Текст
                    ИНТЕРНЕТ-ЖУРНАЛ
МАШН
ОРАТО
ИЮНЬ 2023
.•■••V,
.^■■■"^.■.•..r-i.


\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. Nft ЩжШ П-П - - ^ СОДЕРЖАНИЕ История искусственных алмазов Начала органической химии Статистика в аналитической химии Аналитическая химия металлов Некоторые методы органической химии Практикум по неорганическим синтезам Полевой транзистор (продолжение) Микросхемы XR2206 и ICL8038 Шнековый дозатор Технология покрытий Таинственный геном человека Пасквиль на эволюцию Проект «Феникс» Рассказы о камнях (окончание) Июнь 2023 История Ликбез 92 129 Химичка 151 168 177 Электроника 194 200 Техника 217 Технологии 248 Мышление 276 421 Литпортал 476 Разное 611 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). НА ОБЛОЖКЕ Рисунок к публикации «Таинственный геном человека».
История ИСТОРИЯ ИСКУССТВЕННЫХ АЛМАЗОВ В.И. Рич, М.Б. Черненко Глава I. С чего это началось Самое начало этой истории ведется обычно от года 1694-го. Именно тогда, почти триста лет назад, в городе Флоренции, где была уже соб- ственная академия наук — Дель Чименто, произошло событие, которое попало в историю, положив начало официальной летописи знакомства человека со странными свойствами алмаза. Флорентийские академики Аверани и Тарджиони на глазах сво- его герцога Козимо III Медичи, проявлявшего интерес к научным опытам, раска- ляли драгоценные камни. С рубином у них ничего особенного не произошло, а ал- маз... исчез. И это исчезновение было задокументировано. И были даже сохранены — и сохраняются до сих пор! — приборы, с которыми был поставлен этот неслож- ный, с сегодняшней точки зрения, опыт: зажигательное стекло (то есть линза) величиной с тарелку и зажигательное стекло размером с блюдечко... Событие — немного театральное, чуть таинственное: как-никак драгоценные камни. Однако действительное начало истории искусственных алмазов было не в эффектном опыте флорентийцев, а в скромной теории.
Первым человеком, который высказал правильное (хотя, разумеется, далеко не полное) суждение о химическом составе алмаза, был Исаак Ньютон, член одного из первых в мире научных обществ. Вначале оно не имело официального статуса, именовалось Незримой коллегией и находилось в Оксфорде. А в 1668 г. переехало в Лондон и стало всемирно известным Лондонским королевским обществом — анг- лийской академией наук. Девиз общества «Nullius in verba» («Ничего со слов» — ничего на веру) озна- чал отказ от догм, восходящих к библейским представлениям о природе. Труд од- ного из основателей коллегии, а впоследствии президента Лондонского королев- ского общества Роберта Бойля так и назывался — «Химик-скептик». В книге, уже самим названием отвергавшей прежние представления о природе веществ, Бойль ниспровергал господствующее учение, согласно которому все горючие и блестящие вещества содержат огонь, жидкие — воду, летучие — воздух, твердые — землю. «Если бы люди заботились об успехах науки более, чем о своей известности, — сурово пояснял Бойль, — легко было бы им понять, что высшая заслуга их состо- ит в производстве опытов, в собирании наблюдений, что не следует составлять теорий, не проверив предварительно, насколько они подтверждаются фактами...» Нашему современнику покажутся несколько странными некоторые опыты, проде- ланные любознательными, скептическими и одновременно восторженными исследова- телями, ничего не принимавшими на веру, желавшими проверить своими руками лю- бое утверждение из ученых трудов средневековья. Например, известен такой эксперимент. Брали рог носорога, толкли его, из порошка делали кольцевую насыпь. В центр круга сажали паука. Согласно сущест- вовавшим тогда представлениям, толченый рог носорога обладал особыми свойст- вами , не позволяющими пауку преодолевать это препятствие. Члены коллегии убедились, что паук преспокойно переползает через «волшеб- ный» порошок. Проверки опытом не выдержала еще одна теория... Однако опытная проверка тех или иных принятых ранее на веру утверждений не всегда приводила к правильным выводам. Выводы из наблюдаемых фактов были не- редко весьма удивительными (с сегодняшней точки зрения). Например, тот же Бойль считал первоматерией воду и был глубоко убежден, что ему удалось опытным путем доказать превращение ее в иные вещества. В одном из опытов Бойль выращивал огурцы, тыкву и мяту без земли, просто в воде. При этом мята оказалась не менее душистой, чем выращенная на обычном огороде. Все это, по мнению Бойля, убедительно доказывало, что вода может превращаться во все прочие элементы. В другом опыте Бойль нагревал свинцовые опилки. Если он нагревал их доста- точно сильно, то свинец превращался в более тяжелое и ничуть не похожее на металл вещество желтого цвета. И это, по мнению экспериментатора, означало, что в свинец проникает «тонкая материя» — теплород. «Ничего на веру» — это был лозунг эпохи, лозунг рождения эксперимента как средства познания мира. Доверие к опыту, отрицание авторитетов, чьи высказы- вания не подкреплялись наблюдениями и фактами, быстро двинуло вперед познание природы — и в целом, и в частностях. Одной такой частностью стал драгоценней- ший камень алмаз... Заметим, что Ньютон, автор универсальных законов механики, известных теперь каждому школьнику, занимался не только механикой, но и оптикой. Оптика — это не только очки или телескоп, это свет — одно из наиболее загадочных, сложных и, можно сказать, вездесущих явлений природы. Именно изучение света уже в бо- лее близкие нам времена послужило основанием для создания теории относитель- ности, объяснения устройства атома, вычисления размера галактик... Ньютон проверил заново все, что было известно до него о природе света. И проделал огромное количество новых опытов. Изучая прохождение света в различных телах, Исаак Ньютон не обошел и алмаз.
В любом труде, где так или иначе затрагивается углеродная природа алмаза, можно прочесть, что на горючесть алмаза указывал еще Ньютон. Как ни интересно подобное сообщение, исправно переходящее из книги в книгу и из статьи в ста- тью, у него есть, по меньшей мере, один серьезный недостаток: оно вторично. Гораздо интереснее знакомство с самим первоисточником, ибо только он дает возможность проследить за ходом мысли великого челоьека. Вот что сказано в книге Ньютона «Оптика», изданной в 1704 г., а написанной, как установлено по ее рукописям, за двадцать лет до того, не позднее 1687 г. (значит: до флорен- тийских академиков): «Если свет в телах распространяется быстрее, чем в пустоте, в отношении си- нусов, измеряющих преломление тел, то силы тел, заставляющие свет отражаться или преломляться, весьма точно пропорциональны плотности тел, за исключением маслянистых и серных, которые преломляют больше, чем другие тела той же плот- ности... Хотя псевдотопаз, селенит, горный хрусталь, ...обыкновенное стекло... и сурьмя- ное стекло — земляные каменистые щелочные твердые тела и воздух, который, ве- роятно, возникает из подобных же веществ при брожении, — субстанции, весьма отличающиеся одна от другой по плотности, однако по таблице их преломляющие силы находятся почти в одном и том же отношении к плотности... Также камфара, оливковое масло, льняное масло, терпентиновый спирт и амбра, которые суть жирные, серные и маслянистые тела, и алмаз, который, вероятно, есть также маслянистое сгустившееся вещество, обладают без значительных отклонений оди- наковыми отношениями преломляющей силы к плотности». Свое суждение Ньютон подтверждал добытыми в опытах цифрами: Воздух 5 208 Гипс (селенит) 5 386 Стекло 5 436 Горный хрусталь 5 410 Но: Оливковое масло 12 607 Льняное масло 12 819 Терпентиновый спирт 13 222 Амбра (янтарь) 13 654 Алмаз 14 556... Редактор и автор комментария к русскому изданию «Оптики», увидевшему свет в 30-х годах XX в., академик С. И. Вавилов сопроводил это место в работе Ньюто- на следующим замечанием: «По преломляющей способности алмаза Ньютон, таким образом, угадал углеродную природу алмаза». «Угадал углеродную природу» это в наше время можно так пояснить открытие великого англичанина. Но сам Ньютон ничего еще не мог знать об углеродной природе алмаза — само понятие «углерод» еще не было сформулировано в те вре- мена . Но, конечно же, вывод Ньютона был столь же смел, сколь и логичен: если десятки «каменистых» тел обладают преломляющей способностью около 5000, а «маслянистые» жидкости и твердый алмаз — 12 000—14 000, то единственное твер- дое тело, попавшее в компанию жидких, должно быть не чем иным, как «сгустив- шимся маслянистым веществом». Теперь мы знаем, что алмаз — действительно, если пользоваться терминологией XVII в., «сгустившееся маслянистое вещество». Гениальное предвидение! Да, но как быть с первой частью той же фразы, в которой Ньютон предполага- ет , что воздух есть, вероятно, разредившееся каменистое щелочное вещество — сродни стеклу или, скажем, горному хрусталю? Ведь это предположение базирует- ся на том же самом основании — близости величины преломляющей силы, что и предположение о горючей природе алмаза. А на самом деле воздух состоит глав- ным образом из других элементов. Общее в стекле и воздухе только некоторое,
сравнительно небольшое количество кислорода, которое никак не определяет бли- зости оптических свойств воздуха и стекла. Получается, что из одинаковых фактов с помощью одного и того же логического рассуждения Ньютон вывел два следствия, одно из которых оказалось неверным. Не означает ли это, что неправомерны оба вывода и что подтверждение одного из них — чистая случайность, не имеющая ничего общего с логикой предсказаний? Наверное, все же не означает! То, что Ньютон написал о воздухе неверно, но это никак не опровергает правильности того, что он сказал об алмазе. Просто подмеченная им закономерность — отнюдь не универсальная, не абсолютная исти- на. И распространение ее на свойства газов, подчиняющихся совершенно иным за- конам, чем жидкие и твердые Тела, было, как потом обнаружилось, неправомер- ным. Все это нисколько не умаляет проницательности вывода об алмазе, точно так же, как не бросает тень на гениальность Ньютона то, что его законы механики не учитывают релятивистских эффектов — околосветовых скоростей и т. п. И все это, вероятнее всего, не имеет прямого отношения к эффектнейшему экс- перименту ученых флорентийцев, у которых алмаз, разогретый собранным в пучок солнечным лучом, исчез: скорее всего, никто, кроме самого Исаака Ньютона, еще не знал о рукописи «Оптики». Толкование результатов этого опыта должно казаться сегодня чересчур уж не- определенным (что значит «исчез»?) . Но надо примириться с ним, ибо в те вре- мена оно не могло быть ни иным, ни более точным, оно вполне соответствовало возможностям науки своего времени. Но можно ли поверить, что опыты с алмазом не делал никто и никогда до фло- рентийских академиков ? Трудно представить себе, чтобы алхимики раннего средневековья — арабы, итальянцы, немцы, французы, испанцы, потратившие столько труда на бесконечные попытки изготовить золото, серебро и философский камень, исследовавшие с этой целью тысячи самых разных веществ, не обратили внимания и на алмаз, не попы- тались разложить алмаз на «составные части», воздействуя на него кислотами и щелочами, холодом и жаром. И если сегодня об этом ничего не известно, то самым вероятным объяснением кажется не отсутствие фактов, а отсутствие сведений о них. По совершенно ес- тественной причине — научно-техническая информация была поставлена в те вре- мена , увы, довольно плохо. А сведения вроде того, что еще лет за сто до Нью- тона Боэтиус де Бута, придворный медик австрийского императора Рудольфа II, предсказал горючие свойства алмаза на том основании, что алмаз прилипает к смоле, — к сожалению, недостоверны. Если и следует упоминать о них сегодня, то лишь по двум причинам: первая — научные истины прорезаются не сразу, им органически присуще что-то вроде инкубационного периода, что-то вроде времени вызревания; вторая — эти сведения по-прежнему привлекательны, как и всякий любопытный курьез. Принимать же всерьез историю с придворным медиком и ей по- добные вряд ли имеет смысл. Много ли отыщется веществ, не прилипающих к смо- ле? Как бы мы сейчас ни оценивали предположение Ньютона и чем бы мы его ни счи- тали — обоснованным утверждением или необоснованной догадкой, факт остается фактом: естествоиспытателям в XVIII в. было известно, что великий Ньютон счи- тал алмаз горючим веществом. И в то же время вполне вероятно, что еще более, нежели обнаруженные Ньюто- ном особенности преломления света (или же обнаруженное, возможно Боэтиусом, прилипание к смоле), нежели эти косвенные улики, общее мнение ученых о горю- чести самого драгоценного камня основывалось на опыте флорентийских академи- ков, известие о котором распространилось, конечно, по разным странам. Не- сколько повторяясь, можно сказать, что вполне мыслимо и то, что опыт этот
проделывали неоднократно, но что не попало в историю — то не попало, теперь уж ничего не поделаешь. Правда, сами Аверани и Тардшиони считали, что алмаз не сгорел, а исчез. И это их утверждение надлежало проверить. Предстояло (ничего на веру!) повто- рить опыт. Это произошло через восемьдесят пять лет после того, как Ньютон написал «Оптику»; на этот раз экспериментатором был Антуан Лоран Лавуазье — опыт ста- новился средством познания мира не только у суровых британцев, от которых французы всегда отличались несколько более легкомысленным характером. В отличие от Ньютона, родившегося в небогатой фермерской семье, будущий знаменитый химик никогда не знал бедности. Прадед Лавуазье был деревенским почтальоном, но уже дед подыскал должность поприбыльней — окружного прокуро- ра. В то далекое время в таких делах господствовали простота и прямолиней- ность : должности официально продавались, а затем наследовались. Отец Антуана Лорана был уже прокурором при верховном суде и переселился в Париж. Окончив аристократический коллеж Мазарини, Антуан Лоран Лавуазье стал учиться в университете. Но не химии и не физике, а юриспруденции, как и пола- галось в семье. Что же касается химии, то ее он изучал самостоятельно, в сво- бодное от занятий и других дел время: это было ему интересно. Антуану было мало должности прокурора, которую он, безусловно, мог наследо- вать у отца. Мало и того, что к 30 годам он становится носителем звания «со- ветник-секретарь двора, финансов и короны Франции». Мало положения пайщика генерального откупа. Все время, остающееся у него от коммерческих и финансовых дел, он отдает науке. Изучает физику, математику, химию, геологию, минералогию, метеороло- гию. Ищет наилучший способ уличного освещения. Едет с экспедицией в Лотарин- гию собирать материалы для минералогической карты. Становится членом Париж- ской Академии наук. Опровергает теорию о превращении воды в землю. Опроверга- ет теорию флогистона. Чтобы понять, каков был, в принципе, ход его мыслей, обратимся к сочинению, написанному двадцатипятилетним Лавуазье двести лет назад (1768). Вот отрывок из него: «Мы ежедневно соединяем кислоту со щелочью, но каким образом происходит со- единение этих двух веществ? Располагаются ли молекулы, образующие кислоту, в порах молекул щелочей?.. Или же кислота и щелочь имеют различные грани, кото- рые могут сливаться друг с другом путем простого контакта на манер магдебург- ских полушарий? Каким способом кислота и щелочь в отдельности сцеплены с во- дой? Это простое разделение на части или же это есть реальное соединение, до- пустим, части одного с частью другого или части одного со многими частями другого? Наконец, откуда происходит этот воздух (газ), который выделяется столь бурно в момент соединения?.. Существовал ли этот воздух первоначально в обеих смесях? Был ли он там каким-то образом связан... или же этот воздух, так сказать, искусственный и является продуктом соединения?..» Можно ли быть уверенным, что это — не речь современного человека, стремяще- гося разбудить в своих слушателях мысль, подвести их к величайшему искусству анализа фактов и извлечения выводов, к поискам объяснений по существу? «Если спросить химию обо всех этих различных предметах, то она ответит нам пустыми ссылками на имена, аналогиями, повторениями, которые не содержат ни- какой идеи, которых единственное действие сводится к тому, что они приучают ум удовлетворяться словами». Научные интересы Лавуазье были столь же разнообразны, как его коммерческие предприятия. Нередко он одновременно вел несколько разных исследований. Этому способствовал, безусловно, неугомонный характер ученого. Но была тому и еще одна серьезная причина: чтобы поставить опыт, нужна аппаратура, и тем более
сложная, чем сложней опыт. А чтоб эту аппаратуру изготовить, нужно время. От- сюда неизбежные паузы в любом большом исследовании и необходимость заполнения их другими работами. Одну из пауз он и заполнил знаменитыми теперь опытами с гигантским по тем временам зажигательным стеклом — опытами, которые вовсе не имели целью получить какое-нибудь новое вещество или изобличить в несоответ- ствии истине какую-либо освященную высоким именем средневековую теорию. Опыты эти можно сравнить с действиями детей, когда они уже не удовлетворяются своим «почему?» и задаются следующим по порядку вопросом: «А что произойдет с этим предметом, если я буду его..?». Лавуазье подставил слово «нагревать». Что произойдет с различными веществами, если я буду нагревать их? Не сжи- гать, а именно нагревать? Под колпаком, все сильнее и сильнее... Только в наше время можно в полной мере оценить проницательность Лавуазье, который еще ничего не знал даже о том, «каким образом происходит соединение» химических веществ, но, тем не менее, взялся утверждать, что «были бы получе- ны поразительные результаты, которые открыли бы ученым новое направление их деятельности и привели бы к совершенно неизвестному порядку вещей». Так напи- сал он в представленной академии в августе 1772 г. статье «Размышление о при- менении зажигательного зеркала». Почему зеркала? Да потому, что никакого более мощного источника высоких температур, кроме солнечных лучей, собранных в пучок зажигательным зеркалом или стеклом, тогда не было. Не ограничиваясь подачей «размышления» в письменной форме, он принялся раз- мышлять над тем, как сделать такое зажигательное стекло или зеркало, которое могло бы собрать как можно больше солнечных лучей и как можно лучше сконцен- трировать их в одной точке. Как и всегда, прежде чем приступить к какому бы то ни было важному исследо- ванию, Лавуазье первым делом досконально обдумывает предстоящие работы и при- кидывает, что для них понадобится. Откупщик Лавуазье скрупулезен не только в своих финансовых делах, на которые ему каким-то непостижимым образом тоже хватает времени (во всяком случае, богатство свое он непрерывно приумножает), — дела научные он вершит с не менее завидным тщанием. Первым делом составляется проект будущего прибора. Его делает под непосред- ственным руководством Лавуазье опытный инженер де Берньер. Прибору придаются внушительные размеры; достаточно сказать, что диаметр будущей линзы 120 см. Летом 1772 г. аппарат готов. Его устанавливают в парижском Саду инфанты. Двояковыпуклая линза собрана из двух выпукло-вогнутых чечевиц. Радиус кри- визны — 240 см. «Тело» линзы — пространство между чечевицами — заполнено спиртом. Все сооружение помещается на раме. Рама, в свою очередь, опирается на подставку, укрепленную на платформе. Для точной фокусировки на платформе установлена еще одна, меньшая линза. Сохранились не только чертежи аппарата, но и рисунок, запечатлевший один из опытов. Велись также подробнейшие протоколы, позволяющие довольно точно пред- ставить себе все происходившее. ...Погожие августовские дни. Чистое небо, яркое солнце. Слабый ветер чуть ше- велит кружева на атласных камзолах собравшихся любителей и покровителей нау- ки , цветные ленты на шляпах их почтенных супруг. Таинственно поблескивают линзы в металлических оправах. К помосту, на котором стоит предметный стол для испытываемых веществ, под- ходит, подтянутый и оживленный, член королевской Академии наук, генеральный откупщик господин де ла Вуазье. Он переговаривается со своими коллегами и да- ет указания служителю. Проходит несколько минут. Причудливое сооружение разворачивают продольной осью к солнцу. Служитель нажимает на рычаги, регулирует винты, и в центре
предметного стола обозначается ослепительный кружок — здесь фокус линзы. Солнечная печь Лавуазье. В фокус линзы помещают кусок песчаника — попросту говоря, булыжник с париж- ской мостовой. Через шесть минут он белеет, но не плавится и не разрушается. Под луч кладут черный ружейный кремень. Кремень разлетается на куски. Сразу же плавятся в фокусе линзы железные опилки... В другой раз на подставку из песчаника помещают кусочек золота в 24 карата (больше 4 г) . И сконцентрированный линзой солнечный луч сразу же превращает его в блестящую круглую каплю. Только кварц выдерживает такой сильный жар да еще платина. Потом служитель приносит кусочек фосфора. Потом кусок древесного угля... Но вот на предметном столе появляется сверкающий под лучами солнца кристал- лик. Случайно или не случайно появился он здесь? Почему генеральный откупщик ре- шил подвергнуть испытанию именно бриллиант — драгоценнейший из камней? Не может быть сомнений в том, что Лавуазье имел для этого достаточно веские основания. Путь науки лежал через непроходимые дебри предрассудков, и сама возможность посрамить невежество как можно заметней, как можно эффектней не могла не привлекать — тем более, что экспериментатор был не очень стеснен в средствах. «Во все времена люди связывали идею совершенства со всем, что представляется редким и ценным, и они себя убедили, что все, что стоит доро- го, что вне их возможностей, что трудно добываемо, должно якобы сочетать в себе редкие качества... Драгоценные камни тоже удостоились этого энтузиазма, и не прошло еще ста лет с тех пор, как им приписывались чудодейственные свойст- ва. Одни медики рекомендовали принимать их внутрь при некоторых болезнях и вводили их в свои рецептурные формулы; другие уверяли самих себя, что доста- точно носить их в кольцах, амулетах и т. д., и ожидали от них исключительного действия на живой организм. Многие физики, опередившие свой век, все же в большей или меньшей степени разделяли эти предубеждения. Даже сам Бойль, зна-
менитый Бойль, подобно своим современникам, приписывал драгоценным камням ле- чебные свойства...» Это было написано Лавуазье незадолго до опытов, о которых идет здесь речь. И, конечно же, развенчать «идею совершенства» на примере столь заметном не могло не казаться ему весьма соблазнительным делом. Так появился на предметном столе бриллиант. Лавуазье поднялся на помост, еще раз проверил прибор и подал знак служите- лю. Служитель чуть сдвинул вправо — вслед ушедшему солнцу — большую линзу, потом малую линзу. Сконцентрированный линзами солнечный луч уперся в сосуд с алмазом, кристалл вспыхнул ярким сиянием. Когда сияние погасло, бриллиант вроде бы исчез. Исчез? Лавуазье подошел к столу, вскрыл сосуд — и зрители услышали свист ворвавше- гося в колбу воздуха: алмаз не исчез, но сгорел. Сгорел совершенно так же, как горят уголь или фосфор, поглотив часть находившегося под колпаком возду- ха. В то время Лавуазье не мох1 еще определить, что именно получается от горения алмаза, — он еще не умел отличать кислород от углекислого газа, или, говоря языком тех дней, дефлогистированный воздух от связанного воздуха. И в те же примерно времена, когда шли опыты с зажигательным прибором в Саду инфанты, откупщик Лавуазье добился возведения стены вокруг всего Парижа. Ук- лониться от уплаты пошлин за ввозимый в город товар стало совершенно невоз- можно . Если теперь, двести лет спустя, мы отдаем дань уважения этому человеку за сделанное им в науке, то тогда крестьяне, везшие на рынок в Париж снедь и не имевшие понятия ни о мудрых физических материях, ни об опытах прославленных академиков, вряд ли произносили имя Лавуазье с почтением. Если оно было им известно, то, скорее всего, они сопровождали его упоминание иными, довольно выразительными словами, имеющимися и во французском языке. После победы Французской революции все двадцать восемь откупщиков были гильотинированы на площади в Париже. Это произошло 8 мая 1794 г. Противоречива личность Лавуазье — великого ученого и заурядного в своих устремлениях буржуа. Но что касается того предмета, о котором речь в этой публикации, то Антуан Лоран Лавуазье сделал ощутимый шаг вперед по сравнению со своими предшественниками. Он доказал, что алмаз горит. Итак, в 1772 г. драгоценнейший из драгоценных камней, можно сказать, царь драгоценностей, был низведен в куда более скромное общество, ибо Лавуазье, доказав, что алмаз горит, как зауряднейшие химические вещества: сера, или фосфор, или уголь, — тем самым уравнял их в правах. Но это еще не означало, что стало известно, из чего алмаз сделан природой. «Обладает таким-то свойством» — еще не значит «состоит из того-то». И до это- го «состоит из...» должно было пройти гораздо больше времени, чем это может представиться нашему современнику, который пожелал бы сегодня сделать само- стоятельно следующий логический шаг после опытов Лавуазье. Прошло еще сорок с лишним лет до следующего, такого самоочевидного опыта. А пока... еще маленький шаг вперед, даже не шаг — просто эпизод. Два года спустя после эффектнейших экспериментов с линзой тот же Лавуазье, на чьей столбовой дороге алмаз никогда не лежал, поставил другие опыты. Во-первых, он нагревал ртутную известь (на сегодняшнем языке — окись ртути, НдО) с углем. И у него получались металлическая ртуть плюс «связанный воз- Дух» . Во-вторых, он сильно нагревал ту же ртутную известь без добавления чего- либо. И у него получались снова металлическая ртуть плюс иной воздух, о кото- ром Лавуазье написал так: «Этот воздух, будучи весьма отличен от связанного
воздуха, находится в состоянии, более пригодном для дыхания, более горючем и, следовательно, более чистом, даже чем тот воздух, в котором мы живем». Из этих двух серий опытов, проделанных в 1774 и 1775 гг., Лавуазье заклю- чил : «Поскольку уголь исчезает полностью при оживлении ртутной извести и по- скольку из этой операции получаются лишь ртуть и связанный воздух, приходится заключить, что начало, которое до сих пор именовали связанным воздухом, есть результат соединения с углем порции чрезвычайно удобовдыхаемого воздуха». Вот и все. Но если наш современник на этом месте, может быть, снисходитель- но улыбнется, возьмет авторучку и напишет: 2НдО + С = 2Нд + С02, то пусть он вспомнит, что дело происходило двести с лишним лет назад, когда даже самого понятия «углерод» еще не существовало! Заметим еще раз, что для самого Лавуазье и его коллег все это не имело ров- но никакого отношения к интересующим нас алмазам, и пойдем дальше. Дальше — о следующем шаге. Его сделал Смитсон Теннант, химик из Кембриджа, который в возрасте двадцати четырех лет был уже признанным ученым и состоял в Лондонском королевском об- ществе . В 1791 г. Теннант подтвердил мнение Лавуазье о составе «связанного возду- ха», выделив из него чистый уголь. А спустя шесть лет он поставил опыт, кото- рый отдает той же театральностью, что и легендарное «действо» флорентийских академиков, — в золотом сосуде с селитрой Теннант сжег равные по весу порции угля, графита и алмаза. И во всех трех случаях у него образовались одинаковые порции все того же «связанного воздуха». После этого, казалось бы, вопрос, из чего «сделан» алмаз, наконец, совер- шенно прояснился. Кстати, во многих книгах так и написано: Теннант доказал, что алмаз состоит из углерода. И, тем не менее, это не так. То, что в золотом горшке вместо сгоревшего ал- маза очутился «связанный воздух», еще не значило ни для самого Теннанта, ни для его современников, что этот «связанный воздух» и есть весь бывший зага- дочный кристалл. Тогдашним ученым, например, не была известна причина порази- тельного блеска алмазов — и искать ее было естественно тоже в некоем вещест- ве, еще не обнаруженном. И если обратиться теперь не к эксперименту, а к рассуждению — непременной составляющей познания во все времена, никак не противоречащей принципу «ниче- го на веру», то для конца XVIII в. естественным было такое рассуждение: нет ли в алмазе, помимо угля, еще какой-то субстанции? Наверное, горючей, коль скоро она создает столь волшебное сверкание граней. И не есть ли эта субстан- ция «горючий воздух» — водород? На эти вопросы Теннант не ответил — алмазом он больше не занимался. В наше время он известен главным образом тем, что в 1808 г. открыл в платине из бра- зильских россыпей два вещества, занявших впоследствии самостоятельные клетки менделеевской таблицы, — иридий и осмий. В алмазной же истории наступает — уже в который раз — перерыв. И достаточно долгий. Только через 17 лет с со- ставом алмаза будет на самом деле покончено. Любое открытие, даже самое, казалось бы, неожиданное, объективно обусловле- но — утверждение достаточно неоригинальное. Что касается алмазов, то, прежде чем был открыт «дефлогистированный воздух» Пристли, он же «райский воздух» Шееле, он же «весьма удобовдыхаемый воздух» Лавуазье, определить состав угле- кислого газа, который получался при сгорании алмазов, не мог никто, будь он хоть трижды гением.
Следующая, не менее тривиальная истина: кроме объективной возможности нужна еще субъективная, нужен еще тот человек, который придет... и совершит открытие. И пока этот человек не приступит к делу, руководствуясь какими-то своими, не- редко довольно туманными для всех остальных соображениями, никакого открытии не происходит, пусть, казалось бы, все для него давно готово. И вопрос, из чего же «сделан» алмаз, вполне мох1 оставаться невыясненным еще весьма и весьма долго — до тех времен, пока алмазы (уже в XIX и XX вв.) не стали нужны технике, а не только богатым красавицам и вельможам. Но этого не произошло, ибо появился тот самый человек, личность. Безуслов- но , весьма яркая личность! Хемфри Дэви родился в 1778 г. в маленьком английском городе Пензансе в се- мье резчика по дереву. Вот несколько параграфов его характеристики, состав- ленной позже многочисленными биографами. Во-первых, исключительная память. Все биографы сообщают об одном из любимых занятий малолетнего Хемфри: забравшись на базарной площади на телегу, наи- зусть рассказывать оттуда на радость собиравшейся вокруг детворе исторические романы, которыми он в те времена зачитывался. (Кстати, любовь к публичным вы- ступлениям, определенная склонность к внешним эффектам сохранились у Дэви на всю жизнь. Может быть, в какой-то степени именно этому его свойству мы обяза- ны продолжением истории алмаза.). Во-вторых, сильнейшее стремление к учебе. Семнадцатилетний Дэви составил себе план самообразования: 1. Теология, или религия, изучаемая через природу. Этика, или нравственные добродетели, изучаемые через откровение. 2. География. 3. Моя профессия: ботаника, фармакология, учение о болезнях, анатомия, хи- рургия , химия. 4. Логика. 5. Языки: английский, французский, латынь, греческий, итальянский, испан- ский , еврейский. 6. Физика. 7 . Астрономия. 8. Механика. 9. Риторика и ораторское искусство. 10.История и хронология. 11. Математика... И эту программу Дэви выполнял — по крайней мере, в области естественных на- ук. В-третьих, пристрастие к экспериментам. Особенно к экспериментам с необыч- ными средствами. Дэви будет одним из первых испытывать действие электрическо- го тока на разные вещества — и так совершит не одно открытие. В-четвертых, оригинальность (экстравагантность? несолидность?). Чего стоит, например, попытка Дэви, уже знаменитого ученого, сконструировать батарею из электрических скатов! К сожалению, батарея садилась раньше, чему сэру Хемфри удавалось ее к чему-нибудь подключить. Но до батареи из рыб было еще далеко. А пока что маленький Хемфри, по еди- нодушному свидетельству современников, решительно предпочитал школьным заня- тиям чтение исторических романов, бег взапуски, рыбную ловлю и, особенно, из- готовление фейерверков. (Упоминание о нерадивом отношении Дэви к урокам нико- им образом не направлено против устоев педагогики. Разумеется, не из каждого лоботряса и прогульщика может получиться великий ученый. Это случается редко — наверное, так же редко, как превращение в великого ученого примерного уче- ника со средним баллом 5 в школьном аттестате.) Хемфри Дэви мало что вынес из школы, и, тем не менее, детские годы прошли
отнюдь не без пользы для будущего ученого. По соседству с семейством Дэви жил шорник, который в свободное от изготов- ления хомутов и выделки ремней время изучал сочинения Франклина и Вольта и повторял их опыты с электричеством. И Хемфри, сбегая с уроков, проводил у со- седа целые дни. В мастерской крепко пахло кожами, и можно было часами смот- реть на искры, с треском срывающиеся со смоляного диска вольтова электрофора и наполняющие воздух загадочным электрическим флюидом. И пусть эти немудреные опыты в мастерской соседа-шорника были не более чем увлекательной игрой — она оказалась для Дэви тем самым главным, что может и должен получить человек в детстве и что даже в наш просвещенный век далеко не всегда дает школа. А отец, видя, что сын с грехом пополам одолевает школьные прописи, и совсем отбился от рук, принял решение — отдать его в закрытую школу-пансионат. Но надеждам отца не суждено было сбыться и тут. В закрытой школе Хемфри не мог, правда, устраивать фейерверки и сбегать с уроков, но и овладевать школьной премудростью он совсем не стремился. Новое увлечение охватило его: он сочинял стихи. По отзывам современников, стихи юного Дэви были не так уж хороши; сре- ди друзей, однако, они создавали ему вполне достаточную для мальчишки славу. Детство кончилось сразу: умер отец — и семья лишилась достатка. Надо было зарабатывать на жизнь, и родственники устроили Хемфри в ученики к аптекарю. Может быть, с высот XX в. место аптекарского ученика, занятое семнадцати- летним Дэви, кажется не слишком завидным. Но в XVIII в., как и в XX, произ- водство лекарств было одной из важнейших отраслей химического производства. (Другой было изготовление пороха. Кстати, во Франции должность «управителя селитр и порохов» занимал не кто иной, как Антуан Лоран Лавуазье.) Но, в от- личие от XX в. , наука и производство еще не успели — по крайней мере, в этой части — заметно обособиться, подчиняясь закону разделения труда. И аптекарь был одним из наиболее образованных людей того времени. Он не только знал свойства многих сотен, а то и тысяч веществ минерального, животного и расти- тельного происхождения. Он знал действия, которые они производят в разных ко- личествах и соединениях на человеческий организм. И, кроме того, он умел соб- ственными руками изготовлять лекарства. Старательный и сообразительный ученик мог приобрести в аптеке не только со- лидные знания, но и прекрасные навыки экспериментатора. Кое-чего стоило и уменье читать и писать по-латыни, которое тоже можно было приобрести в апте- ке . Латынь оставалась языком науки — пережиток времен безраздельного владыче- ства католической церкви в средневековых университетах. Поэтому не будем счи- тать случайностью, что десятки аптекарских учеников в XVIII, да и в XIX в. выросли в ученых. По крайней мере, двое из них сыграли немалую роль в истории алмаза. Первым из двух был Хемфри Дэви. Он уже подумывал об университете, когда судьба привела его в аптеку, открыв перед ним шкафы и полки с бесценными сокровищами. Во все биографии Дэви попа- ла фраза аптекаря, у которого Дэви служил: «Можно было подумать, что он пита- ется соляной кислотой, нашатырем, содой — столько он их извел». Доподлинно известно, что Дэви не довольствовался опытами в аптеке: жертвами его экспери- ментаторского пыла нередко бывали платья сестры, внезапно покрывавшиеся дыра- ми от кислоты. Вечно занятый человек успевает больше, это — правило почти баз исключений. Именно здесь, в аптеке, Хемфри Дэви составил и принялся выполнять свою гран- диозную программу самообразования. Прошло несколько лет упорнейшего труда, и ученик аптекаря стал образованным человеком и видным, как сказали бы сейчас, специалистом. И Дэви рекомендовали в Пневматический институт — недавно открывшееся в Клифтоне под Бристолем за-
ведение, предназначенное для получения различных газов и испытания их дейст- вия на человека. Двадцати лет, в 1798 г., Хемфри Дэви отправился туда и привез свое сочине- ние : «Опыт исследования о природе теплоты и света». Сочинение не особенно ин- тересовало его новых шефов — им нужна была работа, и молодому Дэви поручили исследовать азот — не очень интересный газ. С упорством и изобретательностью Дэви искал способы соединять безынициатив- ный азот с агрессивным кислородом. Он получил и отделил один от другого мно- гочисленные окислы азота. Все они ядовиты. Не раз двадцатилетний Дэви выходил из лаборатории, пошатываясь, и тут же падал без сознания. Его упорство было вознаграждено. В один прекрасный день 1799 г. у него по- лучилось какое-то странное соединение азота с кислородом: бесцветное, не об- ладавшее почти никаким запахом, оно вызывало у человека, подышавшего им, не- большое головокружение и судорожный смех. Никто до Дэви «веселящего» действия закиси азота не обнаруживал. ...Семь клеточек в периодической системе заполнены элементами, открытыми за- мечательным английским химиком, но ни одно открытие не приносило ему такой популярности, можно смело сказать — славы, как первое. Дэви немедленно получил приглашение в только что основанный Королевский ин- ститут . Он стал любимцем публики, посещающей публичные лекции, — на ее глазах он творил чудеса. Он сделался едва ли не самым известным в Лондоне, если не считать короля, человеком — удовольствие вдохнуть веселящего газа и почувст- вовать легкое газовое опьянение непременно должна была испытать каждая свет- ская дама. Дэви не отказывался от приятной чести быть кумиром общества, но в то же время, пользуясь своим новым положением, углубился в серьезнейшие исследова- ния электричества. Со времени первого знакомства с ним кое-что изменилось. Уже существовала первая электрическая батарея — источник длительного постоян- ного тока, вольтов столб. В 1807 г. Дэви, разложив электрическим током от сильной батареи дотоле не- разложимые «земли» — едкое кали и едкий натр, получил два новых химических элемента — калий и натрий. В следующем 1808 г. электричество помогло ему раз- ложить четыре «щелочные земли» и открыть еще четыре новых элемента — кальций, магний, барий и стронций. Слава химика Дэви начала греметь по всей Европе. А поскольку эти события происходили в то время, когда Англия вела беспрерывное промышленное и торго- вое соперничество с континентальной Францией, имя Дэви котировалось настолько высоко, что его чествовали как полководца. В 1812 г. король Британии пожало- вал безродному фермерскому внуку рыцарство, как было оно некогда пожаловано другому безродному англичанину — фермерскому сыну Исааку Ньютону. В то время, когда Дэви купался в лучах славы, тот, кому предстояло вписать вместе с ним следующую страницу в эту историю, был известен разве что своей матери, сестрам да нескольким знакомым. Майкл Фарадей — рабочий-переплетчик, бедняк, интересующийся науками и посе- щающий публичные лекции (университет явно не для него) . То, что кажется ему достойным внимания, он тщательно записывает. 29 февраля 1812 г. Фарадею достался билет на лекцию знаменитого Дэви о хлорном газе. Фарадей записал ее целиком и назавтра, под впечатлением слышан- ного, переплел свою запись с тщанием мастера, делающего работу для себя, и послал ее недосягаемому лектору с письмом, в котором робко высказал надежду добиться когда-нибудь чести — помогать ученому в его работе. Прочитав письмо и подивившись как добросовестности изложения своей лекции, так и искусному переплету, Дэви пригласил переплетчика к себе. В помощники он его не взял, но и не оставил знакомства без последствий —
стал посылать Фарадею книги в переплет. Многие биографы Фарадея пишут, что прошел целый год между днем знакомства и тем днем, когда он, наконец, стал работать у Дэви. И что все это время Фара- дей исполнял лишь мелкие поручения Дзви, который, вероятно, хотел поближе присмотреться к будущему помощнику. Существует и несколько иная версия: будто бы сэр Хемфри показал письмо и переплетенные лекции одному из своих друзей и спросил: «Что прикажете с ним делать?». И будто бы тот посоветовал: «Позовите парня и предложите ему мыть бутылки для опытов. Если согласится, берите — из него будет толк. Если нет — гоните». Было так на самом деле или нет — сказать теперь трудно. Так или иначе, Майкл Фарадей добился своего, хоть и не без помощи случая. При опытах с легко взрывающимся хлористым азотом Дэви поранил глаза и не мог писать. Он вызвал Фарадея к себе и диктовал ему результаты опытов, которые тот заносил в лабораторный журнал. И Дэви имел возможность еще раз убедиться в сообразительности и исполнительности молодого человека. 1 марта 1813 г. Майкл Фарадей получил официальное письмо — приглашение от сэра Хемфри и на следующий день стал лаборантом в Королевском институте. Ди- плома для занятия этой должности в те годы не требовалось, и претендентов на нее было, вероятно, не так уж много. Хэмфри Дэви (слева) и Майкл Фарадей. Пройдет двенадцать лет, и Дэви рекомендует Фарадея на пост директора лабо- раторий Королевского института. А пока что молчаливый лаборант помогал своему блестящему патрону готовить эксперименты и впитывал все новые и новые порции знания, представавшего перед ним теперь не в виде публичных опытов, бьющих на эффект, а в буднях труда и в маленьких открытиях, из которых слагается наука. Осенью 1814 г. Дэви принял приглашение ученых и академий многих стран и ре- шил совершить турне по континенту — в Англии так называют прочие европейские страны. Его сопровождали: супруга — леди Дэви (по свидетельствам современников, не слишком умная, довольно вздорная и чопорная дама) и Майкл Фарадей — секретарь и слуга. Известно, что Фарадей чуть не отказался от поездки, ибо считал, что бедняк
должен быть щепетильнее, чем кто-либо другой. Уговорила его принять предложе- ние мать, твердо знавшая, что никакая работа не зазорна, если это полезная работа. Необразованная миссис Фарадей, вероятно, догадывалась о зависимости между новыми впечатлениями и научным творчеством, не поддающейся строгим фор- мулировкам . И кто знает: если бы не ока, когда пришлось бы Майклу повидать мир. В багаже знаменитого ученого и его пока еще никому не известного секретаря- слуги был вместительный кофр, в котором помещались все необходимые для иссле- дований приборы. Историки науки утверждают, что это была первая в мире пере- движная лаборатория. Поколесив по Франции, путешественники отправились в Италию. Там, в Генуе, вволю полюбовавшись старинными крепостями, они бродили у моря и наблюдали за рыбаками, разгружающими обильный улов. Просто так? Ни в коем случае! Именно здесь Дэви приходит в голову мысль разложить воду на водород и кислород с по- мощью электрических скатов. Опыт не удается, ничего не поделаешь... Через несколько дней они прибыли во Флоренцию. Не следует забывать, что вместе с ними прибыла и леди Дэви, которой Фарадей уже достаточно обязан не- приятными минутами: эта дама желала видеть в нем слугу. Едва не вспыхнул кон- фликт , и Дэви с трудом удалось потушить его. Стремясь хоть на несколько дней разрядить накалившуюся обстановку, он предложил отправиться в академию. Залы флорентийской академии Дель Чименто многое повидали. Здесь хранятся рукописи Галилео Галилея и телескоп, которым он открыл спут- ники Юпитера. Здесь ставил опыты, которые до сих пор повторяют во всех школах (торричеллиева пустота), Эванджелиста Торричелли, ученик Галилея. Но потом здесь стало тихо, работа заглохла. Книги и приборы пылились на полках уже не один десяток лет. В один из весенних дней 1814 г. тишина пустынных залов была нарушена. В академию Дель Чименто прибыл блистательный член Лондонского королевского об- щества сэр Хемфри Дэви. И вот из пыльных шкафов извлекли отличные старые колбы итальянских масте- ров-стеклодувов . Из закоулков академических шкафов появился зажигательный прибор, с помощью которого, как говорят, удивили некогда своего герцога уче- ные флорентийцы. Дэви и его секретарь Фарадей установили зажигательный прибор на площадке перед дворцом — на том самом месте, где когда-то в лучах солнца, собранных увеличительным стеклом, исчез алмаз. Наглухо запаянная колба наполнена чистым кислородом — Дэви добыл его, раз- лагая воду электричеством от вольтова столба. Внутри на платиновой подставке укреплен бриллиант. Фарадей навел на него зажигательное стекло, и вскоре над сверкающим камнем показался дымок. Колбу пришлось отставить в сторону. Потом Фарадей снова ставит ее прямо в фокус линзы... И вскоре алмаз внутри колбы вспыхнул и пропал. Пока сэр Хемфри с удовольствием принимал поздравления и обменивался любез- ностями с хозяевами, Фарадей разобрал аппарат, осторожно уложил массивные стекла в обитые бархатом и замшей ящики. А на следующее утро, к великому неудовольствию леди Дэви, уже приказавшей упаковать свои туалеты и нанять экипаж для дальнейшего путешествия, ее супруг объявил, что он намерен задержаться во Флоренции. Спектакль прошел успешно, но это теперь нисколько его не интересует. Алмаз в кислороде горит. Подумаешь, новость! Это давно знает любой студент. А что будет, если накалить драгоценный камень в хлорине? Если в нем есть гидроген, как считают многие химики, то он образует с хлорином едкий газ... В квадратном дворике академии Дель Чименто снова появляются два англичани- на. Носильщики-итальянцы медленно несут за ними охваченный широкими ремнями
кофр, битком набитый стеклом и химикалиями. Проходит несколько часов — ив од- ной из выходящих во двор комнат возникает настоящая лаборатория. Клубы желто- зеленого газа бушуют в пузатых колбах. Один за другим наполняет сэр Хемфри хлорином три сосуда. Три других сосуда он наполняет оксигеном — кислородом. Первой в фокус линзы попадает колба, наполненная хлорным разом. На дне ее, поблескивает маленький прозрачный камень. Фарадей регулирует положение линзы, кристалл ослепительно сверкает; проходит минута, другая — кристалл сверкает по-прежнему. Прошел час, потом два, на небе появились облака. Опыт пришлось прекратить, записав, что в хлорном газе алмаз под действием собранных линзой солнечных лучей не загорается. Ночью во Флоренции было облачно, но к утру небо прояснилось. И едва солнце поднялось поближе к зениту, Дэви с Фарадеем уже снова колдо- вали у линзы. На этот раз тщательно взвешенный кристалл алмаза был помещен в большой сосуд с кислородом, вес которого до и после наполнения газом тоже, разумеется, был определен самым тщательным образом. Как и следовало ожидать, теперь алмаз не смог оказать большого сопротивле- ния жгучему солнечному лучу, сфокусированному линзой на его сверкающей грани. Он задымился, начал темнеть, почернел, вспыхнул — и исчез. Сгорел. Когда сосуд остыл, исследователи долго рассматривали его на свет, стараясь обнаружить хоть каплю влаги, хоть легкое помутнение стенок, — если бы в алма- зе содержался водород, он должен был соединиться с кислородом, образовав во- ду. Но сосуд был идеально прозрачен. К вечеру весы дали точный и определенный ответ: после сожжения алмаза в ки- слороде сосуд не содержал ничего, кроме углекислоты и некоторого количества кислорода. Но Дэви не успокоился и послал Фарадея за новыми алмазами. Следующие два дня стояла на редкость ясная погода. И Дэви воспользовался этим обстоятельством в полной мере. Еще несколько раз они превращали мелкие бриллианты в невидимый газ, растворяли его, взвешивали и тщательно записывали результаты каждого опыта. Только на пятый день Дэви велел Фарадею запаковать приборы в кофр. Исследование закончилось, прибавить к нему было нечего. Драгоценнейший из драгоценных камней оказался не просто химическим родственником самых обыкно- венных горючих веществ, как фосфор или уголь. Он оказался просто тем же самым углем! Вернее, уголь и алмаз оказались двумя лицами одного и того же вещест- ва. А всего через девять лет после опытов Дэви и Фарадея уже была предпринята первая зарегистрированная в истории науки попытка превратить уголь в алмаз. Глава II. «Обруденелый свет солнечный...» Пожалуй, такой темп развития интересующих нас событий надо признать доволь- но высоким. Ведь до так называемого информационного взрыва было еще далеко. Хотя, с другой стороны, ничего удивительного в этих темпах нет, поскольку речь шла о предмете, к которому даже самые что ни на есть ученые мужи XIX в. испытывали совершенно особые чувства. И так как именно этими чувствами, а не одними только знаниями, двигалась вперед алмазная эпопея, имеет смысл предложить вниманию читателя один из ха- рактернейших документов той эпохи, а именно: «ИСТОРИЧЕСКОЕ ИЗВЕСТИЕ О ЗНАМЕНИТОМ АЛМАЗЕ «САНСИ» Сочинение Я. Зембницкаго Императорского Санкт-Петербургского Университета и Главного Педагогического Института профессора, Минералогического Общества в
С.-Петербурге члена-учредителя и директора. Издано оным Обществом С.-Петербург, в типографии Н. Греча 1835. В числе алмазов необыкновенной величины, хранящихся между сокровищами вла- детельных особ разных стран, весьма замечателен алмаз «Санси». Нет сомнения, что он происходит из Восточной Индии, подобно всем известным доселе большим алмазам, кроме алмаза, принадлежащего португальскому королю, который найден в Бразилии. Около четырех веков «Санси» существует в Европе, где переходил он в разные времена из рук в руки людей разного состояния и звания, имел самую вы- сокую и низкую цену, был собственностью знаменитых особ и многих царей, слу- жил предметом коммерческих расчетов и средством к политическим выгодам. Происхождение сего алмаза из Восточной Индии и существование его в Европе ознаменовалось весьма любопытными событиями, по сказаниям некоторых писате- лей; но по недостатку точных хронологических сведений нельзя написать полной истории алмаза «Санси». Итак, ограничимся только очерком известных эпох его существования в Европе. Первым из владетелей алмаза «Санси» был герцог бур- гундский Карл Смелый. Известно, что алмазы с незапамятных времен служили для украшений в естественной тусклой оболочке: Карл Великий имел в своей мантии четыре алмаза, покрытые грубою естественною корою. Но в 1475 году голландский дворянин Людвиг Беркен, родом из Брюгте, первым открыл способ гранить, шлифо- вать и полировать алмазы. В этом же году он в первый раз обработал для Карла Смелого алмаз лимонно-желтого цвета в виде розы, весом в 139,2 карат. В то время сей алмаз по величине своей считался первый в Европе; цена его 2 608 335 ливров. Сей алмаз находился потом во Флоренции, а ныне хранится в Вене между сокровищами австрийского императора. Кроме того, Карл Смелый отдал Бер- кену в 1476 году три больших алмаза для ошлифования. Беркен обработал их так искусно, что герцог, будучи сам весьма доволен, пожаловал ему в награду три тысячи червонных. Один из сих алмазов подарен Карлом папе Сиксту IV, другой — Людовику XI, а третий оставил он у себя и носил его в перстне до того самого времени, когда был убит в сражении при Нанси в 1477 году. Алмаз «Санси» при- надлежал также Карлу Смелому и во время сего сражения украшал его шлем, кото- рый между убитыми найден швейцарским солдатом; сей обладатель драгоценного алмаза продал его за один флорин пастору, от коего он достался неизвестному лицу за полтора флорина. В 1489 году «Санси» принадлежал португальскому королю Антону, который, имея нужду в деньгах, отдал оный в залог одному французскому дворянину за 40 тысяч турских ливров, а впоследствии продал ему за 100 тысяч франков. У наследников сего дворянина он хранился около ста лет. Французский король Генрих III, на- ходясь в затруднительном положении, обратился в 1588 году к одному из фран- цузских дворян, имевшему алмаз «Санси» по наследству, с изъявлением желания получить сей камень для отдачи в залог. Этот дворянин есть Николай Гарлей Санси, имевший последнее прозвание по имени одного из родовых владений своих, а от него перешло оно к алмазу «Санси», коего приобретение приписывают, между прочим, барону Санси, французскому посланнику в Константинополе, где он будто бы купил его за 600 000 ливров. Но по известиям более достоверным сей алмаз достался в наследство, как выше сказано, Николаю Гарлею Санси, который при Генрихе III вступил в службу и два раза имел поручения от сего короля вербо- вать рекрут в Швейцарии для вспомогательного войска. Во второй раз для сей цели Николай Санси отправился в Швейцарию по воле Генриха III уполномоченным посланником в 1588 году и пребывание свое имел в Солотурне. Но как для набора сказанного войска Генрих III нуждался в деньгах, то он просил Николая Санси временно уступить алмаз его с тем, чтобы под залог его достать требуемую сум- му денег. Николай Сапси, усердствуя королю своему, послал ему из Солотурна во Францию алмаз с одним из преданных ему слуг, который был родом швейцарец. По- сланник, вручая верному швейцарцу драгоценный камень, напомнил, чтобы он ос-
терегался разбойников; но швейцарец отвечал, что если он лишится жизни от рук разбойников, то алмаз им не достанется. И действительно, слуга, заметив в Юр- ских горах шайку разбойников и желая скрыть от них алмаз, проглотил его и пустился в путь. Однако ж разбойники напали на него, обыскали и в негодовании на обманутое ожидание получить богатую прибыль убили доброго и усердного швейцарца. Николай Санси тщетно ожидал возвращения слуги своего и, не имея никакого уведомления о нем, употребил все возможные средства к его отысканию; наконец он узнал, что слуга убит в показанном месте и тело его погребено тамошними крестьянами. Санси, приехав туда, велел отрыть тело своего слуги, и по вскры- тии его алмаз найден в желудке; но Санси сердечно сетовал о потере честного и преданного ему человека. Этот Санси по кончине Генриха III, последовавшей в 1589 году, находился в службе при Генрихе IV, а потом при Марии Медичи; в продолжение службы своей он исполнял важные поручения по государственным делам и в одной из официаль- ных бумаг своих, во время управления Марии Медичи, поставил на вид, что он всем имуществом своим пожертвовал для блага своего отечества, а между прочим упомянул, что он в смутных обстоятельствах царствования Генриха III отдал ему свой алмаз на подкрепление сил его войска. Сей Николай Гарлей Санси помер 7 октября 1619 года. Английский король Яков II по прибытии своем во Францию в 1688 году имел у себя алмаз «Санси», а потом сей дорогой камень поступил в число сокровищ Лю- довика XIV. В 1775 году король Людовик XVI в день венчания своего на царство имел в короне алмаз «Санси», который составлял собственность сокровищ фран- цузского двора до 1789 года. Во время революции сей алмаз скрывался в неиз- вестности, но в 1830 году он был собственностью одной особы, по поручению ко- торой в Париже ювелир Марион Бургиньон, известный по совершенству своего ис- кусства подделывать алмазы, составил образцы его из стекла, известного под именем страза. Алмаз Санси.
