквозь стиснутые зубы, пытаясь совладать с па-
никой. - За столиком. В дальнем углу.
Кивнув, я поднялся и тщательно прицелился ей между глаз.
- Послушайте, я же...
«Филипс» вздохнул.
Повреждения.
Я уже шагнул в голографическую паутину и протянул руку к дверям бара, когда
они распахнулись и я очутился лицом к лицу с Дийком. У того было ещё меньше
времени, чтобы среагировать на появление призрака, чем у Мило. Отвесив Дийку
самый малый и самый официальный поклон - едва скосив голову, - я дал выход
переполняющей ярости и принялся палить ему в грудь из обоих пистолетов. От
множества пуль он отлетел назад в дверь, и я последовал за ним, не прекращая
стрелять.
Бар был достаточно просторным, тускло освещенным из разноцветных прожекто-
ров . Приглушенные оранжевые лампы подсвечивали сцену, в настоящий момент -
пустую. Вдоль стены за стойкой бара мерцал холодный голубой свет, намечающий
смутные очертания лестницы в небеса. На полках стояли ряды трубок, бутылок и
ингаляторов. Хозяин райского закутка, увидев Дийка, пятящегося назад с рукой
на окровавленном животе, попытался нырнуть в потайную дверцу за стойкой, но
своей резвостью он сильно уступал небожителям.
Услышав звон разбитого стекла, я вскинул «Немекс» и пригвоздил бармена к
полкам, совершив почти распятие. Он очень изящно завис на стене на долю се-
кунды, затем развернулся и повалился на пол, увлекая за собой бутылки и труб-
ки. Дийк тоже, наконец, упал, корчась в судорогах, а со стороны сцены ко мне
метнулась неясная громоздкая фигура, достающая из-за пояса оружие. Держа «Не-
мекс» нацеленным на бар - нельзя терять время на то, чтобы повернуться и при-
целиться, - я начал поднимать «Филипс» и выстрелил ещё до того, как ствол
достиг горизонтального положения. Вскрикнув, фигура пошатнулась, выронила
пистолет и попятилась к сцене. Я выпрямил до конца левую руку и выстрелил ох-
раннику в голову, отбросив его на сцену.
Отголоски выстрелов «Немекса» постепенно затихали по углам.
К этому моменту я заметил Джерри. Он был в десяти метрах от меня, поднимал-
ся из-за маленького столика. Я навёл на него «Немекс». Джерри застыл.
- Вот и умница.
Нейрохимия пела натянутой струной, моё лицо исказилось в безумной усмешке,
вызванной приливом адреналина. Я мысленно подвел итоги: в «Филипсе» остался
один патрон, в «Немексе» шесть.
- Руки подними выше, а сам садись назад, - сказал я. - Пошевелишь пальцем -
и я отстрелю его.
Джерри безвольно опустился на стул, скорчив гримасу. Периферийным зрением я
отметил, что в комнате больше нет ничего движущегося. Осторожно переступив
через Дийка, свернувшегося эмбрионом, издававшего проникнутые агонизирующей
болью стоны, я, держа «Немекс» направленным Джерри в пах, опустил вторую руку
вертикально вниз и нажал на спусковой крючок. Дийк затих.
Тут Джерри не выдержал.
- Ты что, спятил, мать твою, Райкер? Прекрати! Ты не...
Я дёрнул ствол «Немекса». Это или что-то в выражении моего лица заставило
его умолкнуть. Никакого движения ни за занавесом на сцене, ни за стойкой ба-
ра. Двери оставались закрытыми. Подойдя вплотную к столику Джерри, я пододви-
нул ногой стул и уселся на него верхом.
- Джерри, - спокойно произнес я, - следовало бы иногда прислушиваться к то-
му , что говорят. Сказали же тебе, я - не Райкер.
- Да кто бы ты ни был, мать твою, у меня есть связи! - Во взгляде Джерри
было столько злости, что оставалось загадкой, как она его ещё не задушила. -
Я в системе, ты понял? Всё. Всё это - часть системы. Тебе придётся дорого за-
платить , мать твою. Пожалеешь о том...
- Что встретился с тобой, - закончил за него я, убирая разряженный «Филипс»
в фибергриповую кобуру. - Джерри, я уже об этом жалею. Твои опытные друзья
оказались достаточно опытными. Но, как вижу, они не предупредили о том, что я
покинул их чудное заведение. Похоже, Рей уже не считает нужным извещать о по-
добных мелких неприятностях?
Я внимательно следил за выражением лица Джерри, но он никак не отреагировал
на это имя: или он сохранял хладнокровие под шквальным огнем, или же просто
был слишком мелкой рыбешкой. Я предпринял новую попытку.
- Трепп мертва, - небрежно заметил я. Взгляд Джерри едва заметно дёрнулся.
- Трепп, и ещё кое-кто. Хочешь узнать, почему ты до сих пор жив?
Джерри зашевелил губами, но ничего не произнёс. Склонившись над столом, я
ткнул дулом «Немекса» ему в левый глаз.
- Я задал вопрос.
- Пошел ты к чертовой матери.
Кивнув, я сел на место.
- Вот ты какой крутой, да? Ну что ж, я скажу за тебя. Мне нужно получить
ответы на кое-какие вопросы, Джерри. Можешь начать с рассказа о том, что слу-
чилось с Элизабет Элиотт. Это проще всего. Я тебе помогу: по моему мнению, ты
сам с ней расправился. Далее я хочу знать, кто такой Элиас Райкер, на кого
работает Трепп и где находится клиника, в которую ты меня отправил.
- Да пошел ты...
- Не принимаешь меня всерьёз? Или надеешься, что полиция подоспеет вовремя
и спасёт твою память полушарий?
Достав левой рукой из кармана трофейный бластер, я аккуратно прицелился и
выстрелил в мёртвого охранника, валяющегося на полу перед сценой. Расстояние
было маленьким, и луч мгновенно превратил его голову в пепел. Помещение на-
полнилось запахом палёного мяса. Краем глаза следя за Джерри, я поводил лучом
из стороны в сторону, убеждаясь, что уничтожил всё выше плеч, и только после
этого убрал палец со спускового крючка. Ошеломлённый Джерри не отрывал от ме-
ня взгляда.
- Ты, кусок дерьма, он ведь только работал охранником!
- Насколько я понимаю, эта профессия становится чрезвычайно опасной. С Дий-
ком и остальными будет то же самое. Как и с тобой, если не расскажешь мне
всё, что я хочу знать. - Я поднял бластер. - Даю один шанс.
- Ну, хорошо. - Его голос заметно надломился. - Хорошо, хорошо. Малышка
Элиотт попыталась потрясти клиента, к ней хаживал один маф. Ей втемяшилось в
голову, что у неё хватит шила в заднице прижать его. Глупая сучка хотела и
меня взять в долю; она думала, я смогу надавить на этого мафа. Дурочка поня-
тия не имела, мать её, во что ввязывается.
- Да, - согласился я, бросив на него холодный взгляд. - Пожалуй, не имела.
Джерри перехватил мой взгляд.
- Эй, послушай, я не знаю, о чем ты подумал, но это не то. Я попробовал
уговорить Лиззи, но она решила действовать напрямую. Попыталась сама прижать
мафа. Как ты понимаешь, я не хочу, чтобы моё заведение разнесли на куски и
похоронили меня под обломками. Пришлось разобраться с Элиотт. Не было другого
выхода.
- Ты сам её пришил?
Джерри покачал головой.
- Я кое-кому позвонил, - подавленным тоном произнёс он. - У нас это делает-
ся просто.
- Кто такой Райкер?
- Райкер это... - Джерри сглотнул комок в горле, - один фараон. Расследовал
кражи оболочек, затем его перевели в отдел органических повреждений. Он тра-
хал стерву, что пришла тебе на помощь, когда ты столкнулся с Октаем.
- Ортегу?
- Да, Ортегу. Это всем известно. Говорят, именно поэтому Райкер и получил
повышение. Вот почему мы решили, что ты... что он вернулся. Когда Дийк увидел,
что ты разговариваешь с Ортегой, мы пришли к выводу, что она с кем-то догово-
рилась .
- Вернулся? Откуда вернулся?
- Райкер серьёзно вляпался. - Полившись, ручей откровений перерос в стреми-
тельный поток. - В Сиэтле он устроил паре ребят, спекулирующих оболочками,
эн-эс...
- Эн-эс?
- Да, эн-эс, - удивлённо повторил Джерри, словно я спросил у него, какого
цвета небо.
- Я нездешний, - терпеливо объяснил я.
- Эн-эс. Настоящая смерть. Райкер превратил их в кровавое месиво. Ещё не-
сколько человек остались с нетронутой памятью полушарий, поэтому Райкер дал
кому-то на лапу, чтобы их зарегистрировали католиками. Что-то пошло не так, и
о случившемся проведали ребята из отдела органических повреждений. Райкер
влип по самые уши. Получил двести лет без права досрочного освобождения. По-
говаривают , Ортега лично проводила задержание.
Вот как... Я помахал «Немексом», подбадривая Джерри.
- Вот и всё. Больше ничего не знаю. В сети этого нет. Только слухи. Послу-
шай, Райкер никогда не тряс это заведение, даже когда расследовал кражи обо-
лочек . У меня всё чисто. Я даже в глаза его никогда не видел.
- Ну а Октай?
Джерри яростно закивал.
- Вот-вот, Октай. Октай занимался контрабандой незаконных органов из Оклен-
да . Ты... я хотел сказать, Райкер не давал ему прохода. Пару лет назад избил
Октая до полусмерти.
- Значит, Октай прибежал к тебе...
- Именно так. Перепуганный до полусмерти, кричит, что Райкер копает под моё
заведение. Тогда мы прокрутили видеонаблюдение в кабинках, увидели, как ты
разговариваешь с...
Осознав, куда это ведёт, Джерри умолк. Я снова махнул пистолетом.
- Вот и всё, мать твою.
В его голосе прозвучали признаки отчаяния.
- Ну ладно. - Откинувшись на спинку стула, я похлопал по карманам в поисках
сигарет и вспомнил, что у меня их нет. - Ты куришь?
- Курю? Я что, похож на идиота?
Я вздохнул.
- Ничего, не бери в голову. А как насчет Трепп? Для твоей забегаловки она
чересчур хороша.
- Трепп - свободная художница. Работает на тех, кто платит. Иногда и мне
оказывает услуги.
- Больше не будет оказывать. Ты видел её настоящую оболочку?
- Нет. Говорят, большую часть времени она хранится в холодильнике в Нью-
Йорке .
- Это далеко отсюда?
- Час суборбитального перелета.
По моим оценкам, это ставит Трепп на одну доску с Кадминым. Громила по вы-
зову , работает на всей территории Земли. А может быть, и на других планетах.
Верхний эшелон.
- А что говорят, на кого Трепп работала сейчас?
- Не знаю.
Я с любопытством посмотрел на ствол бластера так, словно это была какая-
нибудь реликвия с Марса.
- Нет, знаешь. - Подняв взгляд, я печально усмехнулся. - Трепп больше нет в
живых. Ушла от нас вместе с памятью полушарий. Можешь не беспокоиться из-за
того , что заложишь её. Лучше беспокойся по поводу меня.
Джерри с вызовом держал мой взгляд пару секунд, затем уставился в пол.
- Я слышал, она выполняла поручения «Домов».
- Вот и отлично. А теперь расскажи о клинике. О своих опытных друзьях.
Подготовка чрезвычайных посланников должна была сохранить мой голос ровным,
но, наверное, я успел немного заржаветь, поскольку Джерри что-то в нём услы-
шал . Он испуганно облизал губы.
- Послушай, они очень опасные люди. Ты выбрался от них, и будет лучше, если
этим всё и закончится. Ты даже понятия не имеешь...
- На самом деле имею. - Я направил бластер ему в лицо. - Где клиника?
- Господи, это просто мои знакомые. Понимаешь, деловые партнеры. Им бывают
нужны человеческие органы, и иногда я... - Джерри осёкся, увидев моё лицо. -
Иногда они выполняют для меня кое-какую работу. Понимаешь, это бизнес.
Я вспомнил Луизу-Анемону и наше совместное путешествие. У меня под глазом
задёргалась жилка, и пришлось приложить все силы, чтобы не нажать на спуско-
вой крючок прямо здесь и сейчас. Вместо этого я «включил» голос и с трудом
воспользовался им. Он прозвучал более механически, чем голос робота у дверей
клуба.
- Джерри, сейчас мы кое-куда съездим. Вдвоём, лишь ты и я. В гости к твоим
деловым партнерам. И не вздумай со мной шутить, мать твою. Я уже вычислил,
что клиника находится на противоположном берегу залива. И у меня очень хоро-
шая зрительная память. Попытаешься обмануть - и я сделаю тебе эн-эс на месте.
Понял?
По его лицу я заключил, что он все понял.
Но на всякий случай по пути из клуба я останавливался около каждого трупа и
сжигал ему голову до плеч. Тошнотворный запах палёного мяса преследовал нас в
полумраке коридоров - призрак ярости.
На самом северном острове архипелага Миллспорт есть рыбацкая деревушка. Ес-
ли во время шторма кому-либо из рыбаков удаётся спастись с тонущего судна,
его просят добраться вплавь до невысокого рифа, торчащего из воды в полукило-
метре от берега, плюнуть в океан за ним и вернуться назад. Сара была родом из
той деревушки. Однажды, когда мы торчали в дешёвой, убогой ночлежке, спасаясь
от жары и погони, она попыталась объяснить логику своих односельчан. Тогда
этот обряд показался бредовым комплексом мачо.
Но сейчас, проходя по стерильно белым коридорам клиники с дулом собственно-
го «Филипса» у затылка, я начал понимать, какой силой духа надо обладать,
чтобы вернуться в воду. С тех пор как я во второй раз спустился вниз на лиф-
те , меня не переставая била холодная дрожь. После Инненина я успел забыть,
что значит бояться по-настоящему. Если не считать виртуальности. Там от тебя
ничего не зависит, поэтому может произойти в буквальном смысле что угодно.
Снова и снова.
В клинике все были встревожены. Видимо, известие о поездке, которая закон-
чилась для Трепп настоящим барбекю, дошло сюда, и лицо охранника на экране, к
которому обратился Джерри у ничем не примечательной двери, при виде меня ста-
ло бледным как смерть.
- Мы полагали...
- Забудь об этом, - отрезал Джерри. - Открывай, мать твою. Надо скорее уб-
рать этот кусок дерьма с улицы.
Клиника находилась в старом квартале, который отстроили на рубеже тысячеле-
тий и недавно переделали в неоиндустриальном стиле: на дверях узор из широких
чёрных и жёлтых полос под наклоном, фасады домов спрятались в строительных
лесах, а с балконов свисают бутафорские тросы и лебёдки. Дверь перед нами
разделилась по верхней границе узора и бесшумно раскрылась. Ещё раз оглядев
улицу, пустынную в столь ранний час, Джерри толкнул меня вперед.
Вестибюль, освещенный неоновыми лампами, также покрывали леса, сквозь кото-
рые проглядывала голая кирпичная кладка. В противоположном конце стояли двое
охранников. При нашем приближении один шагнул вперед, поднимая руку, но Джер-
ри презрительно отмахнулся.
- Мне не нужна ваша помощь. Это ведь вы, безмозглые козлы, упустили этого
ублюдка.
Охранники переглянулись, и поднятая рука сделала примиряющий жест. Нас про-
вели к лифту, такому же просторному, как и тот, в котором я в прошлый раз
спускался с автостоянки на крыше. Когда мы вышли из кабины, нас встретил тот
же самый отряд медиков, держащих наготове усыпляющие средства. Они выглядели
очень уставшими и дёргаными. Самый конец ночной смены. Ко мне шагнула та же
самая медсестра с гипноспреем, и Джерри снова оскалился. Он успел отточить
гримасу до совершенства.
- Не трудись, мать твою. - Он сильнее вжал дуло «Филипса» мне в затылок. -
Этот тип отсюда никуда не выйдет. Я хочу видеть Миллера.
- Он в операционной.
- В операционной? - пролаял Джерри. - Вы хотите сказать, он наблюдает за
тем, как работает робот. Ну, хорошо, тогда Чанга.
Медики застыли в неуверенности.
- Что? Только не говорите мне, что сегодня утром все ваши консультанты сва-
лили зарабатывать на жизнь.
- Нет, просто дело в том... - Санитар, стоявший ближе всех, махнул на меня
рукой. - По правилам не положено пропускать его дальше в сознании.
- Не говорите мне о правилах. - Джерри неплохо изобразил человека, готового
лопнуть от ярости. - В каких правилах написано, что этому куску дерьма можно
позволить сбежать, чтобы он заявился ко мне в заведение и устроил там раз-
гром? В каких правилах это написано, мать вашу? Я спрашиваю, в каких?
Медики растерянно молчали. Я не отрывал взгляда от бластера и «Немекса»,
засунутых за пояс Джерри, измеряя углы. Схватив меня за шиворот, Джерри снова
ткнул под подбородок мой собственный пистолет. Сверкнув глазами на медиков,
он заговорил сквозь зубы, едва сдерживаясь:
- Он никуда отсюда не выйдет. Уяснили? И нет времени на ваши дурацкие глу-
пости . Мы идем к Чангу. Ну же, шевелитесь!
Медики купились на показуху. На их месте так бы поступили почти все. Если
хорошенько надавить на человека, он непременно попятится назад. Никто не ста-
нет спорить с тем, кто говорит таким повелительным тоном, при этом сжимая в
руках оружие. Медики были уставшими и напуганными.
Мы быстрым шагом направились по коридорам, навёрстывая упущенное время.
Прошли мимо операционной. Той, в которой я очнулся, или другой, но в точности
такой же. Я успел мельком увидеть фигуры, толпящиеся вокруг операционного
стола, и нависшего пауком автохирурга.
Не успели мы сделать и десяти шагов, как кто-то вышел в коридор у нас за
спиной.
- Одну минуточку.
Голос был вежливый, почти спокойный, но медики и Джерри застыли как вкопан-
ные . Обернувшись, мы увидели высокого мужчину в голубом халате, в забрызган-
ных кровью хирургических перчатках, нанесённых распылителем, с лицом, закры-
тым маской, которую он осторожно снял большим и указательным пальцами. Лицо
под маской оказалось очень привлекательным: голубые глаза, смуглая кожа,
квадратный подбородок. Образчик мужской красоты, работа высококлассного кос-
метического салона.
- Добрый день, Миллер, - растерянно произнес Джерри.
- Что здесь происходит? Коро, - мужчина повернулся к медсестре, - ты-то
должна знать, что доступ неусыплённым пациентам сюда запрещен.
- Да, сэр. Но мистер Седака заверил, что никакого риска не будет. Он насто-
ял на том, чтобы мы поторопились. Мы направляемся к директору Чангу.
- Мне нет никакого дела до того, куда он торопится. - Подозрительно прищу-
рившись , Миллер перевёл взгляд на Джерри. - Ты что, спятил, Седака? У нас
здесь не выставочный зал, понимаешь? У меня клиенты. Их лица хорошо знакомы.
Нельзя допустить, чтобы их кто-либо видел. Коро, немедленно усыпи этого чело-
века.
Ну да ладно, не может же везти вечно.
Я пришел в движение. Прежде чем Коро успела достать из сумочки на поясе
гипноспрей, я выдернул «Немекс» и бластер из-за пояса Джерри и развернулся,
открывая огонь. Коро и двое её коллег, получив множественные ранения, упали
на пол. Белый антисептический пол теперь забрызган кровью. Миллер успел из-
дать недовольный крик, но я уже выстрелил ему в раскрытый рот из «Немекса».
Джерри испуганно пятился от меня, сжимая в руке разряженный «Филипс». Я под-
нял бластер.
- Послушай, я же сделал все, как ты сказал, мать твою! Я же...
Сверкнул луч, и его голова взорвалась. В наступившей тишине я вернулся к
операционной и распахнул двери. Группа людей в безукоризненно чистых халатах
- мужчины и женщины - отпрянули от стола, на котором лежала оболочка молодой
женщины, и изумленно уставились на меня поверх хирургических масок. Только
автохирург продолжал невозмутимо работать, делая ровные надрезы и с легким
шипением оплавляя края ран. В небольших металлических поддонах, выставленных
у головы оперируемой, лежали бесформенные красные куски. Безмятежная идиллия
напоминала начало колдовского банкета.
Женщиной, лежавшей на столе, была Луиза.
Всего в операционной находилось пятеро медиков, и я убил всех, пока они ис-
пуганно таращились. Затем я выстрелом из бластера разбил на куски автохирур-
га, после чего провёл лучом по оборудованию, расставленному вдоль стен. По-
всюду ожили, замигав и завыв, сигналы тревоги. Под их оглушительную бурю я
обошел операционную и принес настоящую смерть всем, находящимся в ней.
В коридоре тоже завывали сирены. А двое медиков были ещё живы. Коро удалось
проползти метров десять, оставляя за собой широкий кровавый след. Один из её
коллег-мужчин, слишком обессиленный, чтобы бежать, пытался подняться, опира-
ясь на стену. Пол под ним был влажным от крови, и медик постоянно соскальзы-
вал вниз. Не обращая на него внимания, я направился к женщине. Услышав мои
шаги, она замерла, оглянулась, выворачивая голову, и снова поползла вперед,
отчаянно напрягая силы. Я поставил ей ногу между лопатками, заставив остано-
виться, а затем пинком перевернул на спину.
Некоторое время мы смотрели друг другу в глаза, и я вспоминал, с каким бес-
страстным лицом она усыпляла меня вчера вечером. Я поднял бластер так, чтобы
она его хорошо видела.
- Настоящая смерть, - сказал я, нажимая на спусковой крючок.
Затем я вернулся к последнему оставшемуся в живых медику, он всё видел и
теперь судорожно пятился от меня. Я присел перед ним на корточки. У нас над
головой, то нарастая, то затихая, выли сигналы тревоги.
- Боже милосердный, - простонал медик, когда я направил бластер ему в лицо.
- Боже милосердный, я же здесь только работал.
- Этого достаточно, - сказал я.
На фоне оглушительных завываний выстрел из бластера прозвучал почти неслыш-
но .
Я быстро разобрался таким же образом и с третьим медиком, повозился не-
сколько дольше с Миллером, а затем стащил с обезглавленного трупа Джерри
куртку и сунул её под мышку. После чего я подобрал «Филипс», убрал его за по-
яс и ушёл. Проходя по наполненным сигналами тревоги коридорам клиники, я уби-
вал встречных, превращая память их полушарий в пепел.
Дело стало личным.
Полицейские машины приземлились на крыше здания как раз в тот момент, когда
я вышел через входную дверь и не спеша направился по улице. Кровь из отрезан-
ной головы Миллера, зажатой у меня под мышкой, начала просачиваться сквозь
подкладку куртки Джерри.
(ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ)
Разное
ЯДЫ СТРАШНЫЕ И НЕ ОЧЕНЬ
«Всё есть яд, и ничто не лишено ядовито-
сти; одна лишь доза делает яд незаметным»
Парацельс
СТРАШНЫЕ
ЯДЫ
10. Таллий
Таллий — это мягкий металл серебристо-белого цвета с голубоватым оттенком.
На фото он в ампуле — и это неспроста. 600 мг таллия надёжно свалят любого
здорового человека — в этом плане таллий покруче всех этих ваших других тяжё-
лых металлов. При этом, как и все тяжёлые металлы, таллий относят к категории
кумулятивных ядов — накапливающиеся патологические симптомы при хроническом
отравлении.