Наконец, алмаз «Санси» существованием своим в России обязан Его Превосходи- тельству Павлу Николаевичу Демидову, который, усердствуя к существенным поль- зам своего отечества, обращает внимание на изящные и редкие предметы природы и искусства. Это внимание побудило его дать приют в Россию изящному алмазу «Сапси» приобретением его за 500 000 франков. Ценою таковой суммы сделался сей алмаз в 1830 году собственностью Павла Николаевича по условиям его с французским негоциантом Жаном Фриделейном, но из документов, заключающих сии условия, оказывается, что алмаз «Санси» принадлежал в последнее время особе знаменитой французской фамилии, герцогине Б. А потому негоцианта Ж. Фриделей- на надобно считать только агентом ее в продаже алмаза «Санси». Сей алмаз име- ет вид груши, ограниченной двойною резьбою, прозрачность его массы представ- ляется в таком совершенстве, которое означается выражением: чистейшая вода; вес его 53 1/2 карата, по точному исследованию, произведенному в Минералоги- ческом обществе действительным членом А. А. Дювалем. Сей отличный знаток сущ- ности и превосходства драгоценных камней утверждает, что суммою в 500 000 рублей не определяется достоинство алмаза «Санси», ибо он стоит несравненно большей цены. В росписи драгоценных камней, принадлежащих к сокровищам французского дво- ра, сей алмаз показан в 1 000 000 ливров...» Далек и нелегок был путь, который должны были проделать научные известия из Западной Европы, чтобы достичь России, Харьковской губернии, Богодуховского уезда, а там села Кручик, где проживал в те времена под гласным надзором по- лиции помещик Василий Назарович Каразин. Во всей русской истории конца XVIII — начала XIX в. нелегко найти другого человека, интересы которого были бы столь разносторонне а поступки, во всяком случае на первый взгляд, столь противоречивы. Василий Назарович Каразин был видным деятелем российского просвещения, по его инициативе и в значительной мере его трудами был создан первый на Украине и один из первых в Российской империи университет — Харьковский. Но в шеренге отечественных просветителей, в которой крайним левым стоял Александр Радищев, Каразин находился на самом правом фланге. В 1801 г. он тайно пробрался в апартаменты только что пришедшего к власти Александра I и оставил там анонимное послание — перечень действий, которые должен предпринять «хороший государь» для блага отечества. И он же полтора десятка лет спустя оказался способен направить министру внутренних дел донос, в котором, между прочим, писал: «Дух развратной вольно- сти более и более заражает все состояния... Молодые люди первых фамилий восхи- щаются французской вольностью и не скрывают своего желания ввести ее в своем отечестве... Сей дух поддерживается масонскими ложами и вздорными нашими жур- нальчиками, которые не пропускают ни одного случая разливать так называемые либеральные начала, между тем как никто из журналистов и не думает говорить о порядке... В самом лицее Царскосельском государь воспитывает себе и отечеству недоброжелателей... Это доказывают почти все вышедшие оттуда. Говорят, что один из них Пушкин по высочайшему повелению секретно наказан. Но из воспитанников более или менее есть почти всякий Пушкин, и все они связаны каким-то подозри- тельным союзом, похожим на масонство...» Подобные поступки, совершенно полярные по современным понятиям, вряд ли ка- зались столь уж противоположными людям той эпохи и того мировоззрения, к ка- ким принадлежал Каразин. Между 1773 г., когда в семье подполковника Каразина родился сын Василий, и 1791 г., когда он приехал в Петербург, чтобы занять положенное ему место в Семеновском полку, произошла революция во Франции. Идеи французских просвети- телей, подхваченные передовыми мыслителями России, горячо обсуждались столич- ной дворянской молодежью. Военная карьера переставала казаться единственной
достойной возможностью служения отечеству. И восемнадцатилетний лейб-гвардии сержант Василий Каразин все свободное от экзерциций, караулов и парадов время проводит в Горном кадетском корпусе. В.Н. Каразин. Горный кадетский корпус — лучшее техническое училище Петербурга — готовил специалистов для горнозаводского дела. Каразин слушал лекции по математике, физике, химии, геологии, металлургии, штудировал труды Ломоносова и ученых Западной Европы, занимался в лабораториях. В их числе, кстати, работала при училище так называемая яхонтовая литейка для плавки драгоценных камней. И со- хранились сведения о том, что в этой яхонтовой литейке преподаватель училища Александр Матвеевич Карамышев демонстрировал «сжигание алмаза нарочитой вели- чины» . Естественно, что эффектный опыт весьма живо обсуждался. И дискуссии эти бы- ли документально зафиксированы; правда, не в виде ученого мемуара, а в ином литературном жанре — басни. (Последнему обстоятельству удивляться не следует — русская поэзия XVIII в. не чуралась научной тематики: достаточно упомянуть знаменитую сатиру Антиоха Кантемира «На хулящих учение» или не менее знамени- тое «Вечернее размышление о божием величестве при случае великого северного сияния» Михаила Васильевича Ломоносова.) Басня, касающаяся алмазов, была написана служившим в Горном корпусе извест- ным литератором Иваном Ивановичем Хемницером. Вот она: Лжец Кто лгать привык, тот лжет в безделице и в деле, И лжет, душа покуда в теле. Ложь — рай его, блаженство, свет: Без лжи лгуну и жизни нет. Я сам лжеца такого Знал, Который никогда не выговорит слова, Чтобы при том он не солгал. В то время самое, как опыты те были, Что могут ли в огне алмазы устоять, В беседе некоей об этом говорили,
И всяк по-своему об них стал толковать. Кто говорит: в огне алмазы исчезают, Что в самом деле было так. Иные повторяют: Из них, как из стекла, что хочешь выливают. И так, И сяк, Об них твердят и рассуждают. Но что последнее неправда, знает всяк, Кто химии хотя лишь несколько учился. Лжец тот, которого я выше описал, Не вытерпел и тут, солгал: «Да, — говорит, — да, так; я сам при том случился (Лишь только что не побожился, Да, полно, он забылся), Как способ тот нашли, И до того алмаз искусством довели, Что, как стекло, его теперь уж плавить стали, И эдакой алмаз мне самому казали, Который слишком в фунт из мелких был стоплен». Один в беседе той казался удивлен, И ложь бесстыдную с терпением внимает: Плечами только пожимает, Принявши на себя тот вид, Что будто ложь его он правдою считает. Спустя дней несколько лжецу он говорит: — Как бишь велик алмаз тебе казали, Который сплавили? Я, право, позабыл. В фунт, кажется, ты говорил? «Так точно, в фунт», — лжец подтвердил. — О, это ничего; теперь уж плавить стали Алмазы весом в целый пуд, А в фунтовых алмазах тут И счет уж потеряли. Лжец видит, что за ложь хотят ему платить, Уж весу не посмел прибавить, И лжой алмаз побольше сплавить, Сказал: «Ну, так и быть: Фунт пуду должен уступить». Впрочем, после событий, отраженных в этих строках, в жизни Каразина проис- ходит еще множество поворотов, имеющих к занятиям наукой отношение иногда до- вольно далекое. Гвардейцем он был недолго, через два года после прибытия в Петербург вышел в отставку, вернулся в деревню и женился на крепостной девуш- ке . А вскоре двадцатипятилетний помещик решил уехать из России. С прошением о выдаче паспорта для «морских лечений» в Копенгагене и Данциге он обратился, куда следует, и, получив отказ, пытался вместе с женой перейти границу тайно. На Немане беглецов ловят, Каразина сажают в тюрьму. С оказией он отправляет царю Павлу письмо, в котором сообщает, что единственной причиной бегства было желание учиться. Его прощают. Следующее изменение в судьбе Каразина производят убийство Павла и воцарение Александра I — новый царь для начала прикинулся чуть не либералом и даже вер- нул из ссылки Радищева. Именно тогда Каразин пробирается в царские покои и подбрасывает анонимные
советы монарху. Аноним был раскрыт довольно быстро, однако принят монархом благосклонно. Автора приблизили ко двору, и Каразин занялся проектом создания первого в Европе министерства народного просвещения... Следующее дело Каразина — учреждение Харьковского университета, за что ему поставлен в Харькове па- мятник. Университет торжественно открыли 17 января 1805 г. Но учредителя на торжественной церемонии уже не было: незадолго перед тем (царю уже не было нужды играть либерала) Каразина выпроводили из министерства народного просвещения, и он удалился в свое поместье под Богодуховом. Однако пора сказать и об увлечениях Каразина наукой и техникой. Первое его изобретение — паровой двигатель без рычагов и поршней. На носу лодки Каразин поставил «самовар», провел от него трубку вниз к ки- лю, внутри киля продолбил цилиндрическую полость, подобрав ее сечение в раз- ных местах так, чтобы пар из канала вырывался под кормой толчками и сама лод- ка двигалась вперед. Собственно говоря, это был реактивный движитель. Второе изобретение Каразина — паровое отопление. Он устроил его у себя в селе Кручик и предложил обогревать таким способом дома в городах. «Целые кварталы городов, — писал Каразин, — могут быть... нагреваемы самоварами, ото- двинутыми на средину площадей и в другие безопасные места». Проект этот был отвергнут, а лет через двадцать изобретение повторили в Германии и паровое отопление стало быстро распространяться во всех крупных городах мира. Кстати, и первое изобретение Каразина было повторено — в Англии подобная лодка поплыла по Темзе. Каразин занимается совершенствованием винокуренного производства и проектом «завладения» атмосферным электричеством. Составляет проект метеорологической службы всей России. Экспериментирует с углем... В 1829 г. Каразин ездил в Москву, виделся там со знаменитым немецким есте- ствоиспытателем Александром фон Гумбольдтом, совершавшим путешествие по Рос- сии, и сделал ему подарок. Вот что известно об этом. «Я подарил знаменитому господину Гумбольдту в его проезд через Москву ог- ромную жабу, приготовленную сим образом, которую с первого взгляда можно было почесть за живую...» Каким же «сим образом»? И об этом сделал запись Каразин: вещество, которым была пропитана лягушка, добыл при опытах по сухой перегонке дерева и назвал его пирогононом — огнеро- жденным. «Это вещество по наружности подобно смоле, совершенно и во всех пропорциях растворяется в алкоголе и воде равно... Пирогононом, растворив его в алкоголе, проникнутые животные тела бальзами- руются и могут веки сохранены быть, ничего не потеряв из своего наружного ви- ду... В художественном отношений он обещает другие чудеса; и я усердно прошу гг. химиков и технологов заняться опытами его обрабатывания: особливо долговре- менного действия на него постепенно усиливаемого огня, который бы напоследок был доведен до белого каления...» Что же это за чудеса, да еще в художественном отношении? «Сим образом случилось мне добыть не только род антрацита, но и другое чрезвычайно твердое вещество в кристаллах, которое профессор химии Сухомлинов почел подходящим ближе к алмазу. Я имею его о сем собственноручную записку, представленную им г-ну попечите- лю Е. В. К, которого я просил об испытании сего вещества в лаборатории Харь- ковского императорского университета. Это было в генваре или феврале 1823 го- да...» .
Итак, в январе или феврале 1823 г. в селе Кручик Харьковской губернии во время опытов с углеродсодержащими веществами были получены чрезвычайно твер- дые кристаллы, исследование которых в университетской химической лаборатории показало, что они подобны алмазу. Как именно производил Каразин свои опыты, какой аппаратурой пользовался, как и где возникали кристаллы — всего этого, к сожалению, не знает никто — никаких сведений о том не сохранилось. В статье Каразина «О сжении угля с расчетом», из которой стало известно об этих опытах, есть еще два упоминания об алмазе. Первое — очевидно, исходное: «Малейшее изменение в соразмерности рождает уже иное химическое тело, отлич- ное для наших чувств... чему разительным примером... могут служить чистый уголь (алмаз) и угль». Второе — поэтическое и, с сегодняшней точки зрения, довольно глубокое: «Стихий, не разлагаемых для химии, насчитывают более пятидесяти, а вероят- но, и еще откроется несколько... Может быть, свет на одной и платина на другой стороне суть крайние пределы составов... Вероятно, алмаз... стоит на средине меж- ду светом и платиной. Он есть, так сказать, кристаллизованный обруденелый свет солнечный». Глава III. Трубки и метеориты А тем временем шла промышленная революция. В 1819 г. Атлантику пересек па- роход, в 1827 г. была построена железная дорога, в 1867 г. заработала динамо- машина, возвестившая смену века пара веком электричества. Вовлекались в про- мышленный оборот огромные количества новых материалов, и жизнь требовала от химиков все новых и новых веществ и соединений, все новых и новых как можно более дешевых способов превращения их в как можно более дорогой товар. Не мудрено, что в этом бурлящем котле новых проблем, вставших перед наукой, затерялась и стушевалась небезынтересная и небессмысленная в принципе задача, занимавшая немало умов в начале XIX в. «При заре, распространившейся на все естественные науки от открытия бессмертного Лавуазьера, — написал в одном из своих сочинений Василий Каразин, — все устремились к чистому умозрению и за- нимались ближайшим токмо к нему опытодействием, не имея еще времени на техни- ческие приложения новых истин». Но вряд ли временная потеря интереса к алмазной проблеме объяснялась одной только этой причиной. Как ни бесспорна обусловленность науки производством, ее зависимость от производства, — наука, вызванная к жизни потребностями об- щества, развивается дальше уже по своим собственным законам. Окончательно ус- тановив в первой четверти XIX в., что уголь и алмаз построены из атомов одно- го и того же элемента, ученые того времени ни при каких условиях не могли бы узнать, как именно сложены эти атомы и какие условия нужны, чтобы из них по- лучилось то или другое. Многих необходимых для этого вещей (например, рентге- на) просто еще не было и не могло быть в то время. Науке предстояло еще ко- пить , так сказать, косвенные улики. Одну из них — возможно, важнейшую — обнаружил в 1860 г. профессор Берлин- ского университета доктор минералогии Густав Розе. Собственно говоря, его опыт не намного отличался от того, что делали до него Лавуазье, Дэви и Фара- дей: Розе сильно нагрел алмаз. Но в отличие от Лавуазье, он удалил из сосуда, где шел опыт, весь воздух, а в отличие от Дэви и Фарадея, не заполнил сосуд никакими другими субстанциями. И алмазный кристаллик, разогретый профессором Розе примерно до 1000 С, не сгорел, ибо ему не в чем было гореть. Но зато Розе увидел, как алмаз начал
обугливаться — превращаться в графит. Вообще-то говоря, из этого можно было заключить, что при такой температуре графит тоже может превратиться в алмаз. Но, наверное, чего-то для этого не хватало. Намеком на то, чего именно, могло бы служить очевидное различие в удельном весе разных форм углерода: по плотности алмаз превосходит графит почти в полтора раза (3,5 и 2,3). Однако намек этот понят был далеко не сра- зу . Во всяком случае, профессор Розе, описать, как полагается, в научном трактате превращение алмаза в графит, дальше не пошел. Видимо, должны были произойти еще, по меньшей мере, два заметных события, прежде чем различие в удельных весах привлекло к себе внимание. Первое из этих событий произошло через семь лет после опыта Розе, сопровож- далось немалым шумом и не имело к науке ни малейшего отношения. «Моряки бежали с кораблей, солдаты покидали армию. Полицейские бросали ору- жие и выпускали заключенных. Купцы убегали со своих процветающих торговых предприятий, а служащие — из своих контор. Фермеры оставляли свои стада на голодную смерть, и все наперегонки бежали к берегам рек Вааль и Оранжевой», — так начиналась эта история в южноафриканском городе Кимберли (описание его принадлежит уже нашему времени, но оно хорошо передает суть описываемых собы- тий) . А вот с чего вся эта история началась. Девочка из семьи небогатого колони- ста нашла на берегу реки сверкающий камешек и отнесла его матери. Однажды к ним приехал другой колонист, по фамилии Ван-Никерк. (Имя девочки в этой исто- рии почему-то нигде не упоминается.) То ли гость решил, что камень что-то со- бой представляет, то ли просто захотел взять красивую безделущку — так или иначе камень перекочевал к нему. Дальше историки немного по-разному пишут о деталях, но более или менее схо- дятся в главном: камешек попал в Кейптаун. Одни считают, что некий бродячий торговец, увидев блестящую штучку у Ван-Никерка, заинтересовался, не топаз ли это. Другие называют даже имя этого человека — Джон О'Релли, его националь- ность — ирландец и его основное занятие — охотник за страусами. Так или иначе, камень попал в город. Здесь его долго не могли опознать. То ли торговец, то ли сам Ван-Ни-керк пытался его сбыть, но камешек, с точки зрения понимающих людей, не стоил ломаного гроша. Кто-то упорно повторял, что это топаз... Было даже пари: один из его участников прозакладывал свою шляпу — и предмет спора послали на проверку какому-то химику. И камень был немедленно куплен за 500 фунтов стерлингов. Вот тогда и начался тот самый тарарам, о котором в столь торжественных вы- ражениях поведал кимберлийский летописец. Даже дом на той ферме, с которой все началось, поломали в пух и прах, не пощадив коровника, — алмазы выбирали прямо из глины, которой были обмазаны стены. Итак, моряки бежали с кораблей, полицейские бросали оружие и выпускали за- ключенных, а купцы убегали из своих контор... Причем специалисты всех названных категорий, безусловно, находили применение своим профессиональным навыкам в районе Кимберли. Может быть, правда, кроме моряков. Алмазоискатели рыли землю — и обнаруживали с самого верху голубую глину, в которой прятались алмазы. Рыли в другом месте — и бросали старое: в новом ал- мазов было больше. За неделю наживали состояние. В одном месте они продолжали рыть голубую глину все глубже и глубже; здесь было основано самое известное в мире предприятие по добыче природных алмазов, известное до наших дней, — Виг Хол (Большая Дыра)... Через несколько лет дело было уже в полном разгаре, на промышленной основе. Но того, кому предстояло прибрать все эти копи к рукам, там еще не было. Он появился только в 70-х годах — семнадцатилетний парень по имени Сесил Джон Роде, англичанин из метрополии, сын бедного священника. Не зная, с какой
стороны подъехать к богатствам, и ничего не смысля в горном деле, он открыл захудалую лавчонку. В 1892 г. лавочка Родса стала называться Алмазным синдикатом. Синдикат су- ществует и до сих пор, контролируя четыре пятых добычи алмазов в капиталисти- ческом мире... Сесил Джон Роде был первым президентом синдиката и неофициальным диктатором Южной Африки. Достиг он этого тем же простым путем, каким шли все его предшественники и последователя в подобного рода историях: уничтожал — в том числе с помощью ножа и пистолета — конкурентов, а заодно и всех тех, кто ему в чем бы то ни было мешал. Разумеется, в числе прочих алмазных рудников в лапы предприимчивого молодо- го человека попала и Бит1 Хол, к тому времени еще больше оправдывавшая свое название. Биг Хол в 1948 г. Дыра получалась все глубже, потому что залежь голубой глины выходила на по- верхность небольшим пятном и шла отвесно вниз. Она была округлой, похожей на длинное жерло. Как будто бог подземного царства Плутон, набрав в рот голубой глины вперемешку с алмазами, что есть силы дунул вверх, продул насквозь зем- ную кору и образовавшуюся трубку набил голубой алмазоносной глиной, словно вафлю кремом. Здесь геологи впервые встретились не с алмазоносной галькой или песком — одним словом, не с россыпью, разрушенными водой, ветром и солнцем остатками первоначального месторождения, а с коренной залежью алмазов. Первый раз алма- зы лежали в своем естественном окружении, а не там, куда их перенесли пески или вода. И это позволяло кое-что сказать об их происхождении. Было похоже, что драгоценные блестящие и твердые камешки образовались не
здесь, в трубке, а были некогда принесены сюда из недр земных. А в каменных недрах земли царит, как известно, высочайшее давление, создаваемое под дейст- вием закона всемирного тяготения весом вышележащих слоев земли. Так не это ли самое давление, сдавливая уголь или графит, уплотняло его, превращая в алмаз? Но если так, то нечего было и пытаться изготовлять алмаз с помощью одного только жара, как это делал Каразин, а спустя несколько лет — Каньяр де ла Тур и Ганналь, и двадцать четыре года спустя — Депретц, каливший сахарный уголь вольтовой дугой. По примеру природной преисподней вдобавок к плутоническому жару следовало употребить и плутоническое давление. Какой величины? А кто его знает! Надо пробовать... Первым, кто попробовал это сделать, был Баллантин Хэнней из Глазго. Пред- принимая в 1880 г. свою — четвертую по общему счету — попытку изготовить ис- кусственный алмаз, он уже употреблял устройство, позволяющее не только раска- лять , но и сжимать вещество, которому следовало превратиться в драгоценный камень. Таким веществом в опытах Хэннея служило костяное масло. О прочих подробностях этих экспериментов будет рассказано дальше. А сейчас следует перейти к другому событию — оно произошло вскоре после начала алмаз- ной лихорадки на берегах Вааля и Оранжевой на берегу другой реки — мало кому известной реки Алатырь в России, в Пензенской губернии. Метеорит может упасть прямо у вашего порога. В метеорите могут быть алмазы... Оба эти утверждения — строго научные! — даже сегодня воспринимаются не- сколько более романтично, чем полагалось бы научным констатациям. Нетрудно понять, что когда второе из них — об алмазах в метеорите — было высказано впервые и с полным на то основанием, реакция публики была еще острее. Это было в конце прошлого века, и красивая история об алмазах с неба с тех пор живет сама по себе, время от времени возвращаясь то тут, то там на печат- ные страницы самых разных изданий — от научных до бульварных. Иногда небесный алмаз находит неотразимый испанский дипломат и дарит его русской принцессе (вариант — русский дипломат дарит испанской принцессе), иногда пересказывает- ся просто история с падением каменного метеорита в заштатном Краснослободском уезде. Цитируется в извлечениях и первоисточник — письмо, присланное с места происшествия в Петербург, директору Лесного института Василию Тарасовичу Со- бичевскому. Публикуемые обычно извлечения из письма касаются собственно фактов. Но дело ведь не только в самих фактах — они принадлежат своему времени, и любая про- пущенная строчка и даже слово чем-то обедняют пересказ, в чем-то умаляют его достоверность. Поэтому здесь первоисточник сведений о Ново-Урейском метеорите помещен полностью, без сокращений. «Его Превосходительству Господину Директору С.-Петербургского лесного института. В ответ на Ваше письмо от 18 февраля 1887 года имею честь сообщить Вам сле- дующее . В том месте, где северная граница Краснослободского уезда Пензенской губер- нии переходит в восточную, на правом берегу реки Алатыря расположилась не- большая деревушка Новый Урейский выселок, Новый Урейтож. На противололожном, нижегородском берегу находится село Николаевка (смотри топографическую карту Главного штаба или большую карту Пензенской губернии издания Ильина, а также карту России, приложенную к географии Э. Реклю «Европейской России»). 10 сентября 1886 года рано поутру несколько новоурейских крестьян верстах в трех от деревни пахали свое поле. День был пасмурный, хотя дождя не было, но вся северо-восточная сторона неба была покрыта тучами. Крестьяне с часу на час ожидали дождя. Вдруг совершенно неожиданно сильный свет озарил всю окре-
стность; затем через несколько секунд раздался страшный треск, подобный пу- шечному выстрелу или взрыву, за ним второй, более сильный. Вместе с шумом в нескольких саженях от крестьян упал на землю огненный шар; вслед за этим ша- ром невдалеке над лесом опустился другой, значительно больше первого. Все яв- ление продолжалось не более минуты. Обезумевшие от страха крестьяне не знали, что делать, они попадали на землю и долго не решались двинуться с места, им показалось, что разразилась силь- нейшая гроза и с неба начали падать «громовые стрелы». Наконец один из них, несколько ободрившись, отправился к тому месту, где упала громовая стрела, и, к удивлению своему, нашел неглубокую яму; в середине ее, углубившись до поло- вины в землю, лежал очень горячий камень черного цвета. Тяжесть камня порази- ла крестьян. Затем они отправились к лесу разыскать второй большой камень, но все усилия их были напрасны: лес в этом месте представляет много болот и то- пей , и найти аэролита им не удалось; по всей вероятности, он упал в воду. На следующий день один из крестьян того же Урейского выселка отправился на свое поле посмотреть копны гречихи. Здесь совершенно случайно им был найден такой же точно камень, какой принесли накануне его соседи. Камень тоже обра- зовал вокруг себя ямку; часть камня была в земле. Поле гречихи находилось до- вольно далеко от дороги и не особенно далеко от вчерашней пашни; все это вполне убедило крестьян, что камень одного происхождения с упавшим вчера. Дальнейшие поиски крестьян в окрестностях Нового Урея не привели ни к чему. Следовательно, выпало всего три куска. Самый большой из них упал, без сомне- ния, в лесу в болото; второй по величине, упавший при крестьянах на пашне, приобретен мною и отослан Вам для минералогического кабинета института, и, наконец, третий, найденный крестьянином в гречихе, съеден суеверной морд- вою. . . Верстах в двух от места падения аэролита находится кордон большеуркатской дачи (ведомства министерства государственного имущества). Лесник этого кордо- на по поручению Санкт-Петербургской главной физической обсерватории произво- дит метеорологические наблюдения над грозами и зарницами. Когда раздался страшный треск, леснику показалось, что началась гроза. Как ни странно лесни- ку было услышать грозу почти в начале сентября, тем не менее, он взял бланк и, взглянувши на часы, выставил в графе «Начало грозы» в 7 часов 18 минут ут- ра. Выйдя вслед за тем из комнаты для определения силы и направления ветра и облаков, лесник не заметил положительно никаких признаков грозы; вследствие этого, он предположил, что, вероятно, произошел взрыв парового котла на одном из ближайших заводов (верстах в семи к югу и к северу от кордона находятся два завода); те же самые заключения сделали и жители Нового Урея и Николаев- ки; только к вечеру окрестные крестьяне узнали истинную причину «грома». По словам крестьян, бывших в деревне, удары «грома» повторялись более трех раз. На русское население падение метеорита не произвело почти никакого впечат- ления; совсем не так отнеслась к этому мордва. Через несколько дней толпы мордовок направились в Новый Урей за «христовым камнем»; многие несли послед- ние гроши, чтобы купить хоть крошку святыни. «Христов камень» получил почему- то в глазах мордвы значение чудотворного вещества, ниспосланного в виде осо- бой милости свыше; крупинки аэролита считались положительно универсальным ле- карством. Распространились нелепые слухи о «чудесном исцелении»; требования на «христов камень» усилились; счастливый владелец метеорита пользовался слу- чаем и продавал камешек чуть не на вес золота, выказывая при этом слабости настоящего завзятого аптекаря. Прием «христова камня» производился таким об- разом: пациент, купивши ничтожный кусочек метеорита, толок и растирал его в порошок и затем, смешав с водой, благоговейно выпивал, творя молитву и крест- ное знамение. Замечательно, что русские мужики и бабы, такие же невежественные, как и
мордва, отнеслись к чудотворным свойствам метеорита более нежели скептически, выказывая при этом совершенное равнодушие к его медицинским и религиозным достоинствам. В заключение считаю необходимым сказать, что точных сведений о направлении метеорита, величине и форме образованных при падении ямок, об именах свидете- лей падения сообщить в настоящее время, к сожалению, не имею возможности. П. Барышников 12 марта 1887 г.» Письму предшествовали короткое извещение о падении метеорита и посылка с камнем. В Лесном институте, куда она пришла, метеорит попал к профессору кри- сталлографии и минералогии Ерофееву. Михаил Васильевич Ерофеев родился в 1839 г. в Петербурге. Двадцати четырех лет окончил Петербургский университет по физико-математическому факультету и был оставлен консерватором (в данном случае это означало не политические убе- ждения, а скромную должность — что-то вроде нынешнего коллектора) при минера- логическом кабинете. Спустя два года его командировали за границу для продолжения учебы. Через пять лет Ерофеев возвратился в Петербург, защитил магистерскую диссертацию о кристаллизации турмалина и в 1871 г. стал доцентом Петербургского университе- та, потом профессором Варшавского университета и, наконец, перешел в Лесной институт, где работал с тех пор всю жизнь. Исследование неизвестных пород, тем более космического происхождения, вполне отвечало его планам и наклонно- стям: он стремился выяснить реальное строение кристаллов, его отличие от иде- ального . Намереваясь изучить вещественный состав метеорита, Ерофеев обратился за содействием к профессору химии Лачинову. Павел Александрович Лачинов родился в 1837 г. в маленьком городке Шацке, учился в Павловском кадетском корпусе, двадцати одного года окончил Михайлов- скую артиллерийскую академию и, явно тяготея не к пальбе, а к изучению приро- ды вещей, устроился репетитором по химии (в которой отличался все годы учебы) в своем же Павловском кадетском корпусе. Потом служил в той же должности в Новгородском кадетском корпусе. Лачинов проявил усердие к наукам, и довольно скоро — через пять лет — его послали учиться на курсы при Петербургском корпусе горных инженеров (так на- зывался теперь тот самый Горный кадетский корпус, в лабораториях которого приобщался к науке молодой Каразин). Спустя год Павел Александрович, еще ос- таваясь формально на военной службе, стал вторым помощником профессора химии Энгельгардта, а еще через год окончательно уволился из армии (в чине поручика артиллерийской службы). В должности второго помощника профессора Лачинов взялся за работу, которая должна была доказать русским земледельцам необходимость химических удобрений, должна была способствовать повышению урожайности в России. Своими руками он проделал сотни анализов, исследуя ценность городских отходов. Не чурался тя- желой и самой, мягко говоря, грязной работы, сравнивая отбросы чуть не всех районов Петербурга, чтобы выяснить, какие более пригодны для удобрения земли. Работа эта окончилась весьма своеобразно: оценив встречи преподавателей и студентов, ведущих работы по изысканию удобрений, как «противузаконные сходки и собрания, принявшие характер агитационных сборищ», третье отделение собст- венной его величества канцелярии арестовало Энгельгардта и Лачинова. Никаких «особенно важных обстоятельств» установлено по делу не было. Про- фессора и помощника пришлось из тюрьмы выпустить. Тем не менее, Энгельгардт уже не возвратился на кафедру, а Лачинов провел около года в опале, работая на механическом заводе и не имея ни малейшей возможности заниматься химией. Потом, вернувшись на кафедру в Лесной институт, Лачинов занимался органиче- ской химией; в последние годы жизни он исследовал вещество, о котором много говорят и пишут уже в наше время, — холестерин.
Судя по всему, камень, принесенный Ерофеевым, отнюдь не принадлежал к пред- метам, близким научным интересам Лачинова. И предугадать, что они берутся за анализ, с которым имена их будут вписаны в историю науки, Ерофеев и Лачинов вряд ли могли. Присланный в институт камень черного цвета весил 1762,3 г; позже Барышников прислал еще два осколка — 21,95 и 105,45 г. «Среди черной поверхности, — записал Ерофеев, — виднеются лишенные коры или, вернее, сбитые зеленовато-желтые обломки оливина и блестки никелистого железа». Метеорит остался почти нетронутым — он и сейчас лежит под стеклом в музее Ленинградского горного института. Исследователи извели на опыты только 24,3 г космического вещества. Эти 24,3 г были истолчены в лабораторной ступке, после чего навески топили в «царской водке», травили плавиковой и серной кислотой, сплавляли с содой... Одним словом, делали все, что полагалось при детальном химическом анализе. Ерофеев исследовал под микроскопом шлифы, определяя минералы. Аэролит обна- руживал совершенное сходство с земными породами и, «очевидно, должен был об- разоваться по тем же законам и под действием тех же сил, он состоял главным образом из силикатный минералов, носящих на Земле имена оливина и авгита». Лачинов опознал в пробах окислы кальция, железа, марганца, магния, хрома; нашел никелистое железо, железный колчедан... И после всех растворений толченого камня и обработки его кислотами и щело- чами Ерофеев и Лачинов получили совсем немного — два с небольшим процента от каждой пробы — остатка, который не желал растворяться ни в чем. Часть остатка была черного цвета и мягкой, как обыкновенный графит, пишут Ерофеев и Лачи- нов . Но там же было и «другое вещество — более светлого цвета и очень твер- дое» . Еще не зная, что находится перед ними, исследователи подвергли неизвестное вещество нагреву. Небольшой нагрев на него не подействовал. Когда же темпера- туру увеличили и оставили пробу калиться подольше, вес её стал быстро убы- вать . Опыт прекратили. Вот как описывают сами Ерофеев и Лачинов последующее: «Не сгоревшая и не растворившаяся часть, составляющая около 40% первоначального веса остатка, резко отличалась от него по свойствам: она являлась в виде поч- ти белых, слегка сероватых крупинок, до того твердых, что они невыносимо ца- рапали стеклянную и платиновую посуду. Судя по твердости, эти крупинки можно было принять за корунд; на этом основании они еще раз были сплавлены с кислым сернистым кали. Но изменений ни в виде, ни в весе их почти не произошло. Ос- тавалось предположить...» Окончание этой фразы Михаил Васильевич Ерофеев и Павел Александрович Лачи- нов дописали, вероятно, не сразу. Опыты с навесками метеорита повторили еще и еще раз. В нерастворимом остатке каждый раз оказывались светлые кристаллики. Их сожгли в сильном пламени. Анализ обнаружил 95,4% углерода и 3,23% золы. Удельный вес крупинок был 3,3. Последний опыт проделали с особой тщательностью. Из минералогического музея в лабораторию принесли эталонный образец корунда. Когда, выполнив все предос- торожности, чтобы ничем не исказить результат опыта, шлифованную грань этало- на потерли ничтожным количеством порошка из нерастворимого остатка, на ней остались резкие, видимые простым глазом царапины. Что же оставалось предположить Ерофееву и Лачинову? «Оставалось предположить только, что они (кристаллические крупинки) пред- ставляют алмаз... Это и подтвердилось на деле». Однако сами авторы не считали, что совершили что-то выдающееся. Ерофеев из- влек труды Густава Розе, превращавшего алмаз в графит, и указал, что еще два-
дцать с лишним лет назад тот, исследуя углерод железных метеоритов, высказал следующее: можно полагать, что в определенных условиях этот углерод мох1 бы существовать в виде карбоната — алмаза. «Их искали, — заканчивают Ерофеев и Лачинов описание своих алмазных кри- сталлов, — в метеорном железе, они нашлись в метеорных камнях...» Алмазы из метеорита. Открытие Ерофеева и Лачинова не осталось незамеченным и сразу же было высо- ко оценено ученым миром. Российская Академия наук присудила им Ломоносовскую премию. Чтобы перейти к тому, что последовало в результате открытия, сделан- ного в скромной лаборатории Лесного института в Петербурге, надо еще раз вер- нуться к отчету Михаила Васильевича Ерофеева и Павла Александровича Лачинова об их исследовании. По опытам и расчетам получалось, что вес алмазных кристаллов составлял при- близительно сотую часть всей пробы. И Ерофеев с Лачиновым написали, что раз метеорит, от которого была взята проба, , весил 1762 г, то в нем должно было содержаться приблизительно 17,5 г алмазов... Около 90 каратов. Эти выкладки исследователей и послужили причиной событий, которые могли бы вполне стать сюжетом детективного фильма. Логика виделась во всем этом очень простая: если в маленьком метеорите уп- рятаны алмазы на сотню каратов, то в большом метеорите... Если в маленьком ме- теорите нашлись мелкие алмазные крупинки, то в большом метеорите... Как же тут было не кинуться искать не медля самый большой метеорит, чтобы выковырять из него драгоценные камни покрупнее и тащить их в банк? И как же было не вспом- нить об Америке, об Аризоне, о местности с мрачным названием Каньон Дьявола? Воронка-кратер, известная здесь с незапамятных времен, колоссальна: диаметр ее больше километра (1200—1300 м) , глубина достигает 180 м. Обломки метеорит- ного железа находили здесь во множестве еще аборигены-индейцы и, подобно но- воурейским крестьянам, считали их святыней. В 1891 г. доктором А. Э. Футом было установлено метеоритное происхождение этих обломков. Вслед за тем фила- дельфийский профессор Кениг обнаружил в одном из найденных Футом образцов первые алмазные кристаллики... Можно представить себе энтузиазм искателей сокровищ! Самый деятельный из них, инженер Д. М. Барринджер, основал через десять лет даже акционерное об- щество для извлечения гигантского метеорита. Предполагалось к тому же, что в
метеоритном железе полно платины, — и в кратере было начато разведочное буре- ние . На глубине около полукилометра под дном воронки бур сломался в желези- стой породе. Но, если это и был метеорит, платины в нем не оказалось. Каньон Дьявола. ...Местность у Каньона Дьявола и поныне принадлежит сыновьям основателя ак- ционерного общества по разработке метеорных сокровищ, само же общество давно распалось по финансовым причинам. Попытки использовать сигнал из космоса для непосредственного извлечения долларов из нового знания успеха не имели. Алма- зы, найденные тогда же и находимые до сих пор в обломках тамошнего метеорита, ни для королевских корон, ни для банковских подвалов совершенно не подходили. Это были те же мельчайшие крупинки, что и в Петербурге; рассуждения Ерофеева и Лачинова о суммарном содержании алмазов в массе метеорита оказались ошибоч- ными. И, тем не менее, сигнал из космоса безусловно содержал полезную, как приня- то говорить теперь, информацию об алмазных кристаллах. Непригодная для игры на бирже, эта информация сослужила службу в игре совершенно иного рода. Глава IV. Алмазы есть, алмазов нет В начале 80-х годов XIX в. в научных журналах стали все чаще появляться статьи и краткие сообщения, подписанные трудно транскрибируемой буквами ла- тинского алфавита фамилией Chroustschoff. Вот некоторые из них. В немецких журналах: «Искусственное получение кристаллического кварца» (1882); «Об искусственном получении кварца и тридимита» (1886); «Об искусст- венной магнезиальной слюде» (1887). Во французском журнале: «О синтезе некоторых минералов» (1889). В русском бюллетене: «Об искусственной роговой обманке» (1890)... В эпоху бурного промышленного развития и резко возросшей добычи полезных ископаемых закономерности образования различных минералов в природных услови- ях не могли не интересовать ученых. Не имея возможности подсмотреть рождение минералов в природе, надо было идти сложным путем всех естественных наук — путем эксперимента в лаборатории. Сказать, как обычно об опытах: «в колбе» — было бы немалой условностью; сказать: in vitro — было бы во многих случаях уже явной художественной вольностью. Стекло вряд ли выдержало бы...
Первый искусственный минерал — известный каждому геологу и широко распро- страненный в природе железный блеск (гематит) приготовил еще в 20-х годах XIX в. выдающийся французский химик и физик Жозеф Луи Гей-Люссак, воздействуя па- ром на хлорное железо. Железный блеск, изготовленный в пробирке — здесь, ве- роятно, почти в буквальном смысле слова, — получился совершенно таким же, как в природе. И после Гей-Люссака еще несколько искусственных минералов синтези- ровали с помощью газообразных веществ при обыкновенном давлении и повышенной температуре. Основной прибор был чрезвычайно прост: огнеупорная обогреватель- ная камера с отверстиями, иначе говоря — глиняная труба с дырками. В трубу насыпали твердые химические вещества, затем помещали ее в огонь и сквозь рас- каленную трубу с раскаленным подопытным веществом продували другое вещество, газообразное. Так воспроизводился один из природных минералообразующих про- цессов . Второй способ — такой же древний, идущий, быть может, еще от алхимиков, — кристаллизация из расплавов. Основные аппараты — печи и тигли. Начало было положено еще в конце XVII в., когда ученые, стремясь понять природу Земли, плавили камни. В расплавы горных пород опускали другие породы — и таким спо- собом, воспроизводя контактные процессы, получили еще несколько минералов. И, наконец, третий способ, самый трудный и самый важный — с помощью аппара- тов высокого давления. Очень небольшое отступление — о возникшем буквально на наших глазах явле- нии, именуемом чаще всего довольно нелепым словом «хобби». За какой-нибудь десяток лет хобби стало чуть ли не обязательным признаком всякого мало-мальски известного человека. Не пытаясь анализировать сие явле- ние обстоятельно, предположим только, что внеслужебные увлечения возникли, по-видимому, как реакция на машинизацию человеческой личности в условиях со- временного производства, требующего узкой специализации. Не в состоянии реа- лизовать с достаточной полнотой свою личность в производственной, профессио- нальной деятельности, люди проявляют себя в деятельности непроизводственной, непрофессиональной, так сказать неофициально. Но самое любопытное, возможно, заключается в том, что на самом деле научное хобби существовало испокон веков — только не как массовое явление. В самом деле: Ньютон был управляющим королевским монетным двором, Лавуазье — коммер- сантом, Мендель — священником, Эйнштейн в пору создания теории относительно- сти — чиновником патентного ведомства. Если это случайности — то не многовато ли их? Не кроется ли за всем этим некий фундаментальный закон существования и развития человечества? Закон, ко- торый хорошо было бы иметь в виду при распределении общественных средств меж- ду прикладной и фундаментальной наукой, а также при сочинении учебных планов? Человек — не машина. Человек никогда не согласится на роль придатка к маши- не , пусть даже и самой сложной, и нужной, и «умной». Человек несет в себе весь мир, и ему нужен весь мир, без этого он не может ощущать себя человеком. Но вернемся к делу... Самые первые эксперименты с высоким давлением были проведены еще в XVII в. неугомонными флорентийцами в уже упоминавшейся академии Дель Чименто. Акаде- мики хотели узнать, сжимается вода или нет. Чтобы получить ответ на этот во- прос, они наполняли водой свинцовый шар, помещали его между зажимами пресса и сдавливали — до тех пор, пока капли воды не просачивались сквозь металл. И потом еще долго — двести лет без малого — люди с великими ухищрениями пы- тались сдавливать жидкие, твердые и газообразные вещества все сильнее и силь- нее , с поистине детским любопытством ожидая, что выйдет. Они смешивали эти вещества одно с другим, подогревали их или, наоборот, замораживали — и снова сдавливали. Одни исследователи сдавливали вещества в громадных тисках. Другие брали
пушки, наполняли их жерла различными веществами и опускали глубоко в море, чтобы использовать давление воды. Третьи предпочитали взрывы. Много было ме- тодов . Чего они хотели добиться? Все более высокое давление понадобилось людям для изучения свойств различ- ных веществ в условиях все более высокого давления... И второй вопрос: почему внимание людей привлекло именно давление? Науку всегда интересовало поведение веществ в необычных условиях. И этот интерес нельзя было бы назвать полностью бескорыстным, как, впрочем, и любой вопрос «почему»: ответы нужны науке для ориентации и выбора пути. Вспомним, какие надежды возлагал Лавуазье на сверхвысокие температуры. А Каразин, на- пример , возлагал большие надежды на сильный электрический ток. В своем сочи- нении «О возможности приложить электрическую силу верхних слоев атмосферы к потребностям человека» (1818) он пророчески писал: «Мы подойдем к великим средствам, которые сама природа употребляет для сложения и разложения тел...». Вспомним еще, пожалуй, что очень низкие температуры дали технике сверхпровод- ники, а очень низкие давления суть непременные условия рентгена и телевидения (в его прошлом виде). Давление в один килограмм на площадь в один квадратный сантиметр, обычное на поверхности Земли, не свойственно ни океанским глубинам, ни недрам плане- ты, ни звездам. Сверхвысокие давления сообщают веществу особые, необычные свойства. И трудно было представить себе, чтобы некоторые из этих свойств че- ловек не сумел использовать в своих целях. Если не считать кузнечного производства, то создание искусственных минера- лов и было вероятно, тем первым делом, в котором высоким давлениям нашлось применение. Аппараты, сооруженные для этой цели во второй половине XIX в. , не вполне соответствовали тому, что понимается обычно под словом «аппарат» в наше вре- мя. Это были тогда запаянные на концах трубки или заглушённые фланцами цилин- дры, похожие на запертые с обоих концов пушечные стволы (так, например, ста- вил свои опыты англичанин Хэнней). В принципе, так можно было пытаться изго- товить любые минералы, возникающие в недрах Земли в условиях высоких давлений и температур. Вообще же после Гей-Люссака за пятьдесят лет было синтезировано столько минералов, что в 1872 г. в университетском городе Гейдельберге в Гер- мании о них вышла даже специальная книга. Из нескольких сотен искусственных минералов, известных в конце прошлого ве- ка, одиннадцать продолжили список работ, названных в начале этой главы вместе с латинской транскрипцией фамилии их автора — профессора Петербургской Воен- но-медицинской академии Хрущова. Константин Дмитриевич Хрущов (родился 21 мая 1852 г. в семье помещика в Харькове), как и многие другие люди, сделавшие в жизни что-то заметное, не сразу нашел свое призвание. Он учился на медицинском факультете и окончил (по этой специальности) Вюрцбургский университет в Германии. (Хрущев — уже второй медик на страницах нашей истории. До него был Теннант, сжегший за сто лет до этого уголь, графит и алмаз, превратившиеся в равные количества «связанного воздуха», — врач по образованию, доктор медицины.) Видимо, клиника или частная практика не очень привлекали молодого доктора. Он, покинув респектабельную Европу, отправился со своим дипломом в не столь изученную Америку и поступил врачом в геологическую партию. Годы; проведенные в экспедициях по всему Американскому континенту, дали Хрущову не только множество впечатлений и немалый жизненный опыт. За это вре- мя явственно проявился его главный жизненный интерес, не совпадающий, можно сказать, со специальностью согласно диплому. Врачу экспедиции, конечно, при- ходилось заниматься и своим прямым делом — ставить компрессы, назначать мик-
стуру или порошки, а то и прибегать к хирургическим атрибутам. Но все же гео- логи — народ в основном здоровый, и доктор проводил больше времени вместе с ними, вооружившись не скальпелем, а геологическим молотком, или возился с пробирками и химикалиями в походной лаборатории. Вернувшись в 1877 г. в Европу, Хрущов еще какое-то время пробыл в Лейпциге, занимаясь уже только минералогией и химией, а затем переехал в Харьков, где основанный Каразиным университет удостоил его степени доктора наук Honoris causa, «из чести». Казалось бы, пора и осесть на месте, однако странствия Хрущова на этом еще не кончились — вскоре он переехал в Петербург, где получил должность профес- сора и кафедру в Военно-медицинской академии. В последующие годы Хрущов зани- мается изучением лабрадоритов Волыни, беломорских и алтайских гранитов, гор- ных пород Таймыра. К.Д. Хрущов. И вместе с тем он производит множество лабораторных экспериментов. Судить об их характере и направлении вполне можно, например, по краткому списку при- боров, приобретенных Хрущовым для кафедры немедленно по вступлении в долж- ность . В перечне среди прочих видов оборудования значатся: трансформатор Тес- ла, батарея аккумуляторов из восьми штук, одна чугунная бомба с платиновой вставкой для достижения сильного сжатия при высокой температуре, полная кол- лекция круксовых трубок, электрическая печь, аппарат для искусственного вос- произведения минералов (посредством высшего давления при нагревании)... Опыты Хрущова идут от проблем геологии — он стремится получить минералы, создав искусственно условия, заведомо возможные в природе. Еще в 1880 г. в толстостенной груше собственной конструкции он в течение нескольких месяцев держал под действием непрекращающегося жара (250 С) 10%- ный гидрозоль и первым извлек искусственные кристаллы кварца. Магнезиальную слюду Хрущов пробовал изготовить в течение трех лет — терпе- ливо варил в разных комбинациях силикатные магматические породы, содержащие все необходимые составляющие этого минерала. Только через три года опыт удал- ся. 5 частей базальта, сплавленного с кварцевой породой, 2—3 части затравки (самой слюды), 0,5 части аморфного кремнезема, 2—3 части смеси, состоящей из
кремнефтористохю калия, фтористого натрия и фтористого алюминия, были сплав- лены в герметическом платиновом тигле. В получившейся смеси оказались пла- стинки искусственной магнезиальной слюды. Опыт, в котором была получена роговая обманка, длился три месяца подряд. В запаянной толстостенной стеклянной груше попеременно грелась до 550 Си снова охлаждалась «целая аптека» — гидроксиды алюминия, железа, магния, кальция, затравки металлического калия и натрия. Из получившейся буро-зеленой «каши» Хрущов вымыл кислотами несколько совершенно правильных кристалликов роговой обманки, ортоклаза и кварца. В глубинах Земли давления весьма велики, и Хрущов, как и другие исследова- тели, занимающиеся синтезом минералов, пришел к необходимости воспроизводить в лаборатории и это природное условие. Он сконструировал оригинальный прибор — толстостенную стальную бомбу, в гнездо которой вставляется платиновый вкла- дыш-пробирка, а сверху все завинчивается массивной стальной пробкой. В этой своей «модели» земных глубин Хрущов сумел синтезировать циркон — ши- роко распространенный минерал циркония. А после циркона занялся алмазом — ми- нералом, состоящим всего из одного элемента. К началу 90-х годов, когда Хрущов приступил к своим опытам, об алмазе было известно уже довольно многое. Первое. Алмаз, уголь и графит — химически одно и то же вещество, а именно — углерод. Следовательно, в принципе, можно изготовить алмаз из угля и графита. Второе. Алмаз не поддается никаким изменениям при относительно низких тем- пературах. Следовательно, для изготовления алмаза нужны высокие температуры. Третье. Алмаз при сильном нагреве без доступа воздуха превращается в графит (опыт Густава Розе). Следовательно, изготовить алмаз можно из графита. Четвертое. Удельный вес алмаза —3,5, в то время как графита —2,2, а угля — в среднем 1,3. Следовательно, в алмазе атомы углерода упакованы плотнее, чем в графите, не говоря уже об угле. Следовательно, при изготовлении алмаза графит необходимо подвергнуть высокому давлению. Пятое. Алмаз в природе рождается в глубине Земли, где господствуют высокие температуры и высокое давление (наблюдение, сделанное на коренных месторожде- ниях Кимберли). Шестое. Алмаз встречается в каменных (Новый Урей) и железных (Каньон Дьяво- ла) метеоритах. Одно из следствий этого факта особенно важно для опыта, кото- рый замышлял Хрущов: железо было подходящей средой для появления алмаза. Почему? Достоверно известно из практики, что при охлаждении жидкого железа, пересы- щенного в печи углеродом, выделяется графит. Известно также, что, в отличие от большинства других металлов, железо при застывании не уменьшается в объе- ме, а увеличивается. Поэтому, если его быстро охладить снаружи, то образовав- шаяся твердая оболочка, корка, будет сжимать остальную, стремящуюся расши- риться массу. Значит, внутри нее давление резко возрастает. Подобное явление наблюдал, несомненно, каждый — при застывании обыкновенной воды. Объем льда тоже больше объема воды, из которой он образовался. А рост давления внутри массы льда подтверждается тем простым фактом, что бутылка с водой (стекло в данном случае можно уподобить застывшей оболочке) — лопается. Вероятно, одно из отличий изобретателя или открывателя нового от большинст- ва других людей состоит в том, что он совершенно новым образом поворачивает вещи, вообще-то известные и другим. Только эти «другие» не обращают на них внимания или не видят в них проку. Так вот, Константин Дмитриевич Хрущов уви- дел, что железным метеоритом природа не только подтвердила, что при любой по- пытке искусственного получения алмаза необходимо высокой давление. Природа словно сама подсказывала принципиальный проект алмазоделательного устройства! Поняв это, Хрущов решительно отставил свою стальную бомбу с платиновой
вставкой и стал выяснять, какие еще металлы, кроме железа, обладают свойством расширяться при затвердевании. Оказалось, что серебро, висмут и галлий. Хрущов предпочел серебро. Висмут легко плавится, но если расплавленный висмут насытить углеродом, а затем быстро охладить, то... то карбид висмута разложит необходимую для охлаж- дения воду — и произойдет взрыв. О галлии, редчайшем металле, естественно, и речи быть не могло, хоть он и плавится от тепла ладони. Что же до железа, то можно лишь высказать предположение: Хрущов предпочел ему серебро просто пото- му , что температура его плавления ниже. Не исключено также, что он слышал о попытках англичанина Марсдена получить алмазы в расплаве серебра, предпринятых еще в 1881 г. Так или иначе, он взял серебро, объяснений этому обстоятельству не оставив. 4 марта 1893 г. на заседании Санкт-Петербургского минералогического общест- ва профессор Хрущов, действительный член этого общества, сообщил: «мы проде- лали такой опыт...». Вот строки из его доклада. «...На основании находок в метеорите можно было прийти к мысли, что под силь- ным давлением углерод может выделяться из раствора в металле в виде алмаза. Мы проделали такой опыт. Насытив кипящее серебро углеродом, которого раство- рилось шесть процентов, я быстро охладил массу. Давление в ее середине не могло не повыситься под действием корки, сразу же затвердевшей снаружи. По- следовавшее за тем растворение получившегося слитка показало, что часть выде- лившегося углерода имеет свойства алмаза. Порошок его состоит из прозрачных бесцветных кристаллических осколков и пластинок, сильно преломляющих свет, совершенно изотропных, царапающих корунд и сгорающих в углекислоту с незначительным остатком золы». Хрущов показал участникам заседания свои кристаллы и тут же сжег их в ки- слороде . И еще Хрущов пояснил, что присутствующему в зале профессору Николаю Николаевичу Бекетову он уже показывал эти самые кристаллы и что это было на другой день после того, как получили в Петербурге журнал со статьей француз- ского химика Муассана, да компетентное мнение которого о возможности образо- вания алмаза в расплаве железа (а не серебра) под сильным давлением он, Хру- щов , ссылался... Обратимся и мы к алмазам из расплавленного железа, как бы проводя тем самым линию между историей и современностью, когда алмаз был и в самом деле синте- зирован в железном расплаве. Но это случилось не так уж давно, в 1953 г., а первое известие об алмазе, сотворенном в расплаве железа, появилось на 60 лет раньше. Автор упомянутого Хрущовым известия об удавшемся, наконец, изготовлении ал- маза французский химик Фердинанд Фредерик Анри Муассан никогда не учился на химическом факультете и вообще, что называется, университетов не кончал. В детстве Анри Муассан получил кое-какие сведения по естественным наукам от от- ца (тоже не физика и не химика, а железнодорожного служащего) , а затем уси- ленно пополнял их самостоятельно, читая книжки. Писал стихи, и даже пьесы в стихах. (То же, кстати, делал и Хемфри Дэви.) Пятнадцати лет был тоже устроен учеником в аптеку. Там с Муассаном произошла история, ставшая впоследствии «обязательным украшением» его биографии. В аптеку ворвался некий господин, проглотивший изрядную дозу мышьяка с намерением уйти из жизни. Но теперь он передумал! Хозяин аптеки растерялся от воплей незадачливого самоубийцы, а юный ученик мгновенно вспомнил нужную реакцию, схватил банку с магнезией и заставил пере- пуганного кандидата в покойники проглотить чуть не горсть белого порошка. Ядовитая трехокись мышьяка перешла в нерастворимое состояние, а пострадавший легко отделался...