В отличие от классических тяжёлых металлов, которые по сути своей цепляются
на цистеиновую тиоловую группу в белках и мешают этим жить, таллий более изо-
щрён : ионы одновалентного таллия по размерам и химическим свойствам совпадают
с калием, а потому замещают ионы калия в биохимических процессах. Таллий кон-
центрируется в волосах, костях, почках и мышцах, поражает периферическую
нервную систему, желудочно-кишечный тракт и почки.
Характерный симптом отравления соединениями таллия — частичное выпадение
волос, при значительной дозе — тотальная алопеция. При высокой дозе — алопе-
ция нехарактерна, так как человек погибает от отравления до наступления поте-
ри волос. То есть в принципе, если любишь бриться налысо — можешь попробовать
поиграть с дозой, но есть риск не угадать.
При отравлении таллием или его соединениями в качестве антидота использует-
ся берлинская лазурь, первая помощь при отправлении таллием — промывание же-
лудка раствором 0,3 % тиосульфата натрия с взболтанным порошком активирован-
ного угля. Говорят, помогает, но это неточно.
Вообще таллий относят к стратегическим ядам, так почему он вообще в моём
списке? Дело в том, что в большинстве лабораторий, которые выполняют анализ
воды и пищевых продуктов используют замечательный калибровочный раствор IV. Я
был свидетелем, как этот раствор отбирали пипеткой, а поскольку резиновой
груши не было — тянули раствор ртом. Ну что мне сказать... Не самый лучший спо-
соб получить премию Дарвина.
9. Фосген
Простой до безобразия фосген на самом деле великолепен: человечество знако-
мо с ним с 1812 года, однако этот «светорождённыи» (а именно так переводится
название) газ отнюдь не добр: он вызывает токсический отёк лёгких, чем невоз-
бранно пользовались одни добрые люди, когда травили других добрых людей в
Первую Мировую. Контакт фосгена с лёгочной тканью вызывает нарушение прони-
цаемости альвеол и быстро прогрессирующий отёк лёгких. Добрые люди пользова-
лись этим, но и по сей день антидота от фосгена не придумали.
о = с
Прелесть и простота заключается в том, что первые отчётливые признаки от-
равления появляются после скрытого периода от 4 до 8 часов, наблюдались даже
периоды в 15 часов. После этого наступает сильный кашель, одышка, синюшность
лица и губ. Прогрессирующий отёк лёгких ведёт к сильному удушью, мучительному
давлению в грудной клетке, ритм дыхания увеличивается, иногда до 60—70 в ми-
нуту . Дыхание судорожное. Немножко деталей: содержащая белок отёчная пенистая
и вязкая жидкость выбрызгивается из альвеол и бронхиол лёгких в более широкие
дыхательные пути, ведёт к затруднению и невозможности дыхания. Что в этот мо-
мент делает несчастный и как он выглядит — помнишь картинки ужастиков? Вот-
вот . При токсическом отёке лёгких примерно до половины общего количества кро-
ви организма переходит в лёгкие, которые в результате этого опухают и увели-
чиваются в массе. В то время как нормальное лёгкое весит около 500—600 грамм,
можно было наблюдать «фосгеновые» лёгкие весом до 2,5 килограмм.
В конце концов кровяное давление резко падает, отравленный пребывает в
сильнейшем возбуждении, дышит с шумом, хватает ртом воздух, затем наступает
смерть.
Встречаются также случаи, когда отравленный избегает любого лишнего движе-
ния и для облегчения дыхания выбирает какое-то наиболее удобное положение.
Губы у таких отравленных серые, пот холодный и липкий. Несмотря на удушье,
мокрота у них не отделяется. Через несколько дней отравленный умирает. Редко,
через 2—3 суток может наступить улучшение состояния, которое через 2—3 недели
может закончиться выздоровлением, но часты осложнения в результате вторичных
инфекционных заболеваний, что приводит к смертельному исходу.
Итак, как же почувствовать фосген и убежать не отравиться, если учесть дол-
гий латентный период и то, что этот газ не имеет вкуса и по запаху напоминает
прелые фрукты или сено — не самое резкое, в отличие от того, чем пахнет в
маршрутке, в которой ты едешь? Как ни странно — курить: курение в содержащем
фосген воздухе неприятно или вовсе невозможно.
Фосген активно используется в органическом синтезе: при производстве краси-
телей , а также при производстве поликарбонатных термопластов. Но ты, запомни:
фосген образуется при горении хлорсодержащих фреонов. Интересно, что вследст-
вие этого запрещено курение при обслуживании холодильных машин и установок. В
свете того, что у курильщика больше шансов почувствовать неладное — трудно
сказать, что важнее.
8. Свинец и
Тетраэтилсвинец
Ну, про токсичность свинца и то, как он выглядит, знают все. Тем не менее,
никто не парится держать его в руках, а иногда и есть потом бутерброды этими
самыми руками. Никто не парится переплавлять свинцовые чушки и дышать угаром.
А между тем, свинец высокотоксичен и, как и все тяжёлые металлы, имеет пре-
красное свойство накапливаться. Свинец может накапливаться в костях, вызывая
их постепенное разрушение, концентрируется в печени и почках. Так по накопле-
нии заветной дозы ты закономерно почувствуешь себя немного нехорошо: появятся
боли в животе, в суставах, судороги, обмороки. При продолжении возможно уви-
деть свет в конце тоннеля со всеми вытекающими.
Особенно опасно воздействие свинца на детей: при длительном воздействии он
вызывает умственную отсталость и хронические заболевания мозга.
Кстати, ацетат свинца сладкий на вкус! Ты не знал? Да-да, его потому и на-
зывают свинцовым сахаром. Салтыков-Щедрин даже упоминал его при изготовлении
поддельных вин:
На бочку вливается ведро спирта, и затем, смотря по свойству выделываемого
вина: на мадеру — столько-то патоки, на малагу — дегтя, на рейнвейн — сахар-
ного свинца и т. д. Эту смесь мешают до тех пор, пока она не сделается одно-
родною, и потом закупоривают...
Кстати, есть мнение, что русское слово «свинец» связано со словом «вино», у
древних римлян (и на Кавказе) вино хранили в свинцовых сосудах, придававших
ему своеобразный вкус. Этот вкус ценили столь высоко, что не обращали внима-
ния на возможность отравления ядовитыми веществами. Ну да, live fast — die
young1...
Но отдельного внимания заслуживает тетраэтилсвинец — бесцветная маслянистая
летучая жидкость, долгое время используемая как антидетонационная присадка к
бензину (тот самый Leaded Petrol). В СССР в содержащий тетраэтилсвинец авто-
мобильный бензин с целью маркировки добавлялся краситель: до 1979 года содер-
жащие тетраэтилсвинец бензины АИ93, А-76 и А-66 окрашивались в синий, зелё-
ный, оранжевый цвета соответственно, с 1979 года этилированные бензины стали
окрашивать в оранжево-красный (АИ-93), жёлтый (А-76), синий (АИ-98), зелёный
(А-66) или розовый (А-72) цвета.
Делалось это вовсе не для красоты и привлечения покупателей — кроме того,
что выхлопы загрязняли всё вокруг свинцом, сам тетраэтилсвинец обладает рядом
приятных свойств, начиная от канцерогенности и заканчивая крайне высокой ток-
сичностью. При этом возможно проникновение как с парами (эта дрянь летучая,
не забываем), так и через кожу. Это вещество избирательно поражает нервную
систему, вызывая острые, подострые и хронические отравления (да-да, как и
свинец, эта штука любит накапливаться).
1 Живи быстро - умри молодым (англ.)
Н3С Н2?'
з ч I
,СН3
H2d-Pb /CH3 ,
'2
СИ
3
Чаще отравления бывают острые и подострые. Поражается прежде всего кора
большого мозга. В области вегетативных центров промежуточного мозга возникает
очаг застойного возбуждения, что приводит к грубым нарушениям корково-
подкорковых взаимосвязей.
В начальной стадии острого отравления отмечаются выраженные вегетативные
расстройства: падает температура тела и артериальное давление, сон нарушает-
ся, появляется стойкий страх смерти по ночам, тревожное, подавленное настрое-
ние . Характерно ощущение клубка волос или нитей на языке.
В предкульминационной стадии проявляются резко выраженные психические нару-
шения: страх смерти начинает беспокоить не только ночью, но и днем, появляют-
ся слуховые, зрительные, тактильные галлюцинации устрашающего характера, бред
преследования. Под влиянием бреда развивается психомоторное возбуждение, па-
циент становится агрессивным, нередки случаи, когда, пытаясь спасти свою
жизнь от якобы преследующих их лиц, люди выбрасывались из окон.
В кульминационной стадии психомоторное возбуждение достигает максимального
напряжения. Сознание спутано. Несчастному кажется, что его режут на куски,
что тело обвивают змеи, и т. п. Могут развиваться эпилептические припадки. На
высоте психомоторного возбуждения растёт температура (до 40 С), повышается
давление и ритм сердца. Финал понятен: коллапс, смерть.
Если всё-таки повезёт — прогноз благоприятен: на смену психомоторному воз-
буждению приходит вегетативно-астеническое состояние. При этом остаются де-
фекты психики, эмоциональная тупость, снижение интеллекта, потеря интереса к
окружающему и др. — но жить ты будешь. Не уверен, что счастливо.
Кстати, помнишь рассказы бабушек про страшных токсикоманов, которые нюхают
бензин? Во-во! Согласно влиятельной гипотезе, предложенной для объяснения
флуктуации уровня преступности во второй половине ХХ-го и начале XXI-го века,
отравление тетраэтилсвинцом в детском возрасте влекло за собой нарушение раз-
вития центральной нервной системы, следствием чего было увеличение делин-
квентного поведения во взрослом возрасте, что повлекло рост преступности с
1960-х по начало 1990-х годов. Падение уровня преступности с 1990-х годов,
согласно этой гипотезе, объясняется снижением потребления бензина, изготов-
ленного с использованием тетраэтилсвинца начиная с 1970-х годов.
Если всё-таки тебе не повезло, и ты отравился тетраэтилсвинцом, то лечить
тебя будут, как самого обычного психа: снотворные (барбитураты), гексенал,
аминазин, наркотики (кроме морфина, который дает парадоксальный эффект, уси-
ливая возбуждение). Назначаются также внутривенно глюкоза с витаминами группы
В и аскорбиновой кислотой, дегидратирующие средства (глюкоза, магния суль-
фат) , а также сердечные и сосудистые средства (при коллапсе). Авось и сделают
из тебя человека обратно. Если повезёт — то и разумного.
Кстати, тетраэтилсвинец везде запрещён, да. В России — с 15 ноября 2002 го-
да, но иногда, глядя на окружающих, у меня появляются сомнения...
7. Диоксины
Вообще, под диоксинами принимают смесь различных полихлорпроизводных дибен-
зодиоксина. Название происходит от сокращённого названия тетрахлорпроизводно-
го — 2,3,1,8-тетрахлордибензо[Ь, е] -1,4-диоксина — именно этот красавец пред-
ставлен в виде формулы, однако соединения с другими заместителями — галогени-
дами — также относятся к диоксинам.
Все диоксины являются кумулятивными ядами и относятся к группе опасных ксе-
нобиотиков — то есть в природе таких веществ нет, а автор их — человек. Диок-
сины образуются в качестве побочного продукта при производстве гербицидов
хлорфенольного ряда. А что делает человек со всеми побочными продуктами? Пра-
вильно !
Диоксины также образуются как нежелательные примеси в результате различных
химических реакций при высоких температурах и в присутствии хлора. Основные
причины эмиссии диоксинов в биосферу, прежде всего, использование высокотем-
пературных технологий хлорирования и переработки хлорорганических веществ и,
особенно, сжигание отходов производства. Наличие в уничтожаемом мусоре повсе-
местно распространённого поливинилхлорида и других полимеров, различных со-
единений хлора способствует образованию в дымовых газах диоксинов. Другой ис-
точник опасности — целлюлозно-бумажная промышленность. Отбеливание целлюлоз-
ной пульпы хлором сопровождается образованием диоксинов и ряда других опасных
хлорорганических веществ.
Первое знакомство благодарного человечества с диоксинами произошло во время
войны во Вьетнаме с 1961 по 1971 годы в рамках программы по уничтожению рас-
тительности «Ranch Hand». Тогда в качестве дефолианта применялся Agent Orange
— смесь 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-Д) и 2,4,5-трихлорфеноксиук-
сусной кислоты (2,4,5-Т), содержащая примеси полихлорбензодиоксинов. В ре-
зультате из-за воздействия диоксинов пострадало значительное число, как вьет-
намцев , так и солдат, контактировавших с Agent Orange. Про вьетнамцев тогда
никто не подумал, а солдаты — ну ведь на то они и солдаты, верно?
Знакомство поближе состоялось 11 июля 1976 года в итальянском городе Севе-
зо, когда взрыв на химическом заводе швейцарской фирмы ICMESA привёл к выбро-
су облака диоксина в атмосферу. Облако повисло над промышленным пригородом, а
затем яд стал оседать на дома и сады. У тысяч людей начались приступы тошно-
ты , ослабло зрение, развивалась болезнь глаз, при которой очертания предметов
казались расплывчатыми и зыбкими. Трагические последствия случившегося начали
проявляться через 3—4 дня. К 14 июля амбулатории Севезо переполнили заболев-
шие люди. Среди них было много детей, страдающих от сыпи и гноящихся нарывов.
Они жаловались на боли в спине, слабость и тупые головные боли. Пациенты рас-
сказывали докторам, что животные и птицы в их дворах и садах начали внезапно
умирать. На протяжении нескольких лет после аварии в районах вокруг фабрики
наблюдалось резкое увеличение врожденных аномалий у новорожденных, в том чис-
ле spina bifida (расщепление позвоночника, открытый спинной мозг). Зрелище не
для слабонервных, если честно.
Кстати, тут поговаривают, что чрезвычайное повышение симпатичности бывшего
президента Украины Виктора Ющенко тоже связано с диоксинами. Впрочем, может и
нет. Никто, включая самого Виктора Ющенко, не знает.
Причина токсичности диоксинов заключается в способности этих веществ точно
вписываться в рецепторы живых организмов и подавлять или изменять их жизнен-
ные функции. Диоксины, подавляя иммунитет и интенсивно воздействуя на процес-
сы деления и специализации клеток, провоцируют развитие онкологических забо-
леваний . Вторгаются диоксины и в сложную отлаженную работу эндокринных желез.
Вмешиваются в репродуктивную функцию, резко замедляя половое созревание и не-
редко приводя к женскому и мужскому бесплодию. Они вызывают глубокие наруше-
ния практически во всех обменных процессах, подавляют и ломают работу иммун-
ной системы, приводя к состоянию так называемого «химического СПИД'а».
Недавние исследования подтвердили, что диоксины вызывают уродства и про-
блемное развитие у детей.
В организм человека диоксины проникают несколькими путями: 90 процентов — с
водой и пищей через желудочно-кишечный тракт, остальные 10 процентов — с воз-
духом и пылью через лёгкие и кожу. Эти вещества циркулируют в крови, отклады-
ваясь в жировой ткани и липидах всех без исключения клеток организма. Через
плаценту и с грудным молоком они передаются плоду и ребенку.
Вот ещё набор некоторых характристик, нехило усиливающих этого героя:
■ Практически не растворимы в воде.
■ До температуры 900 С на диоксины не действует термическая обработка.
■ Период их полураспада в окружающей среде приблизительно 10 лет.
■ Попадая в организм человека или животных, накапливаются в жировой ткани и
очень медленно разлагаются и выводятся из организма (период полураспада в
организме человека составляет от 7—11 лет).
■ LD5o "" 70 мкг/кг для обезьян, перорально. Это ниже, чем у большинства воен-
ных отравляющих веществ. Ну и мы-то произошли от обезьян, не так ли?
■ В виду чрезвычайно высокой токсичности, для определения диоксинов в окру-
жающей среде и, в частности, в воде применяют хромато-масс-спектрометрию и
анализ с помощью биотестов (CALUX) . Это — очень дорогостоящие методы, и
отнюдь не каждая лаборатория оснащена ими, особенно в вашей стране.
■ В настоящий момент нет ни способов полного вывода диоксинов из организма,
ни действенных антидотов.
В общем, как ты и мог догадаться — лучше себе подгадить, чем сам человек,
никто не может. В настоящее время идёт поиск генетической модификации некото-
рых видов бактерий с целью улучшить их способности к поглощению диоксинов. Но
с учётом того, как все боятся ГМО, и как хорошо человечество справляется с
самовыпиливанием — боюсь, что эти некоторые виды бактерий всё сделают только
хуже. Посмотрим.
К счастью, диоксинов вокруг ещё не настолько много, бактерии — только в
разработке, а потому — только седьмое место, но с серьёзным заделом на буду-
щее.
6. Ботулотоксин
Сложнючий нейротоксин белковой природы, вырабатываемый бактериями
Clostridium botulinum. Самый сильный из известных нейротоксинов — полулеталь-
ная доза порядка 0,000001 мг/кг твоего хилого тела.
Кстати, ботулотоксин — один из самых сложных белков, синтезируемых в приро-
де . Работает он изысканно: молекула представляет собой двудоменную глобулу.
Домены А и В — линейные полипептиды, связанные одним цистиновым мостиком. До-
мен В отвечает за транспортирование токсина в организме, рецепцию на преси-
наптической мембране нейрона и структурную перестройку околорецепторного уча-
стка этой мембраны с формированием в ней трансмембранного канала. Далее ди-
сульфидная связь восстанавливается, домен А освобождается и проникает по это-
му каналу в цитоплазму нервной клетки, где препятствует выделению медиатора —
ацетилхолина. Очень похоже на действие фосфорорганики типа зарина, зомана и
VX — но куда более эффективнее. Я уже говорил, что природа-матушка изобрета-
тельнее человека?
Что же ты почувствуешь, когда эта вершина природного синтеза попадёт тебе в
желудок? Ну, во-первых — всегда есть скрытый период, иногда — до 2-3 суток.
Потом внезапно тебе станет нехорошо: яд вызывает нарушения в работе черепных
нервов, скелетной мускулатуры, нервных центров сердца. Зрачки расширяются,
перед глазами появится туман, мушки, у многих начинается косоглазие (а вовсе
не от того, что ты слишком много выпил на вечеринке). Позднее присоединяются
нарушение речи и глотания, маскообразное лицо. Смерть наступает от гипоксии,
вызванной нарушением обменных процессов кислорода, асфиксией дыхательных пу-
тей, параличом дыхательной мускулатуры и сердечной мышцы. Короче говоря — ты
умрёшь, причём довольно мучительно. Если повезёт — ограничишься параличом ли-
цевых мышц и косоглазием, которые если и пройдут — то весьма нескоро. Везёт
отнюдь не всем.
Почему же только шестое место? Дело в том, что Клостридии ботулинум — един-
ственные, не разглашающие секрет мастера производства этого токсина — очень
не любят работать на воздухе, а потому найти ты их можешь в основном в кон-
сервах и колбасе — особенно в консервированных жареных грибах и заготовленных
большими кусками мясе и рыбе с повреждениями на поверхности. Второе место —
медицина: это Ботокс, Релатокс, Ксеомин, ВТХА, Диспорт, Неиронокс. Так что
если тебя переколят чем-то подобным — есть все шансы ощутить непередаваемый
комплекс всех благ, описанный выше. Жаль, рассказать потом будет некому.
Кстати, человеки очень человеколюбивы, а потому в США, Великобритании и Ка-
наде рассматривали ботулотоксин как боевой агент химического действия уже в
60х-70х годах прошлого века. В итого с 1975 года ботулотоксин А принят на
вооружение армии США. под шифром XR. Запас токсина хранился в арсенале Пайн-
Блафф, что в Арканзасе. Возможно, хранится и сейчас, а может — и не только
там. Принимая во внимание то, что XR по итогам испытаний (интересно, на ком?)
является самым токсичным из всех известных смертоносных веществ природного и
синтетического происхождения — я не так сильно боюсь ядерной зимы.
Как спастись? Не жрать что попало. А если и жрать — то после термической
обработки: ботулотоксин крайне не любит, когда его жарят или варят. Несмотря
на то, что это вещество не боится желудочного сока, оно полностью разрушается
при кипячении в течение 25-30 минут.
Кстати, вояки обнаружили, что есть вакцина от ботулотоксина! Да-да, прям
как от кори. Но не спеши бежать в аптеку — вакцина не доступна широким мас-
сам, а, кроме того, те же вояки обнаружили, что 10%-30% людей неспособны к
иммунизации, а у остальных иммунитет возникает только спустя месяц и более.
Кстати, в количествах 1000-10000 токсических доз (а это немного — всего
0,057-0,57 мг/кг ежели в рот) ботулотоксин плюёт на эти ваши вакцины и рубит
насмерть.
5. Аматоксины
На самом деле это группа ядов, всё зависит от того, что прицепить на место
R1..R5. По природе это — циклические октапептиды, состоящие из восьми амино-
кислотных остатков. Встречаются в плодовых телах грибов рода Аманита, Галери-
на и Лепиота — да-да, бледная поганка именно отсюда.
R5'"
N
О \ п
Н V HN-yV Я, *
о
Аматоксины — одни из самых сильных гепатотоксинов на свете. Так что, сколь-
ко бы ты ни бухал, это не сравнится с этой прелестью: аматоксины надёжно бло-
кируют РНК-полимеразу II, что блокирует синтез матричной РНК и вызывают нек-
роз гепатоцитов. А поскольку в нашем мире без печени не выжить — в общем, ты
понял.
Особо приятным нюансом этой дряни является долгий латентный период: 6—30
часов. То есть ты надёжно не успеешь опомниться и промыть желудок. Симптомы
возникают внезапно: сильнейшая рвота (упорная), боли в животе, диарея. В про-
дуктах диареи (ну ты понял) наблюдается кровь, так как происходит деструкция
энтероцитов кишечника. Что происходит в этот момент с печенью... мне правда да-
же не хочется думать. Нарастают слабость, нарушения водно-электролитного ба-
ланса. На 2-е — 3-й сутки развиваются признаки токсической гепатопатии: пе-
чень увеличивается, настроение ухудшается, появляется желтуха и явления ге-
моррагического диатеза — это когда тебя обсыпает кровавой сыпью. Развивается
нефропатия, печёночно-почечная недостаточность, гепатаргия, анурия, кома. Всё
грустно. Крайне тяжело отравления протекают у детей, особенно опасно, если в
организм поступило большое количество токсинов (более 200 мг) : в этом случае
развитие интоксикации происходит молниеносно, с развитием острой атрофии пе-
чени и быстрым летальным исходом.
Основной причиной смерти является острая печёночная недостаточность, реже
острая печёночно-почечная недостаточность. Даже если ты выживешь, то, скорее
всего, получишь необратимые изменения структуры ткани печени, выраженные то-
тальными некрозами.
Как от этого спастись? К сожалению, аматоксины более устойчивы к нагрева-
нию, чем ботулотоксины. В любом случае не строй из себя грибника и если уж
пошёл в лес — найди себе занятие получше! Не покупай грибочки у бабушек, даже
если они выглядят очень мило! Помни про Белоснежку — а у тебя нет ни гномов,
ни знакомых принцев!