Следующее место работы Муассана — химическая лаборатория Музея естественной истории, руководитель — профессор Эдмон Фреми, который синтезировал рубин — второй по твердости, после алмаза, драгоценный камень. То ли случайность, то ли преемственность интересов. В 1886 г. Муассан сделал первое свое важное открытие: выделил электролизом новый элемент — фтор, жадно соединяющийся с огромным большинством химических веществ. Спустя три года Муассан стал профессором Высшей фармацевтической школы, а потом профессором Парижского университета. Он был, как и его учитель Фреми, членом-корреспондентом Петербургской академии. Большая часть исследований и открытий Муассана сделана с помощью изобретен- ной им самим электрической дуговой печи. Дугу, открытую русским Петровым и названную именем итальянца Вольта, заставил работать француз Муассан — одно из многих подтверждений очевиднейшей (впрочем, иногда отрицаемой) истины: ин- тернациональности , всеобщности науки. Дуговая печь Муассана. В дуговой печи Муассан выплавил из соединений многие тугоплавкие металлы — и в их числе молибден, вольфрам, титан, ванадий, хром, ниобий. В такой же пе- чи он получил уран и торий. В числе карбидов, впервые изготовленных Муасса- ном, был карборунд — соединение углерода с кремнием, самый распространенный в нынешней промышленности абразив, одно из твердейших после алмаза веществ. Лю- бопытно, что карборунд, или, как его назвали, муассанит, сначала был синтези- рован, а потом уже найден в естественном состоянии (между прочим, в алмазо- носных породах). Вряд ли можно считать случайным близкое соседство этих двух твердейших веществ в недрах Земли. Не случайность, конечно, и то, что Муассан предпринял попытку изготовить алмаз. У Муассана было самое совершенное по тем временам нагревательное уст- ройство — дуговая печь. Что же касается давления, то Муассан придумал то же, что и Хрущов. Скорее всего, на эту мысль его натолкнули осколки железного ме- теорита из Аризоны: основатель фирмы по разработке Каньона Дьявола инженер Барринджер якобы послал Муассану в Париж письмо о найденных там алмазных кру- пинках . ...Профессор Муассан весьма ценил изящество эксперимента, профессор Муассан был пунктуален и всегда безупречно одет, профессор Муассан требовал, чтобы
каждую субботу полы в его лаборатории обязательно натирались воском. Вместе с тем профессор Муассан был глубоко убежден, что настоящий экспери- мент в науке — только тот эксперимент, который делается в соответствии с за- конами природы независимо от того, познаны они уже или пока еще только угада- ны. А раз так, то результаты эксперимента должны быть такими же неизменными, как законы природы. «Опыт должен получаться всегда», — любил повторять Муас- сан. Из трех возможных металлов — железо, серебро, висмут — Муассан выбрал пер- вый . Он имел все возможности поставить эксперимент возможно ближе к природе: в его печи железо не только плавилось, но и кипело. Уверенность Муассана в том, что он повторяет в лаборатории естественный процесс, базировалась на распространенной в то время гипотезе о происхождении метеоритов. Считалось, что метеориты — это обломки, выброшенные в мировое пространство из вулканов различных планет. Поскольку температура планетных недр весьма высока, вулканические бомбы могли быть раскалены, а попав в близ- кий к абсолютному нулю холод космического пространства, немедленно застывали. И давление внутри сильно повышалось. Примерно так же можно было представить себе и результат столкновения двух холодных метеоритов в космосе. От удара они сначала раскалялись, а затем, разбившись на мелкие куски, охлаждались. Железо привлекало Муассана еще и тем, что оно обладает способностью в рас- плавленном состоянии поглощать большие количества углерода. При охлаждении железа, в котором растворен углерод, он кристаллизуется в виде графита. Это при нормальном давлении, а при высоком? При очень высоком? Не появятся ли вместо мягких плоских кристалликов графита твердые октаэдры алмаза? Такие вопросы должен был задавать себе Муассан. Ответить на них мог только опыт. И вот зимним утром 1893 г. ученый берет... Здесь, пожалуй, необходимо предостеречь читателей, склонных повторять опыты в домашних условиях. Да, повторить опыт Муассана при наличии кой-каких про- стых материалов, электрического тока и большого запаса предохранителей, в принципе, возможно. Но слишком мала вероятность, что вам повезет точно так же, как Муассану, — что вы всего-навсего разобьете очки, спалите одежду и по- раните руки. Пока в электрической печи плескался чугун, в котором растворен чистый угле- род — «сахарный уголь», профессор готовил аппаратуру для быстрого охлаждения. Посреди лаборатории появился табурет, на нем — обыкновенная деревянная ло- хань , в лохани — обыкновенная холодная вода. Муассан надел фартук, закатал рукава (хорошо, что он еще догадался надеть очки!), ухватил клещами тигель с жидким чугуном и опрокинул его в лохань с водой. Когда пар рассеялся, грохот и звон разбитых стекол поутихли, а эксперимен- татор потушил тлевшую на нем рубашку, он заглянул в лохань, в которой все еще оставалось немного воды. Там на дне лежал слиток — бесформенный кусок безус- ловно быстро охладившегося чугуна. Растворение слитка в кислотах продолжалось несколько месяцев. И когда оно было окончено, на дне остался сероватый осадок, и в нем — несколько крупинок. Эти крупинки тонули в жидкости, удельный вес которой 3. Царапали рубин и даже корунд. Почти нацело сгорали в кислороде. У Муассана не было никаких сомнений в результате опыта. Ведь он повторил в лаборатории то, что природа сделала с железным метеоритом из Каньона Дьявола. Это был правильный опыт, а правильный опыт должен получаться всегда! В тот же вечер Муассан показал академику Фреми и нескольким ближайшим друзьям свои алмазы. Это были мельчайшие крупинки черного цвета. Кроме одной, которую тут же нарекли «регентом» — по названию одного из самых знаменитых
бриллиантов, хранящегося в Лувре. Размер муассанова «регента» был невелик — всего 0,7 мм, но, как и полагается драгоценным алмазам, кристаллик был совер- шенно бесцветен. А вскоре об опыте Муассана узнал весь мир. Муассан купался в лучах славы. На его публичные лекции в Сорбонне стекалось не меньше народу, чем в свое время на лекции Дэви о веселящем газе. Как свидетельствуют очевидцы, «ровно в пять часов открывались обе большие двери лекционного зала двумя служительни- цами одновременно. В четверть шестого начиналась лекция, и в течение часа пятнадцати минут Муаосан поддерживал пылкое внимание своих слушателей. Очаро- вание его личности и очевидная радость, с которой он показывал опыты, достав- ляли огромное удовольствие аудитории». Все научные журналы мира напечатали сообщения о великом открытии. Во все учебники химии и физики, во все энциклопедии вошло имя Анри Муассана — перво- го человека, сотворившего алмаз. Ни малейших сомнений в совершившемся ученый мир не испытывал: можно было браться за промышленное изготовление бриллиантов. Итак, проблему сочли решенной. Уверенность в этом была столь велика, что Константин Дмитриевич Хрущов, например, который не очень пекся о приоритете и был человеком, в высшей степени равнодушным к славе, даже не стал публиковать результатов своего эксперимента, а только доложил о них коллегам — как бы в подтверждение открытий Муассана. А затем, разумеется, последовало именно то, что должно было последовать со всей неизбежностью. Как же было не попытаться наладить производство, сулящее такие барыши! Одним из первых взялся за это дело сотрудник Муассана по фамилии Гофманн. Он неоднократно повторил опыты своего профессора (лохань с водой и клещи для опрокидывания тигля с кипящим железом в воду были, возможно, заменены более удобными или более безопасными конструкциями). Он получил, как и Муассан, мелкие очень твердые кристаллы и подверг их тщательному исследованию всеми доступными ему способами. Казалось бы, все повторилось. Но в тех немногих случаях, когда размеры кристалликов позволяли измерить их коэффициент прелом- ления, он оказывался иным, чем у алмаза. Более того, он оказывался точно та- ким, как у карбида кремния — карборунда... Пятьдесят раз повторил опыт Муассана инженер из Дюссельдорфа Леон Франк, кристаллизуя углерод из стали самых различных сортов. У него тоже получились кристаллы — твердые, с близким к алмазу коэффициентом преломления, сгорающие в; кислороде почти без остатка. Но в остатке обнаруживалась двуокись кремния — кварц. Но в 1894 г. Леон Франк вдруг публикует в солидном немецком журнале «Stahl und Eisen» сенсационную статью «Алмазы в стали». Ему пришла в голову вполне логичная мысль: поискать алмазы не только в стали собственного приготовления, но и в обычной, изготовленной на металлургических заводах (разумеется, до прокатки — в прокатанном металле хрупкие кристаллы должны быть разрушены). В самом деле, в доменных печах всегда имеется избыток углерода, а охлаждение выпущенного чугуна может происходить по-разному, в том числе, возможно, и так, как нужно для кристаллизации алмаза. Кто ищет, тот всегда найдет. И Франк находит! Он растворяет в различных ки- слотах слиток самой обычной стали, отлитый в 1867 г. люксембургским заводом Дюделинген, после чего в руках у него остаются микроскопические, «а также до- вольно большие» (по словам Франка) алмазы, которые, правда, «более хрупки, чем природные». Металлурги, прочитав в почтенном журнале это потрясающее известие, сотнями полезли в свои громадные печи в поисках драгоценностей. И, разумеется, вскоре посыпались многочисленные сообщения из разных стран о находке кристаллов алмаза прямо в домнах.
В 1909 г. Иогансен учинил тщательную проверку всех этих сообщений. Он ску- пил большое количество «металлургических алмазов» и подверг их химическому анализу. Результат анализа был неумолим и однообразен: все кристалллы оказа- лись корундом — кристаллической разновидностью глинозема. Так умерла красивая легенда Франка, но это нисколько не умерило пыл алмазо- творцев. Англичанин Чарлз Алджернон Парсонс — изобретатель паровой реактивной турби- ны и к тому времени крупный заводчик — тоже берется за изготовление алмазов. Со свойственной ему склонностью к необычным решениям (его турбина — тоже рез- кий поворот в сторону от проторенного пути) Парсонс меняет методику — он пы- тается изготовить алмаз, разлагая ацетилен (два атома углерода, два атома во- дорода) в установке адиабатического сжатия. Этому высоконаучному названию соответствует у него простой способ: в исход- ное вещество, находящееся в стволе ружья, выстреливают пулей со стороны дула. Давление и температура резко повышаются. А результат остается прежним — ал- мазы не получаются. Изобретательность жаждущих не знает границ, и некоторые алмазотворцы повто- ряют опыты француза Лионэ, который, говорят, изготовлял алмазы так: платино- вый или золотой лист, обернутый оловянной спиралью, погружали в сосуд с серо- углеродом; через сероуглерод пропускали электрический ток; сера осаждалась на олове, а углерод кристаллизовался в алмаз на листе из драгоценного металла, что было особенно эффектно — алмазы получались, так сказать, на золотом под- носе. Но то, что якобы получалось у Лионэ, почему-то никак не выходило у его подражателей. Буаменю плавит карбид кальция в вольтовой дуге и подвергает расплав элек- тролизу. На катоде выделяются кристаллы (разумеется, алмазы), автор получает патент... Фридлендер, фон Хасслингер, Бауэр идут, другим путем. Они справедливо счи- тают , что алмаз можно получить, воссоздав естественные условия его образова- ния в недрах Земли, в кимберлитовых трубках. В дело идут природные силикаты, оливин, кимберлиты. К расплавам горных пород добавляют углеродсодержащие ве- щества, а также затравку: натрий, кальций, титан. Все это нагревают до 1500— 2000 С, потом медленно охлаждают... И объявляют о получении алмазов. Руссо разлагает ацетилен в вольтовой дуге. Дельтер работает с четыреххлори- стым углеродом над раскаленным алюминием. Дюпар и Ковалев испаряют сероугле- род. Болтон разлагает ацетилен и светильный газ над амальгамами, а в раска- ленный газ помещает для затравки — безусловно, основательная мысль! — малень- кий кристалл естественного алмаза. По его наблюдениям, кристалл увеличился. Общему поветрию поддался и крупный английский ученый, член Лондонского ко- ролевского общества, а затем и его президент — Крукс, создатель газоразрядной трубки. Он пытается получить алмаз в стальной бомбе, начиненной взрывчаткой. Полагают, что температура при взрыве достигала 4000 С, а давление — 8000 атм. Сообщения об удавшемся синтезе алмаза сыпались как из рога изобилия — в от- личие от алмазов, которые отнюдь не сыпались. Это странное несоответствие взялся прояснить немецкий профессор Руфф. С редкой дотошностью он повторил все описанные в научных журналах опыты, осо- бенно тщательно и с множеством ухищрений проверяя ту часть каждого из них, которая относилась уже не к получению желанных кристаллов, а к выделению про- реагировавших веществ и опознанию. До Руффа никто не додумался, например, на- гревать получаемые кристаллики в струе хлора до 1000 С, чтобы удалить карбид кремния и корунд. Руфф повторяет во всех деталях эксперименты Хасслингера, Буаменю и многих других исследователей — и у него не получается никаких алма- зов. Он воспроизводит опыт Муассана и получает крохотные кристаллики — размером
0,05 мм. Они удовлетворяют пробам на удельный вес, на горение в кислороде, на желтое свечение в ультрафиолетовых лучах. Измерить коэффициент преломления света с такими кристалликами не удается — они слишком малы. Твердость их как будто больше, чем корунда. И Руфф приходит к выводу: «Кроме Муассана, никому не удавалось получить ис- кусственный алмаз. Возможно, что Муассан получил его, но это не доказано...». Между тем поток сообщений об изготовлении алмазов продолжал расти, словно снежный ком. Патентные бюро не успевали анализировать новые предложения. Па- тенты на изготовление алмазов стали брать даже фирмы, считавшиеся вполне рес- пектабельными. В начале 30-х годов (речь идет уже о XX в.) изобретение некое- го Карабачека запатентовала германская «ИГ Фарбен». Как и положено, в патенте приводилась рецептура: взять 60—90% опилок, 5—25% доменного шлака, 5—15% аморфного углерода или графита, побольше, сколько влезет, твердой углекислоты и сжиженной окиси углерода, положить поименованные продукты в автоклав, сда- вить до 5000 атм, нагреть до 900—1100 С, еще раз повысить давление — до 15 000 атм., подождать полминуты; постепенно снизить давление и температуру до комнатной. Так и хочется добавить: «сахар и соль положить по вкусу»... Но это настоящий, зарегистрированный патент! В конце его деловитая принтера: «С це- лью образования больших алмазов эта операция повторяется несколько раз». Непонятно было только одно — почему «ИГ Фарбен» не завалила алмазами сперва Германию, а затем весь мир? Кстати говоря, примерно тот же вопрос можно было адресовать всем перечисленным выше счастливцам. Были «удачные опыты», были технологии, были патенты, не было только одного — искусственных алмазов. И то, что получалось у счастливых первоизобретателей, никогда не получалось у тех, кто пытался повторить их открытие. Как будто природа неуклонно следовала латинской поговорке: «Что можно Юпитеру, того нельзя быку». Почему так? Почему прошло полвека после Муассана — а дальше газетных и журнальных сен- саций дело не сдвинулось? Разве неправильны были исходные позиции Муассана и Хрущова, видевших реше- ние в высокой температуре и высоком давлении? Нет, ни Муассан, ни Хрущов не обманывались — они правильно выбрали дорогу. Но они не знали, что по этой правильной дороге нужно прошагать гораздо даль- ше, чем позволяли средства, которыми они располагали. Они правильно определи- ли качественную сторону явления, но не смогли определить количество этого ка- чества — распространеннейший случай в истории науки и техники. Вспомним хотя бы алхимиков: ведь они исходили из совершенно правильного — более того, гениально постигнутого ими единства всего материального мира. Все вещества построены из одних и тех же кирпичиков. Значит, можно железо и серу превратить в золото... А почему бы и нет? Но алхимики обманули надежды своих владык на быстрое и легкое обогащение, а науке надо было шагать вперед — к замене философского камня ускорителями — еще не одно столетие. А Лавуазье — пример, куда более близкий нашему времени? С какой надеждой он взирал на полутораметровую линзу! «Если бы удалось добиться усовершенствова- ния способов, применяемых до сих пор для приложения солнечных лучей к химиче- ским опытам, были бы получены поразительные результаты, которые открыли бы ученым новое направление их деятельности и привели бы к совершенно неизвест- ному порядку вещей...» Разве не точно определено здесь капитальнейшее свойство всех веществ кардинально изменяться под воздействием высоких температур? Но что мог знать Лавуазье о совершенно неизвестном «порядке вещей», начинающемся при температурах в миллионы градусов? Увидеть правильную дорогу, сделать по ней первые шаги, начать прокладывать путь, по которому потом (может быть, очень не скоро) пройдут к заветной цели потомки, — судьба многих выдающихся умов. В этом их счастье, но в этом же их
трагедия. Ни Муассан, ни Хрущов, ни их последователи-ученые (о шарлатанах и авантюристах не стоит и говорить) не знали, до какого именно давления, до ка- кой именно температуры нужно довести графит, чтобы он превратился в алмаз. Не знали они и некоторых чрезвычайно важных физических особенностей рождения ал- маза . Не знали они, наконец, даже строения того, что хотели изготовить: любой из них был похож на человека, который взялся бы возводить кирпичный дом, впервые увидев его издали и услыхав, что, в принципе, его делают из обожжен- ной глины. Глава V. Диаграмма Лейпунского Мы видим только то, что отражает свет. Предмет размером меньше длины свето- вой волны увидеть нельзя, ибо он не может отразить ее. Длина световой волны — десятимиллионные доли сантиметра. Значит, увидеть обычную молекулу (размер которой немного меньше) — а тем более атом! — ни в какой оптический прибор в принципе невозможно. Рентгеновы икс-лучи проникли сквозь промежутки между атомами твердых ве- ществ, и физики, используя свойство интерференции — взаимного усиления и ос- лабления волн при наложении, заполучили первые «портреты» кристаллов с до- вольно ясными обозначениями атомов. Или, точнее, их мест в кристаллической решетке. В 1913 г. англичане Уильям Генри Брэгг и его сын Уильям Лоуренс Брэгг предъявили ученому миру рентгенограмму с изображением внутреннего устройства алмаза. Трудно было представить себе более простую конструкцию. Куб и тетраэдр — куб и трехгранная пирамида, каждая сторона которой есть равносторонний тре- угольник, — вот и все, что использовала природа, строя алмазный кристалл. Во- семь атомов углерода в вершинах куба, шесть атомов по его сторонам — по одно- му в центре каждого квадрата. И еще четыре атома внутри куба — его как бы внутренний каркас. «Все продумано»: каждый атом соединен с четырьмя другими и находится на равном и очень близком расстоянии от каждого из них, что придает кристаллу колоссальную прочность. Отсюда твердость алмаза, его устойчивость к активнейшим химическим агентам. Отсюда же его огромная стойкость к нагреву. Кристаллические решетки алмаза (слева) и графита (справа) Прошло еще несколько лет, и с помощью рентгеновских лучей были изготовлены портреты графита. Исследователи увидели фигуры, весьма далекие от классиче- ской красоты: конструкция оказалась похожей на слоеный пирог. В одном направ-
лении атомы сидели совсем близко один к другому, в другом, перпендикулярном — далеко, в два с лишним раза дальше, чем в кристалле алмаза. Отсюда — меньшая плотность (удельный вес графита много меньше) и несравнимо меньшая твердость. И гораздо большая податливость химическим воздействиям и нагреву. Все это было дельно и полезно, все документально подтверждало принципиаль- ную правоту Муассана, Хрущова, их единомышленников: без высокой температуры и высокого давления невозможно превратить графит в алмаз. Но без какой именно температуры? Без какого именно давления? Сведения, которые должны были помочь ответить па эти вопросы, накапливались постепенно и довольно медленно. В 1911 г. Вальтер Нернст измерил теплоемкость графита и алмаза. В 1912 г. была измерена теплота сгорания алмаза и графита; у алмаза она оказалась почти на 500 кал больше (по уточненным данным — та 200 кал/г-атом) . В 1924 г. Лебо и Пикон выяснили, что при нагревании алмаза в вакууме до 1500 С в течение ча- са никакого превращения в графит не происходит, что при 1800—1850 С в графит превращаются четыре десятых подопытного алмаза, а при 2000 С — уже девять де- сятых и притом не за час, а за полчаса. Так, понемногу, приближалось время, когда уже могла появиться теория синте- за алмаза. И техника тоже приближалась к тому, чтобы согласиться считать эту проблему не такой уж экзотической. К началу XX в. статическое давление в несколько тысяч атмосфер стало более или менее обычным делом. А в свойствах веществ, подвергаемых таким давлениям, обнаружились такие интересные отклонения, что опытами с высоким и сверхвысо- ким (больше 1000 атм) давлением занялись во всех промышленно развитых стра- нах. Под действием высоких давлений газы превращались в жидкости, жидкости — в твердые тела, а твердые тела становились еще более твердыми. Обнаружилось также, что, приложив к реагирующим химическим веществам давле- ние, можно во многих случаях резко ускорить реакцию. Более того, некоторые вещества, упорно не соединяющиеся в нормальных условиях, под давлением легко давали соединения. Это явление представляло уже прямой практический интерес. Одним из первых это понял профессор химии Фриц Габер из Высшего техническо- го училища в городе Карлсруэ. Понял и сумел использовать: синтезировал аммиак из самых доступных, вездесущих веществ — воздуха и воды. Со времен Лавуазье было известно, что воздух па четыре пятых состоит из азота, которому тот же Лавуазье дал его название, означающее «безжизненный». По инертности азот уступал только собственно инертным газам. Правда, в приро- де азот вступает в реакцию с кислородом воздуха во время грозы; природа под- сказывала, что можно попытаться действовать так же — мощным электрическим разрядом. Фрицу Габеру это представлялось не лучшим решением проблемы, и в 1904 г. он начал экспериментировать с водородом и азотом, подвергая их действию высоких давлений и температур в присутствии катализатора — железа. 500 С и 200 атм оказались наиболее благоприятным сочетанием для образования аммиака (три ато- ма водорода плюс один атом азота), и в 1913 г. в Германии начал работать пер- вый в мире завод синтетического аммиака. Как нередко бывало и до, и после то- го, открытие использовали прежде всего в военных целях... Однако аммиак все же нужен не только для изготовления взрывчатки, главным потребителем аммиака были и остаются заводы минеральных удобрений. Фиксация атмосферного азота, синтез аммиака — это было важнейшее практическое достиже- ние физики и химии высоких давлений начала нашего века. Это была столь необ- ходимая гарантия плодородия для всех цивилизованных стран, ибо доступные от-
ныне азотные удобрения немедленно повышали урожайность пшеницы в три и в че- тыре раза. Любопытство флорентийских академиков XVII в. оборачивалось спустя три столетия хлебом насущным. Здесь напрашивается, если относиться серьезно к самым крайним воззрениям в извечном споре о ценности науки для человечества, «решающий» вопрос: зачем именно хотел Габер синтезировать свой аммиак, понимал ли он огромное значение этого и т. д. Читатель согласится, что суждения о таких вещах вообще довольно субъективны, через 70 лет — тем более. Доподлинно известно лишь то, что поз- же, в 1918 г., Фриц Габер сказал по этому поводу при вручении ему Нобелевской премии: «Синтез аммиака, осуществленный в крупном масштабе, представляет собой ре- альный, быть может, наиболее реальный путь к удовлетворению важных народнохо- зяйственных нужд. Эта практическая польза не была предвзятой целью моих ра- бот. Я не сомневался в том, что моя лабораторная работа даст не более чем на- учное выяснение основ и разработку опытных методов и что к этим результатам должно быть еще очень много приложено, чтобы обеспечить хозяйственные дости- жения в промышленном масштабе. Однако, с другой стороны, мне было бы трудно с такой глубиной изучать данный вопрос, если бы я не был убежден в хозяйствен- ной необходимости химического успеха в этой области». Следует признать вполне логичным, что практический успех принесли вначале давления в сотни, а не в тысячи атмосфер. Хотя бы потому, что поставить опыт при сотне атмосфер гораздо легче, чем при тысяче. Занималось этим больше лю- дей, больше веществ вовлечено было в круг исследований, отсюда и больше была вероятность найти нечто практически полезное. Однако наука вряд ли могла удовлетвориться одной только практической поль- зой. И нужен был человек, который ухватится за не очень понятную для большин- ства задачу — сделать удобные и надежные аппараты, способные поддерживать давление в тысячу и более атмосфер. Эту задачу поставил перед собой в 30-х годах профессор физики Гарвардского университета Перси Уильям Бриджмен. Тот же вопрос: думал ли он тогда об искусственных алмазах? Позже, в 40-е годы, один английский физик обронил такую фразу: «В течение последних ста лет главным стимулом и основным побуждением к развитию техники высоких давлений было стремление синтезировать алмаз». Однако же никаких серьезных свидетельств тому, что профессор Бриджмен, рассчитывал сделать ал- маз, не существует. Достоверно одно — в 1908 г., получив докторскую степень, Бриджмен начал возиться с нехитрыми механизмами, довольно похожими на велоси- педный насос. Поршень, площадь которого примерно пятикопеечная монета, гонит в шину струйки воздуха не толще швейной иглы — примерно такой диаметр отверстия в ниппеле. Это — велосипедный насос, а у профессора Бриджмена давление, прило- женное к широкой стороне ступенчатого поршня, повышалось на его другом, узком конце, входящем в узкий цилиндр. Если верхний поршень больше нижнего в 10 раз, то повысить давление можно тоже в 10 раз — за один прием. За, два — в сто раз, за три — в 1000 раз, за четыре... Просто! Однако кажущаяся простота оборачивалась на деле непреодолимой сложностью конструкции. Как только число ступеней — цилиндров и поршней — превышало две, установка не желала работать. И еще одна трудность — и тоже кардинальная — была с материалами, потому что подвергать вещества высокому давлению предстояло в каком-то замкнутом объеме, в какой-то камере, и ее надо было из чего-то сделать. А у самой прочной стали есть свой предел прочности, после которого сталь разорвется и камера высокого давления вместе с исследуемым, веществом разлетится по лаборатории, как разо- рвавшаяся бомба.
Прошло несколько лет, прежде чем Бриджмену удалось сконструировать аппарат, в котором на 1 см2 поверхности испытуемого вещества приходилось около 15 т. Пресс Бриджмена. Теперь началось самое интересное. Доктор Бриджмен, которому в тот род исполнилось тридцать два, притащил в лабораторию дюжину сырых яиц. Это было самым началом его опытов со столь ос- новательной «машиной» — десяток тысяч атмосфер! — поэтому, при желании, можно даже притянуть к характеристике названного предмета исследования (куриных яиц) латинское выражение ab ovo — от яйца, в смысле «с самого начала». Полетела в ящик для мусора скорлупа, прозрачным яичным белком наполнили стальную облатку камеры высокого давления. С лязгом захлопнута тяжелая крышка пресса. Гудит мотор компрессора, нагне- тающего масло в гидравлическую систему. Медленно ползет Стрелка манометра: 100, 200, 500, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000... Стоп! Замолк компрессор. Через несколько минут Бриджмен откупорил первую камеру. Вместо сырого белка перед ним был вареный. Твердый, белый, упругий белок — как из крутого яйца! Одну за другой ставит лаборант под поршень камеры облатки с белком. Раз за разом белок свертывается — при комнатной температуре. Все куриные яйца реаги- руют на давление однозначно. На следующий день в лаборатории Бриджмена «готовят мясо». Точнее, подверга- ют высокому давлению мясной белок коллаген. Результат получается точно таким же: белок свертывается.
Бриджмен: решает испытать органическое вещество искусственного происхожде- ния, идет в химическую лабораторию, советуется с коллегами и возвращается к себе со склянкой бесцветной жидкости — изопрена. Опять лязгают дверцы пресса, опять гудит компрессор, и после окончания опы- та Бриджмен задумчиво раскатывает в пальцах упругий комок чего-то прозрачно- го , больше всего похожего на каучук. Он мог бы воскликнуть: «Синтетический полимер!», но термин этот еще не был в употреблении в 20-х годах. А в статье об удивительном поведении органических веществ под давлением Бриджмен написал так: «Природа этих процессов да сих пор совершенно не разгадана, но результа- ты опытов, во всяком случае, наводят на мысль, что давление во многих органи- ческих соединениях может вызвать необратимые реакции». Разгадывать природу «этих процессов» — полимеризацию органических веществ под давлением — предстояло другим. А Бриджмен решил испытать под прессом фос- фор (есть ли другое вещество, легче перестраивающее свою структуру?). Белый фосфор прозрачен и мягок, похож на воск и почему-то светится в темно- те; достаточно слегка нагреть его в любой пробирке, и он тут же превращается в темно-красный порошок — вещество, довольно заурядное. Может быть, под давлением произойдет... К удивлению Бриджмена, красный фосфор ни во что иное превращаться под дав- лением не стал. Тогда он принялся за белый. Много раз белый фосфор превращался у него в красный, словно и не было ника- ких атмосфер. Но однажды, доведя давление до 12 000, Бриджмен извлек из каме- ры нечто новое: темные, почти черные крупинки с металлическим блеском, гораз- до тяжелее, чем красный (не говоря уж про белый) фосфор. И не только блеском походили они на металл: черный фосфор хорошо проводил тепло и электричество. Неметалл превратился в металл. Изменились не только свойства. Изменилась внутренняя структура вещества. Над многими еще веществами колдовал потом Бриджмен. Пожалуй, самые неожи- данные свойства обнаружило под давлением самое обычное и, вместе с тем, самое загадочное вещество — обыкновенная вода. Бриджмен пробовал замораживать воду, одновременно сжимая ее. И вот в одном из опытов, когда температура в камере понизилась до —20 С, а давление повыси- лось почти до 2000 атм., вода превратилась в необыкновенный лед, который не всплывал, а тонул в воде. (Если бы такой лед получался сам по себе, в обычных условиях, на нашей планете, по всей вероятности, некому было бы ставить с ним опыты.) Удивительными изменениями свойств вещества под высоким давлением интересо- вался в те времена, конечно, не только Бриджмен. В 1930 г. в аспирантуру харьковского Физико-технического института (УФТИ) был принят тридцатилетний физик Леонид Федорович Верещагин. Тема работы аспи- ранта Верещагина: как будет вести себя твердое тело, подвергнутое давлению в десятки тысяч атмосфер. (К этому времени Бриджмен был уже профессором Гар- вардского университета. Как раз в 1930 г. вышла его книга «Физика высоких давлений». Никаких ссылок на исследования по физике высоких давлений в СССР в ней, естественно, не имеется. Принятого теперь выражения «сверхвысокое давле- ние» в те годы тоже еще не употребляли.) Для исследований Верещагину понадо- бились аппараты высокого давления. Их тоже не было, или они были плохими. И Верещагин, как до него Бриджмен, занялся аппаратами. Проблем хватало. Совершенно ненадежен был в те времена главный аппарат вы- сокого давления — тот самый «насос» с двойным поршнем, именуемый мультиплика- тором и работающий хорошо только один раз — при повторных сжатиях поршень вы- ходил из строя. Даже для лаборатории это было не так уж хорошо, для завода же не годилось совершенно.
Потом — течи. Уже флорентийские академики, пытавшиеся сжимать воду еще в XVII в., знали, что вода внезапно перестает держаться в сосуде, где ее сдав- ливают , находит, где ей просочиться. Можно сказать, что одновременно с техни- кой высоких давлений родилась задача уплотнения, «пробки» и все достижения техники высоких давлений всегда были связаны с изобретением новых, все более хитроумных затычек, не дающих сжимаемому веществу ускользнуть из сосуда. (Собственно говоря, мультипликаторы потому и выходили из строя, что при каж- дом ходе поршня истиралось их уплотнение.) Первым большим успехом Верещагина и было новое уплотнение, вернее новая его конструкция. Заметим, что все это пока не имело ни малейшего отношения к алмазам. И что об их существовании аспирант Верещагин (потом — научный сотрудник, потом — профессор) ни тогда, ни в последующие лет двадцать, возможно, и не вспоминал. По-иному складывалось дело и, главное, интерес к его возможному «оконча- тельному» результату в Ленинграде, где в 30-е годы физики тоже начали усилен- но заниматься высоким давлением. Обстановку, в которой это происходило, можно хорошо представить себе по воспоминаниям сотрудника Ленинградского физико- технического института Наума Моисеевича Рейнова. «...Главной в довоенные годы была для меня работа по генератору и высоко- вольтным устройствам. В летнее время — экспедиции, изучение космических час- тиц и спектров солнца. К тому же еще — изобретательство. Казалось бы, хватит. Но тут появляется искуситель — Н. Н. Семенов. С 1931 г. он — директор Инсти- тута химической физики, который помещается через квартал от физтеха. И Семе- нов говорит, что у него есть очень интересная работа — изучение влияния высо- ких давлений на протекание органических реакций. Исследования при таких дав- лениях должны дать очень интересные результаты для физики, для химии и для химической физики. Эти результаты можно будет использовать в промышленности... Семенов говорил мягко, почти как сам Иоффе. И я согласился. Исследовательскую группу возглавлял Юлий Борисович Харитон. В нее входили сотрудники его лаборатории, среди них Овсей Ильич Лейпунский и я... Начали, конечно, с разработки аппаратуры сверхвысоких давлений. Приборов, работающих при давлении 10—20 тыс. атмосфер, у нас тогда не производилось. (Их вообще еще нигде не производили.) Конструирование установок для сверхвы- соких давлений в предшествующие годы упиралось в целый ряд теоретических трудностей. Главная трудность была в том, как достичь равномерного давления в камере. Однако как раз в это время американский физик Бриджмен опубликовал работу, где излагал очень интересную схему аппарата — принципиально новую. Мы за эту схему сразу ухватились и вскоре создали установку для исследования га- зов при давлениях до 12 000 атмосфер и температурах до 450 С. Затем разработали и построили установку, состоящую из большого пресса на 40 тонн, мультипликатора для предварительного сжатия жидкости до 3000 атмосфер и из деталей, позволяющих проводить опыты с газом. Эта установка обладала оригинальными особенностями. Мы могли заполнять ка- пилляр исследуемым газом при 150 атмосферах. При объеме капилляра в 3 см3 это позволяло производить опыты при давлениях до 20 000 атмосфер. Мы могли в этой установке отделять газ от жидкости и подогревать газ в процессе опыта при сверхвысоких давлениях. По стеклянному капилляру, в котором находился иссле- дуемый газ, давление распределялось равномерно во всех направлениях, и поэто- му работа проводилась в условиях полной безопасности. Такой микрометодикой были научены при высоких давлениях реакции газов с твердыми телами, затем каталитические реакции на тонких проволочках, газовая коррозия металлов, растворимость газов в твердых телах, сжимаемость газов, теплоотдача и т. д. Были проведены опыты по разложению метилового спирта при 8000 атм. и 350 С.
Опыты показали, что с повышением давления растет скорость образования димети- лового эфира, увеличивается скорость разложения и выход метана и С02 (вслед- ствие реакции водорода и СО с метиловым спиртом). При помощи той же микрометодики проведены были исследования поведения кол- лоидных растворов под давлением. Оказалось, что с повышением давления значи- тельно ускоряется застудневание коллоидов гидрата окиси железа, но образова- ние некоторых других гидратов замедляется... Все это было удивительно интересно, мы очутились в мире новых, никому не известных явлений, происходящих в веществе...» Итак, исследовательская группа, в которую входил Лейпунский, занималась изучением действия высокого давления на различные вещества и имела в своем распоряжении оборудование, на котором можно было доводить давление до 20000 атм. при 2000 С — весьма солидные по тем временам величины. Разве не самым естественным было бы попытаться использовать, это обстоятельство для изготов- ления алмаза? Наверное, нет. Им казалось, что правильнее было бы начать дело с другой стороны — с расчетов. И вот, взявшись за эту работу, Овсей Ильич Лейпунский «вычислил» алмаз... Он начал с того, с чего начинает каждый берущийся за новое дело, — с анали- за всего, что было к тому времени сделано десятками, если не сотнями его предшественников. Среди многих твердо установленных фактов, относящихся к делу, один был бо- лее всего огорчителен для изготовителей алмазов: при сгорании 1 г графита вы- деляется меньше тепла, чем при сгорании 1 г алмаза. Это значит, что на созда- ние 1 г графита израсходовано природой меньше энергии, чем на создание 1 г алмаза. А это, в свою очередь, значит, что беспорядочному сонму углеродных атомов, разгоняемых энергией тепла, гораздо проще сложиться в графит, чем по- строиться в алмаз. В любой точке пирамиды, горы или лестницы любой предмет менее устойчив, чем внизу, у основания, потому что только внизу ему уже некуда деться, из любого же другого места он готов скатиться. Или, на языке физики: чем выше поднято тело, тем большая потенциальная энергия запасена в нем. Оно может лежать на пятом этаже как угодно долго, но раз вы единожды его туда затащили, то как только вы уберете то, что это тело удерживает, — в данном случае балки пере- крытия и настил пола — оно немедленно само по себе окажется на следующем энергетическом уровне — на четвертом этаже... И так далее. Если убрать все пре- грады сразу, то названное тело не медля возвратится в свое первоначальное по- ложение — туда, откуда оно было поднято, может быть, лет пять — десять назад, если это был, к примеру, старинный бабушкин рояль. Причем возвратится само- произвольно : запасенная потенциальная энергия не убывает с течением времени; это весьма важно! Место атомов углерода в графите можно уподобить нижнему, место в алмазе — верхнему положению рояля. Чтобы они — атомы углерода — оказались наверху (алмаз), нужно затратить энергию. В любом из возможных положений по дороге к верхнему они сами по себе стремятся занять нижнее положение (быть графитом). Для того чтобы вычислить, как заставить углеродные атомы подняться на этот энергетический верх, нужны были численные значения физических свойств углеро- да при разных давлениях и температурах. В том числе при тех, которые еще не были достигнуты. Лейпунский отыскал удобный (изящный, как утверждают матема- тики) способ перебросить мостик расчета от известных значений к неизвестным, но совершенно необходимым для решения задачи. Это было первым успехом. Вторым успехом было нахождение той температуры, при которой атомы углерода должны перестроиться из графитного строя в алмазный. Ее удалось вычислить, можно сказать, вообще без математики. Лейпунский задался вопросом, который
теперь (после него, как всегда!) покажется само собой разумеющимся: не будет ли графит превращаться в алмаз при той самой температуре, при которой алмаз полнее всего превращается в графит? Разве вода замерзает не при тех же усло- виях, при которых лед тает? Расчет подтвердил и это простейшее предположение; еще один пример простоты сложных вещей. И вот на письменном столе Лейпунского появился график — диаграмма состояния углерода при различных давлениях и температурах. Кривые показывали: для пре- вращения графита в алмаз нужно, кроме двухтысячеградусного жара, давление не меньше 60—70 тыс. атм. Лучше всего что-нибудь около 100 тыс... В сотни раз больше, чем могло быть у тех, кто пытался изготовить алмаз. И Лейпунскому пришлось заканчивать свои расчеты довольно грустными словами в их адрес: «...Выяснилось прискорбное обстоятельство: все попытки изготовления алмаза были сделаны в условиях, при которых графит является более устойчивой твердой фазой, чем алмаз». Более того: «Большинство описанных опытов было произведено в то время, ко- гда еще даже не было ясно, что устойчивее в земных условиях — графит или ал- маз» . Р, ГПа 120 80 40 1000 3000 5000 Фазовая диаграмма углерода. Ни у Каразина, ни у Муассана, ни у Хрущова, ни у многочисленных их последо- вателей и авторов патентованных технологий не могло быть ничего похожего на 100 тыс. атм. А у Крукса, который устраивал взрывы в стальной бомбе, высокое давление было слишком непродолжительным, а значит, слишком мала (хоть и не
равна нулю — заметим это!) была вероятность попасть в цель, которая раскрыва- ется только на доли секунды... Ну, а что же все-таки было у всех тех, кто объявлял, что алмаз сделан? Кое у кого была, наверное, заурядная фикция. Например, у господина Караба- чека и его шефов из «ИГ Фарбен». А честные ученые в конце XIX и начале XX в. — у них просто не было еще средств для точного определения вещества в тех микроскопических дозах, в которых они добывали свои кристаллы. Чаще всего это были, очевидно, комбинации окислов и карбидов — титана, алю- миния, кремния. И титан, и алюминий, и кремний обязательно присутствовали в исходных материалах или в самой аппаратуре исследователей. Комбинация окислов и карбидов могла получаться такой, что у нее оказывались «подходящими к алма- зу» и удельный вес, и твердость (примерно как у корунда). И при сжигании кар- бидов получался углерод. Почти чистый... Вот как было сказано об этом в 1939 г. у Лейпунского: «...Чтобы быть уверенным в получении алмаза, кристаллизацию необходимо произ- водить : 1) при таких давлениях, корда алмаз является более устойчивой фазой, чем графит; 2) при достаточно малых скоростях, чтобы не проявились преимущества графита как кинетически более вероятной фазы; 3) при таких температурах, когда возможны перестройки в кристаллической ре- шетке , чтобы в случае образования графита последний мог перейти в алмаз. Перестройки в решетке алмаза начинаются с 1700—1800 С, и при этой темпера- туре нет оснований ожидать, что решетка графита будет устойчивее. Поэтому температура в 2000 С является минимальной для получения алмаза из графита в твердой фазе, причем опыт должен производиться при таком давлении, когда ал- маз при этой температуре устойчивее графита, т. е. при давлении порядка 60 000 атм. Техника высоких давлений в настоящее время позволяет поддерживать в течение длительного времени давление 50 000 атм... Дальнейшее увеличение этого предела до 60 000 — 70 000 атм, по-видимому, осуществимо, хотя оно потребует очень большого труда при подборе соответствующих твердых сплавов. Нагрев графитовой массы до 2000 С при большом давлении представляет меньшие трудности и может быть осуществлен изнутри. Но все же опыт при 60 000 — 70 000 атм. является опытом будущего, хотя, может быть, и весьма недалекого. Давление, необходимое для кристаллизации алмаза в области его устойчивости, может быть уменьшено, если удастся понизить температуру, при которой возможна кристаллизация. Известно, что наличие среды, являющейся растворителем для твердой фазы или вступающей с ней в нестойкие химические соединения, может значительно облегчить рекристаллизацию... С принципиальной точки зрения, в железе можно выкристаллизовать алмазы (или вызвать рост внесенной затравки) при температуре 1500 — 1700 С, для чего по- требуется давление порядка 45 000-50 000 атм. Такой опыт находится в пределах возможностей техники сегодняшнего дня... Алмаз может оказаться устойчивее графита и при небольших давлениях, если поверхностная энергия алмаза меньше поверхностной энергии графита. При этом условии для кристаллов очень малых размеров суммарная (т. е. объемная + по- верхностная) энергия алмаза будет меньше, чем энергия графита, т. е. очень мелкие кристаллы алмаза будут устойчивее очень мелких кристаллов графита. Однако эксперимент, в котором можно было бы реализовать это соотношение, следует проводить в условиях, когда исключена возможность рекристаллизации, а тогда ход кристаллизации будет определяться кинетическими соотношениями, а не термодинамическими... В области, где графит более устойчив, чем алмаз, получение алмаза не явля-
ется невозможным, так как во всяком случае алмаз термодинамически более ус- тойчив, чем жидкий или газообразный углерод (при р>рНасыщ.). Здесь решающую роль должна играть кинетика образования зародышей и роста кристаллов алмаза и графита. Если образование зародыша алмаза менее вероятно, чем образование зародыша графита, то очень существенно наличие готовой алмазной затравки. Попытки кристаллизации в присутствии алмазной затравки из газовой фазы и из раствора производились при низкой температуре и дали отрицательный результат. Так, Руфф пытался наращивать алмаз из сплава при 800 С, но при этом раствори- мость углерода в сплаве была ему неизвестна. Подобный опыт — в особенности кристаллизации из раствора — не представляется все же безнадежным, если взять хороший растворитель, например железо. Трудность такого опыта заключается в надлежащем подборе температуры кри- сталлизации. Для возможности роста кристалла необходимо некоторое пересыщение раствора. При этом небольшое пересыщение для алмаза будет более значительным для графита, так как равновесная концентрация растворенного или газообразного углерода над графитом меньше, чем над алмазом, поскольку алмаз менее устой- чив . А так как вероятность образования зародыша растет с величиной пересыще- ния, то пока идет медленный рост кристалла алмаза, на нем может образоваться зародыш графита, который направит дальнейшую кристаллизацию по пути образова- ния графита. Следовательно, температура алмаза должна быть такова, чтобы, с одной сторо- ны, пересыщение раствора над ним было достаточно велико для обеспечения кри- сталлизации с нужной скоростью, а с другой стороны, чтобы пересыщение относи- тельно графита было достаточно мало, чтобы во время роста алмаза не образо- вался зародыш графита. Условия для эксперимента очень трудные, но, может быть, не безнадежные... В той случае, когда вероятность образования зародышей алмаза сравнима с ве- роятностью образования зародышей графита, путем закалки можно получить не- большие кристаллики алмаза. Если в опытах Муассана были получены алмазы, то их количество составляло 10~4 по весу от имевшегося в железе графита (на ос- новании данных Руффа). Эту цифру можно в данном случае рассматривать как при- мерную величину отношения вероятностей образования зародышей алмаза и графи- та. Исходя из этой величины, мы могли бы ожидать, что при опытах с жидким угле- родом в 10 г графита должен содержаться 1 мг алмаза. Однако анализ застывшего расплавленного угля не обнаружил наличия алмаза. Впрочем, может быть, этот путь не безнадежен при осуществлении достаточно быстрой закалки. Уголь плавится при 4000 С, и при этой температуре уже само излучение вызывает быстрое охлаждение. Так, например, для капель диаметром в 1 см начальная скорость охлаждения имеет величину порядка 2500 С в 1 сек и для охлаждения капли до 2500 С, т. е. до температуры, при которой рекристал- лизация алмаза в графит уже затруднена, требуется около 2 сек. Дальнейшее увеличение скорости закалки представляет большие трудности, но тем не менее попытки в этом направлении следует рассматривать как один из возможных путей. Наконец, известный интерес могут представлять попытки получения больших кристаллов из малых путем спекания, подобно тому, как изготовляют вольфрамо- вые стержни, изделия из твердых материалов и т. д. Так, например, Дельтер на- блюдал спекание кусочков алмаза при 2000 С...». Заканчивалась работа О. И. Лейпунского таким заключением. «1. Ввиду того, что графит представляет собой кинетически более выгодный путь кристаллизации углерода, чем алмаз, единственным надежным путем изготов- ления алмаза является кристаллизация или рост уже имеющихся кристалликов в области термодинамической устойчивости (при высоких давлениях) при температу-
ре, когда возможна рекристаллизация графита. Для этого необходимо усовершенствование техники получения высоких давлений и подбор среды для кристаллизации. 2. В области, где алмаз менее устойчив, чем графит, возможными путями явля- ются: а) наращивание алмаза из раствора, содержащего углерод; б) закалка расплавленного угля (также при высоком давлении); в) спекание алмазной пудры». Вряд ли теперь, спустя тридцать шесть лет после выхода научного журнала со статьей об этом сугубо теоретическом исследовании («Успехи химии», 1939, № 10), можно со всей достоверностью доказать, кто ее читал, а кто, может быть, и не читал. Так что вернемся к твердо установленным фактам, относящимся к на- шему предмету. Всего через несколько месяцев после выхода в свет статьи Овсея Ильича Лей- пунского «Об искусственных алмазах» фирмы «Карборундум», «Нортон» и «Дженерал электрик» заключили пятилетнее соглашение с профессором Перси Уильямом Брид- жменом. Фирмы предоставляли средства. Профессор Бриджмен брался за разработку аппаратуры для синтеза алмазов. Уже под давлением в десять с небольшим тысяч атмосфер многие вещества вели себя необычно. Еще более необычных и многообразных превращений ждали исследо- ватели от давлений, превышающих нормальные не в десятки, а в сотни тысяч раз. Но до начала 30-х годов этого просто не могло быть, независимо от желаний, устремлений, изобретательности или таланта. Техника не может перепрыгивать через свои возможности, и в нашем случае суть состояла в том, что до 30-х го- дов просто не существовало еще материала, необходимого для устройства аппара- тов сверхвысокого давления. Об этом материале, изобретенном, кстати, совсем для других целей, не раз еще пойдет речь дальше. Сделаем поэтому небольшую паузу и проследим мысленно как бы главную линию создания материалов для машинной индустрии — станового хребта нашей цивилизации. Если не останавливаться на механизмах, изготовленных в основном из дерева (а таких было немало, и сослужили они человечеству довольно долгую и верную службу), то можно сказать, что сначала машины делали в основном из чугуна. До нашего времени дошло слово «чугунка» — так называли в России железную дорогу. Затем в ход пошли конструкционные углеродистые стали. Для обработки этих сталей понадобились, естественно, инструменты из мате- риала более твердого, чем тот, что следовало обработать. Тогда появились ле- гированные быстрорежущие стали — с добавлением к железу вольфрама и кобальта. Вольфрам и кобальт, образуя с железом двойные карбиды, упрочняли сталь, уве- личивали ее стойкость к нагреву — не давали резцам «садиться» при работе. Инструменты из быстрорежущей стали тоже надо было обрабатывать... Чем-то, ес- тественно , более твердым, чем быстрорежущая сталь. Тогда в ответ на эту настоятельную потребность техники появился принципи- ально новый материал — твердые сплавы. И новая отрасль техники — порошковая металлургия, спекающая из металлических порошков эти новые материалы. Не- сколько забегая вперед, можно утверждать, что только после повсеместного рас- пространения твердых сплавов могла возникнуть истинная (техническая, произ- водственная, экономическая) необходимость в еще более твердом материале. И что таковым мог быть — в пределах известного науке и технике — только алмаз. Но здесь нам важнее другая, названная выше сторона дела: техническая воз- можность изобрести аппарат для синтеза алмаза появилась только после создания твердых сплавов. (Один из примеров диалектики науки и техники, как, впрочем, и более широкого круга вещей и явлений: предыдущее нуждается в последующем, как и последующее в предыдущем, — одно без другого либо невозможно, либо бес-
смысленно.) Твердые сплавы, способные выдержать температуру в несколько тысяч градусов, появились почти одновременно в Европе и в Америке. Они были спечены из карби- дов вольфрама и кобальта. В Америке сплав назвали карболоем, в Европе — види- ем, от немецкого wie Diamant («как алмаз») . Так что и названием своим новый материал сразу же оказался как бы привязан к алмазу. Бриджмен и его сотрудники конструировали все новые камеры и устройства, пе- редающие давление исследуемому веществу. Дело двигалось медленно: карболои непривычен, свойства его еще плохо изучены. Но так или иначе, а к концу 30-х годов в распоряжении Бриджмена был уже аппарат, в котором давление удавалось поднимать до 130 000 атм при 1000 С тепла. Подопытное вещество сжималось в нем с четырех сторон тетраэдральными наковальнями из карболоя. В этом аппара- те группе Бриджмена удалось синтезировать минерал гранат, в том числе ярко- красный гранат — пироп, естественный спутник природных алмазов в кимберлито- вых трубках... Глава VI. Шведский синтез Много было в неспокойном мире конца 30-х и начала 40-х годов иных дел и за- бот . Уже маршировали по бетонным дорогам третьей империи полки фашистского вермахта, уже была «присоединена» Австрия, захвачена Чехословакия. И в насту- пающей грозной кутерьме была, наверное, не на самом виду научная истина, оты- сканная Лейпунским. Многим, наверное, было не до того, что рецепт алмаза в общем-то выписан, что остается техника: давление, температура... Остается де- лать алмазы. Но так, чтобы вообще забыли об алмазах «из печки», тоже не могло быть. Вторая мировая война началась — и все, что не имело прямого отношения к во- енным нуждам, отошло на второй план. Прекратились работы с высоким давлением в Институте химической физики, и сам институт был эвакуирован из осажденного фашистами Ленинграда в тыловую Казань. Заглохли работы по алмазной проблеме и в Америке, в лаборатории Бриджмена. И тем не менее нельзя сказать, чтобы мир совсем забыл об искусственных ал- мазах . Над Германией 1943 г. все неотступнее вставал призрак неминуемого краха фа- шистского рейха. И сказать, что немецкая наука была в те времена военизирова- на — все равно, что ничего не сказать. Лаборантов гнали на фронт по тотальной мобилизации. Приват-доцентов тоже отправляли на фронт. Бывало, отправляли и профессоров. И уж, прежде всего, прикрывали подряд все исследования, не су- лившие немедленного — не через пять лет, не через три года, а только немед- ленного, только завтра! — шанса продлить войну. Даже на урановый проект — и то не давали денег... И вот в том самом 1943 г. в Берлине трое исследователей — Гунтер, Гезелле и Ребентиш — получили разрешение провести эксперименты, задача которых могла бы показаться, по меньшей мере, сомнительной: синтезировать алмаз. Много позже весьма компетентные физики назвали эту попытку серьезной. То, что она не уда- лась и алмазные богатства в кладовые рейха не посыпались, — уже иное дело. Интересен сам факт: разрешение вести весьма дорогостоящую работу... Тот же 1943 г. Другая воюющая сторона, другая страна и другая столица — Лондон. Еще не до конца ушедший страх перед возможным вторжением гитлеровцев. Продовольственные карточки, строжайшее затемнение, зенитки на крышах, ночные налеты фашистской авиации. Ученые занимаются в основном делами, имеющими бо- лее или менее прямое отношение к происходящему.
В Британском музее естественной истории в Лондоне хранятся 12 невзрачных кристалликов размером в десятые доли миллиметра (самый большой — 0,1x0,2x0,4 мм) . Это — своеобразная реликвия. Это — памятник научной ошибке, не мистифи- кации, но добросовестной ошибке, — алмазы Хэннея, упомянутого в третьей главе этой публикации. Еще в 1880 г. до Муассана и Хрущева англичанин Хэнней, как немногие до него и многие после него, пытался изготовить искусственный алмаз; в заваренных на- глухо стальных трубах он прокаливал костяное масло, или парафин, или, может быть еще что-то — словом, углеводороды. К ним добавлялась затравка — соли ли- тия и натрия, а также, в некоторых опытах, мелкие алмазы (тоже для затравки). Стальные трубы были наглухо заварены с обеих сторон на кузнечной наковальне (других способов сварки в то время не было), и Хэнней калил их докрасна целый день. Из 80 труб столь тяжкое испытание выдержали всего три. И в одной из них в черной спекшейся массе Хэнней обнаружил более десятка блестящих кристалликов — очень твердых, тяжелых и жаростойких. Их удельный вес был 3,5, они царапали корунд, имели слегка скругленные плоскости октаэдра, не растворялись в плави- ковой кислоте и без остатка сгорали в пламени паяльной лампы. Уже после Муассана, когда англичане вспомнили о Хэннее хотя бы потому, что им никак не улыбалось отдавать налиму первенства в таком деле французу, Чарлз Парсонс, тоже упоминавшийся уже на этих страницах, пытался повторить успех Хэннея. Стесняться в средствах ему не приходилось, и труб было изведено нема- ло. Одну за другой заваривали, калили, взламывали остывающие трубы с начин- кой. Все бесполезно: алмазы почему-то не получались. И в более поздние времена опыты Хэннея никто из серьезных ученых всерьез не принимал, хотя сначала считалось, что алмазы у него получились. Потому кри- сталлики и попали в музей: 12 крупинок, извлеченных Хэннеем из одной такой трубы после суточного каления в кузнечном жару. Но алмазами их считали с натяжкой, ибо ученым было хорошо известно (тем бо- лее теперь, после расчетов Лейпунского), что никаких алмазов у Хэннея полу- читься не могло. Что это либо корунды, либо шпинели, либо какие-нибудь карби- ды. Уверенность в этом была столь велика, что никому даже не приходило в голову заново исследовать кристаллики, хотя со времен Брэггов можно было со стопро- центной гарантией отличить кристалл алмаза от любого другого кристалла — каж- дое вещество дает рентгенограмму не менее индивидуальную, чем дактилоскопиче- ский отпечаток. И вот в 1943 г., в разгар войны, в Британском музее естественной истории появляются два физика — Баннистер и Лондсдейл. Появляются, получают под рас- писку, по строгому счету, все 12 крупинок и отбывают в свою лабораторию, что- бы снять рентгенограммы, которых еще никто не снимал, найти однозначный и на- дежный ответ на вопрос, из чего сделаны алмазы Хэннея. К немалому удивлению исследователей, рентгенограммы со всей определенностью показали, что 11 из 12 крупинок Хэннея — это, действительно, алмазы. В письме одному из своих коллег Мэри Лондсдейл сообщила свое мнение на сей счет: Хэн- ней был просто-напросто обманщиком и подложил в свои трубы кристаллики при- родных алмазов. Запутанная история. Непонятно, прежде всего, при таком объяснении, почему Хэнней ни от кого и не скрывал, что в некоторые трубы он для затравки подкла- дывал натуральные алмазы. Однако искусственные алмазы получились у него, по- яснял в свое время Хэнней, в других трубах, где затравки не было. Если прямой обман, фальсификация опыта, то зачем лишние сложности? И еще одно! Можно ли на основании наших сегодняшних знаний, а тем более тех, какие были в начале 40-х годов, утверждать, что об алмазах нам все до-
подлинно известно? И здесь нам придется снова обратиться к исследованию совершенно иного толка — сугубо теоретическому. Дело было так. В один из зимних дней конца 1942 г. сотрудник эвакуированно- го в Казань ленинградского Института химической физики Давид Альбертович Франк-Каменецкий, распиливая дрова на циркулярной пиле, поранил правую руку и был отправлен домой. Неожиданно образовавшиеся две недели свободного времени он решил употребить на давно интересовавшую его работу, для которой можно бы- ло обойтись и без правой руки. (В здоровом же состоянии Франк-Каменецкий не считал в то время эту работу возможной, поскольку практической отдачи она не сулила.) Интересовало Франк-Каменецкого вот какое обстоятельство: «В тех случаях, когда твердое кристаллическое тело может существовать в нескольких модифика- циях, далеко не всегда образуется первично та из них, которая в данных усло- виях является термодинамически устойчивой», — это первая фраза его казанской рукописи «Теория выращивания неустойчивых фаз и проблема алмаза». Действи- тельно, алхимик Бранд сначала выделил неустойчивый желтый фосфор, а вовсе не устойчивый красный. Это правило (сначала выделяется неустойчивая, а затем ус- тойчивая фаза) Вильгельм Оствальд назвал некогда правилом ступеней. Далее у Франк-Каменецкого шли, как и у Лейпунского, расчеты, расчеты... Они показывали, что для роста алмаза нужно, чтобы число соударяющихся с его по- верхностью и между собой атомов углерода было не слишком велико. Иначе угле- родные атомы не надстраивают алмазные грани, а валятся грудой, путая четкую схему, образуя «ошибочные» графитные ячейки... Из чисто теоретического расчета, из математики, можно сказать, у Франк- Каменецкого получалось, что для синтеза алмаза нужно управлять не только тем- пературой и давлением, но и регулировать — весьма тонко! — количество самого углерода. «Все эти три фактора, — заключал Франк-Каменецкий, — должны нахо- диться в строгом соответствии между собой, так что вполне естественно, что попытки выращивания алмаза в случайно подобранных, без предварительного рас- чета, условиях никогда не приводили к успеху...» И еще получалось, что если атомов углерода не должно быть много, то и рост не может быть быстрым. Например, алмаз весом в 1 г будет расти не менее года. И все же Франк-Каменецкий пришел к парадоксальному выводу, что легче синте- зировать алмаз при относительно низких давлениях, в жидкой или газовой фазе и в присутствии алмазных зародышей. Иными словами, надо не синтезировать кри- сталл, а наращивать синтетический алмазный слой на кристаллик природного ал- маза. Это чем-то походило на искусственное выращивание жемчуга, когда в рако- вину жемчужницы подкладывают крупицу перламутра. Шел 1942 г. Франк-Каменецкий, едва зажила рука, занялся взрывчатками, с ко- торыми в то время работал. И рукопись его о неустойчивых фазах осталась даже неопубликованной. И это — лишнее подтверждение тому, что ни история вообще, ни история большинства озарений человеческого ума не движется, как правило, прямыми путями, по кратчайшим, как утверждает геометрия, расстояниям между заданными точками. А примерно в то же кремя, когда Франк-Каменецкий в Казани сидел с перевя- занной рукой над своими расчетами, когда Мэри Лондсдейл в Лондоне пришла к выводу, что хэннеевы алмазы — подлог, когда Гунтер в Берлине обольщал кого-то из фюреров призраком алмазных сокровищ, — примерно в то же время, но в другом месте, на нейтральной территории, происходили немаловажные для нашей истории события. Кроме участников — трех-четырех человек, никто про них в то время не знал. ...О приват-доценте Балтазаре фон Платене его соотечественник швед сказал (это было уже в 1971 г.) так: довольно известный изобретатель. Подразумева-
лось — у себя дома, в Швеции. Как свойственно и многим другим людям, которых общественность и в наше вре- мя зовет этим словом, приват-доцент фон Платен брался за самые разные дела и задачи, чего-то придумывал, усовершенствовал, отрывал от дела занятых людей. В конце 30-х годов фон Платен изобрел холодильник — обыкновенный аммиачный холодильник. Он получил за него кучу денег и мох1 жить припеваючи и спокойно заниматься, чем хочет. Но тут фон Платеном овладела новая идея — сверхвысокие давления, прессы и пр. Несколько лет он орудовал с ними самостоятельно, но потом — вещи это громоздкие и не такие уж дешевые — все же решил поискать поддержки у промышленных фирм. Кто-то ему отказал, кто-то ничего определенного не обещал; фон Платен пошел дальше и пришел в отдел исследований и развития компании ASEA. ASEA означает Allmana Svenska Elektriska Aktiebolaget — Всеобщая шведская электрическая акционерная компания. Предложение фон Платена, обращенное к на- чальнику отдела исследований, звучало примерно так: я изобрел аппарат, в ко- тором получатся такие давления и температуры, что можно будет синтезировать из углерода алмаз; эксперименты уже начаты, теперь нужны средства, чтобы из- готовить все это основательно. И вот тогда... Отдел исследований — примерно 700 человек в самых разных лабораториях зани- мался не только генераторами, моторами, трансформаторами, но и довольно дале- кими от электротехники вещами, если они казались многообещающими. И начальник отдела д-р Халвард Лиандер, выслушав приват-доцента фон Платена, нашел, что прессами стоило бы заняться. Главный инженер Лилльеблад его поддержал, прав- ление компании согласилось. И несколько человек стали понемногу работать. Но довольно скоро поняли, что от 7000 атм., которые получились тогда у фон Пла- тена , до синтеза алмаза далеко. Несколько человек возились с машиной фон Платена всю войну — Швеция остава- лась нейтральной и даже избежала оккупации. Затруднений было предостаточно. Прежде всего, с блоком высокого давления, который надо стягивать, как бочку, чтобы его не разорвало изнутри. Предел прочности даже у кованой стали не так уж велик — теоретически килограммов 50 на квадратный миллиметр, а у реального обруча — 10, ну 15... тысяч, а тем более десятков тысяч атмосфер никакой сталь- ной обруч выдержать, увы, не может. И фон Платен нашел несравненно более прочную вещь, чем обруч из кованой стали, — обыкновенные рояльные струны. И в первых конструкциях его аппаратов блок высокого давления был обмотан струнами. Наматывали по 300 км (!) струн, а потом, после сжатия камеры, разматывали их опять, чтобы вскрыть камеру. Но никаких алмазов в этих камерах пока не получалось. В 1949 г., когда появляется еще одно действующее лицо нашей истории, струны уже не наматывали: была сконструирована система сжатия, обручей и струн не требующая (позже ее принципом стали пользоваться для сверхвысоких давлений и в других странах). Новое действующее лицо — Эрик Гуннар Лундблад, 1925 г. рождения, из семьи научного работника (ботаника), — в 1949 г. заканчивал Стокгольмский универси- тет по специальности физическая химия и ни о каких алмазах, естественно, не помышлял. Просто на последнем курсе ему пора было подыскать себе место, и тут он узнал, что солидная компания ищет молодого человека с университетским ди- пломом. И что заниматься там надо будет высокими давлениями. Так Эрик Лундблад устроился на работу — в ту самую группу отдела исследова- ний и развития компании ASEA, которая занималась прессами фон Платена. Их бы- ло всего несколько человек, и Лундблада по причине высшего образования назна- чили старшим. И они продолжали свои опыты, опыт за опытом, шаг за шагом — медленно, но верно, как сказали бы у нас. Изобретали, придумывали, улучшали, возились.
Задача сводилась, в конечном счете, к технике: изобрести способ удержать расплав, или, проще говоря, расплавленную сталь, под давлением около 100 000 атм. , скажем, 1—2 мин. Было бы уместно именно здесь сообщить, что именно придумал, улучшил, изо- брел Эрик Лундблад. К сожалению, это неосуществимо. Может быть, со временем и эта глава алмазной истории обрастет подробностями, но пока их нет. Может быть, из-за скромности самого Лундблада, который в ответ на настойчивые по- пытки добиться от него подробностей высказался в том смысле, что никакого от- крытия вообще не было: «Ни озарения, ни открытия, ни решающего драматического момента — ничего этого не было; мне, во всяком случае, так кажется. Наверное, дело решила наша обстоятельность, такая, знаете ли, дотошность. Столько лет возились с этими прессами, должно же было, в конце концов, что-то получить- ся !». И, действительно, получилось. 15 февраля 1953 г. они, как всегда, работали в лаборатории втроем: асси- стент Эриксон, механик Валлин, который своими руками, можно сказать, «слепил все хозяйство», и Лундблад. Начали в 8 утра, сняли давление в 10. Извлекли спекшийся материал из камеры уже после обеда, часа в три. Тогда, в 50-х го- дах , это длилось долго — надо было все расковыривать, медь, тальк, спекшееся железо. Они считали, что в камере держалось около 80 000 атм. и примерно 2500 С ми- нуты две; так было не в первый раз. Все шло, как обычно, до той самой минуты, когда овей, вскрыв пробу, сразу заметили: нет, что-то не так. В серой затвердевшей массе, какую они видели десятки, а то и сотни раз, были зерна, множество мелких кристалликов — зеле- новатых, желтоватых, черных... Часа через два у них была готова рентгенограмма, сделанная тут же в лабора- тории. Она не оставляла сомнений — это были кристаллики алмаза! Лундблад и его помощники бросились делать все возможные анализы. И к 8 ча- сам вечера, когда анализы были окончены, они с той же несомненностью подтвер- дили , что получился искусственный алмаз. Еще с час Лундблад не решался что-либо предпринять, а потом, наконец, по- звонил в Вестерос, где находится управление компании ASEA (это километрах в ста от Стокгольма). Оттуда на автомобиле примчались доктор Лиандер и инженер Лилльеблад. Была уже ночь, когда они впятером выпили шампанского за первый алмаз... На следующий день рентгенограммы сделали в Стокгольмском университете. Все подтвердилось. А затем... Затем обо всем происшедшем никто больше не узнал. И так продолжалось до тех пор, пока в марте 1955 г. в Лондоне не вышел 4471-й выпуск всемирно известного журнала «Nature», в котором была напечатана ста- тья, не имеющая ни малейшего отношения к шведскому синтезу... О ней — в следующей главе. Глава VII. Первые оказались вторыми На 51-й странице 4471-го выпуска «Nature» сообщалось, что алмазы наконец-то синтезированы. И сделано это американской фирмой «Дженерал электрик». (Только две или, может быть, три недели спустя шведское фирменное издание «ASEA- Journal» известило читателей об алмазах группы Лундблада — через два года с лишком.) Довольно естествен в этой ситуации вопрос: почему же все-таки получилось, что первые оказались вторыми? Вот одно из объяснений — в какой-то степени субъективное: «...Мы сомневались:
а много ли мы знаем, что там происходит, в нашем графитном растворе? Надо продолжать опыты, объяснить механизм. Что мы можем положить на стол, чтобы фирма брала патент и платила за него немалые деньги? Что поделать: мы, кажет- ся , не были опытными дельцами». Это слова Э. Лундблада. Но если попытаться представить себе, помимо этих субъективных причин, при- чины более общие и объективные, то получится в общем то же самое: никакого резона торопиться — извещать поскорее мир о своем успехе — у шведов не было. Лабораторный процесс — это еще не заводская технология. Следовательно, со- общив о своих алмазах всему миру, фирма ASEA поставила бы на одну доску с со- бой любого другого претендента, располагающего познаниями, опытом и оборудо- ванием для работы со сверхвысоким давлением, но — не знающего последнего и самого важного: алмаз получается. (Замечание Норберта Винера о том, что глав- ный секрет — это сам факт существования секрета, справедливо и для этой главы алмазной истории.) Так или иначе, шведы молчали. А тем временем работа шла — тоже молчком — и в других местах. Из сообщений в научных журналах первых послевоенных лет было известно, что Бриджмен сконструировал установку, в которой можно поддерживать давление бо- лее 100000 атм., и что при таком режиме карбид вольфрама уже не выдерживает нагрузок и приходится пользоваться неким особым материалом — составом на ал- мазном порошке. А затем публикации прекратились, потому что из ведения университетских ла- бораторий дело перешло в ведение бизнеса. «Дженерал электрик», одна из крупнейших компаний в Америке, занимающаяся тоже не только электричеством, заинтересовалась этим делом, как уже известно читателю, еще до второй мировой войны, заключив договор с Бриджменом. И когда исследования Бриджмена продвинулись достаточно далеко вперед, «Дженерал элек- трик» решила, что настало время прибрать проблему синтеза алмазов к рукам полностью. В 1950 г. в секции механических исследований химического отдела начали конструировать аппаратуру для синтеза алмазов. Этой работой занимались Ф. Банди и X. М. Стронг. В 1951 г. к исследованиям был подключен химик Г. Т. Холл, в 1952 г. еще один химик, Р. X. Уинторф. Каждому из четырех были пре- доставлены свобода действий и неограниченные денежные средства. Работа шла по двум основным направлениям: Банди и Стронг конструировали ап- паратуру, Уинторф и Холл пытались подобраться к технологии: определить исход- ные вещества и катализаторы (точнее, растворители углерода). Последнее каза- лось особенно важным и привлекательным: если превращение графита в алмаз ока- жется возможным, то хорошо бы найти вещества, в присутствии которых оно пой- дет в менее жестких условиях — при меньших температурах и давлениях. Холл сначала целый год пытался сделать алмазы вообще без высокого давления. Но по- степенно стало ясно, что так успеха не добиться. И все основные участники ра- боты занялись конструированием мощной установки. В июле 1953 г. она была го- това. Ее назвали «Belt» («пояс»), потому что блок давления стянули, словно поясами, стальными кольцами. Автором конструкции был, как ни странно, химик Холл. Гидравлический пресс сдвигал стальные конические пуансоны, между кото- рыми находилась стальная камера высокого давления. В камере помещался никеле- вый контейнер с графитом, а все остальное пространство заполняли специальным уплотнителем — минералом пирофиллитом. При сдвигании пуансонов он затекал в щели между ними и прочно запирал камеру, а также выполнял роль изолятора — и электрического, и теплового. Давление на этой установке получилось около 55 000 атм. — все еще недоста- точное . Но затем пуансоны и камеру сделали не из стали, а из карболоя — уже упоминавшегося ранее сплава карбида вольфрама с шестью процентами кобальта. Сразу же давление удалось поднять до 100 000 атм. при температуре в камере
выше 2000 С! Но загруженный туда графит все равно отказывался превращаться в алмаз. Ни- чего не произошло и тогда, когда после все новых и новых усовершенствований исследователям удалось, как они считали, поднять температуру до 5000 С, а давление до 200 000 атм. Наверное, Франк-Каменецкий был прав, всячески подчеркивая, что превращение графита в алмаз — процедура тонкая и весьма прихотливая. А расчета, точного расчета состояний и переходов у Холла и его коллег не было. И отсутствие точ- ных теоретических расчетов они, естественно, пытались восполнить все новыми и новыми опытами. Так прошел еще год — в безуспешных попытках синтезировать ал- маз из разных углеродсодержащих веществ в присутствии самых разных металлов- растворителей: железа, никеля, хрома, тантала, иридия... Опыты, опыты, опыты — так же ощупью, как у Лундблада. И так же неожиданно пришел и к ним долгождан- ный день. Предоставим слово Холлу. «16 декабря 1954 г., после завершения опыта, я вскрыл камеру и заметил там маленькие треугольные пластинки. Они пропускали свет, падавший из окна. Я исследовал достаточно много естественных алмазов и потому сразу увидел, что эти треугольники явно подобны алмазам. Я так заволновался, что у меня на- чало учащенно биться сердце, и я почувствовал такую слабость, что пришлось сесть в кресло, чтобы прийти в себя. Посидев немного, я взялся за микроскоп. Материал из камеры оказался поли- кристаллической массой, состоящей из множества маленьких октаэдров с харак- терными треугольными гранями кристалликов. Я чувствовал, что это алмазы. Но это нужно было доказать, У меня уже были случаи, когда я синтезировал шпинели и принимал их за алмазы. И я совсем не хотел снова попасть пальцем в небо...» Прервем свидетельство Холла, чтобы пояснить, что значило «доказать». Компа- ния «Дженерал электрик» оговорила условия идентификации — то, что получится в аппарате, будет признано алмазом, если это подтвердит: 1) рентгенограмма, 2) оптическая характеристика, 3) твердость, 4) химический анализ, 5) внешняя форма, 6) и самое главное — воспроизведение синтеза другими лицами. Продолжим рассказ Холла. «...Это было в четверг. Часть материала я передал в рентгеновскую лаборато- рию, чтобы там сделали рентгенограмму. А сам принялся за прочие исследования: проверил твердость полученного вещества, оптическую рефракцию, плотность и, наконец, сжег несколько крупиц. Все подтверждало: это алмаз. В понедельник пришли рентгенограммы — алмаз! Следующие пятнадцать дней ушли на повторные опыты, я проделал их 27 раз — в точности аналогичных тому опыту, что был сделан 16 декабря. И двадцать раз я получал алмазы. Теперь у меня уже не оставалось сомнений: проблема алмазного синтеза успеш- но решена. Но по правилам фирмы надо было, чтобы опыт воспроизвели другие ли- ца. Первая проверка была сделана 31 декабря — д-р Хью Вудбери из «Дженерал электрик», руководствуясь моими указаниями, изготовил алмазы. 17 и 18 января тот же д-р Хью Вудбери и д-р Ричард Ориани, каждый трижды, повторили эксперимент, который я сделал 16 декабря, и во всех шести случаях получили алмазы. Насколько я знаю, наша лаборатория была первой, где синтезированные алмазы
были проверены всеми существующими способами. И дополнительно еще двумя: алмазов было изготовлено столько, что их можно было подержать на ладони, и еще можно было слышать, как они царапают разные твердые тела! И то, и другое ощущение доставило нам особенное удовольствие...» Собственно синтез длился от одной до трех минут. Максимальный размер обра- зовавшихся кристаллов был 0,8 мм. Алмазы были получены при температуре 1560 С и давлении 85 000 атм. Вспомним, что у шведов давление было примерно таким же, и перейдем к небольшому теоретическому отступлению. Мы живем в нестабильных условиях, точнее говоря: в термодинамически неста- бильных. По законам термодинамики, право на существование в данных условиях имеют лишь те вещества, которые обладают наименьшим из всех возможных при данном давлении и данной температуре запасом энергии. (Например, молекула ржавчины в нормальных условиях обладает меньшим запасом энергии, чем три ато- ма железа и четыре атома кислорода порознь. И если не прилагать специальных усилий, то вся выплавленная в мартенах и конвертерах сталь самопроизвольно превратится в ржавчину.) Если сжечь 1 г алмаза, то при этом выделится на несколько сот калорий боль- ше, чем при сжигании 1 г графита. Графит упакован энергетически экономней, и все алмазы должны были бы самопроизвольно перестроиться в чешуйки графита. Можно порадоваться тому, что этого не происходит и что природа иногда почему- то придерживает термодинамически выгодные процессы (более научно: они идут в этих случаях с незначительной скоростью), либо не дает им хода вовсе. По этой причине мы имеем возможность любоваться алмазом: он не перестраивается в гра- фит, потому что у него исключительно прочная кристаллическая решетка. Однажды образовавшись, она в весьма большом диапазоне температур и давлений остается неизменной. Пока нагрев не превышает 1500 С, кристалл не «расшатывается», ал- маз ведет себя так, будто бы он стабилен. В области давлений и температур, при которой термодинамически нестабильное вещество самопроизвольно не переходит в энергетически более выгодное состоя- ние — в метастабильной области, вещество может сохраняться практически сколь угодно долго. Как только первые результаты Холла были подтверждены, «Дженерал электрик», не мешкая, приступила к изготовлению аппаратуры и к подготовке промышленного синтеза алмазного порошка. В марте 1955 г. они сочли возможным опубликовать сообщение о том, что открытие состоялось. Потом появилась опоздавшая шведская публикация, потом были еще сообщения о синтезе — американской фирмы «Нортон компани», голландских «Ашере даймондс» и «Бронсверк», английской, южноафри- канской... А в октябре 1957 г. компания «Дженерал электрик» объявила, что ею изготовлено 100 000 карат алмазного порошка и что в 1958 г. будет изготовлено в 10 раз больше. Как и положено коммерческому предприятию, фирма извещала и о цене порошка: 3 доллара 48 центов за карат. Искусственные алмазы «Дженерал электрик» были на 24% дороже натуральных... А технология синтеза, разумеется, оставалась тайной за семью печатями. Вот как говорил об этом двумя годами позже в одном из своих научных докладов Холл: «Точное давление и температуру, а также вещества, необходимые для син- теза, я не привожу. Во-первых, эта информация — собственность «Дженерал элек- трик». Во-вторых, существует приказ о секретности патентов «Дженерал элек- трик». В-третьих, засекречен и патент на установку «Белт»...» Глава VIII. Урал-Якутия-Москва После публикаций 1955 г. о синтезе алмазов в США. и в Швеции стало ясно, что
научная часть задачи решена. Спустя два года сообщение о ста тысячах каратов подтвердило, что создана и заводская технология. Следовало заняться алмазным синтезом и в СССР. И притом как можно быстрее: советская индустрия нуждалась в алмазных инструментах, хотя история русских природных алмазов насчитывала к этому времени почти полтора столетия. Она началась в 1829 г. на прииске, затерянном в лесной глуши Северного Ура- ла . Вот как описывал происшедшее владелец прииска граф Полье. «5 июля я приехал на россыпь вместе с господином Шмидтом, молодым фрейберг- ским минералогом, которому я намеревался доверить управление рудниками, и в тот же самый день между множеством кристаллов железного колчедана и галек кварца представленного мне золотоносного песка открыл я первый алмаз...» Впрочем, после этого вступления с «я» граф делается скромнее и по честному пишет: «Алмаз был найден накануне означенного дня 14-летним мальчиком из де- ревни, Павлом Поповым, который, имея в виду награждение за открытие любопыт- ных камней, пожелал принести свою находку смотрителю». (Как и в Кимберли, де- ло не обошлось без детей.) В том же 1829 г. путешествовал по России всемирно известный географ и есте- ствоиспытатель Александр фон Гумбольдт. Его сопровождали уже известный нам минералог Густав Розе (тридцатью годами позже превративший алмаз в графит) и натуралист Христиан Эренберг. Гумбольдта с почестями приняли в Петербурге, его удостоили царской аудиен- ции . А затем он и его спутники отправились на восток. «Урал — истинное Дорадо, — часто цитируемое место из письма Гумбольдта с дороги министру финансов России графу Канкрину, — и я твердо уверен в том (основываясь на аналогии с Бразилией, я уже два года как составил себе это убеждение), что еще в Ваше министерство будут открыты алмазы в золотых и пла- тиновых россыпях». Но предвидение Гумбольдта на самом деле уже не было предвидением: первый уральский алмаз, найденный мальчиком в Бисертском заводе, лежал под замком в железной шкатулке управляющего Шмидта. Более того, рядом лежали еще два кри- сталла — алмазы начали усиленно искать, сразу же после того, как Шмидт опре- делил , что за камешек принес ему смотритель. С Урала экспедиция Гумбольдта отправилась в путь по маршруту, на который и сейчас — самолетами и скорыми поездами — решится не каждый. С Урала на Алтай. Оттуда в обратную дорогу на Южный Урал, в Оренбург. Потом на Волгу — в Сама- ру , вниз к Каспийскому морю — в Астрахань. Оттуда в Воронеж и в Москву. Все это на лошадях, а Гумбольдту было в то время под шестьдесят. В шкатулке Гумбольдта лежал завернутый в вату и бережно заключенный в бар- хатный футлярчик кристалл одного из трех первых уральских алмазов: Шмидт ра- зыскал своего знаменитого соотечественника (к тому же окончившего некогда ту же, что и он, Фрейбергскую горную академию), чтобы тот мог выполнить обещание — доставить алмаз в Петербург, супруге царя. По дороге в столицу, в Москве, у Гумбольдта была еще одна встреча, которая обязательно должна быть здесь снова упомянута: из своей деревни приехал спе- циально, чтобы побеседовать со знаменитым натуралистом, харьковский помещик Каразин. Гумбольдт получил от Каразина подарок... Поэтому на следующий день, когда он отправился на лошадях по тракту из Москвы в Петербург, в его шкатулке оказа- лись рядом первый найденный в России природный алмаз и мумия лягушки, пропи- танная веществом, из которого — в России тоже впервые — пытались изготовить алмаз искусственный. Открытые в 1829 г. на Урале алмазные россыпи не стали алмазной кладовой страны ни тогда, ни через семьдесят лет, когда на весь мир гремели алмазные трубки Кимберли, ни в наше время. В уральских россыпях алмазов чрезвычайно
мало. А кимберлитовых трубок там не нашли ни одной. А сто двадцать лет спустя, осенью 1949 г., в газете небольшого заполярного города появилась заметка, в которой корреспондент сообщал читателям: «...Передовой рабочий Василий Ковтун, недавно вернувшийся в составе энской гео- логической партии с полевых работ, рассказывал, что сезон был успешным — лето поработали хорошо, добыли две тонны алмазов». Легко себе представить переполох, едва не инициированный этим изящным вы- ступлением прессы. Две тонны — около половины мировой добычи! (Напомним, что якутские алмазы еще не были найдены, и поиски их, продолжавшиеся без успеха уже не первый год, в то время отнюдь не афишировались.) Дело, конечно, не в корреспонденте, клюнувшем на лихую шутку полярника, названного здесь Ковтуном и работавшего долгие годы в геологических партиях на северных окраинах стра- ны. Дело даже и не в сенсационном, хоть и не очень квалифицированном, сообще- нии. Дело в том, что корреспондент, редактор и, главное, читатели заполярной газеты были вполне подготовлены к тому, чтобы воспринять подобное сообщение (хорошо бы еще не с такими оглушающими цифрами) в конце 40-х — начале 50-х годов. Кстати, в то самое время, когда в якутской тайге полным ходом шел направ- ленный поиск алмазов, некоторые профессора еще сообщали на вводных лекциях студентам — горнякам и геологам, что, мол, единственное полезное ископаемое, которого нет в Советском Союзе, — это алмазы. Если не считать мелких месторо- ждений Урала, которые не могут служить источником добычи ценнейшего минерала в необходимых количествах. Территория Сибири и ее населенность таковы, что можно не сомневаться: еще не одна находка геологов удивит мир богатством этой земли. Но алмазы! Кому и с какой стати пришло в голову искать их в непроходимой болотистой якутской тайге? Впрочем, отдельные крохотные кристаллы алмаза в Сибири находили. Впервые это произошло как будто еще в 1898 г. В 1937 г. — и это уже совершенно точно — в районе Енисейского кряжа алмазный кристалл нашел геолог Александр Петро- вич Буров. Но главной причиной всего последующего были не эти отдельные находки. Глав- ным были геологические карты. Подробные — Южной Африки и гораздо менее под- робные — Восточной Сибири. Именно карты навели на мысль о том, что эти гео- графически столь различные области земного шара в некотором смысле схожи. Это очень трудно представить себе, потому что Африка ассоциируется у нас с джунглями, Южная Африка — с теплым океаном и саваннами, а Восточная Сибирь покрыта в основном непролазной тайгой, и морозы там, бывает, переваливают за 60 С. И нелегко переключиться, проникнуться сознанием, что для истории земной коры не имеет значения, что здесь сейчас — саванна со львами и страусами или бурелом с медведями и белками. И, тем не менее, люди, умеющие лучше других отвлечься от лежащего на по- верхности в пользу скрытого, но поддающегося логическому обоснованию, сумели понять, что Якутия и Южная Африка образовались одинаково. Геологи Владимир Степанович Соболев (потом академик) и Георгий Георгиевич Моор (скончавшийся несколько лет назад в экспедиции) в 1940 г. заявили в научной печати и на публичных совещаниях: «Наибольшее сходство с Южной Африкой имеет Сибирская платформа между Енисеем и Леной... Вопросам поисков кимберлитов и алмазов долж- на уделять серьезное внимание каждая экспедиция, работающая на севере Сибир- ской платформы...» Геолог Буров, нашедший алмазный кристаллик в Сибири за несколько лет до этого, работал уже в Москве. И добился того, что поиски алмазов в Якутии, пусть вначале очень «узкие» (по средствам), были включены в официальные пла- ны.
Делу помешало нападение на нашу Родину гитлеровцев. Но сразу же после Великой Отечественной войны поиски развернулись вовсю. С юга в тайгу отправлялись отряды Амакинской экспедиции Иркутского геологиче- ского управления, с севера — отряды треста «Арктикразведка» и Научно- исследовательского института геологии Арктики. Есть еще люди, которые уверены: геолог шагает со своим молотком через горы и долы и вдруг (обязательно вдруг!) отбивает (этим самым молотком) что-то та- кое, сногсшибательное. К сожалению, дело обстоит сложнее. Именно сложнее! По- иск нужного ископаемого планируют и потом это ископаемое по плану ищут — и находят. Так что и здесь не обходится без того, что уже не раз помянуто в этой публикации, — без теории, рожденной ищущей мыслью. Самая первая гипотеза происхождения алмазов, выдвинутая Льюисом еще в 1896 г., гласила: они образовались от взаимодействия прорывающей земную кору магмы с углем. Основанием этой гипотезы послужил тот факт, что первая найденная в Кимберли трубка прорывает угленосную формацию, именуемую геологами Карру. Но потом нашлось множество трубок с алмазами, и эти трубки не прорывали ни- каких угленосных свит. И наоборот: нашлось множество трубок, прорывающих уг- леносные свиты, и в этих трубках не оказалось никаких алмазов. Теория не го- дилась, ибо ей противоречили очевидные факты. Может быть, алмазы уже были в магме, вырвавшейся по трубкам из недр? Или они образовались в самих трубках? (Кстати, зная ответ на этот вопрос, пред- ставляя себе хоть приблизительно разницу между тем, что происходит глубоко под земной корой и при застывании магмы, уже прорвавшейся к поверхности, мож- но было думать над тем, как повторить эти условия, «заданные» самой приро- дой.) В более поздние времена ученые, в том числе В. С. Соболев, пришли к убежде- нию, что алмазы образуются на большой глубине — там, где давление и темпера- тура достаточны для их рождения. Считается общепризнанным, что происходят они только из кимберлитов. Но почему в одних кимберлитовых трубках алмазы есть, а в других — ни одного? (Причем кимберлит там и там совершенно одинаков.) В Юж- ной Африке кимберлитовые трубки отстоят иногда на какой-нибудь километр одна от другой. В одной — множество крупных алмазов, в другой — алмазы редки, в третьей или пятой — ни кристаллика. Как это могло получиться, если алмазы бы- ли в той магме, которая застыла, образовав кимберлит? И еще одно, алмазов ни- когда не находили в кимберлитовых жилах, образовавшихся, в отличие от трубок, постепенно, без прорывов. Вот одна (только одна из многих!) теория. Глубинная магма, поднимаясь вверх, образовала вторичные очаги, камеры. На окраинах древних монолитных платформ такая камера, заполненная пришедшей сни- зу магмой, могла оказаться под опускающимся участком земной коры, который на- чинал с колоссальной силой давить на нее сверху. Когда давление становилось большим, чем могли выдержать окружающие породы, происходил взрыв, магма про- рывалась на поверхность. Если «вторичный очаг» взорвется, образуя трубку, при умеренном давлении, трубка будет «пустой». При 25—30 тыс. атм. в ней появятся пиропы. При еще большем давлении — алмазы. Кстати, такая теория позволяет объяснить, почему в разных, даже соседних, трубках бывают алмазы разных сортов, разной расцветки... Пожалуй, нет смысла вдаваться дальше в детали, пока специалисты сомневаются и спорят (тем более, что это отвлечет нас от главного направления рассказа). Бесспорно одно: теория, которой пользовались Соболев и Моор, утверждая, что Сибирская платформа сродни Южно-Африканскому щиту, — эта теория была заведомо верной (она подтверждена существованием треста «Якут алмаз»). Вначале теории не хватало только точности: где именно надо искать. Точное предсказание сделал геолог Юрий Михайлович Шейнман.
В 1951 г. он предсказал с точностью до 200 км, где именно следует искать кимберлитовые трубки в Якутии. Не посередине платформы. И не у самого края, где она уже разбита на блоки, между которыми магма спокойно поднималась по трещинам. Искать надо поодаль — там, где платформа уже покрепче. Наступление на Сибирской платформе ширилось. Летом 1953 г. на Вилюе, на косе Соколиной группа геолога Григория Файнштей- на обнаружила первую алмазоносную россыпь. Летом того же года ленинградские геологи Наталья Сарсадских и Лариса Попу- гаева нашли пиропы — ярко-красные спутники алмаза. 21 августа 1954 г. Лариса Попугаева и ее помощник, рабочий Федор Беликов, пробираясь по пиропам к их «истоку», открыли первую в Якутии кимберлитовую трубку. Попугаева назвала ее «Зарницей» — то ли потому, что над тайгой стала собираться гроза, то ли как предвестницу... 13 июня 1955 г. геолог Юрий Хабардин по голубоватому цвету кучи земли, вы- брошенной лисой из норы, нашел алмазную трубку «Мир». Кимберлитовая трубка "Мир". Казалось бы, что еще надо? Вот они — алмазы! И никакой алмазной проблемы больше нет... Но на самом деле она оставалась: чтобы начать промышленную добычу полезного ископаемого на новом месторождении даже в хорошо освоенном районе, с хорошей сетью дорог, нужен бывает не один десяток лет. Пример тому КМА — Курская маг- нитная аномалия, находящаяся в самом центре европейской части страны. А здесь была полярная пустыня — непроходимая тайга и болота. Итак, в конце 50-х годов алмазная проблема в нашей стране продолжала суще- ствовать . Решить ее должны были — сомнений после недавних сенсаций уже не ос- тавалось — специалисты по физике и химии высоких давлений. Ни Лейпунский, ни Франк-Каменецкий после войны алмазами больше не занима- лись. Их интерес к алмазам был в известной мере эпизодическим, оба они были больше теоретиками, чем экспериментаторами, а проблема алмазного синтеза была все же в основном экспериментальной. В Академии наук ее поручили специалистам, которые занимались синтезом моно- кристаллов разного химического состава: искусственного горного хрусталя, ис- кусственных рубинов и других искусственных минералов. Они были нужны, прежде
всего, для техники — например, для часов и других точных механизмов; в то же время развивались исследования физики твердого тела, и монокристаллы уже ин- тересовали физиков прежде всего как возможные преобразователи энергии. Проблема синтеза алмаза была включена в планы работы Института кристалло- графии Академии наук, которым руководил академик Алексей Васильевич Шубников. Однако дела с решением этой проблемы шли в институте гораздо хуже, чем, на- пример, с синтезом кварца или рубина. Прежде всего, потому, что, добившись успеха с кварцем и рубином, специалисты-кристаллохимики решили и к синтезу алмаза идти тем же путем, без применения высоких давлений. Только сотрудник этого института Владимир Петрович Бугузов отстаивал необходимость искать ре- шение с помощью высоких давлений — пытался синтезировать алмаз в условиях его стабильности, а не метастабильности. Но он оказался в меньшинстве. К тому времени, когда фирма «Дженерал электрик» сообщила об успехе группы Холла, исследования по синтезу алмаза в Институте кристаллографии продолжа- лись уже 11 лет — и без существенных достижений. (Кстати, сообщение о синтезе алмазов и само по себе принесло фирме немалую прибыль: в тот же день, когда оно появилось, курс акций «Дженерал электрик» на бирже поднялся в цене.) Все, кто занимался или хотел заняться синтезом алмазов, узнали, что первые алмазы были синтезированы в установке высокого давления; ее фото появилось в научных журналах, а потом и в газетах. И это подтверждало сомнительность пу- ти, которым шли в Институте кристаллографии, и надежность другого пути, за который ратовал Бутузов. И руководители Института кристаллографии обратились в Президиум Академии наук с предложением: надо изготовить оборудование, способное поддерживать уг- лерод в зоне стабильности алмаза, тогда институт решит поставленную перед ним задачу. А оборудованием пусть займется Лаборатория физики высоких давлений. Когда это предложение обсуждалось в Академии наук, прозвучала, вспоминают участники этого обсуждения, и такая реплика: «Кто достанет лошадь, может и сам ездить на ней...». Леонид Федорович Верещагин, уже упоминавшийся в предыдущей главе, незадолго до войны был приглашен академиком Николаем Дмитриевичем Зелинским из Харькова в Москву, в Институт органической химии Академии наук. Во время войны Вереща- гин продолжал (хоть и не так, как до того) заниматься исследованием поведения веществ в условиях сверхвысоких давлений. Академия наук создала в Москве группы ученых для оборонных исследований, не терпящих отлагательства. Иногда это были эксперименты. Верещагину поручали исследовать немецкие взрывные устройства. Работа была достаточно рискованной; чем закончится сле- дующий эксперимент с «расшифровкой» взрывателя, предсказать никто не мог. И, уходя на работу, исследователи оставляли дома записки на случай, если не вер- нутся . А бывало, что приходилось заниматься теорией, расчетами. Например, такими. В осажденном Ленинграде продолжали делать снаряды, а выдерживать технологию в условиях блокады удавалось, конечно, не всегда. Однажды у большой партии зе- нитных снарядов оказались чуть утолщенные стенки. В одном из секторов обороны Ленинграда от этих снарядов у орудий раздуло стволы. Командование запросило, можно ли из этих пушек стрелять дальше или стволы разорвутся. Положение было крайне тяжелым: перебросить в осажденный город новые орудия было невозможно. Несколько человек в Москве, в их числе Верещагин, считали ночь напролет, и у них получилось, что стволы выдержат. Как представить себе меру ответственно- сти, которую они взяли на себя, докладывая командованию свое заключение — стрелять можно? Пушки выдержали. В первое время после войны Лаборатория высоких давлений, которой ведал Be-
рещагин, продолжала работать в Институте органической химии; основной ее за- дачей было создание аппаратуры для производства полимерных материалов. Но бы- ло и множество других исследований, уже не имеющих никакого отношения к орга- нической химии. В конце концов, оставив химикам полный комплект оборудования, Верещагин со своей лабораторией отделился, и она стала самостоятельным науч- ным учреждением. И вот что примечательно: в монографии Бриджмена «Физика высоких давлений», вышедшей после войны, не было почти ни одного раздела, где не упоминались бы работы исследователей из верещагинской лаборатории. И все же нужно было обладать немалой решительностью и выдающейся научной интуицией, чтобы отобрать работу по алмазному синтезу у тех, кто вел ее уже добрый десяток лет, и передать ее тем, кто ни алмазами, ни какими-либо иными монокристаллами не занимался никогда. Такой решительностью и такой интуицией в весьма высокой степени обладал тогдашний академик-секретарь Отделения тех- нической физики Академии наук СССР Лев Андреевич Арцимович. Верещагин был к тому времени, безусловно, самым опытным в СССР специалистом по физике высоких давлений, которой занимался уже более двадцати лет. К концу 50-х годов в его лаборатории уже был сконструирован 500-тонный пресс (то есть пресс с усилием на поршне 500 т) , на котором можно было испытывать металлы под давлением 100 000 атм. В сентябрьском номере «Огонька» за 1955 г. был на- печатан очерк известного писателя и пропагандиста науки Бориса Ляпунова об исследованиях высоких давлений и фотография этого пресса. Рядом с Верещагиным на том фото — доктор физико-математических наук Юрий Николаевич Рябинин. О каком бы достижении советских физиков ни зашла речь, стоит лишь поинтере- соваться его генезисом, как обнаруживается, что «сначала был Иоффе» — основа- тель и глава блестящей школы теоретической и экспериментальной физики, воспи- татель плеяды исследователей, составивших позже славу нашей науки. Академик Абрам Федорович Иоффе как бы предварил время, когда наука должна была стать непосредственной производительной силой. Школа Иоффе уже в начале 20-х годов занялась подготовкой не просто физиков, а физиков-инженеров. В числе первых учеников и сотрудников Иоффе был, как известно, Лев Андрее- вич Арцимович. В Украинском физико-техническом институте сформировался как ученый Леонид Федорович Верещагин. Юрий Николаевич Рябинин тоже был учеником Абрама Федоровича Иоффе. Рябинин исследовал низкие температуры и, главное, поведение вещества при низких температурах. С его участием было освоено сжижение водорода (минус 252,8 С), потом гелия (минус 268,9 С). Со своим научным руководителем Львом Васильевичем Шубниковым в конце 1933 г. Рябинин обнаружил явление вытеснения магнитного поля из сверхпроводника. После войны, уже в Москве, в Институте химической физики, Юрий Николаевич Рябинин продолжал работы по адиабатическому сжатию газов, начатые еще в 30-е годы в Ленинградском физтехе. На созданной в институте установке удавалось получать газы с плотностью единица, при этом газ превращался в твердое тело: давал сплошной, а не линей- чатый спектр, электропроводность у него становилась того же типа, как у твер- дых тел. И еще Рябинин занимался изученном взрывов. Какая связь была между всеми этими опытами и исследованиями низкой темпера- туры? И в том, и в другом случае речь шла о сжатии вещества, о сближении его атомов друг с другом — только достигалось это сжатие разными средствами. В 1953 г. Рябинин перешел к Верещагину в Лабораторию физики высоких давле- ний. Сжимаемость твердых тел, полиморфизм, фазовые переходы, пластичность, прочность — всем этим занимались они с Верещагиным на установке, фотографию
которой напечатал тогда «Огонек». В 1954 г. Ю. Н. Рябинин попробовал изготовить искусственные алмазы. Никто ему этой работы не поручал, ни в каких планах и заданиях она не значилась. Делал он ее даже не в помещении Лаборатории физики высоких давлений, а в Ин- ституте химической физики, где его по старой памяти принимали. На установке адиабатического сжатия вывести углерод в область стабильности алмаза было невозможно. Не хватало давления: оно не превышало 10 000 атм. Вот если бы подвергнуть графит сжатию до сотни — другой тысяч атмосфер! Но как? Может быть, с помощью взрывчатки? Рябинин решил попробовать. Он сконструировал довольно простое устройство, главной частью которого был толстостенный стальной цилиндр. Внутрь цилиндра закладывался цилиндрик графита, а между графитом и стальными стенками разме- щалась взрывчатка. Взрыв сжимал графит со всех сторон одновременно, и он не успевал разлететься. Устройство работало безотказно. Температура внутри стального цилиндра дохо- дила до 2500 С, давление — до 300 000 атм. Предусмотренные диаграммой Лейпун- ского параметры для зоны стабильности алмаза были достигнуты безусловно. Каждый образец материала после взрыва Рябинин посылал на рентген. И каждый раз рентгенограммы упрямо свидетельствовали: графит, графит, графит... Почему же не алмаз? Десятки, сотни безрезультатных опытов заставили Рябинина прекратить эту ра- боту. Он решил, что во всем виновата кратковременность взрыва — очевидно, графитовые ячейки не успевают перестроиться в алмазные. Наверное, Рябинин тогда заблуждался. Судя по работам последующих лет, алмазные кристаллики должны были у него получаться. Но чтобы обнаружить их в массе графита, надо было растворять гра- фит в царской водке, иначе, он давал на рентгене такой фон, что немногочис- ленные и мельчайшие крупицы алмаза заметить было невозможно. Впоследствии, через несколько лет после того, как алмазы были получены из графита, подвергнутого статическому давлению, их удалось синтезировать и с помощью динамического сжатия взрывом. Тогда растворение материала, полученно- го в камерах высокого давления, было уже обычным процессом, без которого ни- кто и не мыслил себе получение искусственных алмазов. А главное, сама возмож- ность синтеза алмаза в обозначенной Лейпунским зоне стабильности, достигнутой и Рябининым, стала уже несомненной. Результаты же его опытов по динамическому сжатию графита были общеизвестными — Рябинин опубликовал их в Докладах Акаде- мии наук в 1956 г. Но когда Лаборатория физики высоких давлений взялась за синтез алмаза, Ря- бинин и его товарищи по лаборатории все еще были уверены, что динамический путь закрыт из-за недостаточного срока воздействия взрыва на графит. И что единственный имеющийся путь — статическое давление. В 1958 г. научное учреждение Верещагина, преобразованное в Институт физики высоких давлений, уже вело исследования по синтезу алмазов в трех лаборатори- ях. Одну возглавлял Леонид Федорович Верещагин, другую — Юрий Николаевич Ря- бинин , третью — Василий Андреевич Галактионов. С ними работали физики Архипов (теоретик), Слесарев, Лифшиц, инженеры Семирчан, Демяшкевич, Попов, Иванов. Три лаборатории вели работу параллельно, а чтобы ни у кого не заводилось «маленьких секретов», с самого начала существовала договоренность: кто бы ни синтезировал первый алмаз, авторами открытия будут считаться все участники работы. Забегая вперед, скажем, что на сей раз «решающая минута» или хотя бы «ре- шающий час» не зафиксированы. И кто на самом деле синтезировал первый алмаз — остается неизвестным. Итак, три лаборатории вели работу параллельно — то есть каждая создавала
собственную установку и на ней пыталась синтезировать алмаз. Каждую неделю собирались все вместе и обменивались опытом. У Галактионова усилие в камере с графитом передавалось, как и у Холла в США, тетраэдрическим, а потом кубическим устройством. Иными словами, камеру сжимали с трех и с четырех сторон. Рябинин и Верещагин использовали более простое устройство, его макет и сей- час можно видеть на институтской выставке. Такой же, как на фотографии в «Огоньке», 500-тонный пресс, чуть меньше человеческого роста. Выдвигающийся снизу толстый цилиндрический поршень упирается в свинченные вместе два низких цилиндра большего диаметра, в зазор между которыми подведен электропровод. Эти два низких цилиндра и есть самое главное место установки, самая главная ее часть — камера высокого давления. У нее простая функция: она должна передать графиту от поршня нужное давле- ние (100000 атм) , от трансформатора — нужный ток (для нагрева до 2000 С) и удержать расплавленное и сжатое огромной силой вещество. Два, на первый взгляд, взаимоисключающих условия: передать давление и тем- пературу — и удержать расплав. Под действием чрезвычайно высоких температур и давлений вещества ведут себя очень и очень по-разному. Например, с увеличением нагрузки металлы изменяют свою кристаллическую структуру, а вместе с тем и электропроводность. Значит, изменение электропроводности может служить сигналом о величине давления в ка- мере, и на этой основе была разработана «реперная» система измерения давлений в камерах.