Как ни странно, при интоксикации помогают высокие дозы пенициллина. Погова-
ривают, что силибинин (силибин) — это, по сути, концентрат экстракта семян
расторопши — является противоядием от аматоксинов, но это неточно. Многие
предлагают поучаствовать в тестах, но почему-то никто не соглашается.
4. Афлатоксины
Афлатоксины — это группа поликетидов, продуцируемых микроскопическими гри-
бами (микромицетами) нескольких видов рода аспергилл (главным образом
Aspergillus flavus и A. parasiticus). Эти малыши растут на зёрнах, семенах и
плодах растений с высоким содержанием масла — например, на семенах арахиса.
Афлатоксины со временем и при неправильном хранении образуются в залежалых
сборах чая и других трав. Токсин обнаруживается также в молоке животных,
употреблявших зараженный корм.
Aspergillus flavus на чашке Петри.
Из всех биологически производимых ядов афлатоксины являются самыми сильными
гепатоканцерогенами из обнаруженных на сегодняшний день. При попадании в ор-
ганизм высокой дозы яда смерть наступает в течение нескольких суток из-за не-
обратимых поражений печени, при попадании низкой дозы развивается хронический
афлатоксикоз, характеризующийся подавлением иммунной системы, повреждением
ДНК, активацией онкогенов — раком печени в итоге. Да, скушав не очень хороший
арахис или семки — ты умрёшь. Может, не сразу, но гарантированно и мучитель-
но .
Афлатоксины устойчивы к тепловой обработке продукта — так что жареного ара-
хиса это тоже касается.
В развитых странах проводится жёсткий мониторинг1 продуктов, где чаще всего
встречаются афлатоксины (арахис, кукуруза, семя тыквы и т.д.), заражённые
партии уничтожаются. Для развивающихся стран, где подобный контроль отсутст-
вует, заражение продуктов плесневыми грибами остаётся серьёзным фактором
смертности. Например, в Мозамбике смертность от рака печени в 50 раз выше,
чем во Франции.
К какой стране относишь ты свою?
3. Ртуть и
Метилртуть
Про вред ртути знают все. Про то, что разбивать термометры и играть с кра-
сивыми волшебными шариками не стоит — надеюсь тоже.
Ртуть и все её соединения ядовиты. Воздействие ртути — даже в небольших ко-
личествах — может вызывать серьёзные проблемы со здоровьем и представляет уг-
розу для внутриутробного развития плода и развития ребёнка на ранних стадиях
жизни. Ртуть может оказывать токсическое воздействие на нервную, пищевари-
тельную и иммунную системы, а также на легкие, почки, кожу и глаза. ВОЗ рас-
сматривает ртуть в качестве одного из десяти основных химических веществ или
групп химических веществ, представляющих значительную проблему для обществен-
ного здравоохранения.
Но на самом деле это сейчас. Те же самые врачи вплоть до 1970-х годов очень
активно использовали соединения ртути:
■ хлорид ртути (I) (каломель) — слабительное;
■ меркузал и промеран — сильные мочегонные;
■ хлорид ртути (II) , цианид ртути (II) , амидохлорид ртути и жёлтый оксид
ртути(II) — антисептики (в том числе в составе мазей).
Известны случаи, когда при завороте кишок больному вливали в желудок стакан
ртути. По мнению древних врачевателей, предлагавших такой метод лечения,
ртуть благодаря своей тяжести и подвижности должна была пройти по кишечнику и
под своим весом расправить его перекрутившиеся части.
Препараты ртути применяли с XVI в. (в СССР вплоть до 1963 года) для лечения
сифилиса. Это было обусловлено тем, что бледная трепонема, вызывающая сифи-
лис, обладает высокой чувствительностью к органическим и неорганическим со-
единениям, блокирующим сульфгидрильные группы тиоловых ферментов микроба —
соединениям ртути, мышьяка, висмута и йода. Однако такое лечение было недос-
таточно эффективно и весьма токсично для организма больного, у которого тоже
есть сульфгидрильные группы, пусть и побольше, чем у несчастной трепонемы.
Такое лечение приводило к полному выпадению волос и высокому риску развития
серьезных осложнений. Тем не менее, добрые, человеколюбивые врачи пошли ещё
дальше: применялись методики общей меркуризации организма, при которой боль-
ной помещался в нагревающуюся емкость, куда подавались пары ртути. Данная ме-
тодика, хотя и была относительно эффективна, но побочные эффекты и риск смер-
тельного отравления ртутью привел к постепенному вытеснению её из клинической
практики.
Кстати, амальгаму серебра применяли в стоматологии в качестве материала
зубных пломб до появления светоотверждаемых материалов. Помни об этом каждый
раз, когда над тобой наклоняется симпатичная тётя-стоматолог в очках!
Наиболее ядовиты пары и растворимые соединения ртути. Сама металлическая
ртуть менее опасна, однако она постепенно испаряется даже при комнатной тем-
пературе, а пары могут вызвать тяжёлое отравление — и, кстати, пары не пах-
нут. Ртуть и её соединения (сулема, каломель, киноварь, цианид ртути) поража-
ют нервную систему, печень, почки, желудочно-кишечный тракт, при вдыхании —
дыхательные пути. Ртуть — типичный представитель кумулятивных ядов.
Немного особняком стоят органические соединения ртути, в частности — метил-
ртуть :
Н3С-Нд+ X"
Образуется, как правило, в результате метаболизма донных микроорганизмов
при выбросе ртути в водоёмы. Вещество очень ядовито. Токсичность больше, чем
у ртути, за счёт более активного взаимодействия с сульфгидрильными группами
ферментов и, следовательно, инактивации этих ферментов. Поскольку вещество
представляет собой ковалентное соединение и менее полярно, чем катион собст-
венно ртути, воздействие на организм сходно с отравлением тяжёлыми металлами
(в частности, ртутью), но имеет особенность: более выражено поражение нервной
системы. Это поражение известно как болезнь Минаматы.
Впервые этот синдром зарегистрировали и изучили в Японии, в префектуре Ку-
мамото в городе Минамата в 1956 году. Причиной возникновения болезни послужил
продолжительный выброс компанией «Chisso» в воду залива Минамата неорганиче-
ской ртути, которую донные микроорганизмы в своём метаболизме преобразовывали
в метилртуть, а поскольку это соединение склонно накапливаться в организмах,
в результате концентрация в тканях организмов возрастает с повышением их по-
ложения в пищевой цепочке. Так, в рыбе в заливе Минамата содержание метилрту-
ти составляло от 8 до 36 мг/кг, в устрицах — до 85 мг/кг, в то время как в
воде её содержалось не более 0,68 мг/л.
Симптомы включают нарушение моторики, жжение, покалывание и мурашки в ко-
нечностях , ухудшение внятности речи, усталость, звон в ушах, сужение поля
зрения, потерю слуха и неуклюжие движения. Некоторые из тяжёлых жертв болезни
Минаматы сходили с ума, теряли сознание и умирали в течение месяца после на-
чала болезни.
Имеются также жертвы с хроническими симптомами болезни Минаматы, такими как
головные боли, частая усталость, потеря обоняния и вкуса, а также забывчи-
вость , которые малозаметны, но чрезвычайно затрудняют повседневную жизнь.
Кроме того, имеются пациенты с врождённой болезнью Минаматы, которые родились
с патологией в результате воздействия метилртути, когда они ещё находились в
утробе своих матерей, употреблявших в пищу заражённую рыбу.
От болезни Минаматы ещё не придумали средства, поэтому лечение заключается
в попытках ослабить симптомы и в применении физической реабилитационной тера-
пии. В дополнение к физическому вреду, причиняемому здоровью, также имеется
социальный вред, который заключается в дискриминации жертв болезни Минаматы.
Ну что, ты всё ещё хочешь переехать в Страну Фукусимы, Минаматы и Восходящего
Солнца?
Кстати, в 1996 году в городе Мейсеи, расположенном возле залива, был соору-
жён музей болезни Минамата. В 2006 году на территории музея был построен Ме-
мориал в память о жертвах отравления ртутью в результате загрязнения залива
Минамата. Говорят, что жертвам от этого не полегчало.
Кстати, есть ещё одна штука — диметилртуть:
н н
«* ч
# ч
Н —"С—Нд—С— Н
ч и
Н Н
Ну, это — уже совсем дичь, которая настолько токсична, что её нигде практи-
чески не используют и не встречают. Бесцветная жидкость является одним из
сильнейших нейротоксинов. Утверждается, что она имеет несколько сладковатый
запах, однако науке неизвестны люди, которые бы это проверили и успели сооб-
щить свои ощущения. Хотя благодаря своей относительной стабильности диметил-
ртуть оказалась одним из первых открытых металлоорганических соединений. Ну,
люди любят открывать то, что их потом очень быстро выкашивает, Оппенгеймер
одобряет.
Чтобы тебя гарантированно отправить в мир иной, достаточно 0,05—0,1 мл этой
штуки. Риск ещё более увеличивается в силу высокого давления паров этой жид-
кости. Кстати, диметилртуть быстро (за секунды) проникает через латекс, ПВХ,
полиизобутилен и неопрен, и впитывается через кожу. Таким образом, большинст-
во стандартных лабораторных перчаток не являются надёжной защитой, и единст-
венным способом убежать безопасно обращаться с диметилртутью является исполь-
зование высокозащищённых ламинированных перчаток под вторыми, доходящими до
локтя неопреновыми или иными толстыми защитными перчатками. Отмечается также
необходимость ношения длинного лицевого щитка и работы под вытяжным колпаком.
Ты всё ещё хочешь познакомиться с этим сладковатым запахом?
Токсичность диметилртути была ещё раз подчёркнута смертью химика-неорганика
Карен Веттерхан (англ. Karen Wetterhahn), последовавшей через несколько меся-
цев после того, как она пролила несколько капель соединения себе на руку,
одетую в перчатку из латекса.
Диметилртуть легко преодолевает гематоэнцефалический барьер, вероятно, бла-
годаря образованию комплексного соединения с цистеином. Она очень медленно
выводится из организма, и, таким образом, имеет тенденцию к биоаккумуляции.
Симптомы отравления могут проявляться месяцы спустя, зачастую чересчур поздно
для эффективного лечения. Так-то.
Спасает мир только то, что диметилртуть практически не имеет применений
(хотя тут некий Александр Литвиненко что-то пытается сказать). Её крайне ред-
ко используют при калибровке ЯМР-спектрографов для детектирования ртути, хотя
даже тут люди, которые хоть что-то понимают, для этой цели обычно предпочита-
ют гораздо менее токсичные соли ртути.
2. Метанол
Все знают про метанол. Но на мой взгляд его недооценивают.
Н Н
vc-o
/
н
Проблема метанола на самом деле не его проблема, а проблема нашего организ-
ма. Ведь именно в нём содержится фермент алкогольдегидрогеназа (или АДГ I) ,
которой нас наградила мать-природа для расщепления спиртов. И если в случае
обычного этанола она расщепляет его до ацетальдегида (привет, похмелье!), а
если повезёт — до в общем-то безвредной и питательной уксусной кислоты в фор-
ме ацетил-кофермента А, то с метанолом случилась лажа: получается токсичный
формальдегид и формиат. Видимо, у матушки-природы очень специфичное чувство
юмора.
Проблема усугубляется тем, что, как утверждают смельчаки (их немного), ме-
танол по вкусу и запаху ничем не отличается от обычного спирта, а в смеси с
ним — тем более. Кстати, йодоформная реакция, когда с этиловым спиртом выпа-
дает йодоформ жёлтого цвета, а с метанолом ничего не выпадает, не работает
для определения содержания метанола в растворе этанола.
1-2 миллилитра метанола на килограмм тушки (то есть порядка 100 мл) обычно
гарантировано отправляет смельчаков к другим интересным лицам с крыльями за
спиной, а в виду особой предрасположенности этого вещества к глазному нерву —
всего 10-20 мл делает человека слепым. Навсегда.
К счастью, токсический эффект метанола развивается на протяжении нескольких
часов, и эффективные антидоты способны уменьшить наносимый вред. Поэтому если
ты, после злоупотребления почему-то чувствуешь головную боль, общую слабость,
недомогание, озноб, тошноту и рвоту — выпей ещё. Я не шучу: как указано в ру-
ководстве для врача скорой медицинской помощи, при отравлении метанолом анти-
дотом является этанол, который вводится внутривенно в форме 10 % раствора ка-
пельно или 30—40 % раствора перорально из расчёта 1—2 грамма раствора на 1 кг
веса в сутки. Полезный эффект в этом случае обеспечивается отвлечением фер-
мента АДГ I на окисление экзогенного этанола. Следует учесть, что при недос-
таточно точном диагнозе за отравление метанолом можно принять простую алко-
гольную интоксикацию (как ты уже заметил выше) или отравление 1,2-
дихлорэтаном или четырёххлористым углеродом (органические растворители, кото-
рые — тот ещё подарок, но не такой яркий) — в этом случае введение дополни-
тельного количества этилового спирта опасно. В общем, не повезло тебе. Кре-
пись .
Отравления метанолом довольно часты. Так, в США. в течение 2013 года зафик-
сировано 1747 случаев (и это да — США.) . Известно множество массовых отравле-
ний метанолом:
■ Массовое отравление метанолом в Испании в начале 1963 года; официальное
число погибших 51 человек, однако, существуют оценки в диапазоне от 1000
до 5000 человек.
■ Массовое отравление метанолом в Бангалоре (Индия) в июле 1981 года. Число
погибших — 308 человек.
■ Массовое отравление вином с добавкой метанола в Италии весной 1986 года;
погибли 23 человека.
■ Массовое отравление метанолом в Сальвадоре в октябре 2000 года вызвало
смерть 122 человек. Власти подозревали теракт, поскольку в спиртных напит-
ках на заводах-производителях метанол при расследовании инцидента не был
выявлен.
■ Массовое отравление метанолом 9—10 сентября 2001 года в городе Пярну (Эс-
тония) ; 68 человек погибли.
■ Массовое отравление метанолом в Чехии, Польше и Словакии в сентябре 2012
года; 51 человек погиб.
■ Массовое отравление метанолом 17-20 декабря 2016 года в Иркутске (Россия).
Число погибших — 78 человек.
По этой причине метанол и занял в нашем рейтинге второе место. И это уже
совсем не смешно.
1. Угарный газ
На первом месте у нас не будет какое-то жутко токсичное вещество, которое
можно найти где-то в каких-то тропических животных или рыбах. Так что про
тетродотоксин и батрахотоксин забудем.
Это не будет какая-то неорганика, которую можно встретить только на особых
производствах — типа нитрата бериллия, который, кстати, тоже сладкий на вкус,
или хлорида мышьяка, столь любимого в средние века.
Это не будет какая-то органика, которую тоже днём с огнём не найти — типа
рицина, или которая давным-давно изучена и лежит в аптечке — типа стрихнина
или дигитоксина.
Это не будет избитый цианид и синильная кислота, с которой случился epic
fail2 в случае Распутина.
Это не будет полоний-210 или VX, который гарантированно отправляет на тот
свет даже в миниатюрных дозах — но отнюдь не доступен широкой публике.
Нет, лидером у нас будет самый настоящий убийца, на счету у которого мил-
лионы жизней.
2 эпический провал (англ.)
На самом деле именно угарный газ спровадил на тот свет кучу народа. Этот
бесцветный газ без запаха и вкуса попадает в атмосферный воздух при любых ви-
дах горения. Угарный газ активно связывается с гемоглобином, образуя карбок-
сигемоглобин, и блокирует передачу кислорода тканевым клеткам, что приводит к
гипоксии гемического типа. Угарный газ также включается в окислительные реак-
ции, нарушая биохимическое равновесие в тканях. В этом его действие очень
схоже с цианидами.
Отравление возможно:
■ при пожарах;
■ на производстве, где угарный газ используется для синтеза ряда органиче-
ских веществ (ацетон, метиловый спирт, фенол и т. д.);
■ в газифицированных помещениях, в которых эксплуатируется газоиспользующее
оборудование (плиты, проточные водонагреватели, теплогенераторы с открытой
камерой сгорания) в условиях недостаточного воздухообмена, например, при
нарушении тяги в дымоходах и/или вентиляционных каналах либо недостатке
приточного воздуха для горения газа;
■ в гаражах при плохой вентиляции, в других непроветриваемых или слабо про-
ветриваемых помещениях, туннелях, так как в выхлопе автомобиля содержится
до 1—3 % СО по нормативам;
■ при длительном нахождении на оживлённой дороге или рядом с ней - на круп-
ных автострадах средняя концентрация СО превышает порог отравления;
■ в домашних условиях при утечке светильного газа и при несвоевременно за-
крытых печных заслонках в помещениях с печным отоплением (дома, бани);
■ при использовании некачественного воздуха в дыхательных аппаратах;
■ при курении кальяна (да-да — очень большой процент людей испытывают голов-
ные боли, головокружения, тошноту, сонливость после курения кальяна, что
обусловлено отравлением монооксидом углерода, образованным при недостатке
поступления кислорода в кальянный аппарат).
Так что шансов познакомиться с отравлением у тебя предостаточно.
При содержании 0,08 % СО во вдыхаемом воздухе человек чувствует головную
боль и удушье. При повышении концентрации СО до 0,32 % возникает паралич и
потеря сознания (смерть наступает через 30 минут). При концентрации выше 1,2
% сознание теряется после двух—трёх вдохов, человек умирает менее чем через 3
минуты в конвульсиях. При дотоксических концентарциях (меньше 0,08%) можно
поймать следующие прелести (по мере возрастания концентрации):
■ Снижение скорости психомоторных реакций, иногда — компенсаторное увеличе-
ние кровотока к жизненно важным органам. У лиц с выраженной сердечно-
сосудистой недостаточностью — боль в груди при физической нагрузке, одыш-
ка.
■ Незначительная головная боль, снижение умственной и физической работоспо-
собности , одышка при средней физической нагрузке. Нарушения зрительного
восприятия. Может быть смертельно для плода, лиц с тяжёлой сердечной не-
достаточностью .
■ Пульсирующая головная боль, головокружение, раздражительность, эмоциональ-
ная нестабильность, расстройство памяти, тошнота, нарушение координации
мелких движений рук.
■ Сильная головная боль, слабость, насморк, тошнота, рвота, нарушение зре-
ния , спутанность сознания.
■ Галлюцинации, тяжёлое нарушение согласованности движения мышц — именно по
этой причине при пожаре люди часто погибали.
Как помочь при отравлении угарным газом? Ну, во-первых, — покинуть зону за-
ражения. Кстати, обычный противогаз, мокрые тряпки на лицо и ватно-марлевые
повязки не спасают, угарный газ видел их всех в интересном месте и спокойно
через них проходит — нужен противогаз с гопкалитовым патроном — это тот, ко-
торый с окисью меди, окисляющей угарный газ до безопасного углекислого. Ну а
потом — дышать, дышать! Дышать свежим воздухом, а лучше — кислородом, дать
своим несчастным тканям и органам столь необходимое!
Мировой медицине неизвестны надежные антидоты для применения в случае от-
равления угарным газом. Но! — гордитесь: российскими учеными разработан инно-
вационный препарат «Ацизол», позиционируемый в качестве антидота (хотя поче-
му-то другие учёные в это мало верят). Вводится внутримышечно, в виде раство-
ра. Также предлагается в качестве профилактического средства. Российские учё-
ные приглашают протестировать этот препарат, но желающих почему-то ещё мень-
ше , чем в случае антидота от аматоксинов.
НЕСТРАШНЫЕ
ЯДЫ
10. Белизна
Да, я знаю, что сейчас ты сразу воскликнешь: «Ура, наконец-то хлор, великий
и ужасный!» Но всё не так.
Во-первых, в белизне содержится не хлор, а гипохлорит натрия. Да, он разва-
ливается в итоге до хлора, но всё же это не хлор.
Во-вторых — несмотря на то, что хлор по сути был первым боевым отравляющим
веществом в истории человеколюбивого человечества (впервые применен в 1915
году во время битвы при Ипре — ага, он, а не иприт, хотя название оттуда), он
сразу «не пошёл».
Проблема в том, что человек чует хлор задолго до того, как отравляется. А
убегает чуть позже.
Посуди сам: запах хлора почувствует любой человек без гайморита на 0,1-0,3
ррт (хотя говорят, что гайморит он тоже пробивает) . Концентрацию 1-3 ррт
обычно терпят не более часа — нестерпимое жжение в глазах приводит к мыслям,
что у тебя есть масса важных дел, но почему-то подальше отсюда. При 30 ррт
абсолютно сразу (а не через час) будут бежать слёзы, появится надрывный ка-
шель. При 40-60 ррт начнутся проблемы с лёгкими.
Летальным является пребывание в атмосфере с концентрацией хлора 400 ррт в
течение получаса. Ну, или несколько минут — при концентрации 1000 ррт.
В Первую Мировую пользовались тем, что хлор чуть больше, чем в два раза тя-
желее воздуха — а потому пускали его по равнине, выкуривая противника из око-
пов . А там — уже снимали старым добрым и испытанным способом.
Конечно, если ты работаешь на хлорном производстве, и тебя там привяжут
возле цистерны с хлором — есть повод обеспокоиться. Но ожидать, что ты отра-
вишься хлором при мойке унитаза или из-за электролиза солёной воды — мягко
говоря не стоит.
Ну да, если всё-таки не повезло — к сведению: противоядия от хлора не суще-
ствует , лечат свежим воздухом. Ну и восстановлением обожжёной ткани, конечно.
9. Витамин А
Ну, или в простонародье - ретинол.
Все помнят про витамины. Ну и их пользу. Некоторые путают с витаминами бух-
ло и курево — но то так.
Всем бабушки в детстве говорили кушать яблочки и морковку. Мне — говорила.
Я просто обожал старое советское морковное пюре в маленьких таких баночках!
Но не путайте грозный ретинол с природным каротином (это который в дыне и
морковке): при избыточном употреблении каротинов возможно пожелтение ладоней,
подошв стоп и слизистых (у меня, кстати, в детстве такое было!), однако даже
в крайних случаях симптомов интоксикации не наблюдается. Учёные кормили как-
то разную живность каротином до полного обжелтения, но ничего, кроме странно-
го взгляда на них со стороны животных им добиться не удалось.
Так вот, LD5o ретинола 2 г/кг у крыс, которые его кушали. Учитывая то, что
витамин — жирорастворимый, то если закусить сальцем — будет меньше. У крысок
наблюдалась потеря сознания, судороги, смерть.
С человеком случаи были интереснее: доза витамина А 25 000 МБ/кг вызывает
острое отравление, а ежедневное употребление дозы 4000 МБ/кг в течение 6—15
месяцев вызывает хроническое отравление (для справки: медики — они очень
сложные люди для понимания, и это не только из-за почерка — витамин А они
считают в МБ — международных единицах, в качестве одной единицы МБ было при-
нято 0,3 мкг ретинола).
Для отравления в случае человека характерны следующие симптомы: воспаление
роговицы глаза, потеря аппетита, тошнота, увеличение печени, боли в суставах.
Хроническое отравление витамином А наблюдается при регулярном употреблении
высоких доз витамина, больших количеств рыбьего жира.
Случаи острого отравления со смертельным исходом возможны при употреблении
в пищу печени акулы, белого медведя, морских животных, хаски (не мучайте со-
бак!). Европейцы начали сталкиваться с этим, по крайней мере, с 1597 года,
когда участники третьей экспедиции Баренца серьёзно заболели после того, как
съели печень белого медведя.
Острая форма отравления проявляется в виде судорог, паралича. При хрониче-
ской форме передозировки повышается внутричерепное давление, что сопровожда-
ется головной болью, тошнотой, рвотой. Одновременно возникает отёчность жёл-
того пятна и связанные с этим нарушения зрения. Проявляются геморрагии, а
также признаки гепато- и нефротоксическохю действия больших доз витамина А.
Могут происходить спонтанные переломы костей. Избыток витамина А может вы-
звать врождённые дефекты и поэтому не должен превышать рекомендуемой дневной
нормы, а беременным его лучше вообще не пить.
Для ликвидации отравления назначают маннит, снижающий внутричерепное давле-
ние и ликвидирующий симптомы менингизма, глюкокортикоиды, ускоряющие метабо-
лизм витамина в печени и стабилизирующие мембраны лизосом в печени и почках.
Витамин Е тоже стабилизирует клеточные мембраны.
Так что, помни: не всё полезное — полезно в больших количествах.
8. Железо
Безусловно токсичным является попадание железного прута в мозг, однако это
неточно.
А если серьёзно, то с железом ситуация очень близка к аналогичной с витами-
ном А.
Некоторым для ликвидации железодефицитной анемии назначают железо. Моя при-
снопамятная бабушка всегда советовала кушать яблочки — в них много железа (и
все знают этот бородатый анекдот3) .
Раньше железо кушали в буквальном смысле — на картинке выше карбонильное
железо — вот его и кушали: в желудке полно соляной кислоты, так что мелкодис-
персное железо там растворялось и этого было достаточно.
Потом начали назначать сульфаты железа и лактаты железа. Прикол железа в
том, что оно обязательно должно быть двухвалентными: трёхвалентное железо ор-
ганизму и знать не знать, кроме того, оно радостно падает в осадок при рН вы-
ше 4 .
7-35 г железа абсолютно надёжно спровадит тебя на тот свет. И я сейчас не о
металлическом предмете в нужное место тела — я о солях железа. С детьми — ещё
сложнее (дети — это всегда сложно): 3 грамма железа детальны для детишек
младше 3 лет. Кстати по статистике это — самая распространённая форма случай-
ного детского отравления.
Поведение избытка железа очень напоминает отравление тяжёлыми металлами (и,
3 В переполненном автобусе женщина ест одно за другим яблоки. И каждый раз, надкуса-
вая, обрызгивает рядом стоящего мужчину соком. И каждый раз повторяет:
"Ой, извините. . . простите.... но я так люблю яблоки! В них так много железа, так
много железа... Они очень полезные, в них так много железа...."
Наконец мужик не выдерживает и, вытираясь в очередной раз, спрашивает:
- Гражданка, а вы не боитесь что рельсами какать начнете?..
кстати, лечится почти также). Железо может накапливаться в организме, как и
тяжёлые металлы — но при некоторых наследственных и хронических заболеваниях
или же при избыточном поступлении извне. Люди с избыточным содержанием железа
страдают от физической слабости, теряют вес, чаще болеют. При этом избавиться
от избытка железа часто намного труднее, чем устранить его дефицит.
При тяжелом отравлении железом повреждается слизистая оболочка кишечника,
развивается печеночная недостаточность, появляются тошнота и рвота. Характер-
ны диарея и так называемый «чёрный стул» — ну ты понял. Если запустить — тя-
жёлые формы поражения печени, кома, встреча с давно умершими родственниками.
7. Аспирин
Почему-то сейчас я вспоминаю все американские фильмы, в которых герои при
головной боли прямо жрут пачками какие-то таблетки. Господи!
Ацетилсалициловая кислота или аспирин — как назвал его Феликс Хоффман, ко-
торый 10 августа 1897 года синтезировал сей живительный продукт в лаборатори-
ях фирмы Bayer AG, имеет LD5o У крысок на уровне 200 мг/кг. Да, это много,
столько таблеток не съешь, но, как и у любого лекарства у аспирина есть по-
бочка. И они так себе: проблемы с ЖКТ и отёк тканей. Однако если всё-таки
действительно наесться аспирина, то при острой передозировке (это когда один
раз — но вагон) смертность составляет 2 %. Хроническая передозировка (это ко-
гда высокие дозы — и долго) чаще летальна, смертность составляет 25 %, ну и
как с железом хроническая передозировка может быть особенно тяжелой у детей.
При отравлении аспирином наблюдается острое желудочное расстройство, спу-
танность сознания, психоз, ступор, звон в ушах, сонливость.
Лечат, как любой передоз: активированный уголь, внутривенно декстрозу и
нормальный физиологический раствор, бикарбонат натрия и диализ.
Отдельного внимания заслуживает синдром Рея — редкая, но тяжелая болезнь,
характеризующаяся острой энцефалопатией и отложениями жира в печени. Эта шту-
ка может возникать, когда детям или подросткам дают аспирин от лихорадки или
другой болезни, или инфекции. В период 1981-1997 гг. в Центрах по контролю и
профилактике заболеваний США. было зарегистрировано 1207 случаев синдрома Рея
у людей моложе 18 лет. Из них 93 % сообщили, что болели за три недели, пред-
шествующие началу синдрома Рея, чаще всего с респираторной инфекцией, ветря-
ной оспой или диареей.
Выглядит это так:
■ Через 5-6 дней после начала вирусного заболевания (при ветряной оспе — на
4-5 день после появления высыпаний) внезапно развиваются тошнота и неукро-
тимая рвота, сопровождающаяся изменением психического статуса (варьирует
от лёгкой заторможенности до глубокой комы и эпизодов дезориентации, пси-
хомоторного возбуждения).
■ у детей до 3-х лет основными признаками болезни могут быть нарушение дыха-
ния, сонливость и судороги, а у детей первого года жизни отмечается напря-
жение большого родничка.
■ При отсутствии адекватной терапии характерно стремительное ухудшение со-
стояния больного: быстрое развитие комы, судорог, остановки дыхания.
■ Увеличение печени отмечается в 40 % случаев, однако желтуха наблюдается
редко.
■ Характерно повышение ACT, АЛТ, аммиака в сыворотке крови больных.
Как этого избежать? Да просто: нельзя давать своему ребенку аспирин, если
он заболел гриппом, корью или ветряной оспой. Соблюдать осторожность при на-
значении ацетилсалициловой кислоты при высокой температуре у детей до 12 лет.
В этой ситуации рекомендуется заменять ацетилсалициловую кислоту парацетамо-
лом или ибупрофеном. Немедленно обращайтесь к врачу, если у вашего ребенка
появляются признаки: рвота, сильная головная боль, вялость, раздражитель-
ность , делирий, расстройство дыхания, ригидность рук и ног, кома.
Берегите детишек, всё-таки они — наше наследие.
6. Углекислый газ
Да-да, все мы дышим и выделяем этот самый углекислый газ. А организм ничем
полезным так просто разбрасываться не будет! В воздухе, кстати, углекислого
газа примерно 0,04% — для сравнения, аргона в воздухе в 20 раз больше.
Кроме как тобой и прочими животными, углекислый газ выделяется при полном
горении и находится во всех шипучих напитках — как безалкогольных, так и по-
интереснее (о них — ниже).
При концентрации уже 0,1 % (такое содержание углекислого газа иногда наблю-
дается в воздухе мегаполисов), люди начинают чувствовать слабость, сонливость
— помнишь, как тебя неудержимо тянуло зевать? При повышении до 7—10 % разви-
ваются симптомы удушья, проявляющиеся в виде головной боли, головокружения,
расстройстве слуха и в потере сознания (симптомы, сходные с симптомами высот-
ной болезни), эти симптомы развиваются, в зависимости от концентрации, в те-
чение времени от нескольких минут до одного часа.
При вдыхании воздуха с очень высокими концентрациями газа смерть наступает
очень быстро от удушья, вызванного гипоксией.
Вдыхание воздуха с повышенной концентрацией этого газа не приводит к долго-
временным расстройствам здоровья. После удаления пострадавшего из атмосферы с
высокой концентрацией углекислого газа быстро наступает полное восстановление
здоровья и самочувствия.
А ещё углекислый газ в 1,5 раза тяжелее воздуха — и это нужно учитывать в
плане скопления в нишах и подвалах.
Проветривай свою комнату!
5. Сахар
Как выглядит сахар — знают все. Про холивар — что пить с сахаром, а что —
без: кофе или чай — не будем, он унёс слишком много жизней.
На самом деле сахар (а точнее — глюкоза) — представляет собой одно из ос-
новных питательных соединений — и единственное, которое усваивается нервной
тканью. Без сахара ты не сможешь думать и читать этот текст!
Тем не менее, у сахара есть токсическая доза — 50% крысок умирают при съе-
дании сахара 30 г/кг (не спрашивайте, как им его запихивали) . Я как сейчас
помню вагон метро в Нью-Йорке в 2014 году, где на сахар списывали все болез-
ни: от импотенции до инфаркта. Я ещё подумал тогда: и как человечество выжило
без химических подсластителей?
Так или иначе, сахар — токсичен в больших (как ты уже заметил — очень боль-
ших) дозах. Симптомы отравления относительно скудны:
■ Желудочно-кишечные расстройства.
■ Депрессивное состояние:
4 Бесконечные прения непримиримых оппонентов.
Но на самом деле среди нас довольно много людей, для которых сахар — дейст-
вительно яд. Это диабетики. Я — химик, я не медик, но знаю, что диабеты быва-
ют разного типа, разной тяжести, из-за разных причин и по-разному лечатся. А
потому, если ты заметил у себя:
■ Полиурию — усиленное выделение мочи, вызванное повышением осмотического
давления мочи за счёт растворённой в ней глюкозы (в норме глюкоза в моче
отсутствует). Проявляется учащённым обильным мочеиспусканием, в том числе
и в ночное время.
■ Полидипсию (постоянную неутолимую жажду) — обусловлена значительными поте-
рями воды с мочой и повышением осмотического давления крови.
■ Полифагию — постоянный неутолимый голод. Этот симптом вызван нарушением
обмена веществ при диабете, а именно неспособностью клеток поглощать и пе-
рерабатывать глюкозу в отсутствие инсулина (голод среди изобилия).
■ Похудение (особенно характерно для диабета первого типа) — частый симптом
диабета, который развивается несмотря на повышенный аппетит больных. Поху-
дение (и даже истощение) обусловлено повышенным катаболизмом белков и жи-
ров из-за выключения глюкозы из энергетического обмена клеток.
■ Вторичные признаки: зуд кожи и слизистых оболочек, сухость во рту, общая
мышечная слабость, головная боль, воспалительные поражения кожи, трудно
поддающиеся лечению, нарушение зрения.
— дуй в больницу и сдавай кровь на сахар!
Диабет — далеко не приговор, он лечится, а вот если не лечить и кушать
сладкое — то тебя ждёт: порок сердца, слепота, повреждение почек, повреждение
нервов, так называемая диабетическая стопа:
4. Поваренная соль
«Соль и сахар — наши белые враги», верно? Ну, именно поэтому за сахаром
следует соль.
Трудно представить себе нашу еду без соли, а между прочим употребляем мы её
исключительно из-за личных предпочтений: и натрия и хлора полно в продуктах,
дополнительный источник попросту не нужен.
Несмотря на то, что соль выполняет важнейшую функцию поддержки водно-
солевого баланса в организме, обеспечивая правильную работу практически всего
— от крови до почек, 3 г/кг крысы или 12,5 г/кг человека способно убить.
Причина — именно нарушение этого самого водно-солевого баланса, которое
приводит к отказу работы почек, резкому повышению кровяного давления и смер-
ти.
Я не думаю, что кто-то способен съесть столько соли (разве что на спор — ну
ОК, неплохой вариант премии Дарвина), однако даже малые «передозы» соли ска-
зываются не лучшим образом: известно, что уменьшение потребления соли до 1
чайной ложки в день и меньше обеспечивает снижение артериального давления на
6-8 мм рт.ст. На фоне того, что гипертония косит людей покруче, чем СПИД и
рак, не думаю, что снижение потребления соли — такая прям ничтожная мера по
выживанию.
3. Кофеин
А теперь мы поговорим про напитки. Кофе, чай, кола, энергетики — всё это
содержит кофеин. Сколько чашек кофе ты выпил уже сегодня? Я, пока пишу всё
это — ни одной, но очень хочется...
Кстати, 1,3,7-триметилксантин, гуаранин, матеин, метилтеобромин, теин —
есть то же в профиль, просто другие названия, очень часто придуманные, чтобы
воскликнуть: «Вы что, в этом напитке ни грамма кофеина — там... — это совсем
другое и намного полезнее!» Исторически дело было так: в 1819 году немецкий
химик Фердинанд Рунге очень хотел спать и выделил алкалоид, который назвал
кофеином (кстати, он вообще молодчина: выделил хинин, придумал использовать
хлор как дезинфектор и начал историю анилиновых красителей). Потом в 1827 го-
ду Удри выделил из чайных листьев новый алкалоид и назвал его теином. А в
1838 году Иобст и Г. Я. Мульдер обиделись на всех и доказали тождественность
теина и кофеина. Структура кофеина была выяснена к концу XIX века Германом
Эмилем Фишером, который был также первым человеком, кто искусственно синтези-
ровал кофеин. Он стал лауреатом Нобелевской премии по химии 1902 года, кото-
рую получил отчасти за эту работу — бой со сном был окончательно выигран!
50% собачек умирают, если принимают с едой 140 мг/кг кофеина. При этом они
испытывают острую почечную недостаточность, тошноту, рвоту, внутренние крово-
излияния, нарушения ритма сердца, судороги. Неприятная смерть, да.
У человека в малых дозах кофеин оказывает стимулирующее воздействие на
нервную систему — ну это все на себе проверяли. При длительном применении мо-
жет вызывать слабую зависимость — теизм.
Под воздействием кофеина ускоряется сердечная деятельность, поднимается
кровяное давление, примерно на 40 минут слегка улучшается настроение за счёт
высвобождения дофамина, но через 3—6 часов действие кофеина проходит: появля-
ется усталость, вялость, снижение трудоспособности.
В основе психостимулирующего действия кофеина лежит его способность подав-
лять активность центральных аденозиновых рецепторов (А1 и А2) в коре головно-
го мозга и подкорковых образованиях ЦНС. В настоящее время показано, что аде-
нозин выполняет в ЦНС роль нейромедиатора, агонистически влияя на аденозино-
вые рецепторы, расположенные на цитоплазматических мембранах нейронов. Возбу-
ждение аденозином аденозиновых рецепторов I вида (А1) вызывает в клетках го-
ловного мозга уменьшение образования цАМФ, что в конечном итоге приводит к
угнетению их функциональной активности. Блокада А1-аденозиновых рецепторов
способствует прекращению тормозного действия аденозина, что клинически прояв-
ляется повышением умственной и физической работоспособности.
Однако кофеин не обладает избирательной способностью блокировать только А1-
аденозиновые рецепторы головного мозга, а также блокирует и А2-аденозиновые
рецепторы. Доказано, что активация А2-аденозиновых рецепторов в ЦНС сопровож-
дается подавлением функциональной активности D2 дофаминовых рецепторов. Бло-
када кофеином А2-аденозиновых рецепторов способствует восстановлению функцио-
нальной активности D2 дофаминовых рецепторов, что также вносит вклад в психо-
стимулирующий эффект препарата.
Короче говоря, кофеин что-то там блокирует. Как и опиаты. Как и ЛСД. А по-
тому привыкание будет, но поскольку блокировка не так сильна, а рецепторы —
не так жизненно важны, теизм — не наркомания (хотя многие кофеманы поспорят).
Симптомы переедания кофеина — боль в животе, ажитация, тревога, психическое
и двигательное возбуждение, спутанность сознания, делирий (диссоциатив),
обезвоживание, тахикардия, аритмия, гипертермия, учащенное мочеиспускание,
головная боль, повышенная тактильная или болевая чувствительность, тремор или
мышечные подергивания; тошнота и рвота, иногда с кровью; звон в ушах, эпилеп-
тические припадки (при острой передозировке — тонико-клонические судороги).
Кофеин в дозах более 300 мг в сутки (в том числе на фоне злоупотребления
кофе — более 4 чашек натурального кофе по 150 мл) может вызвать состояние
тревоги, головную боль, тремор, спутанность сознания, нарушения работы серд-
ца.
В дозах 150—200 мг на килограмм массы тела человека кофеин вызывает смерть.
Прям как у собачек.
Так, блин, ну где там мой кофе?
2. Никотин
Ну, про вред курения знают все. И про то, что никотин — яд, тоже. Но давай-
те разберёмся.
С токсичностью никотина связано нашумевшее дело об отравлении в Бельгии в
1850 году, когда граф Бокарме был обвинён в отравлении брата жены. В качестве
консультанта выступил бельгийский химик Жан Серве Стае, который в ходе труд-
ного анализа не только установил, что отравление было произведено никотином,
но также разработал метод обнаружения алкалоидов, который с небольшими моди-
фикациями и сегодня применяется в аналитической химии.
После этого никотин не изучал и не определял только ленивый. На данный мо-
мент известно следующее.
Как только никотин попадает в организм, он быстро распространяется по крови
и может преодолевать гематоэнцефалический барьер. То есть попадать прямо в
мозг. В среднем достаточно 7 секунд после вдыхания табачного дыма, чтобы ни-
котин достиг мозга. Период полувыведения никотина из организма составляет
около двух часов. Никотин, вдыхаемый с табачным дымом при курении, составляет
малую долю никотина, содержащегося в табачных листьях (большая часть вещества
сгорает, печалька). Количество никотина, абсорбируемого организмом при куре-
нии, зависит от множества факторов, включая вид табака, от того, вдыхается ли
весь дым и используется ли фильтр. В случае с жевательным и нюхательным таба-
ком, которые помещаются в рот и жуются или вдыхаются через нос, количество
никотина, попадающего в организм, гораздо больше, чем при курении табака. Ни-
котин метаболизируется в печени с помощью фермента цитохрома Р450 (в основ-
ном, CYP2A6, а также CYP2B6). Основной метаболит — котинин.
Действие никотина на нервную систему хорошо изучено и неоднозначно. Никотин
действует на никотиновые ацетилхолиновые рецепторы: протонированный атом азо-
та пирролидинового цикла в никотине имитирует четвертичный атом азота в аце-
тилхолине, а атом азота пиридина имеет характер основания Льюиса, как и ки-
слород кетогруппы ацетилхолина. В низких концентрациях он увеличивает актив-
ность этих рецепторов, что, среди прочего, ведёт к увеличению количества сти-
мулирующего гормона адреналина (эпинефрина). Выброс адреналина приводит к ус-
корению сердцебиения, увеличению кровяного давления и учащению дыхания, а
также к большему уровню глюкозы в крови.
Симпатическая нервная система, действуя через чревные нервы на мозговое ве-
щество надпочечника, стимулирует выброс адреналина. Ацетилхолин, вырабатывае-
мый преганглионарными симпатическими волокнами этих нервов, действует на ни-
котиновые ацетилхолиновые рецепторы, вызывая деполяризацию клеток и приток
кальция через потенциалозависимые кальциевые каналы. Кальций запускает экзо-
цитоз хромаффинных гранул, тем самым способствуя выбросу адреналина (и норад-
реналина) в кровь.
Я уже поразил твой мозг хуже никотина? Да? Ну, тогда о приятном.
Кроме всего прочего, никотин увеличивает уровень дофамина в путях центров
удовольствия в мозге. Было выявлено, что курение табака подавляет моноаминок-
сидазу — фермент, отвечающий за расщепление моноаминных нейромедиаторов (на-
пример, дофамина) в мозге. Считается, что сам никотин не подавляет выработку
моноаминоксидазы, за это отвечают другие компоненты табачного дыма. Повышен-
ное содержание дофамина возбуждает центры удовольствия мозга, эти же центры
мозга отвечают за «болевой порог организма» поэтому, вопрос о том, получает
ли курящий человек удовольствие, остаётся открытым.
Несмотря на сильную токсичность, при употреблении в малых дозах (напр. при
табакокурении) никотин действует как психостимулятор. Никотиновое воздействие
на настроение различно. Вызывая выброс глюкозы из печени и адреналина (эпи-
нефрина) из мозгового вещества надпочечника, он вызывает возбуждение. С субъ-
ективной точки зрения это проявляется ощущениями расслабленности, спокойствия
и живости, а также умеренно-эйфорическим состоянием.
Употребление никотина приводит к снижению массы тела, уменьшая аппетит в
результате стимуляции им ПОМК-нейронов и увеличения уровня глюкозы в крови
(глюкоза, воздействуя на центры насыщения и голода в гипоталамусе головного
мозга, притупляет чувство голода). Правда, доступная, понятная и полезная
диета «не жрать много» работает ещё более эффективно.
Как мы видим, действие никотина на организм довольно сложно. Что из этого
следует вычленить:
■ Никотин — вещество, взаимодействующее с нервными рецепторами
■ Как многие подобные вещества, никотин вызывает привыкание и зависимость
Кстати, у пациентов с психическими расстройствами отмечается повышенное
пристрастие к курению (ты куришь? — задумайся и сходи к психиатру: здоровых
не бывает — бывают недообследованные). Большое количество исследований по
всему миру утверждает, что больные шизофренией более склонны к курению (20
разных стран исследовали в общей сложности 7593 пациентов с шизофренией, из
них 62 % были курильщиками) . На 2006 год в США. 80% или более людей с шизофре-
нией курят (по данным NCI) . Существует ряд гипотез относительно причин этого
пристрастия, объясняющих его как стремлением противостоять симптомам рас-
стройства, так и стремлением противостоять негативному действию антипсихоти-
ков. По одной из гипотез никотин сам нарушает психику.
Никотин чрезвычайно токсичен для холоднокровных животных. Действует как
нейротоксин, вызывая паралич нервной системы (остановка дыхания, прекращение
сердечной деятельности, смерть). Средняя летальная доза для человека — 0,5-1
мг/кг, для крыс — 140 мг/кг через кожу, для мышей — 0,8 мг/кг внутривенно и
5,9 мг/кг при внутрибрюшинном введении. Никотин является ядовитым для некото-
рых насекомых, вследствие чего раньше широко использовался как инсектицид, а
в настоящее время в том же качестве продолжают использоваться производные ни-
котина — такие, как, например, имидаклоприд.
Длительное употребление может вызвать такие заболевания и дисфункции, как
гипергликемия, артериальная гипертония, атеросклероз, тахикардия, аритмия,
стенокардия, ишемическая болезнь сердца, сердечная недостаточность.
На самом деле токсичность никотина — практически ничто на фоне остальной
прелести, а именно:
■ Смолы при курении — способствуют развитию онкологических заболеваний, в
том числе рака лёгких, языка, гортани, пищевода, желудка и т.д.
■ Негигиеничное курение — способствует развитию гингивита и стоматита.
■ Продукты неполного сгорания (угарный газ) — ну тут понятно, читайте выше.
■ Отложение смол в лёгких — утренний кашель курильщика, бронхиты, эмфизему
лёгких.
В настоящий момент ни одна из методик курения не спасает на 100% от послед-
ствий — а потому все эти ваши фильтры, кальяны и прочее — не работает.