А есть минералы, которые при увеличении нагрузки сначала начинают течь, как жидкость, но при дальнейшем росте давления течь перестают и наглухо запирают все отверстия. Один из таких минералов — пирофиллит — использовал для уплот- нений еще Бриджмен. Но Верещагину и его коллегам нужны были сотни килограммов таких минералов. Кто-то сообразил: годится так называемый литографский ка- мень , его пришлось позаимствовать в московских типографиях — на первый случай хватило. Потом, спасибо, подсказали геологи: месторождение нужного минерала, «алагезского камня», есть в Грузии. Таких проблем, подпроблем — и так далее, и так далее — оказалось великое множество. И без решения каждой из них синтезировать алмаз было нельзя. А главной проблемой была конструкция самой камеры сжатия и мультипликатора — устройства, передающего давление. Эту проблему сумел красиво и «просто» ре- шить Леонид Федорович Верещагин. Он подметил некое изменение формы подвергае- мого давлению металла, словно сама природа подсказывала наиболее выгодную форму камеры. Эта подсказка была им понята. И сконструированное Верещагиным устройство надежно передавало веществу высокое давление и высокую температуру и надежно удерживало содержимое от разлета. Приступая к работе, Верещагин, Рябинин и их коллеги считали, что именно эту задачу они и должны решить: научиться выводить углеродистое вещество в зону стабильности алмаза и там держать его несколько секунд или минут. О том, что именно нужно калить и сдавливать, они сперва не слишком задумывались. Между тем попытки превратить в алмаз один графит, без добавления других ве- ществ, в которых графит растворяется, до поры до времени к успеху не приводи- ли. (Вспомним: Лейпунский предусматривал необходимость применения металлов- растворителей для смягчения режима и ускорения процесса перехода графита в алмаз.) Впоследствии было обнаружено, что далеко не всякий металл, хорошо растворяющий углерод, годится для этой цели. Свинец, например, не годится. Следовательно, металл действует не только как растворитель, но и как катали- затор . Однако это теоретическое уточнение было внесено уже после того, как алмазы были синтезированы с помощью того самого металла, которым пользовался еще Муассан, — железа. Графит и железо (или кобальт) помещали в «алагезский камень», камень — в камеру, камеру — в пресс. Включали гидравлический насос пресса. Подавали ток на камеру. Проходили секунды или минуты. Пресс выключали. Камеру остужали. Затем вскрывали. Шлаковидное вещество иногда рассматривали в лупу, иногда сразу же отправляли в рентгеновскую лабораторию — делать дебаеграмму. По внешнему виду дебаевской рентгенограммы нельзя утверждать, что получен алмаз; можно только сказать, что это не графит, а какая-то кубическая решет- ка . Но какая? Может быть, на рентгенограмме карбиды металла-растворителя или вольфрама (камера сделана из карбида вольфрама). Чтобы прояснить этот вопрос, нужны расчеты. Когда аппаратура уже вышла примерно на те параметры, которые должны обеспе- чивать синтез алмаза, дежурные вдруг стали замечать, что установка «барах- лит» : через некоторое время после ее пуска в электрической сети вдруг падало напряжение. Поиски неисправностей ни к чему не приводили. Прошло довольно много времени, пока догадались: напряжение в сети падало тогда, когда резко увеличивалось сопротивление в камере, а увеличивалось оно потому, что графит превращался в алмаз! Ложных тревог и ложных надежд было немало, пока, наконец, дебаеграммы стали устойчиво показывать нечто алмазоподобное, а извлеченные из камер темные кру- пицы стали устойчиво царапать стекло. Более осторожный Юрий Николаевич Рябинин все еще склонялся к тому, что это карбиды. Но Леонид Федорович Верещагин уверенно сказал: алмазы! Из царапающей стекло массы сделали гравировальные карандаши. Один такой карандаш преподнес-
ли приехавшему в институт Льву Андреевичу Арцимовичу, другой — Петру Леонидо- вичу Капице. А сами продолжали нащупывать более точно области давлений и температур, при которых образовывалось бы не что-то алмазоподобное, а настоящие — пусть ма- ленькие — кристаллики. В конце 1960 г. дебаеграммы стали все более определенно указывать на то, что рентгеновский луч рассеивается на алмазной кристаллической решетке. И вот, наконец, под увеличительными стеклами засверкали извлеченные из пресса алмазные россыпи... алмазные горы и хребты. Изображение синтезированных алмазов, полученное на растровом электронном микроскопе. За синтез алмазов Леонид Федорович Верещагин, Юрий Николаевич Рябинин, Ва- силий Андреевич Галактионов были удостоены высшей научной награды СССР — Ле- нинской премии. О напряженной работе людей, взявших на себя задачу промышленного выпуска алмазов, будет рассказано в следующей главе. Здесь же стоит, несколько нару- шив хронологию, вернуться к промежуточному эксперименту, результатом которого был некий невзрачный материал, царапающий стекло. Пять лет спустя, когда уже полным ходом шло промышленное производство син- тетического алмазного порошка, когда вместе с тем стало ясно, что синтезиро- вать крупные монокристаллы алмаза не удается, — Верещагин вспомнил о том дав- нем странном опыте. Очень может быть, что причиной тому были обстоятельства совсем не теоретического толка, а, например, соображения о том, что крупные алмазы, не боящиеся ударов, добывают только в Бразилии, да и там их месторож- дения уже порядком обеднели... Тем не менее, пытаться всерьез искать какую-либо связь между этим огорчи- тельным фактом и случаем — тем самым случаем, что летом 1960 г. подбросил в камеру высокого давления ту самую темно-серую шлакоподобную массу, из которой сделали сувениры для Арцимовича и Капицы, — было бы все же занятием довольно
сомнительным. Если бы не мнение самого Леонида Федоровича Верещагина, вспом- нившего по этому поводу слова Пастера: «Случай говорит только подготовленному уму...». Зарождающийся монокристалл не может расти быстро — его поверхность, к кото- рой может прилепиться каждый следующий атом, ничтожна. Иное дело — поликри- сталл , ибо он растет одновременно во всех своих центрах, а их множество. Несколько вольное сравнение: снежинка и лед. Вырастить снежинку величиной с таз не удавалось еще никому, но ничего не стоит выставить таз с водой на мо- роз и получить основательный ледяной кругляш. Самые твердые и крепкие бразильские алмазы называются карбонадо, от carbo (уголь), ибо они больше походят на куски каменного угля, чем на драгоценные камни. Непрозрачность, чернота и замечательная прочность карбонадо происходят из особенностей его строения. В отличие от других алмазов, карбонадо — это не единый кристалл, а как бы клубок кристаллов, проросших друг в друга. Это, ес- ли угодно, алмазная сталь: стальной слиток тоже состоит из множества пророс- ших друг в друга кристаллов железа, углерода и соединений железа с углеродом — карбидов. И если при отборе ювелирных камней карбонадо идет в отбросы, то для бурения он совершенно незаменим. Карбонадо. Синтезировать карбонадо — значило бы решить одну из важных частей проблемы искусственных крупных алмазов. Так вот, сотрудники Верещагина откопали в архиве старый лабораторный жур- нал , выписали оттуда все параметры того давнего эксперимента и повторили его. И у них снова получились темно-серые, непрозрачные, весьма твердые, но весьма хрупкие зерна. Их тщательно исследовали. Это были поликристаллы алмаза — с очень неравномерной структурой, сильно засоренные примесями графита и метал- ла, но все же настоящие алмазные поликристаллы. Оставалось найти условия, при которых эти поликристаллы получились бы достаточно прочными. В 1966 г. это удалось. Синтез длится всего несколько секунд, и сантиметро- вый карбонадо получается сразу такой формы, какая нужна, чтобы вставить его в токарный резец, фрезу или буровое долото.
Глава IX. Алмазная фирма в Киеве Вернемся к 1960 г., когда до карбонадо было еще очень далеко, но самое главное совершилось: Верещагин и его коллеги тоже могли подержать на ладони синтезированные ими алмазы. Очень маленькие, но алмазы! А дальше происходило примерно то же, что и в шведской главе: ни оповещений об успехе, ни победных реляций, вообще ничего для внешнего мира. За этой об- манчивой тишиной стояла напряженная работа людей, взявшихся за ту же задачу, которую за три года до них решали в «Дженерал электрик»: промышленный синтез. (Заметим, что в Соединенных Штатах Америки на ее решение ушло почти три го- да.) Прежде всего, а в чем, собственно говоря, разница — лабораторный или про- мышленный? Сто или, может быть, тысяча аппаратов вместо двух или трех? Заво- дской цех вместо комнаты в институтском подвале? Непросто, даже если бы раз- ница этим ограничивалась. Но она была гораздо глубже. Корень ее составляли экономические показатели производства. Синтетические алмазы нужны были промышленности позарез, но промышленность не могла бы принять их, если бы они стоили очень дорого и их производство бы- ло нерентабельным. И поэтому от лабораторной методики, при которой можно пой- ти, если очень нужно, на любые затраты, предстояло перейти к промышленной технологии, при которой расходы, увы, строго ограничены. Валентин Николаевич Бакуль окончил в 1930 г. Харьковский машиностроительный институт и работал на экспериментальном заводе треста «Союзтвердосплав». Там делали новый для тех лет материал, замечательное изобретение 30-х годов: ме- таллокерамические твердые сплавы. После Великой Отечественной войны предприятие перевели в Киев. Образовали Конструкторско-техническое бюро но твердым сплавам и инструментам, дали ему опытный завод. Работа пошла хорошо, создавались новые инструменты самого раз- ного назначения, заметно росло производство твердых сплавов. Энергичные люди, свято верящие в свои твердые сплавы, как в одно из начал современной машинной индустрии, киевские твердосплавщики тем не менее хорошо понимали, что дело у них обстоит все же не лучшим образом и что многие их инструменты сильно усту- пают заграничным. Потому что у них не было тех самых алмазов, которыми только и можно обработать поверхность твердого сплава — ничто другое ее не берет. (Поиски в Якутии еще только разворачивались, а Запад не продавал Советскому Союзу алмазы: они числились по списку сугубо стратегических материалов.) Никто из них, в том числе директор Бакуль, ни о каком синтезе, вероятнее всего, и не помышлял. Но, тем не менее, алмазы были им позарез нужны. И по- этому легко понять и представить себе, что инженер Бакуль не раз и не два ин- тересовался алмазами в самых разных учреждениях и у самых разных людей. Среди них был его давнишний друг Александр Антонович Мамуровский, работавший в то время в Научно-исследовательском горно-разведочном институте в Москве. В 1960 г., в сентябре, Бакуль был в Москве по делу, и у них с Мамуровским — не в первый раз — зашла речь об алмазах: где же их все-таки взять?.. И тут Мамуровский поделился с Бакулем новыми сведениями: не только в Амери- ке можно синтезировать алмаз. И не только в Швеции. В общем, он весьма на- стоятельно посоветовал Бакулю обратиться по этому вопросу в Институт физики высоких давлений, к члену-корреспонденту АН СССР Леониду Федоровичу Верещаги- ну. И еще Мамуровский, хорошо знавший производство, изложил свои соображения о переходе от лабораторного синтеза алмазов к их промышленному выпуску. Слож- ность обсуждаемого дела такова, трудности его столь велики, а необходимость решения так безусловна и экстренна, что развязать этот переплет можно только
одним способом: дело надо поручить тем, кому синтетические алмазы нужнее все- го . Ведь и в Соединенных Штатах именно твердосплавные фирмы еще до войны на- чали финансировать Бриджмена, искавшего подходы к синтезу. И еще Мамуровский добавил, хотя Бакуль это и сам хорошо знал, что самое специфическое оборудо- вание для синтеза — камеру высокого давления и пуансоны, передающие от пресса камере это давление, — делают из твердых сплавов. Кому же тут карты в руки, если не самим твердосплавщикам? После этого разговора Бакуль позвонил Верещагину, и в тот же день они встретились у Верещагина в институте. Возможно, что до этого они друг о друге и не слыхали, однако, судя по тому, что на следующий день Верещагин уже ехал в Киев, первый их разговор был весьма деловым. Верещагин приехал в Киев, на Вербовую улицу, чтобы познакомиться с учрежде- нием, которое хочет заняться его детищем. И, побывав на заводике, в лаборато- риях и конструкторском бюро, посовещавшись с Бакулем и его коллегами, он хо- рошо понял главные качества здешнего коллектива. И на следующий день, когда они с Бакулем пошли в ЦК партии и в Совет Министров Украины, Верещагин сказал там, что он нашел ту организацию, которую искал. Первые две установки для синтеза алмазов, «машины», как их тут стали назы- вать , привезли из Москвы на грузовиках через две недели. В Киев приехал из Института физики высоких давлений Василий Андреевич Галактионов: его задача была — передать все тонкости сотрудникам Бакуля из рук в руки. Проще говоря, научить их делать алмазы. И еще один человек приехал в Киев: Александр Антонович Мамуровский, которо- го Бакуль пригласил к себе в заместители. Немолодой в то время человек, не очень здоровый, Мамуровский оставил в Москве семью, хорошо налаженную жизнь, хорошую работу — и уехал, чтобы начать совершенно новое, чрезвычайной важно- сти для советской промышленности дело. В один из последних дней октября 1961 г. , через 11 месяцев после того, как в цехе на Вербовой улице стали монтировать первую «машину», делающую алмазы, в Москве на Киевском вокзале сошел с утреннего скорого поезда пассажир сред- них лет с портфелем в руках. За пассажиром неотступно следовали два молодых человека. Очень может быть, что в этот момент их вполне могли бы принять за сотрудни- ков секретной службы; в действительности же это были инженер и младший науч- ный сотрудник. Детективный оттенок эпизоду на вокзале придавало содержимое портфеля, который нес их шеф, — довольно невзрачного портфеля сомнительной черной кожи. Если и нельзя сказать, как в романах, что портфель был битком набит алмазами, то все же в нем были именно алмазы — первая партия 2000 ка- рат, или 400 граммов технических алмазов, выпущенных в Киеве. Бакуль привез их на XXII съезд партии, который работал в те дни в Москве. Повторим (а может быть, даже сравним с тем, что было у «Дженерал элек- трик») : с того дня, как начался монтаж первой машины, делающей алмазы, не прошло и года. Втрое меньше, чем в Америке. И еще одно: инженера Мамуровского в эти дни уже не было в живых; он скон- чался вскоре после того, как получились первые киевские алмазы. Вот уже несколько глав речь идет о наших современниках. Никто не может знать заранее, оставит ли придирчивая история в своих, как говорится, анналах именно эти имена, отыщет ли и поставит вместо них или рядом с ними другие. Однако любая история, история науки в том числе, собирается, если так можно сказать, из частей, из деталей. Независимо от того, важной или незначительной представляется та или другая из них сегодня, они необходимы, ибо передают действительные свойства эпохи, которой принадлежат. На харьковской окраине Ивановке в конце войны и первые послевоенные годы существовало замечательное «месторождение» всевозможных механических богатств
— свалка вышедшей из строя военной техники (вплоть до подбитых танков и даже самолетов). Кое-кто из тамошних мальчишек залежь эту усиленно эксплуатировал, отыскивая в ней множество полезных вещей. Один из них вскоре попал в Киев; его отца перевели туда с работой. Здесь мальчишка разыскал такую же свалку и находил там много полезного. На окраине, где они поселились неподалеку от твердосплавного завода, хорошо был известен в те времена собранный им с приятелями из старья мотоцикл не совсем обычной окраски — в желтую и черную полоску. Зеброидная машина привлекала внимание еще одной замечательной особенностью: вместо выхлопных труб у нее были грам- мофонные . В 1956 г. Леонид Евгеньевич Мельник (это о его юношеских похождениях идет речь) , отслужив в армии, поступил на твердосплавный опытный завод. Работал слесарем, поступил учиться в вуз. Его назначили мастером, однако Леонид Ев- геньевич по-прежнему посещал иной раз свою свалку и добывал там разные полез- ные вещи. И с их помощью кое-что в цехе переделывал, за что нередко получал премии по статье «рационализация». Все это, по-видимому, не имело ни малейшего отношения к проблемам алмазного синтеза, о которых будущий инженер ничего не знал. Закономерное и случайное переплетаются, однако, довольно причудливым образом. Может быть, поэтому сре- ди подробностей нашей истории были уже и электрические скаты Дэви, и лохань с водой для охлаждения кипящего чугуна у Муассана... Чтобы делать алмазы, надо было конструировать и строить оборудование, и в первую очередь — аппараты для синтеза (аппараты, работающие на сверхвысоких давлениях при температуре расплавленной стали). Но когда Бакуль обратился в некое специальное конструкторское бюро более или менее подходящего профиля (подходящего вполне быть, естественно, не могло), то ему ответили: можно по- пробовать выполнить ваш заказ. На это потребуется два года на проектирование, потом год на опытный образец и еще один год на передачу опытного образца в серию. Доводка, устранение недостатков и все, что полагается... И тогда руководители твердосплавного КБ приняли единственно возможное в тех условиях решение: начинать проектировать и строить «машины» самим. Только са- мое необходимое заказывать на стороне, добиваясь исполнения вне всякой очере- ди (а срочность дела не вызывала сомнений ни в правительстве, ни в других ин- станциях, так что можно было смело рассчитывать на всяческую поддержку). «Это был героический период», — вспоминают они сегодня о том времени. Не- редко оставались на вторую смену, иногда вообще не уходили домой. Директор Бакуль до шести работал в лаборатории, а потом приходил в цех и спрашивал, что сегодня надо делать. Становился к доске и чертил деталировки или завора- чивал ключом гайки, когда начали собирать «машины». Когда они стали монтировать самую первую свою установку для синтеза алма- зов, сразу обнаружились кое-какие просчеты, обычные во всякой механике. Ка- кой-то фланец, что должен быть да виду, конструктор упрятал бог знает куда, так что до него не добраться. А вот опасный клапан, которому хорошо быть «по- глубже», оказался снаружи. И еще гайка, которую отвинчивать каждый раз будет не с руки. И так далее, и тому подобное. По правилам, конечно, надо было переделывать чертежи, увязывать одно с дру- гим, утверждать и согласовывать. Они решили иначе. Тут же, прямо в цехе, взя- лись переделывать саму установку — «макетировать в натуре», как выразился позже один из участников этого партизанского «макетирования». Части сложней- шей аппаратуры прихватывали сваркой, примеряли и переставляли, снова прихва- тывали , на ходу отдавая в переделку фланцы, трубы, электропроводку и прочее. И в это же время все более явственным становилось еще одно обстоятельство, грозившее застопорить дело: для тех режимов, при которых должен был идти син- тез, не было ни гидравлической арматуры высокого давления, ни электрической
части нужной надежности. И они, инженеры, хорошо понимали, что, к сожалению, ни энтузиазм, ни изобретательность не могут заменить особенных свойств тонкой аппаратуры, придаваемых специальными материалами и высоким классом изготовле- ния, невозможным без специализации и традиций. Валентин Николаевич Бакуль вспоминает об этой истории: «...По правде говоря, мы стали в туник. Невозможно сделать такие вещи за считанные дни, а какую ис- кать им замену — никто не знает. Но тут один наш сотрудник — очень молодой человек, он еще учился, и его в это время исключали из института за несданные зачеты или экзамены — сказал, что мы зря мудрим и ломаем головы из-за этих заковыристых деталей, потому что де в любом самолете-бомбардировщике всего этого сколько угодно... По правде, говоря, я опешил. И другие, думаю, тоже. При чем тут самолеты и где это, интересно, мы возьмем бомбардировщик? » И Леонид Евгеньевич Мельник (предложение, разумеется, было его) стал со знанием дела разъяснять: у такого-то самолета столько-то сот или тысяч таких- то гидроцилиндров, насосов, клапанов. На них отбирается мощность столько-то и столько киловатт. Реле, регуляторы, КИП и прочее электрическое хозяйство там такие-то. А любая механика, и гидравлика, и электрическая часть изготовляется в авиации классом выше, чем где бы то ни было... После этого популярного вступления Мельник стал называть, какая часть и от какого именно механизма к чему подходит и где ее можно поискать. Продолжая недоумевать, полномочные представители алмазной фирмы отправились вместе с Мельником на облюбованную им много лет назад свалку. И там обнаружилось кое- что из вещей, в которые упиралась сборка первых киевских машин для изготовле- ния алмазов. Ну, а чего на свалке уже не было, о том они теперь, по крайней мере, знали, где спрашивать, к кому обращаться. И довольно быстро в цехе появились некото- рые совершенно необходимые вещи, заимствованные у военных — со списанной во- енной техники. Электропроводка первых установок синтеза была самолетной — из жгута надеж- нейших проводов, идущего вдоль фюзеляжа. А блок высокого давления поворачи- вался в машине поворотным механизмом башни обыкновенного танка. Однако ни машины, перепроектированные прямо на сборке в цехе, ни самолетная гидравлика, ни другие, во множестве решенные в те месяцы задачи организации и техники дела, — все это еще не решало главной задачи, не укладывалось и не могло уложиться в экономику, с которой началась эта глава. Берясь научиться делать алмазы для себя и сотен других заводов, Бакуль и его коллеги понимали, что пытаться сделать это без серьезных изменений в уже сделанном Верещагиным и его коллегами — бессмысленно. Первые киевские алмазы получились по 135 рублей за карат, почти в 30 раз дороже их тогдашней цены, и, значит, были не нужны промышленности. Первая и, вероятно, главная причина этого не составляла для киевских твер- досплавщиков никакого секрета: камера высокого давления ломалась после перво- го же синтеза, редко — после второго. На 1 карат синтезированных алмазов це- ной 5 руб. уходило 4 кг твердого сплава по 15 руб. за 1 кг, камера обходилась почти в сотню рублей и разрушалась, выдав меньше карата алмазов... Надо было найти путь к изменению этой неутешительной пропорции. Вакуль рассказывает: «Чтобы устранить явление, надо было понять его причину; для нас это значило уяснить всю механику разрушения камеры. Этим мы и занимались без конца с Алексеем Иосифовичем Прихной. Наломали столько твердого сплава, что в лабора- тории в углу выросла куча, наверное, в несколько тонн. Мы видели, что ломают- ся наши камеры чуть не каждый раз по-разному, и не могли понять, почему это происходит».
Потом у них появилась классификация поломок — картинки. Бакуль вспомнил ка- кую-то старую книжку о поломках рельсов на железной дороге: путейцы снабжают обходчиков таблицей-картинкой, чтобы обходчик мог по своему разумению отнести поломку к тому или другому типу сразу, на месте происшествия. У них было, ка- жется , 12 картинок. Лаборанты, ломающие модели камер, делали теперь примерно то же, и это за- метно ускорило работу. Опыт за опытом продолжались поиски очевидного в прин- ципе решения — сделать так, чтобы все напряжения в дольках, из которых сложе- на камера, были только сжимающими, потому что твердые сплавы не выдерживают растягивающих усилий. Затруднение, считающееся практически непреодолимым, ибо в любом предмете, подвергаемом сжатию, есть места, где именно от сжатия про- исходит растяжение. Раньше, конечно, камера сжатия получалась довольно массивной, чтобы проще было передать ей давление. Прихна и Бакуль пришли к тому, что правильнее — наоборот. Пытались делать камеры как можно меньшие... Вернемся к рассказу Бакуля: «...Не стал бы я сейчас представлять это так, будто удачную конструкцию мы, в конце концов, рассчитали. Правильнее будет сказать, что мы ее подобрали. Ин- туицией, чутьем, после тысяч, наверное, опытов. Можно сказать, что мы ее вы- лепили...» . (Может быть, тут следует вспомнить Лундблада, которому тоже казалось, что ни озарения, ни открытия, ни решающего драматического момента — не было. «Столько лет возились с этими прессами — должно же было, в конце концов, что- то получиться!»). Первая партия технических алмазов была выдана в октябре 1961 г. Бывшие твердосплавщики могли бы считать главную часть своей миссии на этом закончен- ной, а обязательство выполненным и перевыполненным. Тем более, что в Госплане полагали (тоже, наверное, справедливо, как и в случае с конструкторским бюро, просившим четыре года на создание «машин»), что массовое производство алмаз- ного порошка удастся пустить лет через пять. Для этого нужен был, прежде всего, завод. Его надо было спроектировать, по- строить и оборудовать. Нужно было готовить персонал для работы на таком заво- де . Такие вещи не делаются по волшебству. Однако бывшее бюро, преобразованное в 1961 г. в Украинский научно- исследовательский и конструкторско-технологическии институт синтетических сверхтвердых материалов и инструмента, предложило иное решение, беспрецедент- ное для научного учреждения: создать массовое производство синтетических ал- мазов прямо у себя. Сделать это на ходу — расширяя и реконструируя существую- щий опытный заводик. «Героический период» продолжался. Совершенно невозможно хотя бы просто пе- речислить всех участников эпопеи. Названные здесь имена не означают, что эти люди сделали больше других — не названных. Вот еще три имени: М. М. Бабич, Е. И. Бобровский, В. Н. Галицкий. В течение следующего года были сконструирова- ны , изготовлены и пущены в ход полуавтоматы для массового синтеза алмазов. Построены цехи. Обучены инженеры, мастера и рабочие. И, начиная с 1962 г., киевские синтетические алмазы начали бесперебойно поступать на предприятия всех отраслей промышленности — дешевые, в среднем по рублю за карат. В произ- водстве тракторов и автомобилей, керамики и волокна, кремния и германия, рез- цов и штампов, мерительного инструмента и самоцветов, кинескопов, часов, бо- тинок и великого множества других вещей искусственные алмазы служат для рез- ки, заточки, шлифования и прочих технологических операций, прежде всего окон- чательных, финишных, придающих изделиям самое высокое качество, недостижимое без алмазной обработки. Институт и его опытный завод не только изготовляют алмазы и алмазные инст-
рументы и не только их исследуют. Они пускают и налаживают у себя технологи- ческие процессы, для которых нужны алмазы. Они учат специалистов. Они помогли создать алмазное производство в Полтаве и в Ереване, а также в Польше и Венг- рии. В лаборатории синтеза алмазов (в центре без халата заместитель В.Н. Бакуля кандидат технических наук А.И. Прихна). Кто был первым, кто вторым, а кто пятым — такие счеты присущи не только спорту и случаются не только по чьей-то склонности к соперничеству. Чаще все- го они обусловлены законами все той же вездесущей экономики и в них есть важ- ное отличие от счетов спортивных: места второе, третье и так далее остаются вопросом чистого престижа. Второй и третий не получают ни серебряной, ни бронзовой медали. Все забирает первый — ему достается патент. Когда алмазов стало много, Советский Союз начал продавать их за границу. Известная западногерманская фирма закупила у нашего «Станкоимнорта» немалое количество алмазной пасты — универсального средства для тонкой доводки метал- лических поверхностей, и эту алмазную пасту покупали с все большей охотой многочисленные машиностроительные и прочие предприятия. И тут произошла неожиданность. Компания «Дженерал электрик» предъявила за- падногерманской фирме иск в нарушении патентного права: фирма-де торгует ал- мазами, синтезированными по способу, патент на который принадлежит ей, «Дже- нерал электрик». Трудно сказать, собирались они выиграть тяжбу или это было одним из ходов в сложной коммерческой игре. Так или иначе, а после взаимных визитов и споров дело кончилось ничем. Одна сторона отозвала свой иск, другая сторона продол- жает торговать алмазами. (Кстати, швед Лундблад тоже сообщил суду о своем не- доумении по поводу такого иска: позвольте, но все основные параметра назван- ные в вашем патенте, — те же, что в статье русского физика Лейпунского, опуб- ликованной в 1939 г.! Там рассчитан весь ваш процесс, так что ваш патент не имеет законной силы, он выдан ошибочно...) К тому времени во многих странах продавались искусственные алмазы вовсе не только американского производства. Например, ими начала торговать крупнейшая алмазная компания «Де Бирс», играющая первую скрипку в алмазном синдикате.
Правда, в 1955 г., когда появились первые сообщения об успешном синтезе, «Де Бирс» заявила, что никакого коммерческого значения синтез иметь никогда не будет. Но потом довольно быстро сориентировалась (возможно, даже с помощью бывших сотрудников «Дженерал электрик»). И спустя некоторое время респекта- бельнейшая «Де Бирс» предпочла объединиться в этом деле со шведами, которые все-таки на самом деле были первыми. Теперь технические алмазы производит в Швеции фирма «Скандиамант», ею управляет инженер Эрик Лундблад. Фирма основа- на на паях шведской ASEA и англо-южноафриканской «Де Бирс» (50 на 50). В 1970 г., по свидетельству Лундблада, они делали 5 млн. каратов в год — тонну алма- зов. Еще несколько чисел: в 1970 г. в Соединенных Штатах промышленность употре- била около 3,5 т искусственных алмазов. Возможно и косвенное сравнение: миро- вая добыча природных алмазов в 60-е годы равнялась примерно 5 т в год и вряд ли с тех пор заметно выросла. В СССР технических алмазов выпускают столько, сколько нужно для народного хозяйства, и любое предприятие может приобрести их без разнарядки и фондов (в отличие, например, от железа, которое распределяется по плану). Горьковский автомобильный завод или, скажем, Сестрорецкий инструментальный расходуют за год по 200 — 400 тыс. каратов — до 80 кг алмазов! И любой гражданин может купить стеклорез или пилочку для ногтей, усыпанную алмазами — синтетическими, конечно, которые продаются в Киеве, на Крещатике. Глава X. Эта история не кончается И одно-единственное ограничение осталось теперь в этом производстве — вели- чина. Величина получающихся алмазов... «Бизнес фирмы основан на производстве алмазов весом в одну тысячную карата», — пояснял в мае 1970 г. вице-президент компании «Дженерал электрик» Артур Бьюч. А попытки выращивать крупные кри- сталлы алмаза в тех же аппаратах, в которых синтезируют алмазный порошок, по- видимому, терпели неудачу. Не то, чтобы там вообще нельзя было изготовить крупный кристалл. Алмазы с хорошую горошину получались у Верещагина, а Бакуль не так давно, докладывая в Академии наук о работах своего института, показывал целую коллекцию таких го- рошин . Однако особого впечатления эти алмазы ни на кого не производят. Во- первых, все они непрозрачные, черные. А во-вторых, и прочие их свойства тако- вы, что называть-то эти кристаллы алмазами можно, однако толку от этого мало. В них столько включений графита и металла, столько нарушений кристаллической решетки, что при небольшом усилии они рассыпаются в порошок. Кому нужны такие алмазы? Теоретики утверждают, что так и должно быть. Расчеты, подобные тому, что проделал в 1942 г. Франк-Каменецкий, были повторены позже во многих лаборато- риях, интересующихся синтезом алмазов. И было доказано, стало общепризнанным, что только при очень небольшом пересыщении металлического расплава углеродом (а значит — при очень медленном росте алмаза) можно рассчитывать на получение крупного монокристалла без дефектов. Не только расчеты доказывали это, но и неудачные попытки синтезировать крупные алмазы. О том же свидетельствовал и основательный опыт синтеза других драгоценных камней, особенно рубина и сапфира. Крупные монокристаллы, приме- няемые в лазерных устройствах, приходилось выращивать не минуты, и даже не часы и не сутки, а месяцы и годы. Упоминая здесь о предмете, носящем научное название «монокристалл», мы ос- тавили в стороне то обстоятельство, что монокристалл алмаза, тем более круп-
ный монокристалл, — это, проще говоря, бриллиант. И что обладание такими мо- нокристаллами, тем более крупными, есть синоним величайшего богатства. Ну, а если бриллианты можно делать прямо в печке... Ведь с этого, собственно говоря, все и началось. Не о шлифовальных же пастах думали Хэнней и Каразин, Муассан и Хрущов, да и все остальные, перечисленные или не перечисленные в предыдущих главах лица. Несмотря на то, что монархов осталось на свете мало, несмотря на то, что к середине нашего века уже только пятая часть всех добываемых в алмазных копях камней шла на украшения, а четыре пятых — на нужды техники, блеск «Куинура», «Куллинана», «Орлова» и прочих знаменитых бриллиантов и по сей день намного затмевает в нашем сознании куда менее заметную на первый взгляд и куда более весомую роль алмазов, скромно именуемых техническими. Сказывается, возможно, та же инерция сознания, из-за которой для многих и поныне история — это жизнь и деяния цезарей... Когда в 50-х годах XX в. были синтезированы еще только первые крупицы алма- за величиной всего лишь в доли миллиметра, искусственные куллинаны стали ка- заться близкими и достижимыми. Но годы шли, а бриллианты не появлялись. ...Весной 1971 г. о получении алмазов ювелирного качества величиной в 1 карат сообщила все та же компания «Дженерал электрик». Как и следовало ожидать, мо- нокристаллы синтезировались в более мягких условиях, чем «обычные» алмазы, — при давлении 57 000 атм и температуре около 1500 С. В таких условиях пересы- щение расплава углеродом было меньшим, чем при обычном синтезе, а значит, процесс продолжался дольше. Стронг и Уинторф, авторы процесса, сообщили, что выращивание длилось около десяти суток. Технические подробности, естественно, не приводились. Разумеется, создать «машину», которая сможет работать полторы недели при температуре закипающей стали, более чем непросто. Чрезвычайно трудно сохра- нить и постоянство условий синтеза, в том числе состав среды, без чего вырас- тить правильный кристалл невозможно. Не исключено, что в этом процессе графит вообще не использовали, а исходным материалом служил алмазный порошок — в та- ком случае легче избежать графитовой грязи. Очень может быть, что и размеры камеры были побольше, чем при синтезе порошка. С точки зрения науки, с точки зрения развития техники сверхвысоких давлений все это очень интересно. Однако практический смысл такого синтеза, по- видимому , невелик. Кристалл получается гораздо дороже, чем природный алмаз того же размера и качества. Может быть, в сто, а может, в тысячу раз дороже найденного в Якутии или в Южной Африке. Во всяком случае, сама компания «Дже- нерал электрик» утверждает, что изготовлять синтетические алмазы весом в ка- рат методом Стронга — Уинторфа не имеет смысла. Может быть, потому, что «про- цесс, в результате которого природа создает крупные алмазы, нами еще не понят как следует, мы можем лишь строить о нем различные предположения», — таково пояснение Герберта Стронга. Означает ли это, что синтез крупных монокристаллов, алмазов для электрони- ки, синтез сантиметровых (почему бы и нет?) бриллиантов для нашего века надо считать неосуществимым? Нет, не значит. Начинать все равно как-то надо. Первые крупинки, если не пылинки, были у Холла и у Верещагина тоже дороже природных. А во что обошлись те, что синтезировал Лундблад, — кто сосчитает? История искусственных монокристаллов алмаза еще коротка и вряд ли кому из- вестна во всех подробностях. Бесстрастные протоколы опытов, где все, надо по- лагать, расписано по дням и минутам, пока еще упрятаны в сейфах, и уже поэто- му сразу расставить участников по «призовым местам» невозможно. Тем не менее (нет ничего тайного, что рано или поздно не стало бы явным), кое-что стано-
вится понемногу достоянием гласности. Примерно в то время, когда Эрику Лундбладу и его сотрудникам удался в Сток- гольме первый синтез, алмазами заинтересовался (вполне самостоятельно) сту- дент Борис Спицин, учившийся на третьем курсе Томского университета. Побуди- тельной причиной послужила лекция по кристаллографии, в которой говорилось об эпитаксиальном синтезе — так называется простое, в сущности, очень естествен- ное явление — если в какой-то среде зародилась какая-то кристаллическая структура, то на ее поверхности легче расти такой же структуре, чем какой- либо другой. Подобно тому, как по выкладываемой каменщиком кирпичной стенке проще продолжать класть такие же кирпичи, чем строительные блоки другой фор- мы. Лектор говорил о квасцах, а Спицину пришел в голову вот какой вопрос: если закон есть закон, то и на грани алмаза в каком-нибудь науглероженном растворе (допустим, в расплавленном чугуне) должен наращиваться алмаз? На той лекции, однако, Спицин промолчал, оставшись при своем размышлении. А потом и вовсе позабыл о нем. И вспомнил только через два года, когда уже на пятом курсе прочел (это было в 1955 г.), что синтез алмазов удался. Спицин отправился в библиотеку, прочитал все, что там нашлось по интересую- щему его предмету, и... и не нашел в научной литературе ни подтверждения своим сомнениям, ни их опровержения. Что с того, что у настойчивых экспериментаторов в XIX в. не было и не могло быть давления в 100 000 атм? Это еще ничего не доказывает — вполне достаточ- но, если была алмазная затравка, крупица алмазного кристалла, структура, на которой может продолжаться эпитаксиальный рост. И чтобы вокруг этого первона- чального кристаллика был углерод... По мнению Спицина, такие эксперименты ставились, и неоднократно. Вот, ска- жем, в «Химических и оптических записях» Ломоносова есть такое место: «При кристаллизации ставить на зарод почечные алмазы». (Слово «почечные» означает, по-видимому, малые размеры кристаллов, которые Ломоносов хотел использовать как затравку — русские купцы взвешивали драгоценные камни, пользуясь почками растений как разновесами.) Правда, удалось ли Ломоносову «поставить на зарод» алмаз — неизвестно. Но зато известны опыты более позднего времени, когда исследователи пытались, со- творить алмаз, пользуясь затравкой — крупинкой природного алмаза. Так дейст- вовали в 1880 г. Хэнней и в 1911 г. Болтон. Интересно, что ни тот, ни другой не пользовался графитом: Хэнней хотел нарастить алмаз углеродом костяного масла, Болтон — углеродом метана. Почему? А что получилось у Муассана, если — теперь это хорошо известно — максималь- ное давление внутри остывающего железного слитка не может превысить 1000 атм? Следует ли не принимать во внимание опыты профессора Руффа (1917 г.; опыт «по Муассану», обработка осадка последовательно серной, соляной, плавиковой, азотной кислотами при температуре до 1000 С): 0,5 мг остатка от 10- килограммового слитка — пылинки размером 0,5 мм, которые не реагировали с хлором, тонули в жидкости с удельным весом 3,0 и светились желтым светом в ультрафиолетовых лучах... В 1938 г. опыт Муассана повторил американец Гершей, и журнал «Сайентифик Америкен» в конце того же года сообщил, что у него получился алмаз весом 7.3 карата и длиной 1,5 мм... Не доверять даже самым солидным данным? Но вот и Лейпунский, уж на что кри- тически относился ко всем попыткам синтеза, а ведь и он допускал, что у Муас- сана получились настоящие алмазы. Как это могло быть? Настолько серьезно этот вопрос беспокоил студента-пятикурсника, что после
окончания университета он отправился из Томска в Москву — искать ответа в Ин- ституте физической химии Академии наук. Член-корреспондент АН СССР Борис Вла- димирович Дерягин, специалист по физико-химическим процессам, происходящим на поверхности веществ, заинтересовался соображениями Спицина. И Борис Владими- рович Спицин остался в институте — аспирантом у Дерягина. Кое-какие из вопросительных знаков, наставленных Спициным, его новый руко- водитель зачеркнул сразу. Например, сомнение относительно метана в опытах Болтона. Кристалл алмаза — это как бы разросшаяся во все стороны молекула из атомов углерода. И в этой «молекуле» энергия связи соседних атомов друг с другом и расстояния между ними примерно такие же, как энергия связи и расстояния между атомами в молекулах насыщенных углеводородов. Один из них — метан; его моле- кула представляет собой как бы удобный по размеру каркас, контейнер, содержи- мым которого в принципе может надстраиваться кристаллическая решетка алмаза. Однако вопросов, на которые Дерягин знал ответ, было, естественно, не так уж много. И Спицин под руководством Дерягина начал свое исследование. Спустя примерно полгода Дерягин и Спицин представляли себе что-то вроде «общего плана», в котором были три главные задачи. Задача первая. Чтобы наращивать алмазный кристалл без высокого давления, нужны свободные атомы углерода либо, еще лучше, свободные радикалы или иные молекулярные «блоки», близкие по конструкции к структуре алмазной решетки. Задача не так проста, как может показаться: многие соединения углерода при повышении температуры немедленно полимеризуются, образуя все более крупные молекулы. Задача вторая. Свободные атомы углерода (или группы атомов) должны двигать- ся с весьма большой скоростью, чтобы преодолеть отталкивание одноименно заря- женных атомов поверхности алмаза. Иными словами, нужна очень высокая темпера- тура. Задача третья. С поверхностью алмаза должно сталкиваться не больше атомов углерода, чем имеется свободных связей на этой поверхности. Иначе произойдет нечто подобное тому, как если бы каменщику стали подавать не по одному кирпи- чу , а сразу три или пять. Вместо ровной стенки получилась бы куча кирпичей. Вместо прозрачного алмаза нарастет черный слой графита. Условия были очень трудными, но, как справедливо заметил еще Лейпунский, не безнадежными... Объективные условия для серьезных поисков способа вырастить алмазный кри- сталл без высокого давления, наверное, к тому времени вполне созрели. В то самое время, когда в Институте физической химии начали заниматься алмазом, который должен был расти «из газа», служащий одной из американских авиацион- ных компаний, Джон Бринкман, размышлял о таком же выращивании алмазов, — только не в газе, а в расплавленном металле. Брицкман знал, что Руфф, повторив в 1917 г. опыт Муассана, пытался затем усовершенствовать этот способ. В науглероженный металлический расплав он по- мещал затравочный кристаллик алмаза, рассчитывая, что тот подрастет. Алмаз расти не пожелал. За четыре десятка лет, прошедших с того времени, появилось множество новых сведений о кристаллизации алмаза. Из них, в частности, следовало, что Руфф неправильно определил температуру, потребную для эпитаксиального роста. Бринкман взял графитовый тигель (графит мог выдержать очень высокую темпера- туру и одновременно служил источником углерода) и стал в нем плавить разные металлы и опускать в расплав крупинки алмаза. Он проделал множество опытов и никаких изменений с затравочными кристалли- ками не обнаружил. Но вот однажды, когда находившееся в тигле расплавленное серебро было нагрето до 3000 С, кристаллики алмаза заметно потяжелели.
В 1962 г. стало известно об опытах В. Г. Эверсола из фирмы «Юнион карбайд» в США. Вместо четырехиодистохю углерода, применявшегося Дерягиным и Спициным, Эверсол пользовался метаном (как в 1911 г. Болтон), пропаном, этаном, хлори- стым метилом. Схема его опыта казалась простой: Эверсол брал обычный алмазный порошок, продувал над ним нагретый до 900—1100 С газ, и часть углерода оседа- ла на алмазных кристалликах новым алмазным слоем. Чем мельче были пылинки, тем лучше они росли (естественно: у мелкого порошка больше общая поверх- ность) . В одном из опытов, когда размер пылинок не превышал десятой доли мик- рона (т. е. поверхность 1 г этой пыли была 20 м2) , на этом грамме наросло еще 600 мг алмаза. Правда, одновременно осаждался и графит. Так что время от времени аппарат приходилось останавливать, извлекать алмазный порошок и кипятить его в кисло- тах, чтобы вся копоть растворилась, или пропускать над порошком горячий водо- род, чтобы графит прореагировал с ним. За то время, что длился этот опыт, на- ращивание прекращали 80 раз — и каждый раз на 16 часов. Для реального промышленного процесса все это еще не подходило, но главное было в другом — опыты Эверсола и аналогичные эксперименты в Институте физиче- ской химии АН СССР доказали: алмазы можно выращивать без высокого давления. Может быть, «этим способом» росли и природные алмазы? Ведь вот в Якутии на трубках «Удачная» и «Зарница» ударили метановые фонтаны, а «Каменная», «Оли- виновая» и другие безалмазные трубки (хоть и кимберлитовые) оказались без ма- лейших признаков газа... Кто знает! Опыты доказали, что алмазы можно выращивать без высокого давления, но ниче- го подобного тому, что было после Лундблада, Холла и Верещагина, пока не про- исходит; сообщений о фабриках, изготовляющих искусственные бриллианты, нет... Время роста кристалла (месяцы? годы?) и постоянство режима в течение этого времени оказались препятствиями посложнее, чем сверхпрочные сплавы и сверхвы- сокие давления. Ювелирный процесс нуждается в ювелирной аппаратуре; любая чу- жая молекула может стать зародышем постороннего тела и свести на нет многоме- сячную работу... В 1967 г. Б. В. Дерягин и Д. В. Федосеев предложили новый метод наращивания кристаллов алмаза из газовой фазы, названный импульсным. Суть его заключалась в создании периодического импульсного пересыщения газовой фазы над затравкой. Импульсы следовали один за другим через каждую десятую часть секунды. При этом слой алмаза рос, а графит не успевал образовываться. Для этого метода был создан аппарат эпитаксиального синтеза, в принципе по той же схеме, что выбрал еще Лавуазье, когда за двести лет до них сжигал ал- маз. Шеститысячеваттная ксеноновая лампа, два параболических зеркала, концен- трирующих ее лучи, и рениевая петелька в фокусе зеркал — на ней держится ал- мазный кристаллик, который должен подрасти, или навеска алмазного порошка. Все вместе втиснуто в прозрачный сосуд из тугоплавкого кварца, через него можно прокачивать газ — тот же метан из городской газовой сети. Температура регулируется поворотом ручки реостата, давление газа — вентилем. Легко себе представить, как светит лампа в шесть тысяч «свечей»; аппарат пришлось закрыть непрозрачным кожухом. И прежде чем открыть окошко, чтобы взглянуть, как там растет алмаз, приходилось брать щиток с черным стеклом, каким пользуются сварщики. Исследователи то и дело брались за этот щиток и заглядывали в окошко, чтобы убедиться, все ли там в порядке, или в надежде увидеть что-нибудь необычное. А может быть, просто потому, что каждому человеку хочется, чтобы его дело двигалось быстрее. Как тут не глянуть лишний раз! Но быстрее дело, к сожалению, не двигалось. Грани кристаллика росли медлен- но, как и предупреждал почти тридцать лет назад Франк-Каменецкий. Увидеть, что они и в самом деле растут, было совершенно невозможно: за час прибавля-
лось всего несколько микрон. Тем не менее, это было уже в тысячу раз быстрее, чем у Эверсола, и, главное, не нужно было прерывать синтез для очистки кри- сталла от графита. Но вот 13 апреля 1967 г. в лаборатории возникло необычайное волнение — из рук в руки передавался щиток, и очередной счастливец, приникнув к ослепитель- ному окошку, видел через черное стекло совершенно неожиданную картину: на грани кристалла росла прозрачная нить. Весь вечер и всю ночь шли исследова- ния . К утру рентгенограммы подтвердили: это алмаз. Потом удалось вырастить «усы» самых разных форм и размеров. И даже круглые, и даже слегка ограненные алмазные наросты. А самое замечательное было то, что усы росли с поразительной для алмаза скоростью: в среднем по 10 микрон в час. Если по способу Эверсола слой толщиной в миллиметр мог образоваться на грани кристалла за 10 млн. часов чистого роста, то здесь алмазный ус иногда подрас- тал на 1 мм всего за 4 часа. В 2,5 млн. раз быстрее! Рост нитевидных кристаллов алмаза - алмазные усы. Монокристаллические нити, вискерсы, были известны и ранее, например, крем- ния, но их получали только в области стабильности этих веществ. Открытие Де- рягиным, Федосеевым и их сотрудниками алмазных усов, растущих из газовой фазы при низких давлениях, было зарегистрировано в Государственном реестре откры- тий СССР. И еще одно удивительное наблюдение было сделано в Институте физической хи- мии: растущий алмаз старается выбрать из метана как можно больше тяжелого изотопа углерода (С13) , тогда как графит делает как раз наоборот — предпочи- тает легкий изотоп (С12) . Кстати, природные алмазы «изотопно тяжелее» окру- жающих карбонатных пород. Одним из очень интересных для практики оказалось предложение Института фи- зической химии АН СССР и Института сверхтвердых материалов АН УССР спекать алмазные порошки, «подросшие» в метане. В этом случае удается получать поли- кристаллы исключительной прочности.
Между тем престиж искусственных алмазов становился все более высоким. В первых числах ноября 1967 г. в Бельгии, в Антверпене, владельцу одной из тамошних гранильных мастерских Иосу Бонруа позвонил по телефону его друг и попросил огранить искусственный алмаз. «Уволь бога ради!» — взмолился Бонруа и стал отнекиваться изо всех сил, по- тому что все это было уже не в первый раз. Потому что эти алмазы, американ- ские и шведские, ему уже не раз приносили и просили огранить. И он не раз пы- тался это сделать, и каждый раз убеждался, что искусственные алмазы — вещь, может быть, замечательная, но к тому делу, которым занимаются он, Иос Бонруа, и множество других специалистов по драгоценным камням, никакого отношения не имеющая. Пусть они хоть какие угодно, но только это — не ювелирные камни! «Неудобно! — ответил Бонруа его друг. — Их же привезли русские. Международ- ная вежливость и все такое...; Ты бы уж попробовал, а?» Пришлось согласиться. И в тот же день к антверпенскому фабриканту Бонруа пришел гость — Валентин Николаевич Бакуль. Он достал из кармана (или, может быть, из портфеля, это несущественно) ап- течный флакончик, какие у нас с давних пор называют пенициллиновыми. На дне флакончика были мелкие крупинки. Бонруа не выказал удивления, достал одну крупинку и стал рассматривать ее в лупу. Он вертел ее пинцетом и так, и этак, осмотром остался недоволен — и, вполне возможно, даже помянул про себя друга, сосватавшего ему русских гос- тей, не самым лестным образом. Если этот друг сказал Бонруа про искусственные алмазы, то получалось, что он ему морочил голову. Так или иначе, а киевскому гостю Бонруа, как человек весьма вежливый, отве- тил , что камни эти, хоть они и мелкие, здесь, в Антверпене, огранить можно. Ничего особенного в них для знаменитых антверпенских мастеров нет. И еще Бон- руа спросил гостя: Сьерра-Леоне? (Специалисты называют алмазики такого сорта по имени африканской страны, где их добывают.) Гость кивнул вроде бы утвердительно. Тогда хозяин позвал мастера и попросил его распилить один кристаллик. Мастер ушел, хозяин и гость продолжали приятную беседу. Не прошло и часа, как мастер вернулся и сказал, что ничего не получается — не может найти опти- ческую ось... Бонруа взял подпиленный кристаллик, возможно, даже выразил некоторое недо- умение , и вооружился снова увеличительным стеклом в старинной оправе. Долго он рассматривал алмазную крупинку со всех сторон, гораздо дольше, чем в пер- вый раз. И вдруг, наконец, он заметил какие-то едва уловимые признаки, ска- зать о которых что-либо затруднительно, ибо они принадлежат к тонкостям его профессии, — Бонруа увидел что-то такое, что отличало этот алмазик от всех виденных им раньше. И ось у кристаллика все-таки была... И Бонруа, опытнейший в этом деле человек, не поверил своим глазам. И спро- сил у Бакуля, хотя это было уже ни к чему, потому что он и так все понял: не- ужели синтетические ? Бакуль, рассмеявшись, сказал, что да. И тогда Бонруа попросил дать ему вре- мя до завтра. Когда гости ушли, резчик допилил алмазик и первым увидел, как он засверкал. Имя этого мастера ван Дун, он работал на фабрике Бонруа сорок лет и, надо по- лагать , неплохо знал свое дело. Тогда Бонруа позвал второго мастера — гра- нильщика, и все опять повторилось сначала: тот никак не мог подобраться к камню. Так что наутро, когда Бакуль, согласно уговору, пришел снова, хозяину пришлось еще раз извиниться. На резку кристалликов тоже ушел целый день. Наконец, гранильщик — фамилия его Нойенс, и он работал в алмазном деле тоже почти сорок лет — нашел ось. И камешки стали граниться в простейшую классиче-
скую форму для мелких бриллиантов, ее называют 3/8. Они были маленькие, 50 штук на карат (это значит — по четыре сотых грамма), по миллиметру с неболь- шим в диаметре, но это были прозрачные ювелирные камни. Большинство желтого цвета, а 42 — белые, чистой воды. Синтетические алмазы. На другой день Бонруа положил их в партию готовых бриллиантов и понес к коллегам — лучшим антверпенским ювелирам. И спросил одного из них, что это такое. «Да ничего особенного, — сказал коллега. — Что тут спрашивать? Ну, обыкно- венные мелкие Сьерра-Леоне. Что с того?» Он пошел ко второму коллеге, и там повторилось то же самое. И третий ювелир не увидел в бриллиантах ничего особенного — даже самый опытный глаз не смог отличить их от «обыкновенных». И тогда же, в первых числах ноября 1967 г., в Антверпене, в мастерской одного из тех ювелиров, которым Бонруа показывал ка- мешки после огранки, были изготовлены два кольца и украшены синтетическими бриллиантами из Киева. Имена дам, получивших право носить их, участники этой истории, как настоящие рыцари, огласке не предают. (Впрочем, в мае 1973 г., на заседании Президиума Академии наук СССР, на котором был доклад о синтезе алмазов, одно из этих колец присутствующим было показано.) В десятках, а может быть, и в сотнях лабораторий многих стран сотни, а мо- жет быть, и тысячи исследователей продолжают поиск, начавшийся двести с лиш- ним лет назад. Одни возлагают надежды на металлические расплавы. Семь лет работал Джон Бринкман над тем, чтоб ускорить рост алмазных кристаллов. Заменял серебро сурьмой и свинцом. Заменял графитовый тигель замкнутой системой из тантало- вых, молибденовых, вольфрамовых трубок и через них прокачивал науглероженный расплав. Варьировал концентрацию углерода и температуру. В 1964 г. фирма «Юнион карбайд» запатентовала все эти новшества. В патенте сказано, что можно вырастить алмазный монокристалл любого размера... Дело не ограничилось патен- том, и в 1970 г. на одной из американских промышленных выставок желающим предлагалось купить лицензию: производство алмазов размером... до 30 мм. Однако до сих пор ни одного искусственного алмаза подобной величины никто не видел. И трудно сказать, в чем тут дело — в технических трудностях или, может быть, в несообразной стоимости.