Вейперам тоже расслабляться не следует — а причина проста:
■ Несмотря на то, что используются безвредные компоненты типа глицерина —
они безвредны для пищевой промышленности! Никто не знает о последствиях
воздействия и вообще о составе газов, поступающих при пиролизе во время
вейпинга. Работы по исследованию сейчас только ведутся, и результаты уже
впечатляют.
■ Я уже говорил, что никотин использовался как пестицид. С 2014 года он
практически не применяется в США., в Евросоюзе — вообще запрещён с 2009 го-
да. Впрочем, это не мешает его использовать в Китае... В настоящий момент на
рынке имеется никотин фармацевтической чистоты (Pharma Grade, USP/PhEur
или USP/EP). Но есть и инсектицид, который производится в Китае. Внимание:
что дешевле? Повторюсь, я — не вейпер, но я бы для интереса погуглил и
сравнил цену того, что ты купил в этой баночке с тем, сколько это должно
было стоить. А то ведь можешь в какой-то момент почувствовать себя тарака-
ном полностью насладиться примесями в никотине низкого качества.
Короче говоря, в настоящий момент человечество не использует полностью
безопасных способов употребления никотина. А надо ли?
1. Этанол
Вино — наш друг, но в нем живет коварство:
Пьешь много — яд, немного пьешь — лекарство.
Не причиняй себе излишеством вреда,
Пей в меру — и продлится жизни царство...
Абу Али Хусейн ибн Абдуллах ибн аль-Хасан
ибн Али ибн Сина (Авиценна)
Этанол - С2Н5ОН5.
Вообще, существует даже токсикология этанола — область медицины, изучающая
токсичное вещество этанол (алкоголь) и всё с этим связанное. Поэтому не жди-
те, что я смогу втиснуть в несколько абзацев целый раздел медицины.
По сути, с этанолом человечество знакомо очень и очень давно. Обнаруженные
сосуды каменного века с остатками ферментированных напитков позволяют судить
о том, что производство и употребление алкогольных напитков существовало уже
в эпоху неолита. Пиво и вино — одни из древнейших напитков. Вино стало одним
из наиболее значимых культурных символов для разных народов Средиземноморья,
и заняло важное место в их мифологии и ритуалах, а впоследствии — и в христи-
анском богослужении (см. Евхаристия). У народов, выращивающих злаки (ячмень,
пшеницу, рожь), пиво было основным праздничным напитком.
Кстати, являясь побочным продуктом метаболизма глюкозы, в крови здорового
человека может содержаться до 0,01% эндогенного этанола.
И, несмотря на всё это, до сих пор наука точно не уверена на счёт:
■ механизма воздействия этанола на ЦНС — опьянения
■ механизма и причин похмелья
Действие этанола на организм столь многогранно, что заслуживает отдельной
статьи. Но раз уж я начал...
Считается, что этанол, обладая выраженной органотропностью, больше накапли-
вается в мозгу, чем в крови. Даже низкие дозы алкоголя запускают активность
ингибиторных ГАМК — систем головного мозга, и именно этот процесс и приводит
к седативному эффекту, сопровождающемуся расслаблением мышц, сомноленциеи и
эйфорией (ощущением опьянения). Генетические вариации рецепторов ГАМК могут
5 При осмотре трофеев Василий Иванович и Петька обнаружили цистерну со спиртом. Что-
бы бойцы не перепились, подписали С2Н5-ОН, надеясь, что бойцы химию знают слабо. На-
утро все были «в стельку». Чапаев растормошил одного и спрашивает:
— Как нашли?<Ьг/>
— Да просто. Искали мы, искали, вдруг смотрим: что-то на цистерне написано — а
потом тире и «ОН». Попробовали — точно он!
влиять на склонность к алкоголизму.
Особенно выраженная активация дофаминовых рецепторов наблюдается в прилежа-
щем ядре и в вентральных областях покрышки мозга. Реакцией именно этих зон на
высвобождающийся под действием этанола дофамин и обусловлена эйфория, с чем
может быть связана возможность возникновения зависимости от алкоголя. Этанол
также ведёт к выделению опиоидных пептидов (напр., бета-эндорфина), которые,
в свою очередь, связаны с высвобождением дофамина. Опиоидные пептиды также
играют определённую роль в формировании эйфории.
Наконец, алкоголь стимулирует серотонинергическую систему мозга. Существуют
генетически обусловленные отличия чувствительности к алкоголю, зависящие от
аллелей генов белков-переносчиков серотонина.
В настоящее время активно изучается воздействие алкоголя и на другие рецеп-
торы и медиаторные системы головного мозга, включая адреналиновые, каннабино-
ловые, ацетилхолиновые рецепторы, аденозиновые и стресс-регулирующие (напр.,
кортикотропин-рилизинг-гормон) системы.
Короче говоря, всё очень запутанно и представляет собой отличное поле для
пьянки научной деятельности.
Отравления этиловым спиртом на протяжении длительного периода занимают ве-
дущее место среди бытовых отравлений по абсолютному числу летальных исходов.
Более 60 % всех смертельных отравлений в России обусловлены алкоголем. Однако
касательно смертельной концентрации и дозы — всё не так просто. Считается,
что смертельная концентрация алкоголя в крови составляет 5-8 г/л, смертельная
разовая доза — 4-12 г/кг (около 300 мл 96 % этанола), однако у лиц с хрониче-
ским алкоголизмом толерантность к алкоголю может быть значительно выше.
Объясняется это всё различной биохимией: скорость опьянения и его интенсив-
ность различна как у разных народов, так и у мужчин и женщин (это обусловлено
тем, что изоферментный спектр фермента алкогольдегидрогеназы (АДГ или АДГ I)
генетически детерминирован — активность различных изоформ АДГ имеет чётко вы-
раженные различия у разных людей). Кроме того, особенности опьянения также
зависят от массы тела, роста, количества выпитого алкоголя и вида напитка
(наличие сахара или дубильных веществ, содержание углекислого газа, крепость
напитка, закуска).
В организме АДГ окисляет этанол до ацетальдегида и, если всё хорошо — даль-
ше до безопасной и крайне калорийной уксусной кислоты — да-да, я не шучу:
«что-то стало холодать — не пора ли нам поддать» имеет под собой вполне био-
химическое обоснование: этанол — чрезвычайно калорийный продукт. На практике
всё усугубляется либо недостатком кислорода для окисления (накуренное помеще-
ние, спёртый воздух — это всё отсюда), либо избытком этанола, либо неактивно-
стью АДГ — результатом генетической предрасположенности или элементарного за-
поя. В итого всё останавливается на ацетальдегиде — который является токсич-
ным, мутагенным и канцерогенным веществом. Существуют доказательства канцеро-
генности ацетальдегида в экспериментах на животных, кроме того, ацетальдегид
повреждает ДНК.
Вся беда этанола почти полностью связана с ацетальдегидом, но вообще, ток-
сическое действие по сути уникально и всеобъемлюще. Посудите сами:
■ Нарушения деятельности желудочно-кишечного тракта. Они проявляются острыми
болями в области желудка и диареей. Наиболее тяжело они протекают у боль-
ных алкоголизмом. Боли в области желудка обусловлены повреждениями слизи-
стой оболочки желудка и тонкого кишечника, особенно в двенадцатиперстной и
тощей кишках. Диарея является следствием быстро возникающего дефицита лак-
тазы и связанного с этим снижения толерантности к лактозе, а также наруше-
ния всасывания воды и электролитов из тонкого кишечника. Даже однократное
употребление больших доз алкоголя может вести к развитию некротизирующего
панкреатита с нередким летальным исходом. Чрезмерное употребление алкоголя
повышает вероятность развития гастрита и язвы желудка, раковых заболеваний
ЖКТ.
■ Хотя печень является частью ЖКТ, имеет смысл рассмотреть алкогольное пора-
жение этого органа отдельно, поскольку биотрансформация этанола в основном
происходит в печени — именно там сидит АДГ. Мне даже как-то жаль печень в
этом смысле. Даже при однократном употреблении алкоголя могут наблюдаться
явления транзиторного некроза гепатоцитов. При длительном злоупотреблении
может развиваться алкогольный стеатогепатит. Повышение «устойчивости» к
алкоголю (это происходит за счёт увеличения выработки фермента алкогольде-
гидрогеназы (АДГ) в качестве защитной реакции организма) происходит на
стадии алкогольной дистрофии печени — так что не радуйся, если вдруг ты
стал рекордсменом на пьянках! Затем, при формировании алкогольного гепати-
та и цирроза печени общая активность фермента АДГ снижается, но продолжает
оставаться высокой в регенерирующих гепатоцитах. Множественные очаги нек-
розов ведут к фиброзу и, в конечном итоге, циррозу печени. Цирроз развива-
ется, по меньшей мере, у 10 % лиц со стеатогепатитом. А вот без печени лю-
ди не живут...
■ Этанол является гемолитическим ядом. Поэтому этанол в высоких концентраци-
ях, попадая в кровь, может разрушать эритроциты (вызвать патологический
гемолиз), что может привести к токсической гемолитической анемии. Многие
исследования показали чёткую связь между дозой алкоголя и увеличением рис-
ка развития артериальной гипертензии. Алкогольные напитки оказывают токси-
ческое воздействие на сердечную мышцу, активизируют симпатоадреналовую
систему, вызывая тем самым выброс катехоламинов, приводящий к спазму коро-
нарных сосудов, нарушению ритма сердечных сокращений. Неумеренное потреб-
ление алкоголя повышает ЛПНП («плохой» холестерин) и ведет к развитию ал-
когольной кардиомиопатии и различного рода аритмиям (перечисленные измене-
ния наблюдаются в среднем при употреблении более 30 г этанола в день). Ал-
коголь может увеличить риск развития инсульта, в зависимости от количества
алкоголя и типа инсульта, и часто является причиной внезапной смерти лю-
дей, страдающих ишемической болезнью сердца.
■ Употребление этанола может вызвать оксидативное повреждение нейронов го-
ловного мозга, а также их гибель вследствие повреждения гемато-
энцефалического барьера. Хронический алкоголизм может привести к уменьше-
нию полезного объёма головного мозга. При длительном употреблении алкоголя
на поверхности коры головного мозга наблюдаются органические изменения
нейронов. Эти изменения возникают в местах кровоизлияний и некроза участ-
ков вещества мозга. При употреблении больших количеств алкоголя может воз-
никнуть разрыв капилляров головного мозга. Короче говоря, вместо мозга у
тебя в голове остаётся некоторая бесполезная масса. Ну и правильно, зачем
тебе этот рудиментарный отросток, не так ли? Давай лучше ещё выпьем...
■ При поступлении алкоголя в организм высокие концентрации этанола наблюда-
ются также в секрете простаты, яичках и сперме, оказывая токсическое влия-
ние на половые клетки. Этанол также очень легко проходит через плаценту,
проникает в молоко, увеличивает риск рождения ребёнка с врождёнными анома-
лиями нервной системы и возможной задержкой роста.
Фух. Хорошо, что я не добавил коньяка в свой кофе, не так ли? Короче гово-
ря, много пить — вредно. А если не пить?
Определение «умеренная доза алкоголя» пересматривается в зависимости от на-
копления новых научных данных. В настоящее время руководствуются определени-
ем, принятым в США: не более 24 г этанола в день для большинства взрослых
мужчин и не более 12 г для большинства женщин.
Проблема заключается в том, что практически невозможно построить «чистый»
эксперимент" — в мире невозможно найти выборку людей, которые никогда не пи-
ли. А если и можно — невозможно устранить влияние других факторов — той же
экологии. А если и можно — невозможно найти таких, чтобы не болели гепатита-
ми , имели здоровое сердце и так далее.
А ещё люди врут. Это вообще всё усложняет.
Ты считаешь, что знаешь холивары? Попробуй загуглить статьи о воздействии
алкоголя от Филмора, Харриса и кучи других учёных, посвятивших себя алкого-
лизму изучению этой проблемы! С одной только пользой красного вина есть куча
споров, например, недавно выяснилось, что полифенолов — а именно с ними свя-
зывают пользу красного вина — в белом вине примерно столько же.
А если уйти от науки — в популярной литературе о пользе алкоголя столько же
бреда, сколько и о вреде (одни только женские половые гормоны в пиве чего
стоят).
До тех пор, пока эти вопросы не прояснены, наиболее разумными будут следую-
щие советы:
■ Тем, кто в настоящее время не пьет совсем, не следует рекомендовать по-
требление алкоголя исключительно с целью заботы о здоровье, поскольку не
установлено, что причинным фактором улучшения здоровья является сам алко-
голь .
■ Лица, употребляющие алкоголь, и не находящиеся в группе риска алкогольных
проблем (беременные или кормящие женщины, водители автомобилей или других
потенциально опасных механизмов, принимающие медикаменты с которыми проти-
вопоказан алкоголь, люди с семейной историей алкоголизма или те, кто вы-
здоравливает от алкоголизма), не должны употреблять более 12-24 г этанола
в день в соответствии с рекомендациями Руководства по диетологии США.
■ Лицам, употребляющим алкоголь сверх умеренных доз, следует рекомендовать
снизить потребление.
Кстати, в одном учёные сошлись — так это в так называемой J-образной кривой
смертности. Было найдено, что зависимость между количеством потребляемого ал-
коголя и смертностью среди мужчин среднего возраста и старше похожа на букву
«J» в лежащем состоянии: в то время как смертность бросивших пить и пьющих в
больших количествах значительно увеличена, смертность (суммарная от всех при-
чин) на 15-18 % меньше среди пьющих в небольших количествах (1-2 единицы в
день), чем среди непьющих. Причины назывались разные — от глубокой биохимии и
медицины, где сам чёрт ногу сломит — до лучшего социального статуса и качест-
ва здоровья умеренно пьющих, но факт остаётся фактом (даже были такие иссле-
дования, где показано, что диета умеренно-пьющих людей содержит меньше жиров
и холестерина по сравнению с непьющими, что умеренно-пьющие люди чаще занима-
ются спортом и более активны физически, чем совершенно непьющие — короче всем
понятно, что полностью отказываться от алкоголя не хотят даже учёные, что
всячески пытаются обосновать).
Абсолютно точно и все с этим согласны, что потребления алкоголя в больших
количествах ведет к значительному увеличению смертности. Например, исследова-
ние в США показало, что люди, употребляющие в дни, когда они пьют, 5 или бо-
лее единиц алкоголя, имеют на 30 % более высокую смертность, чем те, которые
потребляют только одну единицу. Согласно другому исследованию, пьющие, кото-
рые выпивают шесть и более единиц алкоголя (за один раз), имеют смертность на
57 % выше, чем пьющие меньше.
Кстати, исследование связи между смертностью и употреблением табака показа-
ло, что полный отказ от табака наряду с умеренным употреблением алкоголя да-
вал существенное уменьшение смертности.
Другая область противоречий заключалась в роли типа предпочитаемого алко-
гольного напитка. Французский парадокс (низкий уровень смертности от ишемиче-
ской болезни сердца во Франции) позволял предположить, что красное вино осо-
бенно полезно для здоровья. Этот специфичный эффект мог объясняться наличием
в вине антиоксидантов. Но в исследованиях не удавалось продемонстрировать су-
щественные отличия между риском ишемической болезни сердца и типом предпочи-
таемых алкогольных напитков. И почему красное, а не белое? Почему не коньяк?
Короче, всё сложно.
Что уж точно не стоит делать — так это пить при приёме лекарств.
Как уже показано выше, действие алкоголя на организм очень сложно, а места-
ми — и до конца не изучено. Когда в этот суп подмешивается некий фармацевти-
ческий препарат — там вообще ничего не понятно.
■ Во-первых, эффективность препарата может измениться — причём в любую сто-
рону . О дозировке речь уже не идёт.
■ Во-вторых — биохимическая болтанка, вызванная этанолом, неизвестно как по-
влияет на препарат. Может повысить побочные явления. Может вообще сделать
бесполезным (не считая побочных явлений, конечно). А может и убить. Никто
не знает.
■ Во-третьих — печень, которая и так озабочена переработкой неведомой фигни
от фармацевтов не очень обрадуется необходимости ещё и перарабатывать ал-
коголь. Может и отказаться совсем.
Обычно в инструкциях (кто их читает?) к препаратам пишут про возможность
употребления с алкоголем — это если проверялось. А можно попробовать самому —
и потом рассказать всем о своём опыте. Ну, это если у Вас есть в запасе ещё
одно тело.
Из того, что я уже написал выше:
■ Одновременный приём аспирина (ацетилсалициловой кислоты) и алкоголя может
приводить к изъязвлению слизистой оболочки желудка и кровотечению.
■ Употребление алкоголя негативно влияет на результаты витаминотерапии. В
частности, поражение ЖКТ приводит к тому, что витамины, принимаемые перо-
рально, плохо всасываются и усваиваются, и приводит к нарушению их превра-
щения в активную форму. Особенно это касается витаминов В1, В6, РР, В12,
С, А, фолиевой кислоты.
■ Курение усиливает токсическое действие алкоголя — как с точки зрения по-
давления окислительных процессов из-за кислородного голодания (помним про
ацетальдегид. да), так и с точки зрения совместного блокирующего действия
на рецепторы со стороны никотина и алкоголя.
Короче говоря, с алкоголем всё непросто. Хорошо ли, плохо ли — не знает ни-
кто достоверно, но полностью от него отказываться не спешат.
Решать тебе.
Кстати, многие считают — и, честно признаться, я тоже — что гарантией от
возникновения алкоголизма является первое отравление алкоголем. Ну, то есть
очень полезно при выявлении желания у юного чада попить пивка сесть с ним и
напоить так, чтобы до зелёных трубадуров. Чтобы с хрустальной головой на утро
и вообще всеми сопутствующими. Обычно, после такого опыта, у юного чада появ-
ляется понимание вреда того, что ему нравилось.
Мнение спорное, чисто педагогическое, но как есть.
Кстати, аналогичным образом лечат алкоголизм — назначают вещества, блоки-
рующие АДГ — например, дисульфирам или коприн. Последнее — вообще чистая при-
рода, органика и экология: это вещество выделяется из грибов Coprinopsis и
Ampullociitocybe — в наших странах это навозники (хотя есть ещё Боровик мяси-
стый, Чешуйчатка чешуйчатая, Говорушка булавоногая и Лепиота шероховатая — но
не такие распространённые, как говорят грибники). «Коприновый синдром» извес-
тен давно, про свойства серого навозника знали даже славяне. Суть проста: по-
кушав этих грибочков, АДГ блокируется вплоть до суток. А значит если под гри-
бочки шло спиртное — мало не покажется: возникнет сильнейшее отравление с тя-
желейшим похмельем. Но тут главное не перестараться: грибочком ты, конечно,
не отравишься — а вот водочкой можешь довести себя до реанимации легко.
Разное
П
■ ■■ ' ' I
ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЙ ЗБ-ПЕЧАТИ
Лисяк, В. В.
ВВЕДЕНИЕ
3D-печать приобрела статус революционного подхода, который позволяет пере-
местить процесс изготовления объекта (деталь, узел, конструкция) из традици-
онной сферы крупного производства в высокоэффективные малые предприятия и да-
же в домашнее производство. При этом речь идёт не только об изготовлении ори-
гинальных или мелкосерийных деталях, но и о полноценном серийном производст-
ве.
Сегодня 3D-печать используется от получения самых простых «поделок» до из-
готовления сложных медицинских протезов и производства деталей в авиационной,
автомобильной и судостроительной областях.
Появление технологии ЗБ-печати следует отнести к 80-м гг. прошлого столе-
тия. Именно в это время появились и стали развиваться процессы изготовления
деталей, которые использовали в отличие от традиционного производства не уда-
ление материала при механической обработке (фрезеровка, резка и т.п.), а на-
оборот - его постепенное добавление к изготавливаемой детали до тех пор, пока
она не принимала требуемую форму или функциональное назначение. При этом в
основе этих технологий всегда лежала трёхмерная модель детали, которая форми-
ровалась в САПР или её получали, используя специальные технические и про-
граммные средства.
Такие технологии назвали аддитивным производством (Additive Manufacturing),
которое основывалось на синтезе детали путём послойного наращивания материа-
ла, что в последствии получило название ЗБ-печати. В отличие от такой техно-
логии , традиционная технология обработки деталей называется «субтрактивное
производство».
Таким образом, ЗБ-печать представляет собой группу технологических методов
создания трёхмерных объектов любой формы посредством поэтапного добавления
материала на основу (заготовку). В соответствии с этим ЗБ-принтеры - это
станки с числовым программным управлением, изготавливающие детали аддитивным
способом.
Решающую роль в быстром развитии технологии аддитивного производства опре-
делило развитие компьютерной техники и математического аппарата компьютерной
графики. Сегодня рынок аддитивного производства ориентировочно оценивается
около двух млрд. долларов. В эту сумму включаются не только само производство
изделий и специального оборудования, но и оказание услуг. Лидером по примене-
нию и развитию технологий аддитивного производства являются США, доля которых
на мировом рынке составляет 40 %. Далее следуют Япония с долей в 13 %, Герма-
ния и Китай с долей по 8 %. Россия пока отстаёт от этих стран и её доля рынка
оценивается примерно в 1,5 %. Несмотря на то, что технология 3D-печати из-
вестна уже более сорока лет, коммерческая эксплуатация 3D-принтеров началась
после 2010 г. Создателем первого 3D-принтера является Чарльз Халл, один из
основателей корпорации 3D-Systems.
В настоящее время технологии аддитивного производства позволяют изготавли-
вать из практически любых материалов объекты, которые не требуют финальной
доработки и используются для прототипирования в широком спектре областей:
■ архитектуры и промышленного строительства;
■ машиностроения, включая его отрасли;
■ приборостроения, медицины (протезы) и биоинженерии;
■ производства изделий лёгкой и пищевой промышленности (еда, одежда, обувь,
ювелирные изделия) и во многих других областях, где востребовано производ-
ство высокоточных изделий и их прототипов в сжатые сроки времени.
ТЕХНОЛОГИИ
За 30 лет развития методов аддитивного производства появилось много техно-
логий создания реальных объектов средствами ЗБ-печати. При этом ЗБ-печать вы-
полняется различными способами, используя различные материалы. Однако в осно-
ве всех способов лежит процесс послойного наращивания твёрдого объекта. Глав-
ные отличия среди множества технологий ЗБ-печати состоят в способах формиро-
вания слоев и разновидностях материалов, которые при этом используются. На
рис. 1 отражены известные технологии ЗБ-печати.
Технологии 31>печати
Экструзионная печать
Проволочная печать
Струйная печать
Многоструйный синтез
Ламинирование
Порошковая печать:
выборочное лазерное спекание;
выборочная лазерная плавка;
прямое лазерное спекание;
электронно-лучевая плавка
Фотополимеризация:
метод стереолитографии;
метод цифровой проекции;
PolyJet;
Multi Jet modeling
Рис. 1. Технологии ЗБ-печати
Как видно из рис. 1, в основе, например порошковой технологии печати, лежат
процессы, связанные с размягчением применяемого материала или с его расплав-
лением. Примерами таких процессов являются:
■ лазерное спекание или лазерная плавка;
■ послойное наплавление.
Направление печати, известное как фотополимеризация, использует полимериза-
цию жидких материалов, например стереолитографию.
В технологии ЗБ-печати, которая называется ламинирование, слои материала
вырезаются до необходимого контура, затем соединяются в единое целое.
Все технологии ЗБ-печати (рис. 1) имеют свои преимущества и недостатки, ко-
торые отметим при более подробном знакомстве с основными методами и соответ-
ствующими им технологиями аддитивного производства, которые представлены на
рис. 2.
Методы
Экстру зной-
ный
Проволочный
Порошковый
Струйный
Многоструй-
ный
Ламинирова-
ние
Полимериза-
ция
Технологии
Моделирование методом
послойного наплавления
Напыление капель нагрето-
го материала
SFF (Solid Freeform Fabrica-
tion) - ЗВ-печатъ еды
Электронно-лучевая плавка
Прямое лазерное спекание
металлов
Электронно-лучевая плавка
Выборочное тепловое спе-
кание
Выборочное лазерное спе-
кание
Выборочная лазерная плав-
ка
Струйная трехмерная
печать
Multi Jet Fusion (MJF)
Изготовление объектов
методом ламинирования
LOM)
Стереолитография (SLA)
Цифровая светодиодная
проекция MJM (Multi Jet
Modeling) Poly Jet
Исполыуемые
материалы
Термопластики (такие
как полилактид, акрил,
стирол и др.) легко-
плавкие металлы и
сплавы^ литейный воск^
съедобные материалы
(например, шоколад)
Практически любые
металлические сплавы
Практически любые
металлические сплавы
Титановые сплавы
Порошковые термогша-
стики
Термогшасгики, метал-
лические и керамиче-
ские порошки
Кобальт-хромовые и
титановые сплавы^
алюминий
Гипс, гшаетки, метал-
лические порошки, пес-
чаные смеси
Nylon 12 (РА 12)
Бумага, металлическая
фольга, пластиковая
пленка
Фотополимеры
Рис. 2. Основные методы аддитивного производства
Отметим, что при выборе 3D-принтера под соответствующую технологию, как
правило, обращают внимание на стоимость ЗБ-принтера, скорость печати, себе-
стоимость изготавливаемых объектов, а также на доступность и стоимость рас-
ходных материалов.
Рассмотрим более детально наиболее распространенные технологии.
Экструзионная
печать
Технология, которая получила название моделирование методом послойного на-
плавления (англ. Fused Deposition Modeling, FDM) , появилась в конце 1980-х
гг. благодаря работам С. Скотта Крампа изобретателя технологии послойного на-
плавления (FDM). В 2005 г. была разработана модификация FDM-технологии, кото-
рая получила название производство способом наплавления нитей (Fused Filament
Fabrication, FFF).
Печать с использованием FDM-технологии основана на формировании слоев изде-
лия посредством выдавливания (экструзии) расходного материала (например, тер-
мопластик) из специального устройства, которое называется экструдером. При
этом термопластик или другой исходный материал должен иметь свойство быстрого
застывания. Поэтому, расплавляясь в экструдере, исходный материал далее по-
ступает микрокаплями или тонкими струйками через сопло на рабочую поверх-
ность . Позиционирование экструдера выполняется в трёх плоскостях за счёт ис-
пользования высокоточных шаговых двигателей. Управление перемещением экстру-
дера осуществляется соответствующим программным обеспечением.
Нить подводится
кэкструдеру ..
Катушка с материалом
Экструдер использует валик
и систему захвата, чтобы
подавать и отводить точное
количество материала
Нагретый материал проталкивается
через нагретое сопло, которое
имеет меньший диаметр
Нагревательный блок расплавляет
материал до нужных температур
Выдавленный материал укладывается
на модель в нужных местах
Печатающая головка и/или стол
двигаются по X/Y/Z, чтобы положить
материал по заданным координатам
Одним из недостатков FDM-принтеров являлся нагрев всей камеры установки.
Поэтому в 2005 г. FDM-технологии была модифицирована в FFF-технологию с целью
снижения стоимости принтеров и печати. В результате в FFF-принтерах исчезла
нагревательная камера и расходный материал, проходя через горячий экструдер и
холодную среду, попадал на разогретый рабочий стол. В связи с этим образова-
лась цепочка прохождения материала по температурным средам: горячая - холод-
ная - горячая. В результате в готовом изделии появляются остаточные напряже-
ния, что является нежелательным эффектом. Поэтому изделия, выполненные по
FDM-технологии и FFF-технологии, могу различаться по своим эксплуатационным
свойствам. Это определило ориентацию этих технологий на то или иное производ-
ство . Так FDM-технологии ориентированы на производство высококачественных
промышленных прототипов, к которым предъявляются повышенные требования по на-
грузкам. В свою очередь FFF-технология ориентирована на любителей, выполняю-
щих в основном прототипирование.
Расходные материалы, которые применяются в обеих технологиях FDM/FFF, пред-
ставлены широким спектром полимеров, например акрил, стирол, поликарбонат,
полилактид, полиэтилен, смеси поликарбоната и многие другие. Сегодня довольно
много отходов из пластика, и недаром организован раздельный сбор мусора с це-
лью переработки использованного пластика в материалы для 3D-печати. Для этого
применяются шредеры и переплавляющие устройства. Промышленные шредеры пред-
ставляют собой устройства, которые служат для измельчения отходов, обычно до
15-20 мм, после чего дальнейшее измельчение отходов до нужного размера выпол-
няется устройствами, которые называются дробилками.
Отметим, что технологии FDM/FFF малоэффективны для изготовления объектов
определённых геометрических форм, например производство конструкций типа ста-
лактитов . Однако сегодня это ограничение обходят за счёт введения опорных
элементов, которые после окончания печати удаляются.
Проволочная
печать
Электронно-лучевая плавка (Electron Beam Melting, EBM) - инновационный про-
цесс в производстве, который был разработан исследовательским центром NASA в
Лэнгли. В этом процессе металлический порошок или нить полностью расплавляет-
ся концентрированным пучком электронов. При этом в вакуумной камере использу-
ются высокомощные электронные излучатели для плавки металла. Сам процесс фор-
мирования объекта состоит в том, что электронный пучок, в соответствии с кон-
турами цифровой модели, передвигается по рабочей поверхности. Вместе с пере-
движением электронного пучка в точку его фокусировки подаётся металлическая
проволока, которая плавится, а затем застывает, создавая слои в соответствии
с цифровой моделью.
Призма
Окуляр для
наблюдения
Контакт с высоким
н an ряжен и ем
Катод
Отклоняющая чаша
Анод
Электронный луч
Фокусирующая
катушка
Отклоняющая
катушка
Тонка плавления
С помощью технологии ЕВМ возможно изготавливать как очень маленькие объекты
миллиметровых размеров, так и большие - метровых размеров.
Так как процесс протекает в вакуумной камере, то обеспечивается гарантия,
что используемые исходные материалы, например титан, не будут подвергнуты
окислению. Создание вакуума является необходимым условием, чтобы электроны не
сталкивались с молекулами газа. Электронные плавильные печи имеют большую
мощность электронного пучка, которой можно управлять для получения разных ре-
жимов плавки. При этом можно получить температуру расплава больше чем темпе-
ратура плавления материала. Вакуумная камера и электронный пучок не могут
внести загрязнение расплавляемого материала примесями, поэтому электронно-
лучевая плавка практически идеально подходит для плавки особо чистых материа-
лов, например, стали и титана, а также материалов с высокой температурой
плавления.
ЕВМ-технология ориентирована на производство изделий с экономичным расходо-
ванием исходного материала. Вследствие этого практически не требуется механи-
ческая обработка и при использовании точных трёхмерных цифровых моделей полу-
чаются практически готовые формы.
Сравнительно недавно технология ЕВМ была только иллюстрацией возможностей
аддитивного производства, а в настоящее время её потенциал практически реали-
зован и она с успехом применяется для печати комплектующих деталей во многих
отраслях промышленности.
В настоящее время в работе по совершенствованию ЕВМ-технологии участвуют
несколько исследовательских центров NASA и частная аэрокосмическая промышлен-
ность США. При этом NASA планирует применить эту технологию как экологичную и
эффективную при изготовлении металлических изделий в условиях отсутствия гра-
витации и использовать её в космосе.
Порошковая
печать
Метод порошковой печати реализован в таких технологиях, как прямое и выбо-
рочное лазерное спекание, электронно-лучевая плавка, выборочная лазерная
плавка и выборочное тепловое спекание. Среди названных технологий наиболее
востребована технология выборочного лазерного спекания для работы с металлами
и полимерами и технология прямого лазерного спекания для работы с металлами.
Выборочное лазерное спекание (Selective Laser Sintering Method, SLS). Тех-
нология разработана в США. и основана на применении лазера, обеспечивающего
спекание порошкообразных материалов (пластик, керамика, стекло, металл) в
трёхмерную структуру. В этой технологии после завершения процесса спекания
очередного слоя порошка рабочая поверхность принтера перемещается вниз и фор-
мируется следующий слой порошка. Далее такая последовательность действий за-
цикливается до тех пор, пока не будет получена готовая деталь.
Отличительная особенность этой технологии заключается в том, что в качестве
исходного материала используется порошковая смесь частиц металла, покрытых
полимером. Затем полученную в результате спекания деталь переносят в печь,
где под воздействием высокой температуры полимер выгорает. При этом выгорев-
ший полимер замещается легкоплавкой бронзой.
Принтеры, реализующие SLS-печать, имеют вакуумную камеру или камеру с
инертной средой. Такие принтеры громоздки, дорогостоящие и в домашних услови-
ях не применяются.
Преимущества SLS-технологии:
■ не нужны дополнительные материалы, поддерживающие нависающие детали в из-
делии ;
■ большое разнообразие в выборе расходных материалов;
■ относительно высокая скорость печати.
Недостатки SLS-технологии:
■ небольшая шероховатость изделий, которая устраняется дополнительной обра-
боткой ;
■ существенное время нагрева до стабильной температуры для подготовки прин-
тера к рабочему режиму;
■ в случае металла невозможно организовать печать дома.
Выборочная лазерная плавка (Selective Laser Melting, SLM). Основное отличие
SLM-технологии от SLS-технологии заключается в плавлении порошка, а не в его
спекании. Эта особенность процесса обеспечивает высокую плотность материала
изделия, сравнимую с деталями, созданными традиционными методами.
Использование SLM-технологии позволяет изготавливать точные детали из ме-
талла, а также конструкции, которые могут менять свою геометрию в процессе
эксплуатации.
Перемещение рабочей т LJ
платформы по Z
Как и в SLS-технологии, процесс заключается в том, что на рабочий стол на-
носят тонкий слой порошкообразного материала. При этом рабочий стол может пе-
ремещаться вверх и вниз. В SLM-принтере имеется камера, которая содержит ка-
кой-либо инертный газ, обычно аргон. Наличие инертного газа в рабочей камере
предотвращает реакцию оксидации расходного материала. В связи с этим стано-
вится возможной работа с таким расходным материалом, как титан. Плавка рас-
ходного материала выполняется лазерным лучом, который изменяет своё направле-
ние по горизонтали и вертикали с помощью двух зеркал, меняющих угол своего
наклона. При этом мощность лазерного луча позволяет расплавить порошок и по-
лучить однородный материал.
Преимущества технологии:
■ изготовление деталей сложной геометрии с наличием внутренних полостей и
каналов;
■ производство деталей сложной геометрии без изготовления дорогостоящей ос-
настки ;
■ • экономия материала за счёт обеспечения безотходного процесса.
Основной недостаток SLM-технологии связан с использованием вредного газа и
невозможностью организации работы дома.
Лазерная прямая обработка металла (Laser-aided Direct Metal Tooling, DMT).
Главное отличие DMT-технологии от SLM-технологии заключается в том, как пода-
ётся металлический порошок в рабочую область.
В SLM-технологии каждый раз при опускании рабочего стола наносится очеред-
ной слой порошка, который сплавляется лазерным лучом. В DMT-технологии мате-
риал доставляется непосредственно в область плавления на поверхности заготов-
ки. В результате происходит совмещение процессов доставки порошка и его плав-
ления .
Технология прямой подачи порошка имеет несколько преимуществ:
■ предоставляет возможность печатать объёмные металлические детали и конст-
рукции «с нуля»;
■ предоставляет возможность создавать изделия из разных сплавов, в том числе
изготавливать биметаллические изделия;
■ возможность восстановления технологической оснастки;
■ нет ограничений на толщину защитных покрытий с жаропрочными и износостой-
кими свойствами;
■ возможность автоматического воссоздания поверхности заготовки;
■ нет ограничений по габаритам изготавливаемых изделий.
Электронно-лучевая плавка (ЕВМ). В ЕВМ-технологии вместо лазеров использу-
ется электронный пучок для плавки металлических порошков в вакуумной камере.
В отличие от спекания плавка обеспечивает монолитность и высокую прочность.
При этом в изготовлении деталей повышенной точности применяют материал, кото-
рый называется металло-глина. Этот материал является смесью органического
клея, металлического порошка и воды.
Сегодня на рынке 3D-печати имеются только промышленные ЕВМ-принтеры, основ-
ной сферой применения которых является оборонная, космическая, автомобильная
и медицинская промышленность.
Преимущества технологии:
■ высокоскоростная и высококачественная печать с мелкими деталями;
■ улучшенная микроструктура детали по сравнению с методом литья;
■ возможность параллельного изготовления нескольких деталей.
Основной недостаток ЕВМ-технологии заключается в том, что в настоящее время
она имеет ограниченную точность, примерно 0,2 мм, что связано с достигнутыми
размерами электронного пучка, и в результате получается небольшая шерохова-
тость готовой детали.
Прямое лазерное спекание металлов (Direct Metal Laser Sintering, DMLS).
Разработчик DMLS-технологии - немецкая компания EOS.
Процесс, реализуемый DMLS-технологией, заключается в следующем.
Для создания температуры, необходимой для спекания металлов, используются
лазеры, мощность которых обычно составляет 200 Вт. Расходный материал в виде
порошка из металла доставляется в рабочую камеру для печати очередного слоя и
равномерно покрывает слой. При этом излишки порошка удаляются из камеры, а
лазер спекает нанесённый слой порошка. Далее этот процесс повторяется до
окончания печати.
Резерв повышения производительности DMLS-процесса заключается в увеличении
скорости управления зеркалами, изменяющими ход лазерного луча. Особенностью
рассматриваемой технологии является повышенное разрешение печати и отсутствие
необходимости в создании опор для нависающих деталей конструкции. Преимущест-
ва метода DMLS:
■ нет ограничений на геометрическую сложность деталей;
■ вес деталей легче по сравнению с литьевым методом;
■ прочность создаваемых объектов и безотходность производства;
■ низкая стоимость печати.
Недостатки метода:
невысокая скорость печати относительно аналогичных методов;
ограниченность типов принтеров для DMLS-технологии.
Система ^«
зеркал г
^
й&=
j и
Изделие 1
\ 1
\
1 X
/
Лазерный луч
Лазер
г** Устройство для
г нанесения слоя
■ Разравнивающее устройство
^——— Плита
Поршень
Основное применение DMLS-технология находит в производстве мелкими партиями
изделий небольших габаритов для медицины и аэрокосмической отрасли, а также
для выполнения быстрого прототипирования.
Распространёнными расходными материалами для DMLS-принтеров являются сплавы
кобальта и хрома, нержавеющая сталь и другие.
Струйная
печать
Струйная ЗБ-печать - одна из наиболее старых технологий ЗБ-печати, сущест-
вующих в мире. Название расшифровывается как Three-Dimensional Printing
(3DP)г что обозначает «трёхмерная печать». Такой формат стал продолжением
развития технологии двумерной печати.
Главный принцип ЗБР-технологии стандартен: печать изделий производится че-
рез сопла экструдеров. При этом в полном соответствии с цифровой моделью де-
тали слои порошкообразного гипса или пластика покрываются связующим материа-
лом. Выполнение этой процедура производится до тех пор, пока не будет получе-
на готовая деталь. При необходимости прочность конструкции можно повысить,
выполнив её пропитку воском или полимерами.
ЗБР-технология имеет обширную сферу применения. При этом возможно производ-
ство цветных изделий, навесных конструкций и использование полимеров, которые
имеют высокоэластичные свойства и вязкость.
Эта технология была разработана двумя студентами Массачусет-ского техноло-
гического института (MIT) Тимом Андерсоном и Джимом Бредтом в 1993 г. В 1995
г. Тим Андерсон и Джим Бредт организовали фирму Z Corporation,
торой и появилась на рынке усовершенствованная ЗБР-технология.
технологию вместе с фирмой приобрела корпорация 3D-Systems.
Выделяется два типа технологий струйной печати:
1. Разбрызгивание материала. Расходный материал выдавливается через сопла и
затем приобретает твёрдую форму.
2. Разбрызгивание связующего материала. Выполняется процесс нанесения специ-
ального клея на тонкий слой из гипса, полимера или металла.
благодаря Ko-
fi 2012 г. эту
Камера 3D-принтера состоит из двух элементов: первый элемент заполняется
расходным материалом для изготовления предмета, а во втором элементе выполня-
ется весь процесс принтинга.
Этапы выполнения 3D-печати:
1. синтез трёхмерной цифровой модели на компьютере;
2 . формирование слоя порошка на рабочей поверхности принтера;
3. нанесение связующего материала по границам первого слоя модели;
4. опускание рабочей поверхности на один уровень и подъём камеры со связующим
материалом на один уровень;
5. формирование следующего слоя на рабочей поверхности.
Завершается процесс печати очищением модели от порошка. Среди преимуществ
технологии 3DP можно отметить:
■ высокую производительность (6 мм в высоту за час);
■ относительно низкую стоимость расходных материалов.
Недостатки технологии 3DP в основном обусловлены:
■ хрупкостью моделей из гипса, что ограничивает их использование;
■ одноразовостью пресс-форм;
■ появлением пыли при работе с порошком из гипса.
Струйная трёхмерная печать находит применение в разнообразных сферах. На-
пример , биопечать и кондитерское дело. В процессе биопечати из живых клеток
послойно формируют в соответствии с цифровой моделью необходимый объект орга-
нической ткани. Кондитеры могут использовать такие принтеры для производства
трёхмерных моделей из сахара для украшения тортов и других изделий.
Так как в качестве расходных материалов часто используется гипс, то струй-
ную ЗБ-печать иногда называют гипсовой трёхмерной печатью. Кроме гипса в ка-
честве расходных материалов можно применять разновидности пластика, металлы,
смеси песка. При этом большое значение имеет требование, чтобы материалы были
в порошкообразной форме.
Эксплуатационная практичность изделий зависит от выбранного варианта по-
стобработки (обжигание, спекание, выплавка).
Многоструйное
сплавление
Технология многоструйного сплавления (Multi Jet Fusion, MJF) использует
мелкозернистый материал РА 12, который позволяет получать ультратонкие слои
толщиной 80 мкм. Это приводит к деталям с высокой плотностью и низкой порис-
тостью по сравнению с деталями РА 12, произведёнными с помощью лазерного спе-
кания. Это также приводит к исключительно гладкой поверхности прямо из прин-
тера. А функциональные детали требуют минимальной последующей обработки. Это
означает короткие сроки поставки, идеально подходит для функциональных прото-
типов и небольших серий.
Технологию MJF презентовала компания Hewlett Packar, которая также предло-
жила перерабатывающее оборудование для подготовки отходов расходного материа-
ла к повторному использованию. Разработчики этого оборудования указывают, что
в изделии около 80 % расходного материала будет составлять повторно использо-
ванный порошок, что существенно сокращает естественные отходы технологии до
минимальных значений.
(1) (2) (3) (4) (5)
Сплавленный
Рассеивание Склеиватель Поддерживатель Ультрафиолет
] РАР Не сплавленный
Оборудование для подготовки расходного материала к повторному использованию
разработчики предлагают в двух вариантах, которые различаются между собой
скоростью охлаждения готовых моделей и неиспользованных порошков перед пере-
работкой. При этом операции по удалению порошка, смешиванию отходов с новым
материалом и просеивания образовавшейся смеси, а также зарядка картриджей яв-
ляются практически полностью автоматизированным, что позволяет использовать
одного оператора для одновременного обслуживания нескольких систем.
Среди преимуществ технологии MJF можно отметить:
■ повышенные точность и скорость печати;
■ возможность работы в практически безотходном режиме;
■ наличие единой интегрированной системы для работы.
Недостатками технологии являются:
■ относительно высокая стоимость расходных материалов;
■ большие габариты используемого оборудования.
Технология
ламинирования
Технология изготовления ламинированного объекта (Laminated Object Manufac-
turing, LOM) . LOM-технология - это процесс быстрого прототипирования, патен-
том на использование которой владеет компания Helisys Inc. В качестве расход-
ных материалов применяются такие общедоступные материалы, как пластик, компо-
зиты, металлическая фольга, керамика, бумага, полимерная пленка.
При реализации LOM-процесса выполняется последовательность склеиваний лис-
тового расходного материала с одновременной лазерной обрезкой контуров каждо-
го слоя. После окончания процесса готовые изделия, как правило, нуждаются в
финальной механической обработке.
Вариантом LOM-технологии является SDL-технология , т.е. «Выборочное ламини-
рование». Такую технологию, например, использует компания Mcor Technologies.
В отличие от стандартного LOM-процесса, в котором применяется лазерная резка,
в SDL-процессе благодаря специальному способу нанесения клея стало возможным
применять механическую резку высокопрочным лезвием. В результате удалось сни-
зить стоимость оборудования для SDL-технологи. Процесс SDL-печати представ-
ляет собой следующую последовательность действий.
1. Очередной слой материала с клейким составляющим в разогретом виде наносит-
ся на предыдущий слой.
2. Внешний контур слоя обходится и режется лазером, а образовавшиеся отходы
материала удаляются.
3. Рабочая поверхность с очередным готовым слоем перемещается вниз и в камеру
вводится следующий лист материала.
4. Рабочая поверхность поднимается вверх и последовательность действий повто-
ряется до окончания печати изделия.
После этого выполняют финальную механическую обработку изделия.
Преимущества SDL-печати:
■ расходные материалы являются общедоступными, что обеспечивает низкую себе-
стоимость изделия;
■ изделия на основе бумажных материалов похожи по физическим свойствам на
древесину, что допускает их механическую обработку;
■ возможность изготовления крупногабаритных изделий.
Бумага
для печати
Лезвие из Нагревательная платформа
карбида вольфрама
Механизм подачи
бумаги
Сопло
с клеем
Клей
Фотополимеризация
Selective Laminate Deposition (SDL)
Метод стереолитографии (Stereolithography Method, SLA) . Технология SLA за-
патентована в 1986 г. и отличается высокой производительностью при создании
объектов. В основе технологии лежит процесс перевода жидкого материала в
твёрдую фракцию в результате воздействия луча лазера. Поэтому в SLA-
технологии на явлении фотополимеризации основано изготовление твёрдых объек-
тов из жидких материалов.
Линза
Лазер
Рама
Подъемный
механизм
Деталь
Сетчатый
стол
Система зеркал
Луч лазера
Ванночка
Жидкий
фотополимер
Рабочая поверхность, способная перемещаться по вертикали, находится в ёмко-
сти с жидким фотополимером. В этой же ёмкости находится сетчатая платформа
как основа для «выращивания» прототипа. В начале процесса сетку должен покры-
вать очень тонкий слой полимера, примерно 0,05-0,13 мм. Эта величина фактиче-
ски определяет толщину слоя в лазерной стереолитографии. Далее лазерный луч
воздействует на слой полимера в тех участках, которые определяют стенки изде-
лия. В результате эти участки становятся твёрдыми. На следующем шаге процесса
рабочая поверхность вместе с сеткой перемещается вниз на 0,05-0,13 мм и сетка
снова погружается в полимер на толщину слоя. Процесс повторяется до готовно-
сти объекта, после чего его помещают в отдельную ёмкость для полной очистки.