Другие специалисты отдают предпочтение газу — метану. Валентин Николаевич Бакуль, например, уверяет, что в ближайшие годы можно будет создать производ- ство, оснащенное аппаратами, подобными в принципе тому, что работал у Деряги- на. И что эти аппараты будут давать урожай готовых бриллиантов, правда, не очень часто, потому что бриллианты будут расти довольно долго. Можно рассчи- тывать, скажем, на один раз в род — как урожай пшеницы. Продолжают работать и те, кто надеется на сверхвысокие давления. Кто будет первым? Стоит ли задаваться таким вопросом? Ответить на него пока вряд ли кто- нибудь сможет. А потом: так ли уж это существенно? Важнее было бы предугадать, какой путь окажется наиболее экономичным. Или наиболее соответствующим «технологии» рождения природных алмазов. Но и это, пожалуй, не самое любопытное. Интереснее всего, конечно же, было бы попытаться представить себе, какими еще удивительными гранями повернется к человеку этот самый удивительный на земле кристалл. И какое место в нашей ци- вилизации займет он тогда, когда станет таким же обыкновенным веществом, как сегодня, скажем, поваренная соль. Кстати, углерода на нашей планете в десятки раз больше, чем хлора. Да и в космосе он весьма и весьма обыкновенен... Дополнение. Наш век Для производства искусственных алмазов используется несколько технологий. Исторически первый, и основной на сегодня благодаря относительно невысокой стоимости — использование высокого давления и высокой температуры (high Pressure High Temperature — HPHT). Оборудование для этого метода — многотон- ные прессы, которые могут развивать давление до 5 ГПа при 1500 С. Второй ме- тод — химическое осаждение из газовой фазы (Chemical Vapor Deposition — CVD) — когда над подложкой создаётся плазма из атомов углерода, из которой атомы постепенно конденсируются на поверхность образуя алмаз. Третий метод исполь- зует формирование наноразмерных алмазов при помощи ударной волны от взрывчат- ки. В НРНТ методе используются три вида компоновки прессов: ленточный пресс, кубический пресс и пресс с разрезной сферой. Затравки алмазов помещаются на дно капсулы, помещаемой в пресс. В прессе под давлением капсулу нагревают до температуры выше 1400 С, и металл-растворитель плавится. Расплавленный металл растворяет углерод, также заложенный в капсулу, и позволяет перемещаться ато- мам углерода к затравкам, благодаря чему затравки растут, формируя большие алмазы. В оригинальном изобретении GE, сделанном Трейси Холлом (Tracy Hall), ис- пользовался ленточный пресс, где верхняя и нижняя наковальни сдавливали ци- линдрическую ячейку. Давление внутри ячейки в радиальном направлении поддер- живалось за счёт пояса из предварительно напряжённых стальных лент, опоясы- вающих цилиндрическую капсулу. Наковальни также служили электродами, пропус- кающими ток через сжимаемую капсулу. Некоторые варианты этого пресса исполь- зуют гидравлическое давление вместо стальных лент для поддержания давления в радиальном направлении. Ленточные прессы все ещё используются, но имеют зна- чительно большие габариты, нежели оригинальная конструкция. Второй тип прессов — кубические. Они используют шесть наковален для сжатия рабочего объёма, имеющего форму куба. Первым вариантом пресса с несколькими наковальнями был пресс — тетраэдр, сжимающий рабочий объём при помощи четырёх наковален. Кубические прессы появились очень быстро, как результат попыток увеличить рабочий объём по сравнению с ленточными прессами. Кубические прес-
сы, как правило, имеют меньшие габариты по сравнению с ленточными и быстрее выходят на рабочие режимы по давлению и температуре, необходимые для получе- ния синтетических алмазов. Тем не менее, кубические прессы не так просто уве- личить для увеличения рабочего объёма. Увеличение рабочего объёма повлечёт увеличение размера наковален, которое повлечёт увеличение силы, прикладывае- мой к наковальне для получения прежнего давления. Возможным решением может быть уменьшение отношения наружной и внутренней площади наковальни за счёт использования рабочего объёма иной формы, например, додекаэдра. Но такие прессы будут сложнее и дороже в производстве. Кубический пресс для синтеза алмазов. Третий, наиболее совершенный тип прессов для выращивания алмазов — БАРС (БАРС = Беспрессовая Аппаратура высокого давления «Разрезная Сфера»). Разра- ботан в 1989—1991 гг. учёными из Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева сибирского отделения РАН. Прессы этой конструкции наиболее компакт- ные , эффективные, экономичные из всех установок для выращивания алмазов. В центр устройства помещается керамическая цилиндрическая капсула объёмом около 2 см3, в которой синтезируется алмаз. Капсула окружается передающей давление керамикой на базе пирофиллита, которая сжимается пуансонами первой ступени из твёрдого материала, например, карбида вольфрама или сплава ВК10. Восьмигран- ная сборка пуансонов первой ступени сжимается при помощи восьми стальных пу- ансонов второй ступени. После сборки конструкция заключается между двух полу- сфер диаметром около метра, фиксируемых вместе полумуфтами. Зазор между полу- сферами и стальными пуансонами заполняется гидравлическим маслом под давлени- ем , передавая усилие через пуансоны к капсуле. Капсула нагревается при помощи встроенного коаксиального графитового нагревателя, а температура контролиру- ется при помощи термопары.
Схема системы BARS. Химическое осаждение из газовой фазы — это метод получения алмазов, в кото- ром алмаз растёт за счёт осаждения углерода на затравку из водород-углеродной газовой смеси. Данный способ активно прорабатывался научными группами в мире с 1980-х. В то время как НРНТ процесс используется в промышленности для се- рийного производства алмазов, простота и гибкость CVD-технологии обусловили популярность этого метода в лабораториях. При выращивании алмазов по техноло- гии осаждения из газовой фазы можно тонко контролировать химический состав включений в итоговый продукт, выращивать алмазные плёнки на заготовках боль- шой площади. В отличие от НРНТ, CVD-процесс не требует высокого давления — процесс роста происходит при давлениях менее 27 кПа. Алмазный монокристаллический диск, полученный по технологии химиче- ского осаждения из газовой фазы. Диаметр диска — около 9 см, толщина — около 1,5 мм, вес — 155 карат (31 грамм).
Установка CVD-технологии. CVD-процесс включает в себя подготовку подложки, заполнение рабочей камеры смесью газов и их последующее возбуждение. Процесс подготовки подложки вклю- чает в себя поиск подходящего материала и правильную ориентацию его кристал- лографической плоскости, его очистку, часто включает в себя шлифовку алмазны- ми порошками, подбор оптимальной температуры подложки (около 800 С) . Газовая атмосфера всегда содержит источник углерода (обычно метан) и водород, часто в соотношении 1 к 99. Водород необходим, так как селективно переводит углерод в неалмазном состоянии в газообразное соединение. Газовая смесь в рабочей каме- ре ионизируется для образования химически активных радикалов при помощи мик- роволнового излучения, электрической дуги, лазером или каким-либо другим спо- собом . Бесцветный бриллиант, вырезанный из алмаза, выращен- ного по CVD-технологии.
В процессе роста материал рабочей камеры может протравливаться плазмой, что приводит к загрязнению растущего алмаза. Так, CVD-алмазы очень часто содержат загрязнения из кремния от смотровых окон рабочей камеры. По этой причине в конструкциях рабочих камер избегают кварцевых окошек или выносят их подальше от подложки. Также наличие следовых количеств бора делает невозможным выращи- вание чистых алмазов. Алмазные нанокристаллы (5 нм) в диаметре могут быть сформированы при дето- нации подходящей углерод-содержащей взрывчатки в металлической камере. Во время взрыва создаётся высокое давление и высокая температура, которой доста- точно для превращения углерода из взрывчатки в алмаз. Сразу после взрыва ка- меру со взрывчаткой погружают в воду, это подавляет переход алмазов в более стабильный графит. В одном из вариантов этой технологии металлическая трубка заполняется порошком графита и помещается внутрь камеры, заполненной взрыв- чаткой. Нагрев и давление, развиваемое от взрыва, достаточны для превращения графита в алмаз. Финальный продукт всегда заключён в графите и других неал- мазных формах графита, поэтому требует длительного кипячения в азотной кисло- те (около суток при 250 С) для извлечения. Полученные таким образом алмазные порошки используются в основном как абразив. Основные производители — Китай, Россия, Белоруссия. Поступление на рынок в больших количествах началось при- близительно с начала 2000-х. Электронная микрофотография детонационных наноалмазов. Алмазные кристаллы микронного размера могут быть получены при нормальных условиях в суспензии графита в органическом растворителе при воздействии ультразвуковой кавитации. В алмазы превращается до 10 % исходного графита. Себестоимость получения алмазов таким способом сопоставима с НРНТ-процессом, но качество получаемых алмазов — заметно хуже. Эта методика синтеза алмазов очень простая, но результаты были получены всего двумя научными группами, и методика пока не имеет промышленного воплощения. На процесс влияет множество параметров, включая подготовку графитовой суспензии, подбор растворителя, ис- точника и режима ультразвуковых колебаний, оптимизация которых может значи- тельно улучшить и удешевить эту технологию получения алмазов.
Ликбез НАЧАЛА ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ Реформатский С.Н. Углеводороды ряда СпН2п-4 В этом ряду углеводородов, как и в предыдущих двух, есть представители и с открытой цепью углеродных атомов - и с замкнутой. Особенно важное значение имеют углеводороды с формулой Ci0Hi6, носящие общее название — «терпены». Они весьма распространены в растительном царстве и входят в состав эфирных масел, добываемых из различных частей растений. Имеют широкое практическое примене- ние.
Физические свойства Большинство терпенов — бесцветные сильно преломляющие свет жидкости. Темпе- ратуры их кипения лежат в пределах 140—190 С, а для большинства между 150—180 С. В воде они нерастворимы, в спирте же и эфире растворяются легко. Сами слу- жат прекрасными растворителями для многих органических соединений; растворяют также смолы и потому применяются для приготовления лаков1. С парами воды ле- тучи. Большинство терпенов оптически деятельны. Наблюденная величина частич- ного светопреломления для терпенов больше, чем вычисленная. Строение, химические свойства и классификация терпенов Из факта оптической деятельности терпенов, по стереохимической гипотезе, следует, что структурные формулы их должны содержать один или несколько асим- метрических углеродных атомов. Другое вышеупомянутое физическое свойство — именно величина частичного светопреломления — указывает на присутствие кратной связи в формулах терпенов, причем превышение наблюденной величины его над вычисленной не для всех терпенов одинаково: в одних оно таково, что доказывает наличность одной двойной связи, в других — двух. Одна двойная связь, как известно, характеризует углеводороды СпН2п, а две двойных связи — СПН2П_2; между тем формула терпенов CioHi6 отвечает общей формуле СпН2п-4 т. е. терпены от предельных углеводородов отличаются меньшим содержанием шести атомов водорода; следовательно в их формуле должны быть или три двойных связи или одна тройная + одна двойная связь. Это кажущееся несоответствие легкот понять, если вспомнить, что в ряду углеводородов СпН2п есть группа полиметиленовых углеводородов, не имеющих двойной связи, а характеризующихся по своему строению замкнутой цепью атомов углерода; их наблюденное частичное светопреломление, как и при предельных углеводородах, равно вычисленному; равным образом среди углеводородов СпН2п-2 есть соединения с одной двойной связью, но при наличности замкнутой группировки; есть, наконец, представи- тели, совершенно не имеющие кратной связи, но за то с двумя замкнутыми кольцами. Отсюда следует, что в строении терпенов необходимо допустить существование замкнутой цепи углеродных атомов; при этом терпены, частичное светопреломление которых указывает на существование двух двойных связей, должны, кроме того, иметь одну замкнутую группировку (одно кольцо), и потому они называются моноциклическими; терпены же с частичным светопреломлением, отвечающим одной двойной связи, должны содержать, кроме последней, два кольца и потому называются бициклическими; есть и трициклические терпены. Эти выводы о строении терпенов, сделанные, на основании изучения физических свойств, вполне согласуются с результатами исследования их химических превра- щений. Как известно, для доказательства непредельности химических соединений пользуются обыкновенно двумя реакциями: 1) присоединения 2) окисления; при этом каждая двойная связь обусловливает присоединение двух атомов гало- гена, одной частицы галогеноводорода и др.; окисление же, по Вагнеру, при од- 1 Лаками называются растворы различных смол в различных растворителях (спирты, ски- пидар) . Сами смолы (шеллак, канифоль, копал, янтарь, даммар и др.) — очень сложные смеси различных также сложных соединений (спирты, эфиры, кислоты, оксиполитерпены и др.). Смолы имеют растительное происхождение; в воде они нерастворимы.
ной двойной связи сопровождается образованием двуатомного спирта, вследствие присоединения двух гидроксилов по месту двойной связи. Значит моноциклические терпены, как содержащие две двойных связи, должны присоединять четыре атома, например, брома, или две частицы галогеноводорода, а при окислении по Вагнеру должны переходить в четырехатомные спирты; терпены же бициклические, т. е. содержащие одну двойную связь, должны вести себя как зтилеиные углеводороды, т. е. присоединять два атома брома, одну частицу галогеноводорода, а при окислении по Вагнеру превращаться в двуатомные спирты. Опыт вполне подтвер- ждает эти соображения. Наиболее изученные терпены Ci0Hi6 делятся на две группы: 1) моноциклические с двумя двойными связями 2) бициклические с одной двойной связью. Представители первой группы производятся из моноциклического углеводорода СюН2о отнятием четырех атомов водорода, вследствие чего образуются две двой- ных связи. Важнейший представитель этой группы — дипентен. Представители вто- рой группы терпенов суть производные бициклического углеводорода Ci0Hi8 (так же, как и СюН2о, не содержащего двойных связей), происшедшие через отнятие от него двух атомов водорода и потому содержащие одну двойную связь. Главный представитель бициклических терпенов — пинен. Вышеизложенный вопрос о строении терпенов разрешен лишь отчасти; остается невыясненным: 1) из какого числа углеродных атомов образованы кольца 2) где находятся двойные связи. Эти вопросы очень трудны и до сих пор не для всех терпенов решены оконча- тельно. И в самом деле, для формулы Ci0Hi6 мыслимы разнообразной величины кольца; можно допустить, что в образовании кольца участвуют все десять атомов углерода; а можно представить себе и так, что девять углеродных атомов входят в кольцо, а десятый образует радикал метил, тогда формула углеводорода будет такая: C9Hi3'CH3; мыслимы и такие комбинации: СНЧ / СНЧ ^СН^ 1) С8Н10/ 3, 2) С7На<^ \ 3) QHУ хснч хан, \сн, и многие другие; в первой формуле кольцо образовано восемью углеродными атомами, а два метила суть так называемые боковые группы; во второй формуле кольцо — из семи углеродов, а метил и этил суть боковые группы; в третьей — кольцо из 6С, а метил и пропил — боковые группы. Сказанное относится к моно- циклическим терпенам, что же касается терпенов бициклических, то здесь это разнообразие, конечно, еще большее. Из химических превращений терпенов следующий факт имеет значение для реше- ний вопроса: многие терпены при действии на них слабых окислителей (каковы йод, слабая азотная кислота и др.) , а также и при других химических реакциях превращаются в так называемые ароматические углеводороды общей формулы СпН2п-б и их производные; нередко образуется при этом, между прочим, углеводород ци- мол С10Н14, т. е. при этом превращении терпен CioHi6 теряет два атома водорода. Цимол хорошо изучен, и строение его определено вполне точно; вот его формула: СНа I СН:=С СН I I! СН = С СН I СН3—СН-^гСНд,
т. е. частица цимола образована шестичленным кольцом углеродных атомов, ос- тальные же четыре углерода образуют две боковые группы — радикалы: метил и изопропил. Чтобы от формулы цимола Ci0Hi4 перейти к моноциклическому терпену СюНд.6, нужно по месту одной из трех двойных связей присоединить два атома во- дорода, т. е. образовать дигидро-цимол, например СН8 ! сн=с- ■сн2 ] сн—с I СН3 —СН —СН3; такая формула приписывается терпену, называемому а-терпиненом. В ней обе двойные связи находятся в углеродном кольце; но бывает и так что одна двойная связь находится в кольце, а другая — в боковой группе; такова например, фор- мула дипентена (она же — и для оптически деятельных лимоненов): СН9 СН; СН, СН3—СН — СН2 СН3—С ^ СН2. В этой формуле углеродный атом, обозначенный звездочкой, асимметричен, и потому существуют два лимонена: правый и левый, а продукт их сочетания — ди- пентен — оптически недеятелен. Особенные трудности представляет установление формул бициклических терпе- нов ; вот для примера формула пинена, предложенная Е. Вагнером: СН: СН, J :С — •СН СН3 -— С — СН* СН„ СН СН, Здесь также есть и шестичленное кольцо и радикалы: метил и изопропил; но один углеродный атом радикала изопропила вошел в соединение еще с отним угле- родом шестичленного кольца, благодаря чему в последнем образовалось второе четырехчленное кольцо. Как раньше сказано, бициклические терпены присоединяют только два атома брома, при окислении дают двуатомный спирт, и потому в них находится одна двойная связь; этому, требованию приведенная формула пинена удовлетворяет. Камфену придают следующую формулу, образованную из двух нятичленных колец: СН» ~С — СН - СН. I СН, с к СН I а>С — СН — СН2.
Из сопоставления приведенных выше формул терпенов следует, что они разнятся между собою: 1) по кольцам 2) по положению двойных связей; таких комбинаций мыслимо очень большое число; этим и объясняется большое разнообразие известных в настоящее время терпенов. Отличаются они и по опти- ческой деятельности. Следует еще заметить, что различные терпены связаны друг с другом взаимными переходами; так, из пинена легко получить камфен, а дипен- тен образуется при простом нагревании пинена или камфена до 250—270 С. Эти переходы, следовательно, связаны с перегруппировкой атомов: изменяются при этом и кольца, перемещаются и двойные связи. Представители моноциклических терпенов Лимоиен известен в трех видоизменениях: правый, левый и недеятельный. Пра- вый лимонен есть главная составная часть масла померанцевой корки и тминного масла; левый лемонен найден в масле из сосновых ихюл, а недеятельный лимонен, носящий название дипентена, находится в русском и шведском скипидаре и в про- дуктах сухой перегонки каучука, совместно с изопреном С5Н8. Кроме того он со- держится в масле Oleum cinae, почему получил название цинен; образуется при нагревании пинена и камфена, а также смешением равных количеств правого и ле- вого лимоненов. Все лимонены — жидкости приятного лимонного запаха с т. кип. 175 С. Как соединения, содержащие две двойных связи, они присоединяют 2НС1, Вг4. При окислении дипентена марганцово-калиевой солью Вагнер получил четы- рехатомный спирт. Вышеприведенная формула строения дипентена (а следовательно и лимоненов) подтверждается, между прочим, синтезом его при уплотнении двух частиц изопрена СН3 СН2: С • СН : СН2, получаемого при сухой перегонке каучука: СН, СН. I I СН, = С— СН СН~С СН, II =1 I " СН,~СН + СН, СН, —СН —СН, I "_ I СН3— С— СН3 СН3—С СН3, Сырой каучук получается из млечного сока тропических каучуковых растений, по преимуществу из семейства молочайных (Гевея, Микранда и др.), растущих главным образом в Южной Америке; важнейшим азиатским каучуковым деревом явля- ется Ficus elastica. Каучук обладает большой эластичностью, на чем основано его широкое применение. Для приготовления каучуковых предметов сырой каучук тщательно очищают и затем вулканизуют; так называется обработка его серой на холоду или при нагревании, причем сера поглощается (адсорбируется) каучуком. При избытке (25—40%) серы получается очень твердый каучук — эбонит. Гуттаперча вполне сходна с каучуком и есть также высохший сок различных тропических растений, например Isonandra gutta. Обработка та же, что и при каучуке.
Если растворить сырой каучук в хлороформе и к этому раствору прилить спир- та, то осаждается белое аморфное тело состава CioHie, но частичный вес его не отвечает этой формуле — он значительно больше, и потому пишут так: (CioHi6)x- Такие тела носят общее название политерпенов. Политерпен из сырого каучука называется пара-каучуком или просто каучуком. Представители бициклических терпенов Пинен известен в трех видоизменениях: правый, левый и недеятельный. Дея- тельные пинены получаются так: с хвойного дерева сначала снимают часть коры и затем делают на стволе надрез; из последнего вытекает смолистый сок, который носит название терпентина, или живицы. При перегонке живицы при помощи водя- ного пара в дестиллате получается терпентинное масло или скипидар, а в пере- гонной колбе остается твердое тело, так называемый гарпиус, или канифоль г). Скипидар не представляет чистого пинена; так, в русском скипидаре кроме пине- на находятся еще примеси: дипентен и карен; поэтому для выделения чистого пи- нена необходима тщательная фракционировка. В зависимости от происхождения по- лучаются различные стереоизомеры пинена; так, французский скипидар (из Pinus maritima) содержит левый пинен, немецкий н русский (нз Pinus sylvestris) — правый пинен. Живица из Pinus sylvestris по Б. Арбузову содержит 35,5% скипидара. В нем находится до 87% ос-пинена; есть в нем и р-пинен с т. кип. 161—162 С; его фор- мула отличается от формулы ос-изомера положением двойной связи вне цикла: СНа II СН С СН* СН* СН СНд Канифоль есть кислородное соединение (смоляные кислоты С20Н30О2) • Главное применение ее в мыловаренном (смоляное мыло) и бумажном (для проклейки бума- ги) производствах. Затем применяется она в лакокрасочном производстве, в про- изводстве смазочных масел, линолеума и др. Канифолью натирают смычки и ис- пользуют при пайке. Пинены — жидкости приятного запахи, нерастворимые в воде, но легко раство- римые в спирте и эфире. Кипят при 156 С, уд. в. = 0,858; удельное вращение2 = около 45°. Наблюденная величина частичного светопреломления больше вычислен- ной на величину, отвечающую одной двойной связи; это оправдывается и хими- ческими свойствами пинена. Так, при пропускании сухого хлороводорода в евеже- перегнанный охлажденный скипидар получается хлоргидрат пинена, т. е. продукт присоединения к нему одной частицы хлороводорода Ci0Hi6HCl, который по запаху и внешнему виду похож на обыкновенную камфору и потому называется искусствен- ной камфорой. Тело кристаллическое с т. пл. 131 С. Хотя образование хлоргид- рата пинена есть, повидимому, простое присоединение НС1 к непредельному со- единению, однако здесь оно сопровождается изомеризацией3, и при обратном от- 2 Удельное вращение равно углу вращения, разделенному на длину столба действующего вещества и на его плотность. 3 Если присоединение НС1 вести при очень низкой температуре, то изомеризации не происходит, и при отнятии НС1 анилином получается обратно пинен. Искусственная камфора есть изомеризованныи хлоргидрат, тождественный с хлористым борнилом. Изомеризация наступает уже при —10 С.
нятии галогеноводорода щелочью получается уже не пинен, а изомерный с ним камфен; это — кристаллическое тело с т. пл. около 50 С; известен также в трех видоизменениях. Пинен в присутствии порошкообразного никеля присоединяет 2Н и дает углево- дород пинан Ci0Hi8; при действии хлористого нитрозила NOC1 с ним соединяется, образуя нитрозохлористый пинен CioHi6NOCl с т. пл. 103 С, который при действии анилина теряет N0C1 и превращается в недеятельный пинен. При продолжительном стоянии терпентинного масла с водой, а быстрее — в при- сутствии спирта и азотной кислоты, образуется продукт присоединения трех час- тиц воды, и получается кристаллический терпингидрат CioHi9(OH)3 с т. пл. 117 С. При перегонке он теряет одну частицу воды, и тогда при 258 С перегоняется двуатомный спирт терпин Ci0Hi8(OH)2; потеря воды достигается и при сохранении терпингидрата над серной кислотой. Терпин — тело кристаллическое. Если тер- пингидрат кипятить с разбавленной серной кислотой, то теряются две частицы воды и получается одноатомный спирт терпинеол Ci0Hi7 (ОН) с т. пл. 35 С; он входит в состав различных растительных масел, пахнет сиренью и ландышами, по- чему и применяется в парфюмерии. Формулы строения терпина и терпинеола сле- дующие: сн3 сн8 СИ, — С(ОН) — СН2 СН —С СНЙ I " II I ChL — СН СН* СНо—СН СН» I - I СН3 — С(0Н) — СН3 СН3 —С(0Н) — СН3 Терпин Терпинеол При нагревании с KHS04 терпинеол теряет Н20 и дает дипентен; присоединяя же 2Н20, вновь обращается в терпингидрат; последний, как сказано, получается из пинена, но он же может быть получен и из дипентена и также под влиянием сла- бых кислот. Таким образом осуществляется переход от пинена и дипентену, пере- ход, связанный и здесь с изомеризацией, причем бициклический терпен переходит в моноциклический. Получение терпингидрата Смесь перегнанного французского или американского скипидара (200 г) с 175 см3 80%-ного спирта и 40 см3 НЫОз (уд. в. 1,3) оставляют при низкой температу- ре на несколько дней в плоских сосудах (кристаллизаторы, тарелки). Выделив- шиеся кристаллы вычерпывают, прожимают между бумагой и кристаллизуют из креп- кого спирта с примесью небольшого количества щелочи (для нейтрализации HN03) . Выход около 12% от взятого скипидара. При нагревании в пробирке 1 части терпингидрата с 2 частями KHS04 образует- ся терпинеол, который узнается по приятному его запаху. Получение жидкого терпинеола В колбе (емк. 1/2 л) нагревают 50 г терпингидрата с 100 см3 20%-ной фосфор- ной кислоты водяным паром. Для этого в колбу, снабженную вертикальным холо- дильником, пропускают по трубке водяной пар до дна колбы в течение 15 минут. Затем холодильник ставят, как для перегонки, и водяным паром отгоняют тер- пинеол. Выход 35—40 г. Жидкий терпинеол есть смесь изомеров. Лучший выход получается, если вместо фосфорной кислоты применить о- хинолинсульфоновую кислоту; на одну часть ее берут 3 части терпингидрата и 9 частей воды и перегоняют водяным паром.
Скипидар (а следовательно и пинен) при соприкосновении с воздухом постепен- но густеет и даже осмоляется; такое явление есть результат поглощения пиненом кислорода воздуха с образованием тела, сходного по своему характеру с переки- сями; полученный продукт содержит активный кислород, являясь сильным окисли- телем. Кроме того окисление скипидара воздухом в присутствии воды сопровожда- ется, по-видимому, образованием перекиси водорода, и потому скипидарная вода применяется для дезинфекции. При окислении пинена марганцово-калиевой солью Вагнер получил двухатомный спирт пиненгликоль CioHi6(OH)2a что доказывает при- сутствие одной двойной связи в формуле пинена. Окисление азотной кислотой, в зависимости от концентрации ее, дает самые разнообразные продукты, между ко- торыми находится кислота терефталевая; она же получается при окислении цимо- ла; факт этот еще раз подтверждает связь терпенов с цимолом. Крепкая HN03 воспламеняет скипидар (пинен). Получение Ci0Hi6HCl Лучше взять французский скипидар. В круглодонной колбе с небольшим дефлег- матором 300 г скипидара перегоняют на сетке над очищенным от корки натрием (15 г), нарезанным небольшими кусочками. Выделяют фракцию с т. кип. 156—161 С (смесь а- и р-пинена), 200 г этой фракции насыщают совершенно сухим НС1. Кол- ба закрыта пробкой с 4 отверстиями: одно — для термометра, другое — для НС1, третье — для мешалки и четвертое — для отводной трубки, соединенной с хлор- кальциевой трубкой и направленной в тягу. НС1 проводят через две склянки с H2S04. Ток HC1 может быть и быстрым, но все же поглощение HC1 должно быть полным. Трубка с НС1 должна оканчиваться воронкообразным расширением. Темпе- ратуру поддерживают при 15—20 С. Поглощение продолжается 3—4 часа. Масса при этом загустевает. Затем колбу держат 3—4 часа в охладительной смеси при —10— 15 С. Через ткань отсасывают кристаллы иа фарфоровой воронке и очень сильно отжимают. Выход 159 г. Растворяют в нагретом алкоголе (60—70 см3) ; по остыва- нии охлаждают до —5 С; отсасывают и отжимают. Т. пл. 118—120 С. Чистый с т. пл. 125 С получают после кристаллизации из петролейиого эфира. Получение Ci0Hi6'HCl из пинена связано со следующей изомеризацией: СИ СНо- II с — ^сня -сн — jS-Пинеи СН СНа я-Пинен СН, ^СН, СНС1 Хлористый борнил
Получение камфена В колбе растворяют при нагревании 25 г КОН в 65 г обыкновенного фенола. По- следний играет здесь роль высоко-кипящего растворителя. Когда растворение за- кончится, температуру поднимают до 170 С (термометр в жидкости) и ждут неко- торое время, чтобы вода, которая могла находиться в КОН и феноле, успела ис- париться. Операцию эту ведут под тягой. К приготовленному таким образом рас- твору КОН в феноле прибавляют 35 г Ci0Hi6HCl и смесь 20 минут кипятят с вер- тикальным холодильником (таким здесь служит длинная стеклянная трубка диам. 7—8 мм) . Затем отгоняют (холодильником и здесь служит трубка) с термометром (термометр в парах) то, что перейдет до 165 С. В перегонной колбе остается фенол и КС1. Дистиллят промывают раствором NaOH (для удаления фенола) и кри- сталлы камфена просушивают между листами пропускной бумаги. Выход = 17 г. Т. пл. 51—52 С. При повторении опыта можно употребить бывший уже в деле фенол. При получении камфена продукт реакции содержит главным образом камфен, к которому примешан борнилен; последний является нормальным продуктом реакции, тогда как образование камфена есть результат изомеризации, что видно из со- поставления формул: снч сна J с — сна сн, сн, l с — СНз — С — СН3 -сн- СН& — С — СН$ [ -СН сн сн CHft СН СН2 СН3 ■ Хлористый бориил Борнилен, г. пл. 113°, т. кип. 146,5е /СН3 СИ,- СН С< i i V сн9 I -СН, СН^ ——- СН —^С ^ СН^ Камфен, т. пл. 40—50°, т. кип, 155—161°, Свойства скипидара Взбалтывают в пробирном цилиндрике скипидар с воздухом и крахмальным клей- стером, к которому прибавлено несколько капель йодистого калия; смесь окраши- вается (медленно) в синий цвет (доказательство присутствия Н202) . Свойства скипидара В чашечку, помещенную на дне глубокого стакана, к смеси равных объемов конц. НЫОз (уд. в. 1,52) и английской4 H2S04 приливают из пипетки струю пере- гнанного скипидара; наступает бурная реакция окисления, сопровождающаяся вос- пламенением избытка взятого скипидара. Свойства скипидара Полоску пропускной бумаги5 смачивают подогретым скипидаром, прожимают слег- ка между бумагой и опускают в цилиндр с хлором. Сейчас же наступает почерне- ние бумаги (С) и обильное выделение НС1 (белый дым) , а также нередко и вос- пламенение полоски бумаги. Гловерная (английская) серная кислота, крепостью 60° по Бомз, уд. в. 1,71 Промокательная бумага.
Углеводороды ряда CnH2n-6 В этом ряду, как и в предыдущих, есть представители и с открытой и с замк- нутой группировкой углеродных атомов. От предельных углеводородов они отличаются меньшим содержанием водорода на 8 атомов; следовательно в формулах строения их могут быть или 1) четыре двойных связи, 2) три двойных + одна замкнутая группировка, 3) две двойных + два кольца, 4) одна двойная связь + три кольца, 5) ни одной двойной связи при четырех замкнутых группировках, 6) две двойных связи + одна тройная связь, 7) одна двойная связь + одна тройная + одна замкнутая группировка, 8) одра тройная связь при двух замкнутых группировках, 9) две тройных связи. Дипропаргил СН=С—СН2—СН2—С=СН относится к той группе, которая характеризу- ется открытой цепью углеродных атомов и содержит две тройных связи. Получает- ся он отнятием четырех частиц бромоводорода от четырехбромистого диаллила CH2BrCHBrCH2CH2CHBrCH2Br. Жидкость с т. кип. 85Сит. пл. - 6 С. Присоеди- няет восемь атомов брома. Дает медное и серебряное соединение. Название этого углеводорода указывает на способность его давать серебряное соединение (окон- чание „аргил" заимствовано от argentum — серебро), приставка „ди" есть удвое- ние, а „проп" происходит от радикала „пропил" с тремя углеродами; „дипроп" указывает на содержание шести углеродных атомов. Более важны и лучше изучены углеводороды с замкнутой группировкой углерод- ных атомов. Они носят название ароматических углеводородов в отличие от жир- ных, т. е. имеющих открытую группировку6. Иначе их называют бензольными угле- водородами (по имени первого представителя — бензола). Следующие реакции характерны для ароматических углеводородов. 1) Если, например, бензол СбНб, обработать крепкой азотной кислотой, то уже при обыкновенной температуре наступает энергичная реакция с образованием нит- робензола и с выделением частицы воды: СбНб + N02OH = C6H5N02 + H20. Эта реакция носит название нитрования. Получение нитробензола К дымящей HN03 понемногу из пробирки приливают бензол, и продукт реакции выливают в воду: нитробензол выделяется в виде тяжелого масла характерного горько-миндального запаха. Жирные углеводороды, в особенности нормальные, в указанных условиях заметно не нитруются. 6 Органическая химия нередко делится на две части: жирную и ароматическую; в первой рассматриваются жирные (алифатические) соединения, т. е. имеющие такую же открытую группировку углеродных атомов какая содержится и в жирах; во второй изучаются соеди- нения ароматические, т. е. имеющие замкнутую (циклическую) группировку углеродных атомов. Те из рассмотренных раньше соединений, которые также имеют циклическое строение (полиметилены, терпены), относятся к ряду алициклических соединений, а не ароматических. Приставка „али" указывает на то, что они, несмотря на циклическое строение, все же не утратили характера жирных (алифатических) соединений.
2) При действии дымящей серной кислоты бензольные углеводороды сульфируют- ся , т. е. образуют сульфокислоты, характеризующиеся присутствием группы „сульфо" : S02 (ОН) : СбНб + S02(OH)2 = C6H5S02(OH) + Н20. Для жирных углеводородов эта реакция не так характерна. В присутствии йода (катализатор) можно сульфировать и некрепкой H2S04. Сульфирование бензола К дымящей H2S04 понемногу приливают бензол и взбалтывают, чтобы бензол рас- творился; смесь осторожно выливают в двойной объем насыщенного раствора NaCl; кристаллизуется натриевая соль сульфо-бензоловой кислоты в виде листочков. 3) Как соединения не насыщенные, бензольные углеводороды должны бы были легко присоединять хлор или бром; на самом же деле при действии хлора или брома они более способны замещать свой водород на галоген, чем присоединять его; например СбНб + Вг2 = СбН5Вг + НВг. В этом отношении бензольные углеводороды разделяют свойства предельных уг- леводородов; но бромирование идет здесь легче, чем при предельных. Кроме то- го, в полученных таким образом галогенозамещенных галоген менее подвижен, чем в галогенопроизводных жирных углеводородах, так что ни действием воды, ни действием щелочи и др. реагентов нельзя удалить его из частицы; достигнуть этого можно только лишь действием металлов (Na, К, Мд). Бромирование бензола В пробирку к небольшому количеству брома, к которому прибавлен кристалл йо- да, приливают бензол; сейчас же наступает обильное выделение НВг. Строение бензола Для вывода формулы бензола имеют значение следующие факты: 1) При некоторых условиях можно получить продукты присоединения водорода, галогенов и др. к бензолу, но больше шести атомов одновалентного элемента присоединить не удается, между тем как бензол СбНб от предельного углево- дорода гексана C6Hi4 отличается меньшим содержанием восьми атомов во- дорода. Значит в формуле бензола кроме одиночных связей есть еще или три двойных или одна тройная + одна двойная. При таком условии будет понятна возможность присоединения шести атомов, например, водорода. Кроме того, ввиду невозможности присоединения восьми атомов водорода, необходимо до- пустить существование замкнутой группировки углеродных атомов. 2) Для однозамещенных бензола известно лишь по одному представителю, т. е. который бы из шести атомов водорода мы ни заместили, например на бром, всегда получим один и тот же монобром-бензол СбН5Вг. Значит положение всех атомов водорода в бензоле тождественно7 (ср. метан), а тождество их будет понятно, если они будут одинаково распределены при углеродах, т. е. по одному водороду; значит в формуле бензола СбНб должны быть шесть групп СН. 7 Тождество шести атомов водорода в бензоле впервые доказано было экспериментально Ладенбургом в 1869 году.
3) Двузамещенных бензола известно три изомера. Обозначим шесть водородов цифрами 1, 2, 3, 4, 5, 6. Допустим, что водород (1) уже замещен на бром. Получая из монобром-бензола дву бром-бензол СбН4Вг2, мы могли бы ожидать образования следующих пяти комбинаций: а) 1,2; Ь) 1,3; с) 1,4; d) 1,5 и е) 1,6, т. е. когда второй атом брома встанет на место 2-го, 3-го, 4-го, 5-го или 6-го водорода. Этим пяти комбинациям должны отвечать и пять раз- личных изомеров; известно же только три. Следовательно из пяти изомеров две пары тождественны. Тождество же возможно лишь в том случае, если ока- жутся две пары водородных атомов, симметрично расположенных по отношению к водороду (1) . Теперь допустим, что по отношению к (1) положения 2, 3 и 4 неодинаковы между собой (т. е. при замещении их на бром должны полу- читься три изомера, что и есть на самом деле), а 5 и 6 равнозначны с дру- гими положениями, т. е. комбинация 1,3 равнозначна, например, с 1,5, а 1,6 равнозначна с 1,2; комбинация же 1,4 в таком случае не имеет себе по- добных . Исходя из вышеприведенных фактов, немецкий ученый Кекуле в 1864 году пред- ложил удовлетворяющую указанным требованиям формулу бензола и его производ- ных. С тех пор благодаря структурному учению химия бензольных производных по- лучила необыкновенно широкое развитие. Кекуле предположил, что в бензоле существует замкнутая цепь углеродных ато- мов, и расположил последние в виде шестиугольника, а ввиду тождества всех во- дородов распределил их по одному при каждом углеродном атоме; тогда распреде- ление остальных единиц углеродного сродства оказалось возможным представить себе так, что все атомы углерода связаны попеременно то одиночной, то двойной связью, т. е. в формуле оказались три двойных связи и три одиночных. При такой формуле действительно понятны: 1) невозможность присоединения более шести атомов, например, водорода, 2) тождество водородных атомов, 3) что две пары атомов: 2 и 6, 3 и 5 расположены совершенно симметрично по отношению к положению (1), а комбинация 1,4 не имеет себе подобной. Формула Кекуле имеет некоторые недостатки; она не объясняет: 1) почему для бензольных углеводородов, при существовании двойных связей, затруднены реакции присоединения, 2) почему бензол не реагирует с КМп04, 3) почему комбинации 1, 2 и 1, 6 тождественны между собою, тогда как связь углеродов в этих случаях неодинакова8. Поэтому Клаус видоизменил кекулевскую формулу, заменив двойные связи диа- гональными (формула I). Формула Клауса лишена указанных недостатков, но зато имеет другие, а имен- но: 1) присоединение двух атомов брома, несомненно, совершается на счет сродства соседних углеродов, а по формуле Клауса — на счет сродства углеродов 1 и 4, или 2 и 5, или 3 и 6; 2) дигидропроизводные имеют свойства этиленных углеводородов, т. е. в формуле их должны быть две двойных связи, а здесь этого нет. Армстронг и Байер предлагают центрическую формулу (II), в которой свободные единицы сродства направлены в центр фигуры, но между собою не соединены; если две из них насытить водородом, то остальные четыре образуют две двойных свя- зи, и дигидробензол (III) имеет уже характер этиленного углеводорода: присое- Этот последний факт Кекуле объяснил таким допущением, что двойные связи в бензоле находятся в колебательном движении (осциллируют), т. е. вместо того чтобы соединять углероды первый и второй, двойная связь может соединить 1-й и 6-й; тогда вместо 3-го и 4-го она соединит 2-й и 3-й, а вместо 5-го и 6-го — 4-й и 5-й.
диняет легко бром и обесцвечивает КМп04. Хотя эта формула и более вероятна, хотя особенность ее строения, не встречающегося в жирном ряду, и объясняет особые свойства бензольных углеводородов, тем не менее пользуются обыкновенно формулой Кекуле как простейшей, помня лишь то, что двойные связи здесь по своему характеру отличны от таковых же в зтилеиных углеводородах. По теории Тиле, в формуле бензола содержатся три конъюгированные связи, благодаря чему все парциальные валентности взаимно насыщаются, а поэтому у бензола и должна отсутствовать склонность к реакциям прямого присоединения. Если же присоеди- нить к бензолу два атома водорода, то появятся свободные парциальные валент- ности, и полученный таким образом дигидробензол к реакциям присоединения про- являет большую склонность. СН сн СН II5 3 сн сн сн CHh\ сн сн сн сн сн сн / СНк I/ сн "/'сн Формула II СН2 сн/\сн« сн \// сн сн Формула I Формула III В 1911 роду Вильштеттер получил аналог бензола CsH8, цикло-октатетраен, ко- торому дал формулу в виде 8-угольника с чередующимися двойными (4) и одиноч- ными (4) связями между 8 группами СН. По Тиле при такой формуле должны отсут- ствовать свободные парциальные валентности, как и в бензоле. Значит и склон- ности к реакциям присоединения быть не должно; на деле оказалось обратное: углеводород CsH8 резко непределен, — факт, противоречащий теории Тиле. Формула бензола обыкновенно изображается просто в виде шестиугольника, зна- ки же С и Н опускаются, поэтому формула, например, монобром-бензола будет: /\ Вг \/ Для двузамещениых бензола известны три изомера: a) 1,2=1,6; b) 1,3=1,5: c) 1,4. Изомеры с заместителями при соседних углеродных атомах называются ортосое- динениями; если заместители стоят при углеродах, разъединенных одним промежу- точным углеродным атомом, то такие изомеры называются метасоединениями; если же замещение произошло при углеродных атомах, отстоящих друг1 от друга на два атома углерода, то — парасоединениями. Обыкновенно вместо приставок орто-, мета- и пара- пишут лишь начальные бук- вы; так, формула о-СбН4Вг2 значит: орто-дибром-бензол, т. е. два атома брома
заместили в бензоле два атома водорода при соседних углеродных атомах. Вг /\ Вг Вг Вг орто~ мета- дибромбензолы Вг Вг пара- Решение вопроса, принадлежит ли данное соединение к орто-, мета- или пара- ряду, может-быть основано на следующем рассуждении. Положим, мы имеем дибром- бензол СбН4Вг2. Если в нем заместить еще один атом водорода на бром, то для ортосоединений могут получиться следующие комбинации: Вг Ate 1) V" — так называемый смежный трибромбензол, где три атома брома стоят при со- седних атомах углерода; Вг Вг \/ 2) Вг - несимметрический изомер, в котором заместители стоят на 1-м, 2-м и 4-м местах; Вг А-Вг Вг 3) \/ - но здесь мы имеем случай тождественный со 2-м: получится также несиммет- рический изомер; Вг ВгАвг 4) \/ - комбинация, как мы видим, тождественная с первой, т. е. получился смежный изомер. Итак, орто-соединения при одинаковых заместителях дают только два изомерных трехзамещенных бензола: смежный и несимметрический. Для метасоединения получатся следующие трехзамещенные:
Br 1) 2) Br V Br BH 3) Br Br/\ \/ Br 4^ \/ Br Br /NBr Br \/ Здесь первая и третья комбинации тождественны: в обоих случаях имеем несим- метрический трибромбензол; вторая комбинация представляет собою симметриче- ский, а четвертая смежный изомер. Итак, из метасоединения получаются три изо- мера трехзамещенных. Рассуждая таким же образом, для парасоединений найдем возможною лишь одну комбинацию, именно несимметрического трибромбензола. Итак, определяя, сколько исследуемое двузамещенное соединение дает трехза- мещенных производных, мы можем решить вопрос, какой изомерной форме оно само соответствует. Число трехзамещенных бензола равно трем9: смежный, симметрический и несим- метрический; вот формулы изомерных три-бромбензолов: Вг Вг Вг \/ Вг Вт \У Вг Вг Вг Число четырехзамещенных бензола, например C6H2Br4, отвечает числу двузаме- щенных, так как, например, C6H2Br4 может быть рассматриваемо как двузамещенное гексабром-бензола СбВгб. Число пятизамещенных бензола отвечает числу одноза- мещенных бензола, т. е. СбНВг5 изомеров не имеет, так как по отношению к СбВгб он является его однозамещенным: вместо одного Вг стоит Н. Изомерия гомологов бензола Вывод формул для гомологов бензола производится так же, как и при предель- ных углеводородах, т. е. каждый более сложный член гомологического ряда выво- дится из предыдущего замещением в нем одного атома водорода на радикал метил. Значит формула первого гомолога бензола С7Н8 будет10 СбН5'СН3. Ввиду тождества водородных атомов в бензоле, метил-бензол изомеров не образует. Следующий гомолог бензола С8Ню выводится из метил-бензола заменою одного водорода на метил; но в метил-бензоле водородные атомы уже неодинаковы: в ме- тиле они, будучи тождественны между собою, имеют не тот характер, какой свой- ствен также тождественным между собою водородам в радикале СбН5 (этот радикал носит название „фенил")11, т. е. в метил-бензоле содержатся двоякого рода во- дороды, а потому углеводород СеНю должен образовать два изомера: один — через замещение Н на СН3 в метиле СбН5'СН2'СНз, а другой — через замещение в фениле Число изомеров для трехзамещенных равно трем при условии тождества всех трех заместителей; если же из них тождественны только два, то возможно существование шести изомеров; а если все заместители различны, то — десяти изомеров. 10 В гомологах бензола различают бензольное ядро и боковую группу; в СбН5'СН3 бензольное ядро есть СбН5, а боковая группа — СН3. 11 Общее название радикалов, производящихся из ароматических углеводородов: „арил".
/СН3 Г Н / \сн3 но последний углеводород есть двузамещенное бензола, а таких существует три изомера: орто-, мета- и пара-диметил-бензол; следовательно углеводород С8Ню должен существовать в четырех изомерных формах — один этил-бензол и три диме- тил-бензола. Опыт вполне подтверждает эти теоретические соображения. Углеводород CgHi2 может образовать следующие изомеры: 1) С6Н6-СНгСНг.СН3, 2) С6Н5-СНЧ /СН3 сн3 / н 4) С6Н3(-С- 3Н5 ^^1*з 3) СвН / и 4) СвН / СН3 \снк \сн: Все они выводятся из углеводорода С8Ню. Первый изомер есть пропил-бензол, второй — изопропил-бензол, третий — метил-этил-бензол; но так как этот по- следний есть двузамещенное бензола, то таковых должно быть три изомера: орто- мета- и пара-ряда; наконец последний есть триметил-бензол, т. е., трехзаме- щенное бензола а трехзамещенных бывает также три изомера: смежный, несиммет- рический и симметрический. Итак, углеводород CgHi2 существует в восьми изомер- ных формах. Способы получения бензольных углеводородов 1. Продукт сухой перегонки каменного угля — каменноугольный деготь, или смола, — служит богатым источником для получения многих бензольных углеводо- родов . Из гомологов бензола в дегте находятся главным образом те, в которых боковые группы образованы метилом: толуол — СбН5'СН3, три ксилола — СбН4(СН3)2л мезитилен — СбНз(СН3)з и другие. Кроме того там же находятся бензол, нафталин, антрацен и др. Для получения углеводородов деготь подвергают сначала фракционировке; полу- чают обыкновенно четыре фракции: 1) легкое масло от 80 до 170 С, 2) среднее, или карболовое, масло от 170 до 230 С, 3) тяжелое, или креозотовое, масло — до 270 С, 4) антраценовое, или зеленое, масло — 270—340 С. Для выделения бензола и его гомологов легкое масло очищают от кислот, в нем находящихся, едким натром, а от оснований — серной кислотой и потом вновь фракционируют. Фракционировка, или дробная перегонка Если взять химически чистое соединение, т. е. не содержащее никаких посто- ронних примесей, иначе — химический индивидуум, и подвергнуть его нагреванию в колбе (или другом открытом сосуде), то, если оно летуче, наступит его кипе- ние, т. е. превращение в пар. Упругость пара кипящей жидкости равна тому ат- мосферному давлению, которое в это время имеется в окружающей атмосфере. Тер- мометр, помещенный в пары кипящей жидкости, будет показывать температуру ки- пения нагреваемого соединения. Эта температура пара остается неизменной (по- стоянной) во все время кипения, если только кипячению подвергнут химический индивидуум и если давление атмосферы постоянно; так, температура кипения воды
при 760 мм давления равна 100 С, температура кипения винного спирта 78,4 С, температура кипения бензола 80,4 С и т. д. Таким образом температура кипения служит для характеристики каждого летучего химически чистого соединения. Если взять однородную смесь нескольких летучих химических индивидуумов и также подвергнуть ее кипячению, то постоянства температуры кипения уже не бу- дет : по мере улетучивания пара ртуть термометра все время будет постепенно повышаться. Положим, взята смесь 100 г винного спирта (температура кипения 78,4 С) и 100 г амилового спирта (температура кипения 132 С), помещена в кол- бу, снабженную термометром и соединенную с холодильником и приемником, и кол- ба подвергнута нагреванию. Казалось бы, когда температура поднимется до 78,4 С, должно начаться испарение винного спирта, и термометр должен был бы пока- зывать эту температуру до тех пор, пока испарится (перегонится) весь винный спирт, а потом ртуть термометра должна подняться до 132 С, и тогда только бу- дет испаряться спирт амиловый. На деле так не бывает: уже с самого начала ки- пения пары ниже кипящей жидкости будут увлекать с собою часть паров выше ки- пящей жидкости, благодаря чему температура кипения будет постепенно повышать- ся; вначале в приемнике будет собираться ниже кипящая жидкость с небольшой примесью выше кипящей, затем количество последней будет все увеличиваться и увеличиваться, а под конец перегонки количество выше кипящей жидкости будет преобладать. Для разделения таких смесей применяется дробная перегонка, или фрак- ционировка, которая состоит в том, что сгущенный в холодильнике пар последо- вательно собирают в несколько приемников и таким образом получают несколько фракций. Вот результат первой фракционировки вышеуказанной смеси двух спир- тов : Фракции 1 2 3 4 5 6 7 Темп. кип. С 80- 90 90-100 100-110 110-120 120-130 130-131 131-132 Количество в г 47 45 25 14 18 11 36 % винного спирта 88,1 82,0 61,5 52,1 18,4 4,5 0,2 % амилового спирта 11,9 18,0 38,5 47,9 81,6 95,5 99,8 В перегонной колбе останется 4 г почти чистого амилового спирта. Для дальнейшего разделения взятых спиртов каждую фракцию, начиная с первой, вновь перегоняют. Кипение первой фракции начнется теперь ниже 80 С; то, что перегонится до 80 С, собирают в отдельный приемник, а то, что перегоиится при 80—90 С, — в другой; когда термометр дойдет до 90 С, то окажется, что часть 1-й фракции, не перегиавшаяся до 90 С, останется в колбе; значит ее темпера- тура кипения выше 90 С. К этому остатку приливают 2-ю фракцию и вновь ее пе- регоняют, собирая новые фракции сначала в приемники второй перегонки (в 1-й то, что перейдет до 80 С, а во второй то, что получится при 80—90 С), а затем в новый третий приемник то, что перейдет при 90—100 С. В колбе опять получит- ся остаток; к нему приливают 3-ю фракцию и поступают с ней так же, как со второй, и т. д. Повторяя эту перегонку каждой фракции несколько раз, достига- ют того, что средние фракции в количестве своем будут все уменьшаться и уменьшаться, а крайние на счет их увеличиваться. Многократная фракционировка может привести к полному разделению смеси на ее составные части, если только температуры кипения разделяемых соединений не очень близки. Таким образом фракционировка — операция очень кропотливая. Для скорейшего достижения цели применяют дефлегматоры. Принцип их устройства состоит в том,
что пары до поступления их в холодильник заставляют проходить по вертикальной трубке (в технике — по колонне) с расширениями и сужениями, где пары, охлаж- даясь, отчасти сгущаются и стекают обратно в колбу; конечно раньше сгущаться будут пары выше кипящей жидкости; значит разделение (конечно неполное) будет происходить в самом дефлегматоре. Многие органические соединения при нагревании их до температуры кипения на- чинают разлагаться; в этих случаях нередко осуществляют перегонку при более низкой температуре, а для этого в перегонном аппарате понижают давление (вы- качивают из него воздух). Зависимость температуры кипения от давления видна из следующих примеров: уксусная кислота при 760 мм давления кипит при 118 С, а при 12 мм — при 19 С; хлор-бензол при 760 мм кипит при 132 С, а при 12 мм — при 27 С; нитротолуол при 760 мм имеет температуру кипения 236 С, а при 12 мм - 108 С. 2. Синтетически получают их действием натрия на эфирный раствор смеси гало- генозамещенных бензольного и жирного углево дорода (Фиттиг): СбН5Вг + CH3I + Na2 = СбН5СН3 + NaBr + Nal Эта реакция дает возможность судить о строении получаемого, углеводорода (ср. реакцию Вюрца). 3. Действием галогенопроизводных на бензольные углеводороды в присутствии хлористого алюминия (синтез Фриделя и Краффтса)12: СбНб + СН3С1 = СбН5СН3 + НС1. Вместо галогенопроизводного можно применить непредельный углеводород; на- пример , для введения радикала С2Н5 взять этилен, для С3Н7 — пропилен. Количество А1С13 берется очень небольшое: 0,02—0,05 грамм-молекулы на одну грамм-молекулу галогенопроизводного и углеводорода. Вместо хлористого алюминия применяют иногда смесь порошка алюминия с суле- мой. Роль катализатора А1С13 разъяснена Г. Густавсоном; он показал, что углево- дород соединяется с А1С13, образуя непрочное промежуточное соединение, кото- рое затем легко реагирует с галогенопроизводным13. Получение бромбензола В пробирке смешивают небольшие количества бензола и бромистого этила; выде- ления НВг при этом не происходит. Затем прибавляют к смеси некоторое количе- ство безводного хлористого алюминия. Через несколько времени (быстрее — при легком нагревании) начинается обильное выделение белого дыма (НВг). 4. Нагреванием ароматических кислот с известью: При нагревании ароматических углеводородов, имеющих несколько боковых групп, с хлористым алюминием наблюдается замещение боковых групп на водород. Это обстоятель- ство нужно иметь в виду при синтезе Фриделя и Краффтса. 13 Б. Меншуткин на основании данных термического анализа отрицает возможность обра- зования таких соединении. Pietro Leone при действии СбН51 на А1 в присутствии эфира получил СбН5'А112, при помощи которого синтезировал ряд гомологов бензола; реакция протекает с сильным разогреванием; спокойнее шла она в бензольном (но не эфирном) растворе. Поэтому автор объясняет реакцию Фриделя и Краффтса с А1С13 образованием промежуточного соединения с формулой СбН5'А1С12.