Последней стадией процесса является облучение готового объекта ультрафиолетом
для его окончательного затвердевания.
Преимущества технологии:
■ создание деталей любой сложности;
■ лёгкая обработка созданного изделия;
■ повышенная точность и качество созданной поверхности;
■ пониженный шум при изготовлении деталей.
Недостатки технологии:
■ деформируется под действием атмосферной влаги;
■ механическое удаление стержней поддержки в прототипах;
■ выполнение финальной засветки для окончательного отвердевания.
Метод цифровой светодиодной проекции (Digital Light Processing, DLP) . Тех-
нология DLP является разновидностью стереолитографической ЗБ-печати. Здесь в
качестве расходных материалов применяются полимеры, которые под воздействием
ультрафиолета становятся твёрдыми. В отличие от SLA-технологии, где для за-
твердения полимера используется лазерный луч, в DLP-процессе применяются циф-
ровые светодиодные проекторы (DLP). Лазерный луч сканирует поверхность поли-
мера, а в DLP-процессе светодиодные проекторы засвечивают сразу весь слой по-
лимера до его затвердевания. Затем наносится новый слой полимера и процесс
повторяется. Такой подход привел к удешевлению ЗБ-печати.
Подъемник
:'Л
Зеркало
Жидкий
материал
1 Платформа
/
Сегодня DLP-принтеры используются в производстве изделий машиностроения,
стоматологии, ювелирных изделий и в других отраслях.
Преимущества технологии:
■ относительно высокая точность 3D-печати;
■ широкая номенклатура применяемых расходных материалов (от твердых пласти-
ков до резины) и их низкая стоимость.
Недостатки:
■ одноцветная печать, но ограничений по цветам нет;
■ относительно низкая скорость печати.
PolyJet-технология трёхмерной печати, в которой в качестве расходного мате-
риала используется жидкий фотополимер, а для его отверждения применяются
ультрафиолетовые лампы.
В технологии Poly Jet применяются принтеры серии Objet. В этих принтерах
печатающая головка совмещает функции распыления тонкого слоя полимера и его
отверждения под воздействием ультрафиолета. При этом каждый нанесённый слой
практически сразу подвергается полимеризации ультрафиолетом. После этих опе-
раций готовое изделие, как правило, не требует финальной механической обра-
ботки поверхности и практически готово к использованию.
Материал поддержки
Материал В
Материал А
~~^\
\
i •■• | Г
• у
Уф-лампа
X У
♦
Поддерживающие структуры / \
ч \
Изделие ч . f
Печатающая головка
Платформа построения
В зависимости от применяемого расходного материала изделию можно придать
различные свойства с теми или иными механическими, термическими, электриче-
скими или химическими характеристиками.
Преимущества технологии:
■ достаточно гладкая поверхность изделий, которая практически готова к по-
краске ;
■ точные и стабильные геометрические размеры изделий и их хорошие механиче-
ские свойства.
Недостатком является довольно высокая себестоимость печати.
Многоструйное моделирование (Multi Jet modeling, MJM). Эта технология трёх-
мерной печати похожа на струйную технологию, но печатающий блок MJM-принтера
состоит из множества от 96 до 448 очень маленьких сопел, сгруппированных в
несколько рядов. Причём размеры сопла соответствуют принципу: одно сопло -
одна мельчайшая капля расходного материала для создания объекта.
В MJM-процессе печатающая головка перемещается вдоль рабочего стола и нано-
сит слой жидкого фотополимера. За печатающей головкой синхронно движется
ультрафиолетовая лампа, под воздействием которой нанесённый слой жидкого фо-
тополимера отвердевает. Этот процесс повторяется до создания готового объек-
та.
В качестве расходного материала наиболее широко используются:
■ высокоточный полупрозрачный пластик (VisiJet Crystal);
■ высокоточный белый пластик (VisiJet X).
При MJM-печати, кроме перечисленного расходного материала, применяется
вспомогательный материал (VisiJet S300), который представляет собой восковую
структуру для создания опор под навесные элементы объекта. В конце процесса
печати восковой материал выплавляется.
/
Основной
материал
Материал
поддержки
а
УФ-свет
Платформа
MJM-технологию выгодно отличают следующие преимущества:
■ готовые объекты отличаются гладкостью поверхности и качественной детализа-
цией ;
■ большой выбор исходных материалов (в том числе, восковых);
■ высокая механическая прочность готовых изделий, выдерживающих температуру
до 100 С.
В качестве недостатков можно отметить относительно низкую скорость печати и
большой вес принтеров.
РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ДЛЯ 3D-ПЕЧАТИ
Познакомимся с наиболее представительными группами расходных материалов,
которые используются при создании различных объектов в процессе ЗБ-печати -
полимерами и металлами.
Пластики
Фотополимеры представляют собой универсальные пластики, которые в целом от-
личаются прочностью, упругостью, температурной устойчивостью, прозрачностью,
что обеспечивает создание качественных изделий с заданными свойствами. Рас-
смотрим наиболее популярные, протестированные пластики, широко применяемые в
современной 3D-печати.
ABS-пластик. Наиболее широко среди расходных материалов для процесса трёх-
мерной печати применяется ABS-пластик, который является ударопрочным. Вслед-
ствие этого он способен противостоять интенсивному механическому воздействию.
Другими положительными моментами является тот факт, что ABS-пластик выдержи-
вает температуру 100 С, не создаёт трудностей при механической обработке.
Кроме того, пластик легко растворяется в ряде растворителей. Это позволяет
применять композиционный метод изготовления моделей, т.е. их формирование из
составных частей путем склеивания. Свойство легкой растворимости используют
также для сглаживания поверхностей модели и обеспечения её герметичности за
счёт воздействия парами растворителя на готовый объект. Указанные достоинства
позволяют использовать данный материал для создания всевозможных объектов,
находящих практическое применение.
Наряду с указанными достоинствами ABS-пластик имеет относительно высокую
способность к усадке. В результате создаются некоторые технологические труд-
ности, а также могут возникать деформации и расслоения модели. Этот недоста-
ток в основном устраняют за счёт организации подогрева рабочих поверхностей и
климатического контроля в камере 3D-принтера.
PLA-пластик. Популярным расходным материалом, применяемым в процессе 3D-
печати, является PLA-пластик или полилактид. Этот термопластичный полиэфир
среди других расходных материалов самый экологически чистый. Сырьём для его
производства являются биологические отходы, например сахарная свекла или си-
лос кукурузы. В связи с этим свойством (очень низкая токсичность) PLA-пластик
широко применяется в производстве детских игрушек. Недостаток пластика обу-
словлен его недолговечностью и постепенным разложением.
При регулярной эксплуатации изделия из PLA со временем изнашиваются. Поэто-
му для добавления прочности его смешивают с ABS. Материал отлично подходит
для печати объектов различных размеров.
Фотополимер Clara А. Большинство фотополимеров - это белые непрозрачные ма-
териалы. Высокие требования к прозрачности, бесцветности и отсутствию пузырь-
ков пока определяют их высокие цены, что увеличивает себестоимость 3D-печати.
В связи с этим важно создание бесцветных фотополимеров с высокими показателя-
ми прозрачности, не образующих пузырьков и конкурентоспособных по стоимости.
В результате разработки материала Clara А получился полимер с очень высоки-
ми показателями прозрачности, водостойкости и геометрической стабильности, с
течением времени не меняет цвет, а при формовке не образуются пузырьки. Гото-
вые объекты имеют гладкую поверхность, отличаются точными размерами, прочно-
стью и удароустойчивостью. Clara А используется для изготовления комплектую-
щих деталей в автомобильной, электронной и электротехнической отраслях.
Фотополимеры Formula L1 и Formula W. Эти материалы можно назвать альтерна-
тивой ABS-пластику, сходство с которым - непрозрачный белый цвет, влагостой-
кость и устойчивость к изменению цвета. Не вдаваясь в подробности, можно ска-
зать, что оба пластика Formula являются высокопрочными, термостойкими и хоро-
шо поддающимися обработке материалами. Такие показатели позволяют использо-
вать фотополимеры серии Formula как многоцелевые материалы - от создания
функциональных прототипов до производства небольших партий изделий.
Фотополимеры серии Magna. Отличительная черта - термостойкость (до 70-90
С) , что объединяет их с ABS-пластиком и по внешнему виду и по физическим ха-
рактеристикам. Простота изготовления и высокая детализация позволяют приме-
нять фотополимеры Magna для различных целей в автомобилестроении, производ-
стве термостойких объектов, в электротехнике и электронике, в ортодонтии и во
многих других сферах. При этом поверхности готовых объектов отличаются глад-
костью и практически не нуждаются в постобработке, что сокращает производство
готовых изделий. Кроме того, например, материал Magna L100 имеет устойчивость
к растворителям и маслам, a Magna W120 выдерживает температуры до 90 С и аг-
рессивным средам.
Фотополимеры Robusta (G и LR) . Фотополимер Robusta G отличается высокой
точностью и прочностью, фактически может заменить полипропилен или ABS-
пластик. Является хорошим материалом для изготовления функциональных прототи-
пов, различного вида крепежа и других целей. Полимер Robusta LR имеет повы-
шенные характеристики на разрыв, термостойкость и ударную прочность.
Фотополимер Flexa W. Практически является аналогом полипропилена с высокой
гибкостью, прочностью и влагоустойчивостью. Применяется в производстве зажим-
ных деталей с точной подгонкой. Имеет яркий, глянцевый, белый цвет, что все-
гда выделяет его на общем фоне.
Называя в качестве материала для технологии 3D-печати гипс, имеют в виду
специальный мелкодисперсный композитный порошок на гипсовой основе, который
окрашивается в заданный цвет во время склеивания слоев. Толщина слоя печати -
100 микрон. Этот материал позволяет получать изделия высокой степени детали-
зации. К тому же для построения сложных объектов не нужен отдельный материал
поддержки. Неиспользованный при печати порошок затем просеивается и использу-
ется для прототипирования новых изделий.
Металлические
порошки
Металлический порошок также часто используется как материал для 3D-печати.
Очевидный плюс моделей из металла - более высокая прочность в сравнении с
другими типами материалов.
3D-печать металлами уже зарекомендовала себя как эффективное решение, спо-
собное в разы сократить временные и материальные издержки при производстве
прототипов, небольших деталей и геометрически сложных объектов. Использование
металла в качестве расходного материала в процессе 3D-печати позволяет заме-
нить технологию литья с механической обработкой на получение непосредственно
изделия с заданными эксплуатационными параметрами. При этом изготовление ме-
таллопорошков с определёнными свойствами становится важнейшим направлением в
совершенствовании технологий трёхмерной печати на основе металла. Рассмотрим
некоторые основные особенности металлических порошков:
1. Металл для 3D-печати представляет собой мелкодисперсные гранулы, а размер
гранул (зерна) напрямую влияет на толщину изготавливаемого объекта. В свя-
зи с этим для металлического порошка необходимо задавать размер зерна и
процентное соотношение крупных и мелких зерен. Эти два показателя влияют
на текучесть металла. Например, при очень мелком зерне возникают проблемы
с подачей порошка через воронку на рабочую поверхность принтера, что сни-
жает качество изготавливаемого изделия.
2. Производители ЗБ-принтеров, могут использовать разные способы нанесения
порошка на рабочую поверхность, поэтому они определяют свои требования к
текучести.
3. Разные металлы нуждаются в разной термообработке, что часто реализуется
посредством подогревания рабочей поверхности. Так как процесс плавления
металла связан с выделением большого количества тепла, то возникает вопрос
его эффективного отвода.
4. Структура объектов, выполненных трёхмерной печатью, определяется техноло-
гией выращивания и настройками оборудования. Ведущие компании освоили
плотности металла до 99,9 %. Однако используются и менее эффективные тех-
нологии , обеспечивающие меньшую плотность.
5. Так как внутренняя структура металла является мелкозернистой, то необходи-
мо учитывать, что чем мельче зерно, тем сложнее его уплотнить. Как прави-
ло, плотность объектов ЗБ-печати до (10-15 %) меньше, чем плотность, дос-
тигаемая при прокате металла, но на 50 % выше плотности металлов, получен-
ных литьём.
В настоящее время в технологиях ЗБ-печати применяются более двух десятков
материалов, среди которых инструментальные, нержавеющие, жароупорные сплавы,
а также алюминиевые, титановые и сплавы из кобальта и хрома. При этом у тех-
нолога есть возможность выбора сплава с необходимыми свойствами для изготов-
ления конкретного объекта.
Наиболее распространённой технологией, обеспечивающей требуемый размер зер-
на и некоторые дополнительные параметры при производстве металлопорошков, яв-
ляется газовая атомизация. Основу технологии газовой атомизации составляет
плавление металла в специальной камере с последующим его распылением в струе
инертного газа под давлением. При этом одним из важных показателей получаемо-
го порошка служит средний размер частиц и количество частиц примерно одинако-
вого размера. Порошок, в котором преобладают частицы одного размера, всегда
лучшего качества. Поэтому в производстве порошков всегда применяют их сорти-
ровку по размеру частиц. Качество используемого порошка - главный фактор для
качества конечного изделия.
Подача
газа
И Н
^^\ ^Н|
Мелкий ^
порошок
и
ИяВНЮйй
Порошок
Вакуумная
i индкуционная
плавильная
печь
Сопло
Струя металла
II Х
Сопло ' 1 /Газ
Зона #15
расширения газа ..,-- \ Лист
J3 J) У "" о.-. Пучок
Oq'}'о ^ О'о Элипсоид
г, /"} 0 ~ ;-; Г) С} 0
°г. о о о с о . u г. ° ° " ° о ьфера
.-> „ ^' о " ° , ° '"; .
J С О ° tj
Газовая атомизация металла.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННОГО
с 2017 г1.
Черное облако
Черное облако
Черное облако (продолжение)
Черное облако (продолжение)
Черное облако (продолжение)
Черное облако (продолжение)
Английский
Английский
Английский
Английский
Английский
Английский
2017
2017
2017
2017
2017
2017
5
6
8
9
10
11
1 За предыдущие 10 лет смотрите «Домашняя лаборатория» №1 за 2017 г.
Черное облако (продолжение)
Черное облако (продолжение)
Черное облако (продолжение)
Черное облако (продолжение)
Черное облако (продолжение)
Черное облако (окончание)
The grand design
The grand design (продолжение)
The grand design
The grand design
The grand design
The grand design
The grand design
The grand design
Сетчатая формация
У истоков Ислама
Цивилизация классической Европы (продолжение)
Цивилизация классической Европы (продолжение)
Цивилизация классической Европы (окончание)
Повседневная жизнь в эпоху Людовика XIII
Повседневная жизнь в эпоху Людовика XIII
История Коли
Рождение авторского права
История Коли (окончание)
Земля и жизнь
Земля и жизнь (окончание)
Семнадцать веществ в истории
Семнадцать веществ в истории (продолжение)
Семнадцать веществ в истории (окончание)
История водки
История водки
История пива
История пива (окончание)
История вина
Кое-что о человеке
Кое-что о человеке (окончание)
Краткая история человечества
Краткая история человечества (окончание)
Жизнь древнего человека
«Золото» алхимиков
«Золото» алхимиков (окончание)
Короткие истории микробиологии
Короткие истории химика
Короткие истории химика (окончание)
Короткие мстории биолога
Короткие истории биолога (окончание)
Короткие истории геолога
Короткие истории геолога (окончание)
Короткие истории ботаника
Краткая история папства
Короткие истории ботаника (окончание)
Краткая история папства (окончание)
Английский
Английский
Английский
Английский
Английский
Английский
Английский
Английский
Английский
Английский
Английский
Английский
Английский
Английский
Гипотезы
Измышлизмы
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
2017
2018
2018
2018
2018
2018
2019
2019
2019
2020
2020
2020
2020
2020
2018
2021
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
12
1
2
3
4
5
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
6
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
10
11
Короткие истории из мира приматов
Короткие истории из мира приматов (окончание)
Краткая история пандемий
Краткая история пандемий (окончание)
Из истории антибиотиков
Из истории вирусов
Двигатели жизни
История Земли
История Земли (окончание)
Краткие истории веществ
Антикитерский механизм
Краткие истории веществ(окончание)
Антикитерский механизм (окончание)
К истории высокоэнергетических веществ
К истории высокоэнергетических веществ
Из истории химии
Из истории красителей. Зелень Шееле.
Из истории химии (окончание)
Семь элементов изменившие мир
Семь элементов изменившие мир (окончание)
Истории периодической таблицы
Истории периодической таблицы (окончание)
Истории о веществах
Сказание об элементах
Сказание об элементах (окончание)
Химия и жизнь
Химия и жизнь (окончание)
К истории открытия радиоактивности
ДНК-идентификация
ДНК-идентификация (окончание)
Судьбы человеческих обществ
Судьбы человеческих обществ (продолжение)
Судьбы человеческих обществ (окончание)
Украинская нация в эпоху Гоголя
Украинская нация в эпоху Гоголя (продолжение)
Украинская нация в эпоху Гоголя (окончание)
Из истории ядов и отравлений
Из истории ядов и отравлений (окончание)
Истории из грота
Истории из грота (окончание)
Краткая история насчет сотворения жизни
Генетическая история людей
Обслуживание компьютера и периферии
Обслуживание компьютера и периферии (окончание)
Знай свой компьютер
Чтение схем ноутбуков
Получение пенициллина
Внутри ферментера
Замкнутые микроэкосистемы
Светящиеся бактерии
Микробные пестициды
Микробные пестициды
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
История
Компьютер
Компьютер
Компьютер
Компьютер
Лаборатория
Лаборатория
Лаборатория
Лаборатория
Лаборатория
Лаборатория
2019
2019
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2018
2018
2019
2020
2017
2018
2018
2019
2019
2019
11
12
1
2
2
3
4
5
6
7
8
8
9
9
10
11
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
9
10
11
12
1
2,3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
6
7
9
7
12
3
4
1
5
6
Перегонка под уменьшенным давлением
Перегонка под уменьшенным давлением (окончание)
Фильтрация воздуха
Знакомство с наномиром
Знакомство с наномиром (продолжение)
Знакомство с наномиром (продолжение)
Знакомство с наномиром (продолжение)
Знакомство с наномиром (продолжение)
Знакомство с наномиром (продолжение)
"Вода, алюминий и альтернативная энергетика"
Сонолюминесценция
Культивирование псилоцибе
Культивирование галлюциногенных грибов
Культивирование галлюциногенных грибов
Культивирование галлюциногенных грибов
Исследование псилобициновых грибов
Заметки о химической лаборатории
Физическая лаборатория на смартфоне
Мир микробов (продолжение)
Осваиваем статистику (продолжение)
Мир микробов (продолжение)
Осваиваем статистику (продолжение)
Мир микробов (продолжение)
Осваиваем статистику (продолжение)
Мир микробов (продолжение)
Осваиваем статистику (продолжение)
Мир микробов (продолжение)
Осваиваем статистику (окончание)
Мир микробов (продолжение)
Мир микробов (продолжение)
Мир микробов (продолжение)
Научные лекции для женской аудитории
Мир микробов (продолжение)
Научные лекции для женской аудитории
Мир микробов (продолжение)
Научные лекции для женской аудитории
Мир микробов (окончание)
Научные лекции для женской аудитории
В мире грибов
Научные лекции для женской аудитории
В мире грибов
Научные лекции для женской аудитории
В мире грибов
Научные лекции для женской аудитории
В мире грибов
Научные лекции для женской аудитории
В мире грибов
Научные лекции для женской аудитории
В мире грибов
Научные лекции для женской аудитории
В мире грибов
Научные лекции для женской аудитории
Лаборатория
Лаборатория
Лаборатория
Лаборатория
Лаборатория
Лаборатория
Лаборатория
Лаборатория
Лаборатория
Лаборатория
Лаборатория
Лаборатория
Лаборатория
Лаборатория
Лаборатория
Лаборатория
Лаборатория
Лаборатория
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
2019
2019
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2021
2021
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
8
9
4
5
6
7
8
9
10
7
12
6
7
8
9
10
10
12
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
8
9
10
10
11
11
12
12
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
В мире грибов (окончание)
Научные лекции для женской аудитории
Краткая энциклопедия биотехнологии
Научные лекции для женской аудитории
Краткая энциклопедия биотехнологии
Научные лекции для женской аудитории
Краткая энциклопедия биотехнологии
Научные лекции для женской аудитории
Краткая энциклопедия биотехнологии
Краткая энциклопедия биотехнологии
Краткая энциклопедия биотехнологии
Краткая энциклопедия биотехнологии
Краткая энциклопедия биотехнологии
Краткая энциклопедия биотехнологии
Краткая энциклопедия биотехнологии
Краткая энциклопедия биотехнологии
Краткая энциклопедия биотехнологии
Краткая энциклопедия биотехнологии
Краткая энциклопедия биотехнологии
Краткая энциклопедия биотехнологии
Краткая энциклопедия биотехнологии
Краткая энциклопедия биотехнологии
Биохимия для начинающих
Краткая энциклопедия биотехнологии
Биохимия для начинающих (продолжение)
Краткая энциклопедия биотехнологии
Биохимия для начинающих (продолжение)
Краткая энциклопедия биотехнологии
Биохимия для начинающих (продолжение)
Краткая энциклопедия биотехнологии
Биохимия для начинающих (продолжение)
Биохимия для начинающих (продолжение)
Биохимия для начинающих (продолжение)
Биохимия для начинающих (продолжение)
Биохимия для начинающих (продолжение
Биохимия для начинающих (продолжение)
Биохимия для начинающих (продолжение)
В мире микробов
Биохимия для начинающих (продолжение)
В мире микробов (продолжение)
Биохимия для начинающих (продолжение)
В мире микробов (продолжение)
Биохимия для начинающих (продолжение)
В мире микробов (продолжение)
Биохимия для начинающих (продолжение)
В мире микробов (окончание)
Биохимия для начинающих (продолжение)
#ак радиацию
Биохимия для начинающих (продолжение)
#ак радиацию
Биохимия для начинающих (продолжение)
Биохимия для начинающих (продолжение)
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
8
9
9
10
10
11
11
12
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
7
8
9
10
11
12
12
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
8
Байесовская статистика
Биохимия для начинающих (продолжение)
Байесовская статистика (продолжение)
Биохимия для начинающих (продолжение)
Байесовская статистика (окончание)
Биохимия для начинающих (окончание)
Ковид-19
Сенсорные системы человека
Ковид-19
Теоретические основы электротехники
Теоретические основы электротехники
Теоретические основы электротехники
Теоретические основы электротехники
Теоретические основы электротехники
Начала общей химии
Начала общей химии (продолжение)
Начала общей химии (продолжение)
Начала общей химии (продолжение)
Начала общей химии (продолжение)
Начала общей химии (продолжение)
Наука Плоского мира 4
Наука Плоского мира 4 (окончание)
Детский сад
Детский сад (продолжение)
Детский сад (окончание)
Короткие рассказы
"Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман! "
"Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман! (окончание) "
"Какое тебе дело до того, что думают другие "
Человек с желтой карточкой
Специалист по калориям
Ночь триффидов
Ночь триффидов (окончание)
Сферландия
"Музыка, звучащая в крови "
Схизматрица
Схизматрица (окончание)
Алтарь Эдема
Алтарь Эдема (окончание)
Отклонение от нормы
Морские звезды
Морские звезды (окончание)
Страна призраков
Страна призраков (окончание)
Распознавание образов
Распознавание образов (окончание)
В дебрях Борнео
Зенитный угол
Зенитный угол (окончание)
Периферийные устройства
Морфология ксеноморфов
Периферийные устройства (окончание)
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Ликбез
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
8
9
9
10
10
11
11
12
12
1
2,3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
5
6
8
9
10
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
5
6
Младший брат
Младший брат (окончание)
1984
1984 (окончание)
Интерфейсом об тейбл
Интерфейсом об тейбл (окончание)
Водяной нож
Водяной нож (окончание)
Глаза тьмы
Пир во время чумы
Глаза тьмы
Нейромант
Нейромант (окончание)
Ра
Ра (окончание)
Всем стоять на Занзибаре
Всем стоять на Занзибаре (продолжение)
Всем стоять на Занзибаре (окончание)
Кибершторм
Кибершторм (окончание)
Конец радуг
Конец радуг
Мусорный прибой
Мусорный прибой (окончание)
Пандемия
Пандемия (продолжение)
Пандемия (окончание)
Геном
Геном (окончание)
Инферно
Инферно (продолжение)
Инферно (окончание)
Алхимик
Белые одежды
Белые одежды (продолжение)
Белые одежды (окончание)
Разрушитель кораблей
Затонувшие города
Мой трудный ребенок
Орудие войны
Помутнение
Не отпускай меня
Жизнь как она есть
Жизнь как она есть (окончание)
Что такое жизнь?
Мифы современной науки
Как микробы управляют нами
Как микробы управляют нами (окончание)
Микробы хорошие и плохие
Микробы хорошие и плохие
Микробы хорошие и плохие (окончание)
Размышление о физике
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Литпортал
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2017
2017
2017
2018
2019
2019
2019
2019
2019
2019
7
8
9
10
11
12
1
2
3
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2,3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
9
10
11
12
2
3
8
9
10
12
Размышление о физике
Размышление о физике
Размышление о физике
Размышление о физике
Размышление о физике
Размышление о физике (окончание)
Быть человеком в эпоху ИИ
На пути к новому мозгу
Быть человеком в эпоху ИИ (продолжение)
Игра в предсказания Мишеля Нострадамуса
Быть человеком в эпоху ИИ (окончание)
Covid-19 и другие микробные проблемы
Wetware - новый путь
Биологическая угроза
Биологическая угроза (окончание)
Следующая пандемия
Следующая пандемия (окончание)
Выжить в пандемию
Выжить в пандемию (окончание)
Библейские тексты
Библейские тексты (продолжение)
Библейские тексты (окончание)
Химия любви
Химия любви (окончание)
Технологии против человека
Домашний бурбон
Лекция о пиве
Путь под Солнцем
Биологически активные растения
Биологически активные растения
Биологически активные растения (продолжение)
В мире насекомых (продолжение)
Биологически активные растения (продолжение)
В мире насекомых (продолжение)
Молекулярные моторы
Коньяк
Коньячная бочка
Биологически активные растения (продолжение)
В мире насекомых (продолжение)
Биологически активные растения (продолжение)
В мире насекомых (продолжение)
Биологически активные растения (продолжение)
В мире насекомых (продолжение)
Электричество в экстремальных условиях
Биологически активные растения (продолжение)
В мире насекомых (продолжение)
Материалы для электротехники
Вторая жизнь аккумулятора
Биологически активные растения (продолжение)
В мире насекомых (продолжение)
Материалы для электротехники
Эфирно-масленичные растения
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Мышление
Практика
Практика
Проблемы
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2017
2019
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
1
2
3
4
5
6
5
5
6
6
7
8
8
9
10
1
2,3
5
6
7
8
9
10
11
12
6
2
6
2
3
4
4
5
5
6
6
6
6
6
8
8
9
9
9
10
10
11
11
11
11
12
12
В мире насекомых (продолжение)
Материалы для электротехники
Эфирно-масленичные растения
В мире насекомых (продолжение)
Материалы для электротехники
Эфирно-масленичные растения
В мире насекомых (продолжение)
Материалы для электротехники
Эфирно-масленичные растения
В мире насекомых (продолжение)
Материалы для электротехники
Эфирно-масленичные растения
В мире насекомых (продолжение)
Материалы для электротехники
Грибы на садовом участке
Если бы динозавры не вымерли
Эфирно-масленичные растения
В мире насекомых (продолжение)
Полив комнатных растений
Эфирно-масленичные растения
В мире насекомых (продолжение)
Натрий из выпускных клапанов
Эфирно-масленичные растения
В мире насекомых (продолжение)
Эфирно масленичные растения
В мире насекомых (продолжение)
Эфирно-масленичные растения
В мире насекомых (продолжение)
Эфирно-масленичные растения
В мире насекомых (продолжение)
Эфирно-масленичные растения
В мире насекомых (продолжение)
Эфирно-масленичные растения
В мире насекомых (окончание)
Растворители для тонкослойной хроматографии
Проектирование печатных плат
Эфирно-масленичные растения
Остановившие прогресс
Охота за микробами
Эфирно-масленичные растения
Эфирно-масленичные растения
Растворители для пластмасс
Эфирно-масленичные растения
Теоцитатник
Полезные сорняки
Эфирно-масленичные растения
Эфирно-масленичные растения
Этюды о клеях
Закон Гей-Люссака и профитроли
Этюды о клеях (продолжение)
Изолента
Этюды о клеях (продолжение)
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
2017
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
12
1
1
1
2
2
2
3
3
3
4
4
4
5
5
5
5
5
6
6
6
7
7
7
8
8
9
9
10
10
11
11
12
12
1
1
1
2
2
2
3
4
4
5
5
5
6
7
7
8
8
9
Открутить заржавевшую райку
Этюды о клеях (продолжение)
Противоядия при бытовых отравлениях
Радиоаптечка сталкера
Заметки фитохимика
Заметки фитохимика
Заметки фитохимика
Заметки фитохимика
Растения против клещей
Заметки фитохимика
Растения против комаров
Заметки фитохимика
Растения против озона
Заметки фитохимика
Производство вина
Практические советы
Заметки фитохимика
Настойки на самогоне
Заметки фитохимика
Люминесцентная диагностика кожных заболеваний
Лечебные настойки
Кремнеземы Кузнецкой котловины
Лечебные настойки
Находки в Кемеровской области
Камни Алтая
Лечебные настойки
Спиртные напитки
Лечебные настойки
Спиртные напитки
Лечебные настойки
Спиртные напитки
Лечебные настойки
Спиртные напитки
Лечебные настойки
Спиртные напитки (окончание)
Лечебные настойки
Лечебные настойки
Ветрогенератор
Лечебные настойки
Лечебные настойки
Лечебные настойки
Орбы и плазмоиды
Лечебные настойки (окончание)
Моделирование белков
Изучая апоптоз
Борщевик Сосновского
Черные курильщики
Съедобные и условно съедобные трибы
Квантовый интерферометр
Съедобные и условно съедобные трибы
Галлюциногенные трибы России
Съедобные и условно съедобные трибы
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
2019
2019
2019
2019
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
10
10
11
12
1
2
3
4
4
5
5
6
6
7
7
7
8
8
9
10
11
11
12
12
12
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
7
7
8
9
10
10
11
12
1
2,3
4
5
5
6
6
7
Галлюциногенные грибы России
Яды вокруг нас
Съедобные и условно съедобные грибы
Галлюциногенные грибы России (окончание)
Яды вокруг нас (окончание)
Съедобные и условно съедобные грибы
Ядовитые грибы
Кое-что о наркотиках
Альтернативные прошивки
Анонимный сайт
"Осторожно, кардинг!"
Едкие вещества
Средства программирования PIC контроллеров
Ардуино для начинающих
Ардуино для начинающих (окончание)
Панель оператора с шиной I С для Arduino
Автоматизация полива цветов
Создание интерактивных объектов с Arduino
Управление из Excel через СОМ порт
Управление LPT портом в среде Матлаб
Разработка модульной системы Homelab
Разработка модульной системы Homelab
Определение точки росы
Взаимодействие Matlab с Raspberry Pi
Контроллер на Arduino
RT системы на Raspberry Pi
Python-сервер на Raspberry Pi
Простой HTTP сервер для ESP8266 и ESP32
Управление микроконтроллером на Javascript
DRO на базе Arduino
Автополив цветов
Разработка модульной системы Homelab
Полив растений на Raspberry Pi
Arduino для денситометра
Связь с датчиками
Стандарт IEC 61499
Микроконтроллер + компьютер
Arduino таймер
Некоторые применения WiFi на ESP32
Первые шаги с NODEMCU и LUA
Осциллограф в браузере
Домашняя пивоварня
Справочник медицинских анализов (окончание)
Усовершенствование С02 TEA лазера
Искровые разрядники
Трансформатор Теслы
Волноводный С02 лазер
Фурье-спектрометр
Азотный TEA лазер на воздухе
Используем шокер
Автоматизированный самогонный аппарат
Лазер на красителях
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Разное
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Системы
Справочник
Справочник
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2018
2019
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2021
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2018
2018
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
7
7
8
8
8
9
9
9
10
10
11
12
1
1
2
4
5
6
8
9
10
12
1
3
4
5
6
7
8
9
10
12
12
9
7
7
8
9
10
11
12
1
2
1
1
2
3
4
5
5
6
8
Малоиндуктивный высоковольтный конденсатор
Докритическая С02 экстракция
Мощный азотный лазер на воздухе
Котировочные держатели лазерных зеркал
Домашний ферментер
Лазер на красителе с ламповой накачкой
Жидкостной насос для лазера на красителе
Стеклодувная горелка из готовых деталей
Домашняя пивоварня
Углекислотный лазер с карборундом
Вакуумметр на ПМТ-2
Лазер на парах хлорида меди
Реинженеринг ДНК-синтезатора
Полупроводниковый лазер
Сверхпроводящий трансформатор
Модулятор добротности твердотельного лазера
Самодельный тепловизор
Анемометр
Гидроакустическая антенна
Датчик перемещений из мышки
Счетчик Гейгера
Камера Вильсона
Автоматизированный самогонный аппарат
Тепловизор на Raspberry
Квадрокоптер на Raspberry
Смеситель жидкостей
Линейный двигатель на печатной плате
Управление электродвигателем на Arduino
Мини-помпа с мотором из HDD
Книжный сканер
Лазер на парах хлорида меди
Доплеровский измеритель скорости
Простой измеритель радиоактивности
Простой измеритель радиоактивности (окончание)
Сцинтилляционный радиометр
Простой гамма-спектрометр
Мешалка для ферментера
Разработка мини-ферментера
Источники ультрафиолета
Подключение бактерицидной лампы
Ультразвуковая ванна
Лазер на парах марганца
Камера Вильсона
РН-метр
Аппарат хорошего самогона
Азотные лазеры
Вытяжной шкаф
Измеритель ультрафиолета
Гроубокс
Простой гроубокс
Приспособления для аквариума
Генератор факельного разряда
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2021
2021
8
9
10
10
11
12
12
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
4
5
5
6
7
8
9
10
11
12
1
1
2
3
4
4
5
6
7
7
7
8
9
10
11
12
1
1
Пластиковые сцинтилляторы
Спектрометр с высоким разрешением
Автоматизированное выращивание растений
Электрогидравлический удар
Конвейерный дозатор
Лазерный микроскоп из DVD-привода
Тигельная печь
Галтовочный барабан
Лаборатория в кармане
Ловушка для плазмоида
Жидкостный хроматограф
Автоматизированный самогонный аппарат
Вихревая трубка Ранка-Хилша
Генератор жидкого азота
Источник питания волноводного лазера
Гроубокс для клубники
Доработка волноводного лазера
Техника самогона
Доработка волноводного лазера (окончание)
Ионизатор воздуха
Твердотельный лазер
Твердотельный лазер
Вибровакуумная установка
Компрессор на 600 атмосфер
Нагреватель воды на токах Фуко
Термоанемометр
Гроубокс для клубники
Спектрометр из смартфона
Электронный циркуль
Регулятор расхода газа
Рентгеновское излучение
Генератор Ван де Граафа
Магнито-резонансный магнитометр
Самодельный дозиметр
Дозиметр из готовых узлов
ИК-спектрометр
Гроубокс для клубники
Микробиология для домохозяек
Атомно-эмиссионная спектроскопия
Получение ДНК для домохозяек
Резка стеклянных бутылок
Технология журнала «Домашняя лаборатория»
Первая микросхема
Клондайк на столе
Оптическая голография
Лазерно-утюжная технология
Технология пайки
Цифровое книгопечатание
Дубовая щепа
Регистрация мюонов
Дезинфекция
Обработка пивоваренного оборудования
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Техника
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2017
2017
2017
2017
2017
2018
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2020
2020
2020
2
3
4
5
6
6
7
7
8
8
9
9
10
10
11
11
12
12
1
1
2,3
4
5
6
6
7
7
8
8
9
9
10
10
11
11
12
12
1
2
3
6
12
5
1
5
6
6
8
11
1
4
5
Электроэрозионная обработка
Гровинг
Выращивание раков
Домашнее пиво
Самогон на инвертированном сахаре
Антисептик на скорую руку
Дезинфекция ультрафиолетом
Гидропоника перца
Домашнее винокурение и виноделие
Домашнее винокурение и виноделие
Домашнее винокурение и виноделие (продолжение)
Получение соединений урана
Домашнее винокурение и виноделие (продолжение)
Домашнее винокурение и виноделие (продолжение)
Получение соединений тория
Домашнее винокурение и виноделие (окончание)
Варка пива в квартире
Омеднение пластика
Сахарный самогон
Печать печатных плат
Двухслойные печатные платы
Вторая микросхема
Получение жидких газов
Гидропоника клубники
Технология самогона
Латунирование железных деталей
Порошковая металлургия
Вакуумное напыление
Синтетические аналоги ювелирных камней
Синтетические аналоги ювелирных камней
Отладка программ с помощью осциллографа
Изготовление керамических тиглей
Электроэрозионная обработка
Золото из хлама
Лечебное мыло
Гальваническое покрытие 3D-печатных моделей
Серебрение проводов
Голография
Литьё по моделям 3D-принтера
Некоторые методы органической химии
Некоторые методы органической химии
Некоторые методы органической химии
Некоторые методы органической химии
Азиды щелочных металлов
Планарная хроматография
Флуоресцеин
Качественный анализ ПАВ
Триперекись ацетона
Хлорат калия
Перекись уротропина
Получение этилацетата
Получение этиленгликольдинитрата
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Технологии
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2018
6
7
7
7
8
9
10
11
12
1
2
2
3
4
4
5
5
6
6
7
8
9
10
11
12
1
2,3
4
5
6
7
8
10
10
11
11
11
12
12
1
2
3
4
5
6
8
8
9
10
11
12
1
Регулятор оборотов коллекторного двигателя
Синтез флуоресцеина
Изготовление борных люминофоров
Препаративная химия серы
Препаративная химия серы (продолжение)
Препаративная химия серы (продолжение)
Препаративная химия серы (окончание)
Пирофорные металлы
Введение в получение фитоэссенции
Введение в получение фитоэссенции (продолжение)
Введение в получение фитоэссенции (продолжение)
Введение в получение фитоэссенции (окончание)
Иод из настойки йода
Получение фталевого ангидрида
Электровосстановление нитрометана
Выделение природных соединений
Тетразол
Выделение природных соединений
Штормгласс
Выделение природных соединений
Анализ пластмасс
Получение серного ангидрида
Производные тетразола
Получение олеума
Производные тетразола (окончание)
Получение серной кислоты
Синтез НМХ
Мыло своими руками
Получение ТЭН
По следам «Breaking bad»
Получение ТЭН (окончание)
По следам «Breaking bad» (продолжение)
По следам «Breaking bad»
Мытье химической посуды
По следам «Breaking bad»
Определение азидов
Электросинтез пиперидина из пиридина
Номенклатура стеклянной лабораторной посуды
Получение TNGU
Номенклатура стеклянной лабораторной посуды
Химический театр
Номенклатура стеклянной лабораторной посуды
Получение азидов
Номенклатура стеклянной лабораторной посуды
Гипохлорит натрия
Номенклатура стеклянной лабораторной посуды
Получение тетранитрометана
Номенклатура стеклянной лабораторной посуды
Хлорофилл
Химия элементов. Демонстрации
Номенклатура стеклянной лабораторной посуды
НМХ через ДПТ
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
1
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
9
9
10
10
11
12
12
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
8
9
Химия элементов. Демонстрации
Номенклатура стеклянной лабораторной посуды
Коллоидное золото
Химия элементов. Демонстрации
Опыты с газами в малом формате
ТНБ через ТНТ
Химия элементов. Демонстрации
Анализ воды
Химия элементов. Демонстрации
Получение ДАНФ
Химия элементов. Демонстрации
Сахарные люминофоры
Получение водорода электролизом
Химия элементов. Демонстрации
НМХ через ДПТ без ацетата
Химия элементов. Демонстрации
Тепло без пламени
Химия элементов. Демонстрации
Получение NHN
Химия элементов. Демонстрации
Перлы буры
Химия элементов. Демонстрации
Гексанитроманнит
Глиоксим и его производные
Анализ шлиховых минералов
Получение хлората калия электролизом
Анализ шлиховых минералов (продолжение)
Перхлорат гексаамминникеля
Анализ шлиховых минералов (продолжение)
Получение азотной кислоты
Анализ шлиховых минералов (окончание)
Получение азотной кислоты
Получение олеума
ТЕХ
Пентрил
Получение хлористого тионила
Бризантные ВВ. Справочник
Получение дымящей азотной кислоты
Очистка органических растворителей
Бризантные ВВ. Справочник
Нитроглицерин
Экстракция мескалина
Бризантные ВВ. Справочник
Получение ЭГДН
Некоторые методы органической химии
Бризантные ВВ. Справочник
Термоэлектрохимические циклы
Некоторые методы органической химии
Бризантные ВВ. Справочник
Получение фурфурола и его производных
Некоторые методы органической химии
Бризантные ВВ. Справочник
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
9
9
10
10
10
11
11
12
12
1
1
2
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
8
8
9
9
10
10
11
11
12
1
1
2,3
4
5
5
5
6
6
6
7
7
7
8
8
8
9
9
9
10
Получение брома
Некоторые методы органической химии
Бризантные ВВ. Справочник
Некоторые реагенты и растворители
Некоторые методы органической химии
Бризантные ВВ. Справочник
Некоторые реагенты и растворители (продолжение)
Некоторые методы органической химии
Технологический контроллер (продолжение)
Технологический контроллер (продолжение)
Технологический контроллер (продолжение)
Технологический контроллер (окончание)
Регулирование температуры с AVR-USB-MEGA16
Измеритель рН с интерфейсом USB
Управление шаговым двигателем через USB
Виртуальный СОМ-порт
Контроллер для аквариума
ПИД-контроллер osPID
ШИМ-регулятор на Arduino
Портативная метеостанция
Силовой DC/AC инвертор
Инвертор на 1 кВт
Система сбора данных на ESP
Система сбора данных на ESP
Система сбора данных на ESP
Система сбора данных на ESP
Использование Onion 0mega2
Регистратор параметров среды
Регистратор радиоактивности
Генератор сигналов
Arduino для лабораторных измерений
Измеритель индуктивности на Arduino
Измерение емкости кондерсатора
Мониторинг потребления электричества
Измеритель добротности
Управление семисегментным индикатором
Инфракрасный термометр
Паяльная станция
Универсальный сторожевой таймер
Инвертор с чистым синусом
Цифровая электроника для начинающих
Разработка buck-преобразователя
Цифровая электроника для начинающих (продолжение)
Разработка boost-преобразователя
Цифровая электроника для начинающих (продолжение)
Модуль управления силовым преобразователем
Цифровая электроника для начинающих (продолжение)
Цифровая электроника для начинающих (окончание)
Стабильный источник для питания ФЭУ
Переносной магнитометр
Измерение малых емкостей
Простой генератор Кокрофта-Уолтона
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Химичка
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2017
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2018
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2019
2020
2020
2020
2020
10
10
11
11
11
12
12
12
1
2
3
4
5
6
8
9
10
11
12
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
1
2
3
4
5
5
6
7
8
8
9
9
10
10
11
11
12
1
2
3
3
Голубая таблетка
Микроконтроллеры CANNY
Мощный лабораторный блок питания
Источник стабильного тока
Дисплей для STM32
Электронные компоненты
Простой осциллограф
АЦП для осциллографа
Электронные компоненты
Buck-boost преобразователь
Десять советов
Электронные компоненты (продолжение)
Генератор для ультразвуковой ванны
Десять включений ОУ
Электронные компоненты (продолжение)
Универсальный семисегментный дисплей
Электронные компоненты (продолжение)
Отладочная плата для Arduino Nano
Электронные компоненты (окончание)
Шина 1-Wire
Вуализатор на Arduino
Контроллер аквариума
Аквариумный контроллер
Измеритель влажности воздуха
Измеритель летучей органики
Генератор Ройера на биполярных транзисторах
Осциллограф на Arduino
Детектор космических лучей
Детектор молний
Генератор сигналов на Arduino
Arduino & Assembler
Простой логический анализатор
Arduino & Assembler
CAN sniffer
Подключение энкодера к Ардуино
Arduino для начинающих
Синтезатор частот
Arduino для начинающих (продолжение)
Измеритель малых сопротивлений
Arduino для начинающих (продолжение)
Пробник электролитических конденсаторов
Измеритель пульсации света
Arduino для начинающих (продолжение)
Самодельный лидар
Arduino для начинающих (продолжение)
Осциллограф на смартфоне
USB-UART преобразователь с развязкой
Arduino для начинающих (продолжение)
Монитор концентрации С02
Прибор для измерения С02
Пульсоксиметр
Arduino для начинающих (продолжение)
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2020
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2021
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
4
4
5
5
6
6
7
7
7
8
8
8
9
9
9
10
10
11
11
12
12
1
2
3
4
5
6
7
8
8
9
9
10
10
11
11
12
12
1
1
2,3
2,3
2,3
4
4
5
5
5
6
6
6
6
Контроллер для инкубатора
Arduino для начинающих (продолжение)
Блок питания ламповых схем
Arduino для начинающих (продолжение)
Передатчики и приемники 433 МГц
Сбор данных на модулях 433 МГц
Arduino для начинающих (продолжение)
Знакомство с ESP
Arduino для начинающих (продолжение)
Измеритель ЕС на Arduino
Arduino для начинающих (продолжение)
Устройство для прослушивания ультразвука
Управление электродвигателем
Arduino для начинающих (окончание)
Ветхий завет
Виноделы
Ветхий завет (окончание)
Книга обо всем на свете
Антикварная лавка
Кактус
Нет глобальному потеплению
Азбука горожанина
Атомный реактор на столе
Мыло для души
Как мы делали алмаз
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Электроника
Юмор
Юмор
Юмор
Юмор
Юмор
Юмор
Юмор
Юмор
Юмор
Юмор
Юмор
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2017
2017
2017
2018
2018
2018
2019
2019
2021
2021
2021
7
7
8
8
9
9
9
10
10
11
11
12
12
12
6
6
8
4
4
4
11
12
4
4
5