СбН5СООН + CaO = СбНб + CaC03 Получение бензола В медной или стеклянной тугоплавкой реторте, соединенной с холодильником и приемником, нагревают тщательно смешанные между собою 25 г СбН5'СООН и 50 г негашеной извести; полученный в приемнике бензол сушат на СаС12 и перегоняют с термометром. Т. кип. 80,4 С. Выход = 12—14 г. 5. Действием перегретого пара в присутствии H2S04 или Н3Р04 на сульфокисло- ты: C6H5S02(OH) + Н20 = СбНб + S02(OH)2 В теоретическом отношении интересны способы образования бензольных углево- дородов , устанавливающие связь между жирным рядом и ароматическим, а именно: 6. Уплотнением ацетилена при нагревании образуется бензол14: ЗС2Н2 = СбНб Этот синтез хорошо согласуется с формулой бензола и ее, таким образом, под- тверждает : сн сн • // \ сн сн сн сн сн сн \ сн сн сн ч / сн 7. В присутствии серной кислоты три частицы ацетона теряют три частицы воды и образуют симметрический триметил-бензол, или мезитилен: ЗСНзСОСНз = СбНз(СН3)з + ЗН20 8. При пропускании паров ацетона и метилового спирта над А120з при 400 С образуется гексаметилбензол: ЗСНзСОСНз + ЗСН3ОН = Сб(СН3)б + 6Н20 Физические свойства Большинство бензольных углеводородов — бесцветные жидкости характерного за- паха, нерастворимые в воде, но легко растворимые в спирте и эфире; удельный вес их меньше единицы. Перегоняются без разложения; относительно температур кипения гомологов бензола замечаются следующие правильности: 1. т. кип. выше для тех, у которых в боковой группе нормальный радикал, чем для имеющих изорадикал (ср. по таблице пропил-бензолы); 2. гомологическая разность = около 23 С; так, метил-бензол кипит при 111 С, 14 Конденсация ацетилена в присутствии активированного угля как катализатора дает сложную смесь (деготь), состоящую главным образом из ароматических углеводородов с преобладанием бензола (Н. Зелинский).
этил-бензол — при 134 С, пропил-бензол — при 157 С, бутил-бензол — при 180 С; если же водород замещается на СН3 не в боковой группе, как только что указано, а в бензольном ядре, то повышение т. кип. идет без правиль- ностей; 3. однозамещенные изомеры кипят ниже двузамещенных, а эти — ниже трехзаме- щенных (см. в таблице С9Н12) ; изомерия по ароматическому типу, т. е. зави- сящая от различного положения боковых групп, мало влияет на температуру кипения (ср. диметил-бензолы или метил-этил-бензолы). Удельный вес бензольных углеводородов довольно высок и для гомологов бензо- ла уменьшается по мере усложнения состава боковой группы; так, для бензола он = 0,8991 (для гексана = 0,660), для толуола = 0,8842, для этил-бензола = 0,8831 и т. д. Таблица бензольных углеводородов | СбНб | Бензол, т^ кип. 80,4 С. | fc7H8 [Толуол, или метил-бензол, СбН5СН3, т. кип. 111 С. | Ксилол или диметил-бензол, СбН4(СН3)2 С8Ню | о- с т. кип. 142 С, т- с т. кип. 140 С и п- с т. кип. 138 С | | Этил бензол СвН5 С2Н5, т. кип. 134 С. | I Триметил-бензол СбН3(СН3)3: смежный, т. кип. 175 С псевдокумол (1, 2, 4), т. кип. 169,5 С | | мезитилен (1, 3, 5), т. кип. 163 С | I Метил-этил-бензол СбН4(СН3) (С2Н5) : С9Н12 о-, т. кип. 160 С т-, т. кип. 159 С | п-, т. кип. 162 С I Пропил-бензол СбН5'С3Н7: нормальный, т. кип. 157 С | Изопропил-бензол, т. кип. 153 С Химические свойства 1) С азотной кислотой получаются нитро-соединения, 2) С серной кислотой — сульфокислоты, 3) С галогенами легче образуются продукты замещения, чем присоединения15. Во всех этих реакциях может произойти замещение не только одного, но и не- скольких атомов водорода. При введении в частицу второго заместителя получа- ется обыкновенно несколько изомеров по ароматическому типу (о-, т-, п-ряда) , но всегда один из них преобладает. Если первый заместитель есть или галоген, или группа ОН, или NH2, или СН3, а второй — или галоген, или S03H, или N02, то образуются преимущественно па- рапроизводные; если же первый заместитель или N02, или S03H, или СООН, то га- логен , S03H или N02 занимают по преимуществу метаположение. Следующая таблица показывает, какое положение займут: или галоген, или группа „сульфо", или группа „нитро" в соединениях, являющихся производными бензола, в котором атом водорода при первом углероде уже замещен или на гало- ген , или на ОН, или на S03H, или на N02, или на NH2, или на СН3, или на СООН, Присоединение хлора и брома к бензолу на свету происходит мгновенно, но при усло- вии отсутствия доступа кислорода, так как в данном случае он действует как антиката- лизатор. Бензол присоединяет три молекулы хлорноватистой кислоты и три молекулы озо- на.
или на CN. Цифра 2 означает ортоположение, 3 — метаположение и 4 — параполо- жение. Положение главного продукта обозначено цифрой без скобок, а положение побочного продукта, получающегося в значительно меньшем количестве, обозначе- но цифрой, заключенной в скобки. Вводимые заместители Галоген Гр. „сульфо" Гр. „нитро" Заместители, содержащиеся в исходном соединении и занимающие положение у первого углеродного атома Галоген 4(2) 4 4(2) ОН 4(2) 4(2) 4(2) S03H 3 3(4) 3(2) (4) N02 3 3(2) (4) 3(2) (4) NH2 4 4 4(2) СН3 4(2) 4(2) 4(2) СООН 3 3(4) 3(2) (4) CN 4 — 3 При действии галогена на гомологи бензола галоген может замещать водород или в бензольном ядре или в боковой группе. Замещение в ядре происходит, если реакция ведется при охлаждении или в присутствии переносителей галогена (I, SbCl5, HNO3) ; в боковой же цепи водород замещается в том случае, если дейст- вовать галогеном при нагревании (Бейльштейн, 1866) в отсутствии переносителя или если вести реакцию на прямом солнечном, свету. Так, из толуола в первом случае образуется хлор-толуол СбН4С1'СНз, а во втором — хлористый бензил СбН5'СН2С1. Характер галогена в том и другом продукте реакции неодинаков: га- логенопроизводные с галогеном в ядре не реагируют ни с водой, ни со щелочью, ни с аммиаком, между тем как галогенопроизводные с галогеном в боковой группе относятся к действию упомянутых реагентов совершенно так же, как и галогено- производные предельных и вообще жирных углеводородов16. Продукт замещения водорода в бензольном ядре на атом йода, йод-бензол СбН51, интересен в том отношении, что в нем одновалентный иод способен прояв- лять высшую валентность; так, СбН51 присоединяет два атома хлора, образуя СбН51С12, где йод трехвалентен; таков он и в иодозо-бензоле СбН5Ю, получаемом из СбН51С12 при действии на него едкого натра: СбН51С12 + 2NaOH = СбН5Ю + 2NaCl + Н20 Если обработать иодозо-бензол водяным паром, то произойдет разложение его на иод-бензол и иодо-бензол: 2СбН5Ю = СбН51 + СбН5102 в последнем соединении иод пятивалентен. Известно еще такое соединение с трехвалентным иодом (СбН5)1'0Н; называется оно — дифенил-иодоний. Иодозо- бензол и дифенил-иодоний — тела с основным характером, и в последнем соедине- нии он выражен очень сильно; а йод-бензол и йодо-бензол — тела нейтральные. Таким образом йод, переходя из одновалентного в трехвалентный, дает соедине- ния с основными свойствами. Такое же изменение химического характера имеет место и при сернистых соединениях при переходе серы из двухвалентной в четы- рехвалентную. Соединения с пятивалентным азотом также образуют аммониевые ос- нования . 16 Иногда и в жирных галогенопроизводных галоген оказывается малоподвижным; наблюда- ется это в тех случаях, когда галоген стоит при углероде, связанном двойной связью. В бензольных галогенопроизводных положение галогена как раз такое же. При повышенном давлении и при нагревании замещение галогена на гидроксил оказалось возможным; так, при нагревании СбН5С1 и СбН5Вг с 20%-ным NaOH при 300 С под давлением получается СбН5ОН. По Ульману замещение галогена облегчается катализатором — мелко раздроблен- ной медью.
Свойства бензольных соединений В течение нескольких минут кипятят в одной колбочке 1 см3 хлор-бензола СбН5С1 с 10 см3 10% спиртового раствора КОН, а в другой — с таким же количест- вом КОН 1 см3 хлористого бензила C6H5'CH2C1. Затем сильно разбавляют водой; отделяют часть водной жидкости и, подкислив азотной кислотой, испытывают азотнокислым серебром. В первом случае осадка хлористого серебра не получает- ся, а во втором он образуется. Получение C6H5CH2C1 Хлор, полученный нагреванием Мп02 с конц. HC1, пропускают через склянку с водой (для удержания НС1) , через склянку с конц. H2S04 (для осушения) и затем — в нагретый до кипения толуол (100 г) к которому прибавлено 10 г РС15. Колба с толуолом должна быть возможно лучше освещена дневным светом, а всего лучше — прямыми солнечными лучами; на рассеянном свету реакция замедляется. Колбу с толуолом перед опытом взвешивают и затем пропускают сильную струю хлора до тех пор, пока вес колбы увеличится на 37,5 г. Выделяющийся из холодильника НС1 отводят в колбу с водой. Продукт реакции подвергают фракционированной перегонке; сначала перегоняет- ся не вошедший в реакцию толуол, затем главным образом хлористый бензил в пределах 153—183 С и, наконец, высшие продукты охлорения (C6H5'CHC12 и СбН5'СНС13) ; фракцию 158—188 С еще раз перегоняют с дефлегматором и собирают то, что переходит при 176—181 С. Т. кип. хлористого бензила 178 С. Выход — около 80 г. Пары его сильно раздражают слизистые оболочки глаз и носа. При нитровании и сульфировании замещение происходит не только в бензольном ядре, но и в боковой группе; так как последняя сохраняет характер предельного углеводорода, то для нитрования боковой группы нужна слабая HN03, и реакция совершается при нагревании, а нитрование бензольного ядра производится кон- центрованной HN03, причем более трех групп N02 ввести в ядро не удается. 4) Гомологи бензола окисляются с образованием в качестве конечных продуктов карбоновых кислот; при этом каждая боковая группа (т. е. радикал, содержащий углерод) независимо от ее состава превращается в карбоксильную; бензольное же ядро остается без изменения, например СбН5СН3 + 03 = СбН5СООН + Н20 При помощи азотной кислоты боковые группы окисляются постепенно а не все разом. Хромовая смесь действует, наоборот, очень энергично, и ортосоединения от действия ее совершенно разрушаются, так что для их окисления применяют марганцово-калиевую соль. При применении различных окислителей наблюдается образование также алдеги- дов, а иногда даже и спиртов, правда в малых количествах. Отсюда следует, что окисление (как и в спиртах), следует понимать как гидроксилирование атомов водорода, стоящих в боковых группах: СбН5СН3 -> СбН5СН2(ОН) СбН5СН3 -> СбН5СН(ОН)2 -> СбН5СН=0 СбН5СН3 -> СбН5С(ОН)3 -> СбН5СООН Реакция окисления дает возможность определять количество боковых групп, так как углеводород с одной группой дает и кислоту с одним карбоксилом (т. е. од- ноосновную) — кислоту бензойную СбН5'СООН; двузамещенный дает кислоту двуос-
новную — фталевую СбН4(СООН)2 и т. д. Следовательно, определяя основность полу ченной кислоты, мы узнаем и количество замещающих водород бензола радикалов. Фталевых кислот, которые получаются при окислении углеводородов с двумя боко- выми радикалами, должно быть и действительно известно три: орто-, мета- и па- ра-ряда; свойства их различны и хорошо изучены, а потому вопрос о принадлеж- ности получаемой кислоты к тому или другому ряду решается легко; а так как ортокислота может получиться лишь из ортосоединения, мета из метасоединения и т. д., то по свойствам полученной кислоты решают вопрос и об изомерии самого углеводорода17. Окисление ксилола В колбе с обратным холодильником в течение 15 часов кипятят 10 г продажного пара-ксилола со смесью 40 г К2Сг207, 30 см3 конц. H2S04 и 60 см3 Н20. Раствор постепенно зеленеет, и пара-фталевая (иначе — терефталевая) кислота осаждает- ся на стенках колбы. Затем отгоняют водяным паром не вошедший в реакцию кси- лол и зеленый раствор фильтруют. Для очищения кислоту растворяют в разбавлен- ном теплом растворе Na2C03 и, профильтровав, вновь выделяют кислоту прили- ва ни ем НС1. Выход 4 г. Кислота очень мало растворима в воде, спирте и эфире. Окисление отвечает следующим схемам: 1) К2Сг207 + H2S04 = K2S04 + H2Cr207 2) H2Cr207 = H20 + 2Cr03 3) 2Cr03 = Cr203 + 30 4) C6H4(CH3)2 + 302 = C6H4(COOH)2 + 2H20 5) Cr203 + H2S04 = Cr2(S04)3 + 3H20 6) Cr2(S04)3 + K2S04 = 2KCr(S04)2 Сводя эти шесть уравнений в одно, получаем: СбН4(СН3)2 + 2K2Cr207 + 8H2S04 = СбН4(СООН)2 + 10Н2О + 4KCr(S04)2 5) Бензольные углеводороды при нагревании с иодистоводородной кислотой при- соединяют водород в количестве или двух (дигидропроизводные), или четырех (тетрагидропроизводные), или шести (гексагидропроизводные) атомов18. Ди- и тетрагидропроизводные имеют характер этиленных углеводородов. Гексагидропро- изводные (например, C6Hi2) отвечают общей формуле СпН2п и входят в состав неф- ти, образуя нафтены. Наиболее удобно получать их восстановлением бензольных углеводородов водородом в присутствии свежевосстановленного порошкообразного никеля при 180 С; если же катализатором служит Pt или Pd, то восстановление, например бензола в гексагидробензол C6Hi2, идет уже при обыкновенной темпера- туре19. В. Ипатьев ведет восстановление водородом при давлении в 120 атмосфер в присутствии окиси никеля. Интересно, что если гексагидробензол нагревать с Ni или Pt при 300 С, то Окисление галогенопроизводных подчиняется тем же правильности**, а потому по про- дуктам их окисления можно решить, был ли галоген в боковой группе или в бензольном ядре; например СбН5'СН2С1 окисляется в СбН5'С00Н, а изомерный с ним СбН4С1'СН3 — в СбН4С1С00Н. В первой кислоте нет хлора, а во второй есть; значит качественный анализ приведет к решению вопроса. 18 При этой реакции образуется метил-пентаметилеи С5Н9'СН3, т.е. наблюдается переход шестичленного кольца в пятичленное {Кижнер). 19 При каталитическом восстановлении чистота и водорода и углеводорода имеет очень важное значение; например примесь к бензолу тиофена исключает возможность гидрогени- зации.
отпадают 6Н и получается обратно бензол. Представители ароматических углеводородов Бензол СбНб (фен, бензен, цикло-гексатриен)20 получается фракционировкой легкого каменноугольного масла и для очищения от примесей подвергается кри- сталлизации; но полученный таким образом содержит еще малые количества тиофе- на (СбН48) . Чистый бензол получается из бензойной кислоты. Бензол — бес- цветная сильно преломляющая свет легкоподвижная жидкость, которая при охлаж- дении легко закристаллизовывается в ромбические призмы с т. пл. 5,4 С. Кипит при 80,4 С. В воде почти нерастворим, с алкоголем же, эфиром, сероуглеродом и др. смешивается во всех отношениях. Служит прекрасным растворителем для мно- гих органических тел, а также для серы, фосфора, йода и др. Горит коптящим пламенем. Окисляется довольно трудно; марганцово-калиевой соли в присутствии соды не обесцвечивает. При дейстнии хлора и брома на прямом солнечном свету дает продукты присоединения СбНбС1б и СбНбВгб — тела непрочные, легко теряющие ЗНС1, ЗНВг и переходящие таким образом в C6H3C13 и C6H3Br3, являющиеся уже про- дуктами не присоединения, а замещения. На рассеянном же свету, особенно в присутствии иода, образует продукты постепенного замещения до СбС1б и СбВгб включительно21. Изнестен и Сб1б, получаемый при нагревании бензойной кислоты с йодом в присутствии дымящей H2S04. Красно-бурые иглы. При низкой температуре в отсутствии воды присоединяет три молекулы озона. Другие превращения бензола изложены в общих свойствах бензольных углеводородов. Применения бензола очень разнообразны: в красочном производстве, как растворитель вообще и в жировой промышленности в частности, для денатурации спирта, для карбурирования, для двигателей внутреннего сгорания, для приготовления сажи, для дезинфекции, для дезинсекции, для получения абсолютного спирта и др. Свойства бензола 1) Пробирку с бензолом помещают в толченый лед: бензол закристаллизовывает- ся. 2) Асбест или пропускную бумагу смачивают бензолом и зажигают: обильное от- деление копоти. 3) Взбалтывают беизол с бромной водой: обесцвечивания це происходит. 4) Взбалтывают беизол с раствором КМп04 + ЫагСОз; обесцвечивания не происхо- дит. Получение С6Н5Вг В колбе емк. 125 см3, соединенной с вертикальным холодильником, к смеси 20 г бензола с 0,5 г железной проволоки (переноситель галогена) из вороики с краном постепенно приливают 16 см3 брома. Колбу осторожно подогревают на сет- ке. Выделяющийся при реакции НВг проводят в сосуд с водой, укрепляя газоот- 20 Бензол открыт был Фарадеем в 1824 году. Спустя 8 лет Митчерлих получил его из бензойной кислоты и назвал бензином; название бензол дано Либихом. 21 Пара-дихлор-бензол применяется как средство против моли.
водную трубку так, чтобы конец ее был над водой. После того как приливание брома закончено, нагревание продолжают до тех пор, пока над жидкостью исчез- нут бурые пары брома. Продукт взбалтывают несколько раз с водой и отгоняют с водяным паром. Когда в холодильнике появятся кристаллы (C6H4Br2), переменяют приемник. Из первого дестиллата отделяют масло, сушат на СаС12 и, отфиль- тровав от СаС12, перегоняют с термометром, собирая то, что переходит при 150- 160 С. Т. кип. СбН5Вг = 155 С. Выход 30—35 г. Остаток после отгонки СбН5Вг выливают в чашку, сюда же присоединяют кри- сталлы, полученные во втором приемнике; по охлаждении кристаллы при помощи шпателя переносят на неглазурованную глиняную пластинку и, когда жидкие части впитаются глиной, твердое тело перекристаллизовывают из спирта. Т. пл. пара- дибром-бензола 89 С. Толуол СбН5'СН3 получен был впервые из толуанского бальзама (откуда и заим- ствовано его название), а теперь получается их легкого каменноугольного мас- ла; может быть получен и по реакции Фиттига действием натрия на эфирный рас- твор смеси бром-бензола и йодистого метила, почему и называется метил- бензолом или фенил-метаном. Бесцветная жидкость приятного запаха, с т. кип. 111 Сит. пл. — 94 С. При окислении дает бензойную кислоту СбН5'СООН. Ксилолы СбН4(СН3)2, или диметилбензолы (3), находятся в каменноугольной смо- ле . Получены и синтетически, по реакции Фиттига. Ксилолы — жидкости с близки- ми температурами кипения. При окислении сначала одна метиловая группа превра- щается в карбоксильную, а затем и другая; в первом, случае образуются, толуи- ловые кислоты (3) : СН3'СбН4'СООН, а во втором — фталевые кислоты (3) : СО- ОНСбН4СООН. С ксилолами изомерен этил-бензол СбН5'С2Н5; получается действием натрия на смесь бром-бензола и бромистого этила: СбН5Вг + C2H5Br + Na2 = СбН5С2Н5 + 2NaBr Как однозамещенное бензола при окислении превращается в бензойную кислоту. Получение С6Н5' С2Н5 В круглодонной колбе емк. 300 см3, снабженной вертикальным холодильником, к 70 см3 сухого эфира22 прибавляют 18 г натрия (в виде проволоки); по окончании выделения пузырьков газа (Н2) приливают смесь 40 г СбН5Вг с 40 г С2Н5Вг и ос- тавляют до другого дия; если жидкость закипит, то колбу погружают в холодную воду. На другой день отгоняют эфир на водяной бане, остаток же перегоняют, нагревая колбу на коптящем пламени, непрерывно обводя горелкой дно колбы. Дестиллат подвергают двукратной фракционировке, собирая продукт, переходящий в пределах 134—135 С. Т. кип. этил-бензола 135 С. Выход 17 г. Из углеводородов с формулой CioHi4 особенно важен пара-метил-изопропил- бензол СзН7-СбН4'СН3, или цимол. Находится он в куминовом масле; образуется при действии йода или конц. серной кислоты на многие терпены. Строение его до- казывается синтезом и реакцией окисления. Синтетически получается при дейст- вии натрия на смесь йодистого метила и пара-бром-изопропил-бензола: С3Н7СбН4Вг + CH3I + Na2 = С3Н7-СбН4СНз + NaBr + Nal Сухой эфир приготовляют так: обыкновенный эфир взбалтывают в делительной воронке два раза с равным объемом воды, к которой прибавлено очень немного КОН, и, отделив от водной жидкости, настаивают сутки на СаС12; затем над хлористым же кальцием пере- гоняют . Т. кип. 35 С.
Жидкость приятного запаха с т. кип. 175 С. При окислении дает пара- толуиловую СООН'СбН4'СН3, куминовую СзН7'СбН4'СООН и пара-фталевую СбН4(СООН)2 кислоты. Однозамещенные гомологи бензола могут быть рассматриваемы с двух точек зре- ния : и как производные бензола и как производные предельных углеводородов;- а потому толуол СбН5'СН3 может быть назван и метил-бензолом и фенил-метаном. Бо- лее непредельные углеводороды общей формулы СпН2п-8 будут производиться из уг- леводородов ряда СпН2п замещением одного атома водорода на радикал фенил; на- пример СбН5'СН:СН2 есть фенил-этилен (иначе стирол). Углеводороды CnH2n-io про- изводятся таким же образом из СпН2п_2; например СбН5'С=СН есть фенил-ацетилен. Химические свойства этих углеводородов двояки: .благодаря кратной связи в бо- ковой группе, они вполне сходны с свойствами зтилеиных и ацетиленных углево- дородов, а благодаря радикалу фенилу они имеют также и свойства ароматических углеводородов. Нафталин СюН8 еще более удален от предела насыщения: он относится к ряду CnH2n-i2 • Одновременно с бензолом, стиролом и др. образуется при накаливании многих органических соединений, например метана, этилена, ацетилена, спирта, уксусной кислоты и др. Фабрично добывают нафталин из той фракции каменно- угольной смолы, которая называется карболовым маслом; при охлаждении послед- него выкристаллизовывается нечистый нафталин; для получения в чистом виде его прессуют, а затем перегоняют или возгоняют. Нафталин кристаллизуется в бле- стящих моноклинических таблицах или листочках; т. пл. его = 80 С, т. кип. = 218 С. Обладает характерным дегтярным запахом. Нерастворим в воде, но раство- ряется в спирте и эфире. Легко возгоняется и улетучивается с водяными парами. По химическим свойствам, хотя он и не может быть причислен к гомологам бензо- ла, тем не менее во многом напоминает их. Так, реакции присоединения затруд- нены, и продукты, получаемые при этом, никогда не достигают предела насыще- ния; наоборот, реакции замещения, здесь обычны. Результат действия галогенов, азотной и серной кислот тот же самый, что и при бензоле. Все это указывает на то, что и строение нафталина аналогично строению бензола. При окислении нафталина получается орто-фталевая кислота СбН4(СООН)2 — факт, заставляющий признать, что в формуле нафталина есть бензольное ядро, связан- ное с двумя боковыми группами в ортоположении. Но следующий факт говорит за присутствие и второго бензольного ядра. Нитронафталин Ci0H7'NO2 окисляется в нитрофталевую кислоту СбН3 (N02) (COOH)2; следовательно при этой реакции сохра- нилось бензольное ядро, в котором стоит N02; если нитронафталин восстановить, то группа N02, не меняя своего места, переходит в NH2; получается амидо- нафталин Ci0H7'NH2, который при окислении дает фталевую кислоту, а должен бы был дать амидофталевую; значит бензольное ядро, где стояла группа NH2, при окислении разрушилось, а другое сохранилось. Указанные превращения становятся понятными, если принять формулу, предложенную Эрленмейером: 1 сн сн сн^х/ч сн СН^/Х^СН сн сн или II а а а а. III или С,Н4< |1 >C4Hj. С Подтверждается эта формула также образованием нафталина при отпадении трех частиц воды от трехатомного спирта:
С0Н5— СН*ОН-СН2— СН ОН— СНд-ОН. снгсн*он сн сн СН //\/\ СН2 СН / V-/4CH I II I =зн3о+ ] | I снч/сн/сн*он сн\/с\//сн сн сн2он сн сн Нафталин присоединяет водород значительно легче чем бензол; особенно легко Н2 и 2Н2; более пяти молекул водорода не присоединяется, что и понятно при пяти двойных связях. Если представить себе плоскость, проходящую через два центральных (негидро- генизованных) углеродных атома, то формула окажется вполне симметричною. Ос- тальные углеродные атомы по отношению к этой плоскости образуют две группы: обозначенные во второй формуле через буквы а расположены ближе к упомянутой плоскости, и водороды, при них стоящие, тождественны; те же, которые названы буквою Р, отстоят дальше от нее, и водороды при них так же тождественны, но отличны от ос-водородов. Поэтому однозамещенные производные нафталина сущест- вуют в двух изомерах: ос и р. Двузамещенных нафталина десять. С увеличением числа заместителей очень сильно возрастает число возможных изомеров; подсчитано, что если все атомы водорода заместить на восемь различ- ных заместителей, то будет 10 766 600 изомеров. Свойства нафталина a) В пробирке нагревают нафталин; сначала он плавится, затем кипит, а при ох- лаждении опять закристаллнзовывается. b) В пробирке к нафталину приливают немного брома; наступает обильное отделе- ние НВг. c) 1 г нафталина вносят в 5 см3 конц. HN03; смесь выливают затем в воду; оса- ждается желтый ос-нитронафталнн. Его перекристаллизовывают из небольшого количества спирта. Желтые иглы с т. пл. 61 С. Нафталин, как и бензол, образует ряд гомологов, получаемых по способу Фит- тига или по способу Фриделя и Краффтса. Для последних, равно как и для нафта- лина, характерна способность давать кристаллическое соединение с пикриновой кислотой; нафталин дает при этом СюН8СбН2 (NO2) зОН с т. пл. 149 С. Нафталин применяется для получения многих красящих веществ, для получения фталевой кислоты, как средство против моли и др. Свойства нафталина К конц. эфирному раствору нафталина приливают равный объем конц. эфирного же раствора пикриновой кислоты; получается кристаллический осадок. Углеводороды ряда CnH2n-i4 образуют две группы: производные 1) дифенила СбН5—СбН5 2) дифенилметана СбН5'СН2'СбН5; от них обычным путем производится ряд гомологов. Дифенил получается при действии натрия23 на монобром-бензол или при нагре- вании монойодбензола с порошкообразной медью, а лучше — при пропускании паров Я. Мнханленко показал, что реакция образования дифенила идет почти количественно при кипячении (11 часов) эфирного раствора моно-бромбензола (14 мол.) с порошкооб- разным магнием (1 мол.) в присутствии безводного хлорного железа (0,06 мол.)
бензола через накаленную до 750 С трубку: СбНе + СбНе — С6Н5С6Н5 + Н2; находится и в каменноугольной смоле, где он и образуется, вероятно, под влиянием высокой температуры. Бесцветные кристаллы приятного запаха с т. пл. 71 С и т. кип. 254 С; слабые окислители на него не действуют, а сильные (Н2Сг04) превращают его в бензой- ную кислоту., Дифенил-метан получается действием А1С1з на смесь хлористого бензила с бен- золом : СбН5-СН2С1 + СбНб = СбН5-СН2-СбН5 + НС1 Кристаллы с запахом апельсинных корок; т. пл. 27 С; при окислении дает бен- зофенон СбН5—СО—СбН5 и затем бензойную кислоту. При пропускании паров дифенилметана через накаленную трубку образуется флуорен: j ^СН£ —углеводород ряда CnH5n ^ ад' Его подробная формула строения такая: СН СН //\ /ч СН С-^С СН I II II : СН С С СН СН СН2 СН Значит формула флуорена представляет собою результат сочетания трех ядер: двух шестичленных (бензольных) и одного пяти-членного (цикло-пента-диена). Гомологи дифенилметана получаются при действии конц. H2S04 на смесь алдеги- дов или кетонов с бензолом и его гомологами (Байер)24: СН3СН:0 + 2СбНб = СН3СН (СбН5) 2 + Н20 Углеводороды большей непредельности происходят из зтилеиных и ацетиленных углеводородов замещением в них 2Н на 2СбН5; например дифенил-этилен (стилбен) СбН5—СН=СН—СбН5 (т. пл. 124 С) относится (как и флуорен) к ряду CnH2n_i6, дифе- нил-ацетилен (толан) СбН5—С=С-СбН5 (т. пл. 60 С) — к ряду CnH2n-i8 К ряду CnH2n_i8 относятся антрацен и фенантрен — Ci4Hi0, находящиеся в антра- ценовом масле, откуда их получают дальнейшею фракционировкою, а разделяют по- средством сероуглерода, в котором растворим только фенантрен. Для очищения антрацен перекристаллизовывают из ксилола и спирта и возгоняют. Формулы 24 Если применить в этой реакции муравьиный алдегид, то он с бензолом должен дать дифенилметан: СН20 + 2СбНб = Н20 + (СбН5)2СН2; берут обыкновенно метилал: СН2(ОСН3)2 + 2СбНб = 2СН3ОН + (СбН5)2СН2.
строения их следующие: СН СН сн/\5^ с Антраце н СН СН \V4CH /с\/сн ч/с\! СН СН СН СН или С.Н / СН /^6^4- Ауверс на основании спектрохимических исследований дает антрацену такую формулу: СН СН СН СН СН Q/ \= ч СН С С СН It I I I СН С С СН \^\/\/ СН СН СН Фенантре и СН СН \С СН // ч г/с с\= СН СН СН СН сн —сн СН или | 1 СвН4~ СвНГ Строение антрацена доказывается получением его при действии цинковой пыли на антрахинон и при нагревании четырехбромистого этана с бензолом в присутст- вии А1С1з (Аншютц) : ВгСНВг ^в + I + СбНе * ВгСНВг СН = С6Н,/|\сеН4 + 4НВг. СН Однозамещенных производных антрацен образует три изомера: а, р и у, послед- ний имеет заместителя при С, связанном диагональной связью, т. е. в среднем шестиугольнике; изомеры же аир соответствуют нафталиновым. Подтверждением формулы фенантрена служит образование его при пропускании паров стилбена через накаленную трубку (ср. образование дифенила из бензола): СН СН СН с*н5 СА с(н4 :СН С6Н4 Антрацен образует моноклинические таблички с синей флуоресценцией. Нерас- творим в воде, трудно растворяется в спирте и эфире, легко — в горячем бензо- ле. Плавится при 213 С и кипит при 340 С. С пикриновой кислотой образует красные иглы Ci4Hi0 СбН2 (NO2) з (ОН) , с т. пл. 138 С. Применяется для получения красящих веществ — ализарина и его производных. Фенантрен кристаллизуется в листочках с т. пл. 103 С.
Трифенил-метан (СбН5)зСН относится к ряду СпН2п-22; получается из смеси хлори- стого бензилидена с бензолом в присутствии А1С1з: СбН5СНС12 + 2СбНб = (СбН5)3СН + 2НС1 В этой реакции C6H5'CHC12 можно заменить хлороформом: СНС13 + ЗСбНб = (СбН5)3СН + ЗНС1 С хорошим выходом (до 80%) получается трифенилметан при действии магний- бром-фенила на хлороформ: СНС13 + ЗСбН5МдВг = СбН5)3СН + ЗМдС1Вг Его же можно получить, по Байеру, из бензойного алдегида и бензола в при- сутствии серной кислоты: СбН5СН:0 + 2СбНб = СбН5СН (СбН5) 2 + Н20 Красивые бесцветные призмы с т. пл. 93 С. При окислении дает трифенилкарби- нол (СбН5)зС'ОН (Гемилиан, 1874). Трифенилметан стоит в близкой связи с роза- нилинами, от которых производятся анилиновые краски. Получение трифенилметана по Фриделю-Краффтсу В полутора-литровой колбе к 500 г возможно чистого и сухого бензола в смеси с 100 г хлороформа в 4—5 приемов прибавляют 150 г возогнанного и истертого в горячей ступке А1С13 и два часа нагревают с вертикальным холодильником на во- дяной бане так, чтобы бензол кипел. Затем по охлаждении продукт реакции осто- рожно выливают в равный объем ледяной воды и прибавляют соляной кислоты до растворения продукта. Бензольный раствор отделяют, фильтруют через сухой фильтр и отгоняют бензол на водяной бане. Остаток перегоняют с термометром. Собирают то, что переходит выше 150 С. Вблизи 200 С наступает обильное отде- ление НС1 вследствие разложения комплексного соединения. После этого перего- няется смесь ди- и трифенилметана. Перегонку продолжают без термометра до разложения (темыобурая окраска). Дестиллат вновь перегоняют и собирают то, что перегоняется выше 300 С. Дестиллат закристаллизовывается. Его растворяют в горячем бензоле. При охлаждении кристаллизуется соединение бензола с трифе- нилметаном Ci9Hi6'C6H6. Нагреванием кристаллов на водяной бане удаляют бензол; остаток по охлаждении кристаллизуют из горячего спирта. Т. пл. 93 С. Выход 10—30 г. Выход зависит от качества А1С13: свежеприготовленный дает наилучшие результаты. При замещении в трифенилметане водорода в группе СИ на хлор получается три- фенил-хлор-метан; если подействовать на него магний-бром-фенилом, то получа- ется тетрафенилметан: (СбН5)3СС1 + СбН5МдВг = (СбН5)4С + MgBrCl Бесцветные кристаллы с т. пл. 282 Сит. кип. 431 С. Этот углеводород С25Н20 относится к ряду СпН2п_зо • Если на бензольный раствор трифенил-хлор-метана без доступа воздуха подей- ствовать цинком, то получается соединение с очень резко выраженной способно- стью к реакциям прямого соединения. Так, оно моментально обесцвечивает рас- твор йода с образованием (СбН5)зС1; на воздухе быстро поглощает кислород, об-
разуя перекись трифенилметила (СбН5) зСО'О'С (СбН5) з- Это тело, открытое Гомбер- гом, имеет формулу (СбН5)зС, т. е. представляет собою производное радикала ме- тила и потому может быть названо „трифенилметилп. Удобнее получать трифенилметил действием порошка меди на раствор трифенил- хлорметана в лигроине и в атмосфере С02. Это — бесцветное кристаллическое те- ло с температурой плавления 145—147 С. Растворяется в сероуглероде и хлоро- форме, образуя оранжевый раствор, представляющий смесь желтого и бесцветного тела. Со всеми растворителями, кроме ацетона, оно дает молекулярные соедине- ния . Присоединяет водород, переходя в трифенилметан. Дальнейшие исследования показали, что только желтая модификация склонна к реакциям. Бесцветная модификация есть гекса-фенилэтан (СбН5) зС—С(СбН5) з/ форму- ла подтверждается определением молекулярного веса; эта модификация при рас- творении отчасти диссоциирует, переходя в желтую, которой приписывают формулу (СбН5)зС, т. е. это — трифенилметил. Гексафенилэтан СзвНзо отвечает общей фор- муле СпН2п-4б. Эти соединения очень интересны в двух отношениях: 1) здесь мы имеем первого представителя с трехвалентным углеродом, 2) в гексафенилэтане одиночная связь между атомами углерода очень легко разрывается, чего обыкновенно не бывает. ПРИРОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ Нефть известна была еще до нашей эры (Геродот и Плиний о ней упоминают) ; однако добывание и практическое применение ее началось лишь с 1859 г., когда открыты были богатые залежи ее в Пенсильвании. Месторождения нефти известны теперь во многих странах. Сырая нефть представляет собою маслообразную жидкость с удельным весом меньше единицы, обыкновенно бурого или темно-бурого цвета; есть, впрочем, и светлые, т. е. малоокрашенные нефти. На воздухе она теряет более летучие со- ставные части, поглощает кислород и постепенно густеет. Имеет своеобразный запах, обладает оптической деятельностью, в воде нерастворима. Главная составная часть всех нефтей — углеводороды; кроме них содержатся в нефти кислоты, фенолы, азотистые и сернистые соединения. Смотря по месторож- дению нефти, углеводороды бывают разные; так, американская нефть по преимуще- ству состоит из предельных углеводородов, а бакинская — главным образом из углеводородов полиметиленовых (из циклопентанов и циклогексанов, названных нафтенами). Есть нефти и смешанного состава, например галицийская. Нафтены найдены и в американской нефти, но в малом количестве; в свою очередь и в кавказской нефти есть немного предельных углеводородов. Кроме названных, во всех нефтях содержатся также и ароматические углеводороды и очень мало олефи- нов. Приблизительный состав углеводородов бакинской нефти такой: 80% полиме- тиленовых, 10% предельных и 10% ароматических. В нефти острова Борнео содер- жание ароматических углеводородов доходит до 45%. Переработка нефти производится на нефтеперегонных заводах и состоит в фрак- ционированной перегонке ее и в очищении отдельных фракций серной кислотой и едким натром. Три главных фракции получают теперь из нефти: 1) до 150 С, 2) 150-300 С, 3) выше 300 С, 4) остаток. Первая фракция при новой перегонке разделяется на нефтяной эфир или газолин (40—70 С), бензин (70—120 С), лигроин (120—135 С) и путцойль (135—150 С). Эти продукты применяются главным образом для двигателей внутреннего сгорания (для
моторов), затем как растворители жиров, масел и смол и отчасти для вывода пя- тен. Фракция 150—300 С после очистки поступает в продажу под названием керосина (с уд. весом 0,815—0,826). Эту фракцию иногда также разгоняют, получая разные сорта керосина. Фракция, кипящая выше 300, применяется как смазочное масло; при разгонке ее получают масла: веретенное, машинное, цилиндровое, вагонное и др. Остаток от перегонки нефти, в зависимости от состава ее, идет на приготов- ление или вазелина или парафина. Мазутом называется остаток нефти после отгона первых двух фракций; под на- званием нефтяных остатков он применяется для нагревания котлов. Последний остаток (смола) от перегонки нефти применяется взамен природного асфальта для замощения улиц, тротуаров и дорог. Американская нефть, благодаря значительному содержанию предельных углеводо- родов, при перегонке дает большое количество нижекипящих составных частей (1- я и 2-я фракции), но мало смазочных масел; бакинская как содержащая главным образом высококипящие иафтены дает меньше бензина и керосина, зато много сма- зочных масел (до 65%) и притом очень высокого качества. Так, из американской нефти получают бензина 10—20%, керосина 60%, а из бакинской — бензина 0,5 %, а керосина 30%. В настоящее время самым ценным нефтяным продуктом является бензин, в гро- мадных количествах потребляемый моторами; того бензина, который получался указанным путем из нефти, уже нехватает для удовлетворения требований рынка. Новый источник добывания бензина найден в разложении мазута под влиянием вы- сокой температуры (400—500 С) под повышенным давлением (40 атмосфер) . При этом сложные по составу углеводороды разлагаются на более простые с низкой температурой кипения, соответствующей т. кип. бензина. Это так называемый „крэкинг-процесс". Крэкинг-бензин отличается от натурального значительным со- держанием непредельных углеводородов, что делает его мало пригодным для рези- нового производства и очень удобным для моторов. Если пирогенетический процесс вести при 600—800 С, то он направляется в сторону образования ароматических углеводородов. Качество осветительных масел определяется, между прочим, по температуре их вспышка, т. е. по температуре, до которой нужно нагреть масло, чтобы пропус- каемые через него пузырьки воздуха вспыхивали при их зажигании. Для керосина эта температура должна быть в пределах 28—30 С. Температура вспышки имеет значение и для смазочных масел; здесь она значительно выше (150—300 С); кроме температуры вспышки обращают внимание еще на удельный вес и вязкость масел. Свойства керосина В небольшую фарфоровую чашку вливают пробирку керосина. Погружают в жид- кость зажженную спичку, последняя потухает. Затем чашку нагревают или на во- дяной бане, или осторожно на сетке, чтобы керосин принял температуру несколь- ко выше 30 С, и повторяют опыт с зажженной спичкой: пары керосина сейчас же воспламеняются. Вопрос о происхождении нефти до сих пор не решен; существует несколько ги- потез ; их можно свести к двум: 1) гипотезы минерального происхождения нефти 2) органического. В гипотезах первой группу главная роль принадлежит находящимся в недрах земли карбидам, которые при действии водяного пара дают углеводороды. Выска- зана она была впервые Бертло, а подробно развита Менделеевым. Опыт действия перегретого водяного пара на зеркальный чугун, который, как известно, со-
держит карбид железа, дал смесь углеводородов. То же подтверждено было опытом Ипатьева над марганцовистым и белым чугуном, причем углеводороды получились главным образом этиленные; но они при высоких давлениях и температуре дают полиметиленовые углеводороды, а так как при действии воды на железо выделяет- ся и водород, то он может перевести олефины в предельные углеводороды (Саба- тье и Сандерен). Последнему превращению способствует никель, всегдашней спут- ник железа. И, действительно, присутствие никеля Рамзай доказал и в нефти, особенно той, которая богата предельными углеводородами. По мнению Муассана, не только карбид железа может быть источником образования углеводородов, но и карбиды других металлов. Аскан считает, нефть вторичным продуктом, а первона- чальными будут углеводороды типа этилена. Таким образом гипотеза о минеральном происхождении нефти химически является достаточно обоснованной, однако против нее есть и возражения, а именно: 1) непонятно явление оптической деятельности нефти, 2) трудно объяснить присутствие в ней азотистых и сернистых соединений, 3) по этой гипотезе нефть, образовавшись в недрах земли, переместилась затем в вышележащие слои, где ее теперь и находят; а между тем геологи настойчи- во утверждают, что нефть образовалась в местах ее залегания. Мысль об органическом происхождении нефти впервые высказана была русским профессором Траутшольдом. Защищается она Энглером; он считает нефть продуктом животного происхождения: различные остатки животных прежних геологических эпох, преимущественно жиры, под большим давлением и при высокой температуре в длинный период времени испытали разложение, продуктом которого и явилась нефть. Энгле р подтверждает свой взгляд опытом перегонки некоторых животных жиров под давлением, причем получен продукт, похожий на нефть, содержащий и парафины, и олефины, и нафтены; получились при этом и газы, сходные с нефтя- ными. Кобаяши, перегоняя рыбий жир в присутствии глины, получил также нефте- подобные продукты, содержащие много нафтенов и нафтеновых кислот. Угле- водороды образуются здесь за счет жирных кислот, являющихся продуктом распада жиров. При животном происхождении нефти легко объясняется присутствие в ней азотистых и сернистых соединений, так как в животных организмах они также со- держатся. Оптическая деятельность нефти могла произойти от белков, а также от холестерина (Штейнкопф, Зелинский), содержащихся в животных организмах и об- ладающих оптической деятельностью. В последнее время настойчиво начинает проводиться взгляд на происхождение нефти из растений. Он был высказан раньше Добрэ, опытное же подтверждение по- лучил сравнительно недавно, а именно опытами Пиктэ и Фишера доказано, что ка- менный уголь при 400—450 С выделяет полиметиленовые соединения, а присутствие в нем предельных углеводородов (СН4) давно уже известно. Каменный уголь обра- зовался при длительном разложении растений; значит и нефть произошла анало- гичным путем. Пиктэ получил полиметилены также и из растительных смол. Опти- ческая деятельность нефти могла получиться в данном случае от белков, смол и фитостеринов. Возможно, что источником происхождения нефти были остатки как животных ор- ганизмов, так и растительных. Парафин. Так называется смесь твердых предельных углеводородов, остающаяся в реторте после сухой перегонки бурого угля, торфа и др. Находится и в нефти. Температура плавления его колеблется от 45 до 60 С. Из парафина выделены уг- леводороды: С22Н46Л C24H501 СгбНббл и С28Н58 • Озокерит (нафтагиль, земляной воск) — также смесь твердых предельных угле- водородов; находится в природе окрашенным в разные цвета; образовался он, ве- роятно, путем высыхания нефти. Перерабатывается на парафин, а чаще на цере- зин. Последний употребляется, между прочим, для фальсификации восковых све- чей, а также для приготовления сапожного крема. Из озокерита выделен углево-
дород лекен С24Н50 • Асфальт, находящийся в природе, образовался, вероятно, при высыхании нефти, которая, поглощая кислород, постепенно осмолялась и чернела. В нем находятся также азот- и серу-содержащие соединения. Светильный газ добывается сухой перегонкой или каменного угля, или нефтяных остатков, или дерева, или смеси тех и других. При добывании каменноугольного газа получаются следующие продукты: 1) газы, 2) каменноугольный деготь или смола, 3) газовая вода, 4) 4) кокс. Из 100 кг каменного угля получается приблизительно 17% светильного!газа, 5% смолы, 8% газовой воды и 70% кокса. Количества эти сильно колеблются в зави- симости от сорта угля и от температуры перегонки; указанные количества полу- чаются при 1 000 С. Газообразные продукты по выходе из реторты проходят сначала через холодиль- ник, где большею частью сгущаются, увлеченные газами пары, и тогда, после хо- лодильника, состав газа следующий: 1) пары воды, 2) пары углекислого аммония, 3) пары жидких угле водородов, 4) сероводород, 5) угольный ангидрид, 6) окись углерода, 7) сернистый ангидрид, 8) азот, 9) водород, 10) метан, 10)этилен, ацетилен и др. газообразные углеводороды. Полезные составные части здесь: 3-я, 9-я, 10-я и 11-я. Для очищения газ пропускают сначала через коксовую башню с водою, а затем через смесь железно- го купороса с известью; последние, взаимодействуя между собой, дают водную закись железа и сернокальцневую соль. Вода поглощает большую часть раствори- мых в ней газов, известь соединяется с С02 и S02, закись железа — с HS, а серно-кальциевая соль удерживает остатки аммиака. Хороший каменноугольный светильный газ содержит по объему: 1) водорода 49%, 2) метана 34%, 3) окиси углерода 8%, 4) непредельных углеводородов 4%, 5) угольного ангидрида 1 %, 6) азота 4%. Светимость газа обусловливается присутствием непредельных углеводородов, а так как нефтяной газ очень богат ими, то светимость его гораздо выше, именно в 5—6 раз больше каменноугольного. Свойства светильного газа a) Так же, как и при этилене, доказывают присутствие непредельных углеводо- родов в светильном газе. b) Пропускают светильный газ через три склянки с бромом и собирают в газо- метр. Освобожденный таким образом от непредельных соединений газ из газометра проводят в обыкновенную горелку, применяемую для целей освещения, и поджига- ют . Рядом в такой же горелке зажигают светильный газ, не прошедший через бром. В первой горелке пламя — несветящееся, а то второй — обыкновенное све-
тящееся. Свойства светильного газа В толстостенную трехгорлую вульфову склянку, емкостью около 1 л, через средний тубус, на пробке, вставляют вертикальную трубку, не менее одного сан- тиметра в диаметре и длиною 20 см, таким образом, чтобы около 15 см трубки было выше пробки. Боковые тубусы закрыты пробками, причем через одну вставле- на коленчатая стеклянная трубка, идущая до дна склянки; эту трубку соединяют с краном газопроводной трубы и, напустивши газ в склянку, зажигают его у от- верстия вертикальной трубки. После этого открывают пробку бокового тубуса и закрывают газовый кран. Пламя постепенно теряет светимость, перебрасывается внутрь склянки и вызывает взрыв (или вспышку) смеси светильного газа с возду- хом. Состав25 каменноугольной смолы следующий: 1) небольшое количество жирных углеводородов как предельных, так и непре- дельных ; 2) много ароматических и между ними главным образом: ■ бензол — СбНб, ■ толуол — С7Н8, ■ три ксилола — СеНю, ■ мезитилен — С9Н12, ■ псевдокумол — C9Hi2, ■ дурол - Ci0Hi4, ■ стирол — CsH8, ■ нафталин — СюН8, ■ дифенил — Ci2Hi0, ■ аценафтен — С12Н10, ■ флуорен — Ci3Hi0, ■ антрацен — Ci4Hi0, ■ фенантрен — С14Н10, ■ пирен — Ci6Hi0, ■ хризен — CisHi2 и др. ; 3) фенолы: ■ обыкновенный — СбН5'ОН, ■ три крезола — СбН4 (СН3) (ОН) , ■ нафтолы —СюН7 (ОН) и др.; 4) азотистые соединения: ■ аммиак — NH3, ■ метиламин — CH3NH2, ■ этиламин — C2H5NH2, ■ анилин — C6H5'NH2, ■ пиридин — C5H5N, ■ хинолин — C9H7N, ■ акридин — Ci3H9N, ■ пиррол — C4H5N, ■ карбазол — Ci2H9N; 5) малое количество уксусной и бензойной кислот; 6) главная масса дегтя состоит из густого неперегоняющегося без разложения асфальта. Количества выделяемых из смолы отдельных химических соединений колеблются в 25 В настоящее время из каменноугольного дегтя выделено свыше 150 отдельных химиче- ских индивидуумов; упомянуты здесь главнейшие.
зависимости от сорта угля, а также и от условий ведения сухой перегонки. Из смелы газовых заводов получают: бензола 1,5—2%, его гомологов 0,5—1%, фенола 0,5—1%, нафталина 4—6%, антрацена 0,5%, Переработка каменноугольной смолы (дегтя) начинается с ее перегонки, причем отгоняется лишь около 40%. а до 60% остается неперегоняющегося черного, твер- деющего при остывании пека; он идет на приготовление угольных брикетов, кро- вельного толя, асфальтовых лаков. Дестиллат вновь перегоняют, собирая четыре фракции: 1) до 170 С, 2) 170-230 С, 3) 230-270 С, 4) 270-340 С. Газовая вода содержит как главную составную часть углекислую и другие соли аммония и служит богатым источником для добывания аммиака. Образование разнообразных продуктов при сухой перегонке каменного угля объ- ясняется тем, что последний не представляет собой чистого углерода. Даже ан- трацит — этот старейший по возрасту вид угля — содержит еще до 20% других элементов, а бурый уголь — даже до 70%. Уголь и деготь. Ископаемые угли произошли через разложение растений древних геологических эпох под влиянием высокого давления, тепла и очень длинного промежутка времени. При этом растительные остатки постепенно теряли свой во- дород и кислород и таким образом обогащались углеродом. Самые старые по воз- расту угли, как антрацит, содержат и наибольшее количество углерода, а более молодые, как бурый уголь и наиболее молодой — торф, содержат сравнительно меньше углерода; каменный уголь моложе антрацита и много старее бурого угля, а потому по содержанию углерода близок к антрациту. Химический состав углей мала-выяснен; в них можно различить два рода соеди- нений : 1) продукты разложения клетчатки, так называемые гумусовые вещества, 2) смолистые вещества. Гумусовые вещества можно отделить от смолистых растворением последних в пи- ридине, так как гумусовые в нем почти нерастворимы. При перегонке смолистых веществ в вакууме получаются парафины и нафтены, а гумусовые дают при этом Н20, Н2, С02 и жидкие продукты, главным образом фенолы. При сухой перегонке углей состав получаемых продуктов находится в большой зависимости от условий перегонки. Сухая перегонка каменного угля применяется для получения или светильного газа или кокса и ведется при температуре от 800 до 1 000 С; получаемый при этом деготь состоит по преимуществу из ароматиче- ских соединений. Если понизить температуру перегонки, то наряду с легко лету- чими парафинами и олефинами получается деготь, содержащий парафины, олефины, полиметиленовые углеводороды (циклопарафины), бензол и его гомологи и фенолы (в большем количестве, чем в обыкновенном каменноугольном дегте), но нафта- лина там нет. Теперь, если повести перегонку осторожно в вакууме, то из ваку- ум-дегтя удается изолировать ряд таких же циклопарафинов и цикло-олефйнов, которые извлекаются из угля бензолом; значит, они имеются уже готовыми в са- мом угле, а отсюда можно сделать тот вывод, что готовых ароматических соеди- нений в угле нет, и что они образуются в период сухой перегонки под влиянием высокой температуры и являются как результат разнообразных превращений тех соединений, которые содержатся в вакуум-дегте. Таким образом из угля можно получать такие же продукты, которые содержатся в нефти; подобные же продукты получаются, если нагревать уголь с водородом под давлением до 200 атмосфер при 300 С. В свою очередь из нефти можно получать ароматические соединения, подвергая ее действию высокой температуры (800—1 000 С) ; так получают бензол и толуол
из бакинского бензина, содержащего углеводороды C6Hi2 и C7Hi4. Малоценные высо- кокипящие части нефти при перегонке при 500 С под давлением около 12 атмосфер превращаются в низкокипящие продукты, т. е. сложные молекулы разлагаются при этом на более простые, и таким образом получаются весьма ценные легкие масла. (ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ)
Ликбез СТАТИСТИКА В АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ Плахотний И.Н. НЕКОТОРЫЕ ПРИМЕРЫ (Excel) Проверка на нормальность распределения данных Многие статистические параметры, используемые химиками-аналитиками, основа- ны на допущении, что данные распределены нормально. Иногда, в случае стандартного распределения средних, данные имеют тенденцию к нормальному распределению согласно теории, но чаще всего мы просто скрещи- ваем пальцы и используем нормальное распределение. Хотя и нет метода, который бы по трем-четырем значениям смог дать вразумительное свидетельство о распре- делении, но все же имеются тесты по подтверждению нормального распределения для наборов данных для минимум 10 значений. Критерий согласия Пирсона
Статистикой критерия Пирсона служит величина н "Р. где Pj - вероятность попадания изучаемой случайной величины j-й интервал, вычисляемая в соответствии с гипотетическим законом распределением F(x). Критерий согласия Пирсона (х2) применяют для проверки гипотезы о соответст- вии эмпирического распределения предполагаемому теоретическому распределению F(x) при объеме выборки (п > 100). Критерий применим для любых видов функции F (х) , даже при неизвестных значениях их параметров. В этом заключается его универсальность. Использование критерия х2 предусматривает разбиение размаха варьирования выборки на интервалы и определения числа наблюдений (частоты) п3 для каждого из е интервалов. Однако содержание какого-либо химического вещества или элемента в препарате не является дискретной величиной. Фактически оно (содержание) величина непре- рывная. Исходя из этих соображений и определяют фактические границы интерва- лов Xjmin...Xjmax. Следующий этап расчетов заключается в определении вероятности попадания нормальной случайной величины xD с предполагаемыми средним значени- ем хср и среднеквадратичным отклонением SD в заданные интервалы. Иногда для этого используется функция Лапласа для нормализованной случайной величины. Однако, пользуясь современными математическими пакетами, этого можно не де- лать. Так, в Excel существует функция НОРМРАСП(х; хср; а; Интегральная). Функция НОРМРАСП(х; хср; а; 1) возвращает вероятность того, что нормально распределенная случайная величина при среднем хср и среднеквадратичном о ока- жется не больше значения xD. Используя ее расчитывают значение интегральной функции на границах интервалов F (Xjmin) ...F (xjmax) . Затем необходимо подсчитать общую сумму анализируемых наблюдений n = £nD и общую сумму наблюдаемых вероятностей. При неукоснительном использовании кри- терия согласия Пирсона общая сумма наблюдаемых вероятностей должна быть равна 1. В нашем случае этого не происходит. Это обусловлено применяемым для про- верки на нормальность методом построения гистограмм. В связи с этим рассчиты- вают еще одну величину - предполагаемое общее количество испытаний nT . Эту величину определяют по формуле: п! = п/£р± Далее определяют вспомогательные данные для расчета наблюдаемого критерия согласия Пирсона х2 • Теперь наблюдаемое значение критерия х2 необходимо сравнить в критическим значением. Уровень значимости, обычный для аналитических исследований прини- мают равным а = 0.05. Количество степеней свободы равно количеству наблюдаемых интервалов (в при- мере = 9 уменьшенному на количество определенных параметров (2, так как опре- делили для выборки среднее и среднеквадратичное отклонение) и на 1: к = 9-2- 1=6. Для уровня значимости а = 0.05 и числа степеней свободы к = 6 определяют критическое значение х2 ~ статистики используют либо табличные данные, либо функцию Excel ХИ20БР(ос; к). Условие х2набл. < Х2кРит. выполняется, следовательно гипотезу о нормальности закона распределения для исследуемой выборки отвер- гать нет основания.
= КОРЕНЬ((М7-М17л2/В17)/(В17-1)) j=A7-(A8-A7)/2 Содержание углерода. %. X 0,14 0Д5 0,16 0,17 ОДЗ 0,19 0,20 0,21 0,22 количество наблюдений, IS 34 43 69 SI 36 Границы интервалов X 0,Т35 0Д45 0Д55 0Д65 0,175 0,185 0,195 0,205 0,215 0,14* =HOPMPACn(D7;$B$2;SB$3;1) =F7-E7 0,155 0,165 0,175 0,185 0,145 0,205 0,215 0,225 Интегральная функ распределения на границах интервал^ F(x) ' l^lfTWr) 0,007 С,С2б CCS1 0Д95 С,375 0,58/ 0,776 0,503 0,967 =В7-Н7 n'-Pi 5,8 16,1 33,6 52,8 62,5 ЪЪ,7 37,4 18,9 7,2 п.-пгр, 1,9 С,4 -9,8 6,5 1,4 4Д (n.-n-pjVn'^p, 0,804 0,214 0,004 1,819 0,686 0,390 0,050 0,887 0,088 290 295 Т 1 Jp.= 0,984 хг^ X -абп- *4,943 / 12,592 % Расчет СКО п,*х; 1,12 2,7 5,44 7,31 12,42 9,69 7,2 4,83 1,76 п,*Х,2 0,1568 0.4С5 0.S7C4 1.2427 2.2356 1.8411 1,44 1,0143 0.3872 ГГ" 52,47 9,5931 =B17/G17 =CYMM(J7:J15) =ХИ2ОБР(0,05;СЧЁТ(В7:В15)-2-1) Критерий Шапиро-Уилка Этот критерий является одним из наиболее мощных в большинстве случаев. Ста- тистика W вычисляется по формуле: W = b2/S2 где S2 = £(х± ~ V0% Ь = San-i+i (Xn-i+i - х±) , р - среднее выборки, an-i+i - неко- торые константы. Для удобства расчета этого критерия была выведена полезная аппроксимация, позволяющая применить критерий Шапиро-Уилка без помощи таблиц. Для а = 0,05 предлагается статистика ( (1.6695 ^ 1 _ 0.6518 и/ = и_ в = { f^K-Г^] ; т = Ш ао = (^р ——0^62-0,02; а =а0 *Л 1483 ,71,6Х10-10' (3-яг)- 10,345" (1,1-*Л 8,26 ; z = «-0,5 " Если Wi < 1, то нулевая гипотеза нормальности распределения случайных вели- чин отклоняется. В случае вычисления критерия согласно ГОСТ ИСО 5479-2002 его величину сравнивают с табличной и если величина рассчитанного критерия больше табличного, то гипотеза о нормальном распределении данных принимается с уров- нем значимости 0,05. Этот критерий применяется, когда выборка содержит малое количество наблюде- ний (п<30). Рассмотрим алгоритм применения этого критерия:
1. Проранжировать данные расчётной таблицы в неубывающем порядке. 2. Получить разности между крайними значениями. Например, из самого большо- го по значению наблюдения вычитают самое наименьшее, затем из второго по величине - второе по наименьшему значению, и т. д. Таким образом, AD = Xn_j — Xj 3. Полученные разности AD умножить на табличные коэффициенты, находимые в зависимости от числа наблюдений и порядкового номера разности. 4. Найти Ь - сумму умножений, полученную в пункте 3. 5. Найти СКО исходных данных. 6. Рассчитать величину критерия W по формуле: W = b2/SD2 Если WpaC4MT. > WKpMT., то принимается нулевая гипотеза о нормальности распре- деления . =СЧЁТ(В6:В14) =ОКРВНИЗ(В16/2;1) =СРЗНАЧ(В6:В14) =СТАНДОТКЛОН(В6:В14) =$B$18*(F6+(1483/(3-F6)a10,845)h ((71,6*10A(-10))/(1,1-F6)A8,26)) А В С \ D Е\ г L Н Расчет критерия Шапирс-Уилка для прсееэки гигтотезы о нормалыЛм распределении с испслозованиецаппроксима^'сччой формулj 4 с п 1 ■1 £ .- 1С 11 12 13 <4 3 4 5 6 7 8 9 Содержание углерода, %, X 0.14 0.15 0.16 0.17 0.1S 0.19 0.20 0.21 0,22 SD = 0,389888285 1 0,13 -0,027386128 :(0,899/(В16-2,4)л0,4162)-0,02 1= в = 0.07972967з| 0,006356821] Аппрсхсимирсвачно1Й Критерий шапирс-Уилка Wt= 7.12С7 -А V щг- |0,6695/(В16Л0,6518))*Н12/(В20| 12) \Л/Х > 1 Графическая ранкит- процедура Имеется и полезная графическая процедура для испытания нормальности набора данных, которая может быть реализована в Excel. Называется она Ранкит-методом (Rankit method). Процедура, построена для п числа данных и заключается в следующих операци- ях: 1. Необходимо рассортировать данные в порядке возрастания. 2. 2.Вычислить кумулятивную частоту каждого значения, т.е., сколько данных имеют равное или меньшее значение. 3. Вычислить нормализованную кумулятивную частоту = кумулятивная часто- та/ (п+1) . 4. Вычислить значение нормальной функции плотности вероятности, связанной с нормализованной кумулятивной частотой для каждого значения (= z). 5. Построить график зависимости z от исходных данных.
Если данные распределены нормально, то график должен быть линеен. Очевидно, что выпавшие значения будут видны как точки на экстремумах оси х, т.е. при значениях много больше, чем можно предположить. Данные 0.092 0.0936 0.1134 0.1138 0.1139 0.11415 0.1142 0.1143 0.1143 0.1144 0.1144 0.1145 0.1146 0.1148 0.115 0.115 0.1152 0.1153 0.1155 0.1158 0.1177 0.1219 0.1222 0.1556 0.9083 Кумулятивная частота 1 2 3 5 6 7 9 9 11 11 12 13 14 16 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Нормализованные значения 0.038462 0.076923 0.153846 0.192308 0.230769 0.269231 0.346154 0.346154 0.423077 0.423077 ^^ 0.4&*53S""^*^ 0.500000 0.538462 0.615385 0.615385 0.653846 0.692308 0.730769 0.769231 0.807692 0.846154 0.884615 0.923077 0.961538 Z -1.768825039 -1.426076822- Т198379702 -1.020076233 -0.869423773 -0.736315917 -0.615141105 -0.395725296 -0.395725296 -0.194028142,, *Лг«2Я528142 -0.096558615 -1.39214Е-16 0.096558615 0.293381232 0.293*^232 0.395725296^" 0.502402223 0.615141105 0.736315917 0.869423773 1.020076233 1.198379702 1.426076872 1.76S325039 Данные от 25 участников ППТ по титрованию =СЧЁТ($А$2:$А$26)+1-РАНГ(А2;$А$2:$А$26) =В2/(СЧЁТ($А$2:$А$26)+1) =НОРМСТОБР(С2) 2 1.5 1 0.5 0 0 -0.5 -1 -1.5 -2 4 ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ► 0.2 0.4 Z 0.6 0.8 О 1 ♦ Z Ранкит-график первичной обработки данных. Очевидно, что точка 0.9083 М не является частью нормального распределения, так как она лежит очень далеко от прямой линии, определяющейся другими точка- ми. Можно предположить, что и другие точки также не являются частью нормаль-
ного распределения, так, что после удаления 0.9083 М построение Ранкит- графика необходимо продолжить. Данные 0.092 0.0936 0.1134 0.1138 0.1139 0.11415 0.1142 0.1143 0.1143 0.1144 0.1144 0.1145 0.1146 0.1148 0.115 0.115 0.1152 0.1153 0.1155 0.1158 0.1177 0.1219 0.1222 0.1556 Кумулятивная частота 1 2 3 4 5 6 7 9 9 11 11 12 13 14 16 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Нормализованные значения 0.040000 0.080000 0.120000 0.160000 0.200000 0.240000 0.280000 0.360000 0.360000 0.440000 0.440000 0.480000 0.520000 0.560000 0.640000 0.640000 0.680000 0.720000 0.760000 0.800000 0.S40000 0.SS0000 0 920000 0.960000 Z -1.7506S6071 -1.40507156 -1.174986792 -0.994457883 -0.841621234 -0.706302563 -0.582841507 -0.358458793 -0.358458793 -0.150969215 -0.150969215 -0.050153583 0.050153583 0.150969215 0.358458793 0.358458793 0.467698799 0.582841507 0.706302563 0.841621234 0.994457SS3 1.174986792 1.40507156 1.7506S6071 1.5 0.5 -0.5 -1 -1.5 -2 0.05 О ♦ Series2 0.15 0.2 Повтор ранкит-теста для данных с первым удаленным выпавшим значением. Данные 0.1134 0.1138 0.1139 0.11415 0.1142 0.1143 0.1143 0.1144 0.1144 0.1145 0.1146 0.1148 0.115 0.115 0.1152 0.1153 0.1155 0.1158 Кумулятивная частота 1 2 3 4 5 7 7 9 9 10 11 12 14 14 15 16 17 18 Нормализованные значения 0.052632 0.105263 0.157895 0.210526 0.263158 0.368421 0.368421 0.473684 0.473684 0.526316 0.578947 0.631579 0.736842 0.736842 0.789474 0.842105 0.894737 0.947368 Z -1.619856259 -1.25211952 -1.003147968 -0.80459638 -0.633640001 -0.33603814 -0.33603814 -0.066011812 -0.066011812 0.066011812 0.199201325 0.33603814 0.633640001 0.633640001 0.80459638 1.003147968 1.25211952 1.619856259 1.5 0.5 0 0.113 -0.5 -1.5 0.1135 0.114 0.115 0.1155 0.116 Завершающий ранкит-тест, Очевидно, что точки-данные 0.092, 0.0936, 0.1177, 0.1219, 0.1222, и 0.1556 являются выпавшими значениями. Удаление этих точек и повторное выполнение вы- числений дает Ранкит-график, представленный на последнем рисунке, где, нако-
нец, видно, что точки расположены на прямой линии. В результате только 18 то- чек являются частью нормального распределения, а 7 выпали из нормального рас- пределения . Глядя на итоговый график, представленный на рисунке с удаленными всеми вы- павшими значениями, можно видеть, что это практически прямая линия. Ваша спо- собность определить линейность на глаз весьма надежна и, вследствие своей простоты этот метод используется наиболее часто. Тесты на выпавшие значения Выпавшее значение, есть значение, которое не принадлежит распределению, к которому принадлежат остальные данные. Если включить его в вычисление стати- стического параметра, такого как среднее или стандартное отклонение, то полу- ченный результат не будет представлять этот параметр. Поэтому, важно, чтобы выпавшие значения были идентифицированы и исключены из дальнейших вычислений. При повторяющихся химических анализах, выпавшие значения неизбежно появляются на экстремумах (т.е. являются или самым боль- шим, или самым маленьким результатом). Помните, однако, что результаты нельзя просто так отбросить: должна быть основа для идентификации данных как выпав- ших значений и стратегия работы с ними. Выпавшие значения все же являются ре- зультатами и должны исследоваться и включаться в отчет, даже если они не ис- пользуются в последующем анализе. Если данные имеют несколько выпавших значе- ний или содержат данные из двух генеральных совокупностей, то графический ме- тод, такой как Ранкит-график весьма полезен для сортировки нормально распре- деленных поднаборов результатов. Однако, также полезно иметь быстрый метод для решения вопроса о том, является или нет конкретное значение выпавшим. Ме- тод, который рекомендует ISO является т.н. тест Грубба, хотя многие старые книги предлагают тест Диксона. Тест Грубба заключается в нахождении критерия G, который потом сравнивается с табличным значением Gcriticai или же это критичное значение рассчитывается по соответствующей формуле. Если G > Gcriticai то соответствующая точка отбрасыва- ется. = (»-D. :' 'V** П Комментарий: 1. Тест Грубба предназначен только для одного выпавшего значения. 2. Отбрасывая выпавшее значение, утверждаем, что оно не является частью нор- мального распределения. Таким образом, после его исключения можно рассчи- тать среднее и стандартное отклонение, в примере ниже 6.08 и 2.25, соот- ветственно . 3. Обычный вопрос, который задают: «А после исключения выпавшего значения можно снова проверить самый удаленный от среднего результат?» В идеале тест Грубба предназначен только для одного потенциального выпавшего значе- ния , хотя очень часто приходится видеть, что его применяют и к следующему потенциальному выпавшему значению. Следует быть осторожным, так как если Вы отбрасываете слишком много точек-данных из малого набора данных (скажем из 10 значений), то, скорее всего, ваши данные не распределены нормально. П _ suspect \
Для больших наборов данных (больше чем 10 значений) наилучшим способом идентификации выпавших значений является Ранкит-график, где точки, откло- няющиеся от прямой линии не являются частью нормального распределения. Результат применения Excel для выполнения теста Грубба рассмотрим на сле- дующем примере: Было проведено определение концентрации кальция в молоке посредством титро- вания ЭДТА. Было выполнено 10 повторных измерений, в результате которых полу- чены следующие результаты (мг/г) 4.59, 10.00, 6.07, 4.73, 9.91, 5.28, 16.65, 5.17, 4.59 и 4.38. Нужно проверить эту выборку данных на предмет выпадающих значений. А # 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Среднее SD k^al В Данные 4,59 10 6,07 4,73 9,91 5,28 16,65< 5,17 4,59 4,38 7Д_37-__ 3,96 Й41 2,289954 С G 0,643013 0,72279 0,269374 0,607669 0,700068 0,468816 "-^401641^ 0,496587 0,643013 0,696029 -j- =ABS(B4-$B$13)/$B$14 =ABS(B4-$B$13)/$B$14 | =СТАНД0ТКЛ0Н(В2:В11) | =(9/КОРЕНЬ(10))*КОРЕНЬ(СТЬЮДРАСПОБР(0,05/10;8)Л2/(8 ^Г.ТкнПЛРАГ.ПП^Рт HR/ЛП Я\Л9\\\ I V4^ ' ■—" ^-*t—V ' Ж^"" IN^I—*l ^V, VV( 1 4^,^y *—j J J Так как Gsuspect > ^critical значение 16.65 мг/г является выпавшим и может быть отвергнуто с уровнем вероятности 95%. Односторонний t-тест Систематическая погрешность в аналитической методике должна быть определена и скорректирована. Систематическая погрешность оценивается путем выполнения измерения с привлечением сертифицированного референсного материала (подчас называемом СЕМ). Среднее из ряда определений, может быть использовано для решения вопроса является ли систематическая погрешность значимой путем использования односто- роннего t-теста, рассчитав критерий Стьюдента по результатам измерений и оце- нив ассоциированную с этим критерием вероятность. 1/1. - x\yfn _ \хсюл - xly/к S $ Для теста на систематическую погрешность нуль гипотеза состоит в том, что систематической погрешности нет.
Как и во всех такого рода тестированиях, если вероятность ниже заранее ого- воренного предела (р < а), то нуль гипотеза (нет систематической погрешности) отвергается и мы заключаем, что таковая погрешность имеется. Пример: Содержание фтора в зубной пасте согласно метода измеряется с использованием ионоселективного электрода. Выполнение измерения требует, чтобы проба была приготовлена путем экстракции фторид-иона из зубной пасты. Для определения того присутствует ли на стадии экстракции или измерения систематическая ошиб- ка ряд аналитиков измеряли содержание фторид-иона в образце пасты с приписан- ным содержанием 0.033 %. Результаты для 9 аналитиков составили 0.042, 0.040, 0.028, 0.035, 0.044, 0.035, 0.041,0.043,0.040%. 0.05 0.045 0.04 0.035 0.03 0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 0 0 ♦ ♦ ♦ 'О' 2 4 ♦ ♦ ♦ 6 ♦ ♦ 8 10 А Приписное значение содержания фтора в зубной пасте Среднее С КО G critical * рзссчит. Р ассэц. В Результаты, полученные 9 аналитиками 0,042 0,04 0,028 0,035 0,044 0,035 0,041 0,043 0,04 0,038666667 ' 0,00509902 ' 2,215004223- 3,333974297^ 0,010323211^ С G 2,091905 =ABS(B13-B5)/B14 | =СРЗНАЧ(ВЗ:В11) | =СТАНД0ТКЛ0Н(ВЗ:В11) | =(8/КОРЕНЬ(9))*КОРЕНЬ(СТЬЮДРАСПОБР(0, I 05/9;7)л2/(7+(СТЬЮДРАСПОБР(0,05/9;7)л2))) = ABS(A3-B13)*KOPEHb(9)/B14 | =СТЬЮДРАСП(В17;8;2) | Если посмотреть данные, то можно заподозрить наличие систематической ошиб- ки, если все кроме одного значения выше, чем приписанное значение, однако, не
выполнив тест, нельзя быть уверенным, что это именно так. Построение точек еще более убеждает, что 0.028 % является выпавшим значением. Однако, оценив для этого значения критерий Груббса, получаем значение, говорящее, что полу- ченное значение содержания фторид-иона вписывается внутрь критического диапа- зона и не может быть отброшено. Приписанное значение лежит непосредственно за 95% доверительного интервала, что дает нам возможность предположить, что имеется значимая разница. Заметь- те, что нанесение данных на график всегда полезно, но все равно следует вы- числять вероятности. Определив р = 0.0103 мы можем заключить, что Н0 принимается с 99% вероятно- стью. Но, так как в условии р < 0.05, то нуль-гипотеза отвергается на уровне ве- роятности 95% и делается заключение о том, что имеется систематическая ошибка в методике на основе использования ионоселективного электрода. Парный t-тест В некоторых случаях у нас нет такой роскоши, как возможность проводить из- мерения на одном и том же тест-материале, но мы можем выполнять всего одно измерение для ряда различных тест-материалов двумя методами. Два метода могут быть сравнены путем учета результатов каждой пары одноразовых экспериментов. Если два метода эквивалентны, то математическое ожидание для разницы между результатами, должно тестироваться по отношению к нулю. В парном t-тесте, таким образом, вычисляются среднее и стандартное отклоне- ние этой разности и затем выполняется расчет t критерия по формуле, приведен- ной для одностороннего t-теста, но принимая за 0 величину генерального сред- него, что имеет место в том случае, когда два метода дают результаты, равные выборочным средним. Пример: Количество кальция в различных образцах молочного порошка (в мг кальция на 1 г молочного порошка) анализировалось двумя методами, один из примененных методов - метод ААС с озолением матрицы, другой представлял собой комплексо- нометрическое титрование. Тест материал AASa мг/г) СТ13 (мг/г) 1 3.01 2.81 2 2.58 3.20 3 2.582 3.20 4 1.00 3.20 5 1.81 3.35 6 2.83 3.86 7 2.13 3.88 8 5.14 4.13 9 3.20 4.86 а Атомно-абсорбционная спектрофотометрия. ьКомплексонометрическое титрование. Вероятность того, что между методиками нет разницы, рассчитанная по пред- ставленным данным, составляет (1-0.0286)*100=97.14%. Таким образом, мы заклю- чаем, что нет существенной разности между методиками на основе ААС и на осно- ве комплексометрическкого титрования. 1. Для семи из девяти пар ААС дал меньшее значение, чем комплексометрия, что должно вызвать подозрение аналитика. 2. Без измерений на сертифицированном референсном материале (СЕМ) мы не можем сказать, какой из двух методов дает результаты с меньшей систематической погрешностью.
А AAC 3:01 2:5S 2r:S2 1 1:S1 2:S3 2ЛЗ -M~ 3:2 В KT 2.S1 3:2 3.2 3,35 3:S5 3:SS -:13 -rS6 С D Разницы j 0,2J -0,62j -0,618,4, -2,2} -l,54j -1,03J -1,75! 1,01' -1,бб! Среднее СКО -0,91 1,0266 t- значение [p- значение 2,66509 0,0285 =A2-B2 =CP3HA4(D2:D10) =CTAHflOTO"lOH(D2:D10) =ABS(D12)*KOPEHb(9)/D13 =СТЬЮДРАСП(015;8;2) Однородность дисперсий При выборе аналитической методики для анализа проб необходимо учесть ряд вещей, включая требуемый уровень точности. Это делается путем сравнения дис- персий аналитических методик. Для решения вопроса о том имеется или нет значимая разница между дисперсия- ми существует несколько критериев. Наиболее популярны критерии Кохрена, Барт- летта , Фишера и как «венец» мощности такого рода исследований - метод ANOVA. Анализ однородности дисперсий по Кохрену Назначение. Проверка гипотезы о принадлежности нескольких дисперсий к одной генеральной совокупности. Нулевая гипотеза : о2± = о22 =....= а2к Предпосылки. Данные независимы и распределены по нормальному закону. Коли- чество наблюдений одинаково в каждой выборке. Краткие теоретические сведения. Критериальное значение рассчитывается по следующей формуле: S2 1=1 где S max — максимальная из дисперсий; Si- эмпирические дисперсии, рассчи- танные каждой выборке. Если G > Ga (k, п) , то нулевая гипотеза отклоняется. Критические значения можно найти также, пользуясь таблицами F-распределения, с помощью соотношения &>(М = FH1-ft[n-l:(n-!)(*-!)] it где FY (fi,f2) ~ Y квантиль F-распределения с f± и f2 степенями свободы.
Пример: При исследовании комбинированного действия верапамила, тетрадоксина и тет- раэтиламония бромида было проведено 9 экспериментов (по 3 раза каждый) по анализу влияния этих веществ на белковый обмен. Необходимо проверить, можно ли считать дисперсии во всех 9 экспериментах однородными. Если они таковыми не являются, это означает, что рассеяние зависит от доз каких-либо из изучае- мых препаратов или имеются грубые ошибки в результатах наблюдений, связанные, например, с особенностями используемых в экспериментах животных, и пр. Для выполнения анализа однородности по Кохрену необходимо выполнить следую- щие операции: 1. Определить, можно ли считать закон распределения каждой выборки нормаль- ным. Если нет (хотя бы для одной выборки), то следует использовать непа- раметрический критерий, если да - продолжать. 2. Рассчитать дисперсии по каждому опыту. 3. Найти максимальную из дисперсий. 4. Найти сумму дисперсий. 5. Найти расчетное значение критерия Кохрена. 6. Найти критическое значение критерия Кохрена. 7 . Сравнить критерии. А 1 4 5 6 -т э 1С 11 12 13 14 lb 16 17 IS 13 2С Л 22 23 24 lb 26 27 2S В Г П) F - Анализ однородности дисперсий по Кохрену Номер 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Угнетение синтеза белка, % 1 30,2 4,0 3,5 31,5 13,6 56,0 16,1 11,1 26,1 2 43,6 1,0 2,7 28,7 16,1 28,7 16,1 16,1 35,2 3 56,0 3,5 3,5 30,1 21,1 36,2 28,7 13,6 16,0 Дисперсии 166,4933 2,5833 0,2133 1,9600 14,5833 198,9300 52,9200 6,2500 92,2433 Дисперсия воспроизводимости (среднее) Максимальная дисперсия Сумма дисперсий Число выборок (повторов) Объем выборки Уровень значимости Расчетное значение критерия Кохрена 59,575*5 198,93Qa 536.176? 3 9 — С,05 С371С1577 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^И "' '^ ' ' "«-««4J G<Ga(0,3715<0,4377) =ДИСП(С9:Е9) *«»^^ =CP3HA4(F8:F16) =MAKC(F8:F16) =CYMM(F8:F16) =СЧЁТ(С8:Е8) =СЧЁТ(С8:С16) =F19/F20 =FPACnOBP(F23/(F22-1);F21;(F22-1-1)#F21)/(FPACnOBP(F23/(F22- 1);F21;(F22-1-1)*F21)+F22-1-1) Анализ однородности дисперсий по Бартлетту Назначение. Проверка гипотезы о принадлежности нескольких дисперсий к одной генеральной совокупности. Применяется в случае, когда выборки, по которым оп- ределяются оценки дисперсий, имеют разный размер (в отличие от критерия Кох- рена, требующего выборок равного размера) . Нулевая гипотеза: о2± = о22 =....=
Предпосылки. Распределение данных должно быть нормальным, данные независи- мы. Данный критерий очень чувствителен к отклонению данных от нормального за- кона распределения. Если вы сомневаетесь в том, что исследуемые данные рас- пределены в соответствии с нормальным законом распределения, данный критерий лучше не использовать. Критериальное значение рассчитывается по следующей модифицированной форму- ле: Xi„ = Ц2,302б(vlnS2 - f v, Insf h 1 1 X— -- где -. _ —' v. v 3(k - 1) 4- 1;SJ = *=!- JL v,^ При этом j j ' — общее число степеней свободы; k — число групп; v± = п±—1 — число степеней свободы в каждой группе (п± — объем i-й группы); S2i — оценка дисперсии в каждой группе; S2 — взвешенная оценка дисперсии. I'- ll 12 ±6 14 15 15 17 13 19 1 J Анализ однородности дисперсий Номер 1 2 3 1 4 5 6 7 8 1 9 < L по Бартлетту Угнетение синтеза белка, % 1 30,2 4,0 3,5 31,5 13,6 56,0 16,1 11Д 26,1 2 43.6 1.0 2,7 2S.7 16.1 2S.7 16.1 16.1 35.2 3 1 56,0 3,5 3,5 3d 21,1 36,2 28,7 13,6 16,0 1 Проверка на нормальность | NORM NORM' NORM Облее число степеней свободы V Расчетное значение критерия Бар тлетта 1,075495 36,41503 X'*«,<x'a (1.075<36,415) =NORMSAMP_1(K8:K16) =BARTLET_DF(J8:L16) =BARTLET(J8:L16) =ХИ2ОБР(0,05;1_20) Если рассчитанное значение х больше или равно критическому значению, взя- тому с уровнем значимости а и числом степеней свободы v, то нулевая гипотеза принимается. Алгоритм вычислений следующий:
Проверить имеющиеся данные (по каждому столбцу отдельно) на соответствие их нормальному распределению. Эту проверку можно выполнить используя кри- терий Шапиро-Уилка или, например, при помощи функции N0RMSAMP_1 (написан- ной отдельно на VBA1) Это необходимо сделать ОБЯЗАТЕЛЬНО, так как данный критерий очень чувствителен к отклонению анализируемых данных от нормаль- ного закона распределения. Вычислить для данных критериальное значение. Использовать формулу, приве- денную выше, довольно сложно, поэтому можно применить функцию BARTLET() (написанную отдельно на VBA). Для того, чтобы принять или отвергнуть Н0, необходимо вычислить общее чис- ло степеней свободы. Это можно сделать как «вручную», так и при помощи пользовательской функции BARTLET DF (). ANOVA в Excel Excel предлагает три варианта применения ANOVA посредством его надстройки Analysis ToolPak («Анализ данных»): ■ ANOVA: «Однофакторный дисперсионный анализ»; ■ ANOVA: «Двухфакторный дисперсионный анализ с повторениями»; ■ ANOVA: «Двухфакторный дисперсионный анализ без повторений». Пример посвящен сравнению уровней глюкозы в безалкогольных напитках, опре- деляемых методиками на основе спектрофотометрии и энзиматического электрода (второй альтернативный). Заключение, полученное с использованием t-теста, со- стояло в том, что эти два средних различны. Аналитическая лаборатория поэтому решила проверить обе методики относительно АОАС (Association of Official Analytical Chemists) который использует ВЭЖХ. Аналитические результаты для шести повторных измерений (единицы шМ) следующие: ■ Спектрофотомерия: 1.90, 1.82, 1.70, 1.94, 1.85,1.90 ■ Энзиматический электрод: 1.35,1.65,1.76,1.41,1.80,1.33 ■ Использование методики АОАС : 1.92,1.82,1.85,1.79,1.89,1.95 Эффективным способом решения имеются или нет значительные различия, являет- ся однофакторный ANOVA. Рассмотрим для начала расчеты без применения надстройки «Анализ данных». 1 С.Н. Лапач, А.В. Чубенко, П.Н. Бабич Статистические методы в медико-биологических исследованиях с использованием Excel, Киев: Морион, 2000.
1 2 4 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 А Среднее SD Grand Mean В Спектроф. 1.9 1.-S2 1.7 1.94 1.85 1.9 1.S52 0.085 Спектроф. 0.143 0.063 -0.057 О-КТ"""' 0.093 0.143 С Энзимат. 1.65^ 1.76 1.41 1.8 1.33 "~ 1.556 0.212 1.757 - Энзимат. -0.407 -0.107 скдаз—- "-0.347" 0.043 -0.427 D AOAC^J ltfj£. J 1.82/ 1.ЯГ5 1.79 1.89 1.95 1 1Г$70 0.061 АОАС 0.163 0.063 J о.<1зз 0.133 0.193 Исходные данные =СРЗНАЧ(В2:В7) =СРЗНАЧ(С2:С7) =CP3HA4(D2:D7) =CP3HA4(B2:D7) =B5-$C$12 =С5-$С$12 =D5-$C$12 22 Между 23 факторами 24 Внутри 25 фактора 26 27 ИТОГ =6*(CP3HA4(B15:B20)A2)+(6XP3HA4(C15:C20)A2)+(6*CP3HA4(D15:D20)A2) =В23/С23 0.3S74778 0.2796833 0.6671 С df MS 0.193739 0.018646 =D23/D25 10.39062 0.001473 =В27-В23 =В25/С25 =СУММКВ(В15:О20) =FPACn(E23;C23;C25)
С применением надстройки «Анализ данных» все значительно упрощается Данные ^Рецензирование Вид Надстройки Дополнительно Текст п«: ешения удалить ируктура столбцам дубликаты Анализ данный Инструменты анализа Одношактооныи дисперсионный анализ Двухфакторныи дисперсионный анализ с повторениями Двухфакторныи дисперсионный анализ без повторений Корреляция Ковариация Описательная статистика Экспоненциальное сглаживание Двухвыборочный F-тест для дисперсии Анализ Фурье Гистограмма Н>|^ Справка 1 Сг 2 3 4 5 6 7 S А ^ктроф, 1^Чц 1.82 1.7 1.94 1.85 1.9 В Энзимат. 1.35 4^65 гж. 1.41 1.8 1.33 С АОАС 1.92 1.82 1.^5— N1.79 l^SL 1.95 ! t Дэнные Рецензирование Вид Надстроит -^ -- $• , НИ j -А ; J ^ -, Однофакторный дисперсионный анализ 1 1 И и ih и Входной интервал: iftWttMW f*- Группирование: о по столбцам по строкам Г44*/ Метки в первой строке Альфа: 0,05 Параметры вывода в Выходной интервал: $Е$1 !>- Новый рабочий лист: Новая рабочая книга _л Анализ данны* 9 п,.,,^ сащ ОК Отмена Справка решения к::
Результат с применением надстройки «Анализ данных» Е F G H I J Однофакторный дисперсионный анализ итоги Группы Спектроф. Энзимат. АОАС Счет 6 6 6 Сумма Среднее Дисперсия 11.11 1.851667 0.00729667 9.3 1.55 0.04492 11.22 1.87 0.00372 Дисперсионный анализ Источник вариоции S5 df_ MS f_ P-Зночение F критическое Между группами 0.387477778 2 0.193739 10.3906203 0.001473225 3.682320344 Внутри групп 0.279683333 15 0.018646 Итого 0.667161111 17 Таким образом значение F составляет 10.39062 с ассоциированной вероятностью 0.001473. Так как это меньше 0.05 то это говорит нам, что нуль-гипотеза (от- сутствие различий между методами) может быть отвергнута на уровне вероятности 95% (99.85% = 100 (1 — 0.001473) на самом деле) и, поэтому, мы делаем заклю- чение, что имеется значимая разница в средних связанная с изучаемым фактором, т.е. имеются существенно отличающиеся методики. То есть вне связи с тем, как проведены вычисления «вручную» или с использованием встроенного макроса Excel, получается один и тот же ответ. Реализация метода ANOVA с использованием статистических программных продуктов Minitabl6 и Statistica 6.0 Помимо распространенных офисных табличных процессоров типа MS Excel и Sun OpenOffice Calc часто для научных исследований применяют статистические про- граммы из которых следует упомянуть Minitab 16 (LEAD Technologies) и Statistica 6.0 (Statsoft). Программы очень функциональны и позволяют извлечь из матриц данных максимум статистической информации, зачастую не всегда необходимую. Применение этих программ должно базироваться на принципе соответствия цели. То есть если пла- нируется исследование влияния более чем двух факторов, то тогда применение для реализации ANOVA Minitab 16 и Statistica 6.0 оправдано, а если использу- ется лишь одно-двухфакторный анализ, то вполне достаточно MS Excel. Рассмотрим реализацию ANOVA с помощью Mini tab 16 Эта программа удобна, поскольку позволяет работать с наборами даннных как Stacked («сложенных в стопку» в одной колонке) так и Unstacked (расположенных более привычно в виде разных колонок). Воспользуемся набором данных из предыдущего примера по опре- делению концентрации глюкозы спектрофотометрическим методом, энзиматическим и ВЭЖХ(АОАС) методами. Данные вначале расположим Stacked, создав предварительно переменную «Метод», параметрами которой являются повторяющиеся наименования методов.
I £ТГ WWffii 7 ПИТГнГУЬ *■ *"*■ :•, т v * 0 i ЭО.10 20'2» 172* Окно смчеюз ШХКЕЕЭ jbM III IV I J «4 IS II 4/ <S II < l« <П <V <1l • 11 MS • 11. I 1/ IK 119 Матрица исходных данных Stacked Окно npoeKia « 1.Г I.? (t One-way Analysis от variance Response; Data Factor:^* ЩЩ Help После выбора вида статистических расчетов Stat -> ANOVA -> One-Way... В окне задания параметров One-Way Analysis of Variance Указывают колонку с данными DATA как Response (отклик), а в поле Factor (фактор) - METOD. Указывают уровень значимости 95 или 99 % и нажимают «Ок».
i тдяшзтдмяттяптивнюпи File Edit Data Calc Stat Graph Editor Tools Window Help Assistant g£H# «n 1 t »M 0f <5 В Ф Э 1 "Ъ X К Session 30 10 2012 9-17-28 One-way ANOVA: Data versus Metod Source DF S3 HS F P Metod 2 0,3875 0,1937 10,39 0,001 Ector 15 0,2797 0,0186 Total 17 0,6672 S = 0,1365 R-Sq = 58,08% R-Sq(ad^) = 52,49% Результат работы модуля ANOVA будет выведен в окно отчетов «Session». Individual 95% CIs For Mean Based on Pooled StDev Level N Mean StDev + + + +-- A0AC 6 1,8700 0,0610 ( * Enziiae 6 1,5500 0,2119 ( * ) Spectro 6 1,8517 0,0854 (- +-- 1,50 1,65 +-- 1,80 +__ 1,95 Рассмотрим реализацию ANOVA с помощью Mini tab 16 с набором данных Uns tacked (расположенных более привычно в виде разных колонок). Воспользуемся также на- бором данных из предыдущего примера по определению концентрации глюкозы спек- трофотометрическим методом, энзиматическим и ВЭЖХ(АОАС) методами. Данные рас- положим Unstacked. Ml Worksheet 3 * ci a a Спектроф. Энзинат. АОАС 1 2 3 4 5 6 7 /rO .•"'-' 70 ?* ,85 ;_-*_! .--■ 1 hi' 1 7b 1 41 1 ;-ri 1 .--' 1 C4 C5 C$ C7 a
MinHab - AN0VA_mWtabl6_primer.MPJ Minltab - ANOVA mlnltabl6_prlmer.MPJ 3r.sph Editor Tools Window Help 1 t iM 8? x 30.10.2012 9:17:28 RRmnf^mmmA'/nf^r^MM^iHi^^^H Q^^^^^^fflft^^H Re-;p«jn<e< (m-;epar.ye riVuriVi--)- QglES^^H^^I Store residuals 'ftore rVs Canbiience level 9^.0 ^—-"" ' f^'^ci" Сотрагког-? .. |>эг^5. . Hdp | '.> [ Cztrtel №»| C1 C2 C3 Спектроф. Энзимат. АОАС sn 1.65 1.76 1 41 1.60 1.33 1.32 1.35 1 73 1.39 1.95 lie Edit Data Calc Stat «jraph Editor Tools Window Help Assistant с* у a ta - в t 4 м ® t <5 в Ф X 1 30 10nA4',fi,<,'',e р1ЖСТЛй!ТПТ117ЧГ1П"и^и^И^МИ^ИШЗ С1 1пек троф Responses in separate colom-is): ..,- .-1НМ1ИЗТ 'Спектроф.'-'AOACl •;з AOA'_ ^. store itsiduals / Store fits / Confrderrce level: v,,a Ccf ipariscitfc 'o« aphs. Met- | OK | Cared П Worksheet 3 *+* 1 * CI C2 C3 C4 C5 CG C7 1 Спектроф. Энзимат. АОАС 1 1 1 ,9C 1,35 1 ,92 ? 18: 1.65 1 .82 1 3 1 70 1,76 1 .85 1 4 1.94 1.41 1.79 1 5 1 ,85 1,80 1 .39 1 6 1 .90 1.33 1.95 1 BimwB'T^mwtwffiiFM File Edit: Data Cal: Stat Graph Editor Tools Window Help Assistant &a m t 1 м ® ? 43© © X Ш Session 30.10.2012 9:17:28 Results for: Worksheet 3 One-way ANOVA: Спектроф.: Энзимат.: АОАС 52,49* Source Factor Error Total Z - 0, DF 2 15 17 1365 33 0,387 5 0,2797 0,6672 R-Sq = ИЗ 0,1937 0,0186 58,08* F P 10,39 0,001 P-Sq(adj) = Individual 95% CIs For Mean Based on Pooled StDev Level N He on StDev + + + + Спектроф. 6 1,8517 0,0854 ( * ) 'нзшат. 6 1,5500 0,2119 ( * ) АОАС 6 1,8700 0,0610 [ * ) Ц Worksheet 3н С1 С2 О Спектроф. Энзимат. АОАС 1,90 1,35 1,92 С4 С5 С6 С7 После выбора вида статистических расчетов Stat->ANOVA -> One-Way... В окне задания параметров One-Way Analysis of Variance. Указывают колонки с данными как Responses (отклики) («Спектроф.» - «АОАС») . Указывают уровень значимости 95 или 99 % и нажимают «Ок». Результат работы модуля ANOVA будет выведен в окно отчетов «Session». Рассмотрим реализацию ANOVA с помощью Statistics 6.0 Эта программа рабо- тает с наборами даннных Stacked («сложенных в стопку» в одной колонке). Вос- пользуемся набором данных из предыдущего примера по определению концентрации
глюкозы спектрофотометрическим методом, энзиматическим и ВЭЖХ(АОАС) методами. Данные расположим Stacked, создав предварительно переменную «Метод», парамет- рами которой являются повторяющиеся наименования методов как в Minitab 16. Я^лкжитшл ■ Файл Правка Вид Вставка Формат Статистика Графики Инструменты Данные Окно Помощь D £? Ы Ш El <ft ЧЙ IS <? Л ^ Добавить в книгу - Добавить в отчет - ф * Calibri ▼ 11 ▼ В I U 1 11 [f ДТ^'И''^ И Data: ANOVA ZZZ.sta (2v ^«->и*й 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 bipectr Spectr Spectr Spectr Enzimat Enzimat Enzimat Enzimat Enzimat Enzimat AOAC AOAC AOAC AOAC AOAC AOAC 1,35 1,65 1,76 1,41 1,8 1,33 T! 1,92 1,82 1,85 1,79 1,89 1,95 —M" iL l>- is- _ J[ ijj;: _ >. *i Г. |l 1'- ' * |I 1; j f "!!' —- ] Л. iv U !' I U . **i i * ' !i- - 11 _.. » 1 2 3 .Л3« Spectr Enzimat AOAC И r* •' . :i m I - *щ 1,90 1,82 1,70 1,94 1,85 1,90 Г~^П 1,65 1,76 1,41 1,80 1,33 1,92 1,82 1,85 1,79 1,89 1,95 ПЛяшвтшшшмшвявкш Файл Правка Calibri Вид Вставка Формат Статистика ГЪафики Инструменты Данные Окно а х ча а <? " И ШШЕвшшт oifrtl Основная статистика/Таблицы жественная регрессия 1 Metod bpectr Spectr Spectr Spectr Spectr Spectr Enzimat Enzimat Enzimat Enzimat Enzimat Enzimat AOAC AOAC AOAC AOAC AOAC АОАГ; Анализ вариантов 2 DATA m .jitti Непараметрические данные |.:,,'£ Настройка распределения Ю 1,82 1.7 1,94 1,85 1,9 Дополнительные Линейные/Нелинейные модели 1 -Ж Многомерные исследовательские методы J !§] Индустриальная статистика & Сигма шесть ii(ti Анализ мощности Т"* Информационная проходка 1,35 1,65 1,76 1,41 г! [И] Статистика данных блока "3 £§ 5TATI5TICA Visual Basic •^rtl Подсчет вероятности 1,8 1,33 1,92 1,82 1,85 1,79 1,89 1.95 i 1 1- "■ *" = .._.— !1. - || • .11- .. ir -|г v -) -:г— -i: и* —: .!!! JL Hi. .! _ic ir. J г: :i !! II -H ,: 'ii: = ir = :if =*i —If ::|r :||i --■-, ЫятМм&цтшкпкт I^MameffechANCVA f^j Factor al AN OVA f'-ri Repeated measures AN OVA Ji* СЬе-аау ANC'v-to anaivi* fcjijrj I'jrth з singe categorical irc-epe'icent Specification method rjjlj Analyst: Wizard [^' Analysis syntax editor Mutti^e >je>£rderit «зпаМ*; can be sp*y:\*<l torar» tvpi ot analwjif ? - fej*] H -si e? '!.H OK Care el Option:^ " Open Data 5 о
идвц.ш^,1дтми^^ рАШ'АцдкгимлЛ^Ца^^^ Шкшшгттамтауиапп^^ Profiler Re?ich Мо»гк Reporf Quick S jriini.-«v M-an: Camp', [Щ Allettects/Gopte Cor*dence hrmt; <t|1' g Significance level CF.LI Э Mere re;ult; <ф Moily Close [S Opfor.s - File Правка Вид Вставка Формат Статистика Графики Инструменты Данные Workbook Окно Помощь Апа! - 10- B/U ШШШ^ А^^И^1^ (jjj: tdg Л Ш Metod ■ Data: ANOVA_ZZZ.sta (2v by 18c) EEB 2 DATA 1.9 1,82 2—^ r Y zl == 11 Workbook 1* - Univariate Tests of Significance for DATA (ANOV Enzimat Enzimat Enzimat Enzimat Enzimat Enzimat AOAC АПДГ Я Ш&ШЯ _J Workbook Г ■A(ANOVA_ZZZ.sta) kNOVA Results 1: ANOW e Tests of Si Effect Intercept Metod Error Univariate Tests of Significance for DATA (ANOVA_ S i g m a- re st r i сt e d p a ra m et e n z at i о n Effective hypothesis decomposition Zlsta) SS 0941 Degr. of Freedom MS 0,27968 1 55,58094 2980 ,9J~ L ,000000 !* 2 0,19374 10.391 С ,001473 jr7 15 0,01865 Ji_ ' ■«]- i •' ■ r, r f ^(■' Ям - -'I- ;|- tIT "1 I -4 (ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ)
Химичка АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ МЕТАЛЛОВ Витер В.Н. Качественное определение меди После растворения покрытия украинской монеты номиналом 10 копеек (в смеси уксусной кислоты и перекиси водорода) образовался травянисто-зеленый раствор с осадком. Перелил все это в пластиковый стакан, закрыл и оставил на несколь- ко дней. Дальше планировал профильтровать и провести качественные реакции: на медь и на цинк, чтобы показать, что материал покрытия - латунь. Оказалось, что за время стояния раствор стал голубым, осадок полностью исчез (не оста- лось даже мути). Видимо, осадок представлял собой металлическую медь (или медь с цинком), которая на момент окончания эксперимента растворилась не до конца. Сейчас цвет раствора был типичным для солей меди (II) в водном раство- ре (если медь находится в форме аквакомплексов: цвет, например, хлоридных
комплексов меди (II) - другой). "Творческий замысел" был такой: 1) добавляю пробу исследуемого раствора в большой избыток раствора едкого кали: медь должна дать осадок гидроксида Си(ОН)2, цинк в этих условиях должен дать растворимый гидроксокомплекс K2[Zn(OH)4] (цинкат калия); 2) осадок отфильтровываю, фильтрат должен быть бесцветным, он будет исполь- зован для обнаружения цинка; 3) к осадку на фильтре добавлю концентрированный раствор аммиака - должен образоваться комплекс [Си(NH3) 4] (ОН)2, синий раствор через фильтр потечет в колбу; никель дает с аммиаком комплекс схожей окраски, но осадок гидроксида никеля светло-зеленый, а не голубой. Итак, к раствору едкого кали стал по каплям добавлять анализируемый рас- твор, полученный из монеты. Сверху образовался голубой осадок, выделился уг- лекислый газ (реакция уксусной кислоты с карбонатом калия, которые содержится в едком кали). Перемешал - образовалась голубая суспензия гидроксида меди. Добавил новые порции анализируемого раствора, перемешал, - реакционная смесь приобрела зеленый оттенок. Это означало, что рН смеси слишком низкий - кроме гидроксида меди образовались основные соли меди. Убедился с помощью индика- торной бумаги - среда близка к нейтральной. Нас такой вариант не устаревает, поскольку для перехода цинка в раствор нужен избыток едкого кали. Добавил еще гранул едкого кали в раствор, перемешал, - выделился углекислый газ, суспен- зия стала голубой (гидроксид меди), новые гранулы щелочи уже не вызывали вы- деление углекислого газа. Убедился с помощью индикаторной бумажки, что среда сильнощелочная (рН 10 или выше). Профильтровал раствор через бумажный фильтр. Фильтрат - прозрачный и бесцветный. Он должен содержать гидроксоком- плекс цинка (цинкат калия), K2[Zn(OH)4] - к идентификации данного вещества мы вернемся в следующей части статьи. На фильтре остался голубой осадок. Меняю колбу для фильтрования на чистую. Добавляю к осадку на фильтре концентрированный раствор аммиака - в результате раствор становится синим - окраска характерная для аммиачного комплекса меди, [Си(NH3) 4] (ОН)2. Его образование произошло далеко не моментально: понадобилось несколько минут, пока через фильтр начал капать синий раствор. Медь обнаружена.
Качественное определение цинка После фильтрования гидроксида меди (II) остался бесцветный фильтрат с из- бытком едкого кали. Если монета содержала цинк, раствор должен содержать гид- роксоцинкат калия, K2[Zn(OH)4]. В растворе он бесцветный. Для того, чтобы подтвердить наличие данного вещества я стал по капле добавлять азотную кисло- ту и перемешивал. Сначала просто выделялся углекислый газ, реакция раствора оставалась сильнощелочной. Потом появилась белая муть - выпал осадок гидро- ксида цинка. Комплекс цинка разрушился - выпал гидроксид. Цинк обнаружен. Опустил универсальную индикаторную бумажку в раствор - реакция щелочная, но ближе к нейтральной. Продолжил добавлять кислоту. Гидроксид цинка растворил- ся. Раствор снова стал прозрачным и бесцветным. Реакция раствора - нейтраль- ная. Дельнейшее добавление кислоты до сильнокислой реакции уже не привело к каким-либо изменениям. В растворе - нитрат цинка с избытком азотной кислоты. Потом стал добавлять к раствору щелочь - в определенный момент снова выпал гидроксид цинка - в виде белой мути. Обычно в учебниках пишут, что нерастворимые гидроксиды осаждаются действием щелочей на растворы солей соответствующих металлов. Так и есть. Но некоторые гидроксиды растворяются в избытке щелочей (т.е. проявляют амфотерные свойст- ва) . Если к раствору амфотернохю гидроксида в избытке щелочи постепенно до- бавлять кислоту, то сначала выпадет гидроксид металла, который при дальнейшем добавлении растворится в избытке кислоты. Именно это мы и наблюдали. Кроме цинка можно привести и другие примеры металлов, которые образуют ам- фотерные гидроксиды: хром (III) и алюминий. Гидроксид хрома (III) отличается цветом, а гидроксид алюминия - белый, визуально он похож на гидроксид цинка. По химическому поведению данные гидроксиды тоже похожи. Чтобы отличить цинк и алюминий, к осадкам соответствующих гидроксидов можно добавить аммиак. Цинк дает прочный аммиачный комплекс, поэтому его гидроксид растворяется в избытке аммиака, алюминий такого комплекса не образует, поэтому его гидроксид нерас- творим в аммиаке.
Качественное определение цинка, алюминия и хрома В том, что стальная монета 2 гривны с никелевым гальваническим покрытием не содержит цинка или алюминия - я не сомневался, но по случаю решил это прове- рить . Хром также обнаружить не удалось - качественную реакцию я проводил в прошлом (с другими монетами 2 гривны), но, если именно в конкретных монетах хром есть, описанный ниже анализ это покажет. В наличии был образец, полученный растворением двух монет 2 гривны в смеси концентрированных азотной и соляной кислот. Замысел такой: приготовить креп- кий раствор щелочи, добавить в него анализируемый раствор, перемешать. Щелочь должна быть в избытке. Железо и никель - в осадке в виде гидроксидов. Алюми- ний, цинк и хром - в случае их присутствия - перейдут в раствор в виде гидро- ксокомплексов. Фильтруем осадок. В фильтрате - гидроксокомлексы вместе с из- бытком щелочи. К фильтрату добавляем кислоту небольшими порциями при переме- шивании. Когда избыток щелочи будет нейтрализован, гидроксиды цинка, алюминия и хрома выпадают в осадок, который затем растворится в следующих порциях ки- слоты . Появление осадка свидетельствует, что в монетах был хотя бы один из метал- лов : цинк, алюминий и хром. Если осадка не будет, значит, в монетах не было заметных количеств любого из этих трех металлов (разумеется, кислоту следует добавлять аккуратно). Приготовил раствор 10 г едкого кали в 20 мл дистиллированной воды, в него по каплям стал добавлять анализируемый раствор. Анализируемый раствор после стояния имел зеленовато-коричневый цвет. Капли, опускаясь на дно, становились темно-коричневыми и превращались в гелеобразные гранулы. Неожиданно возникло явление, которое называется "Химические водоросли (кол- лоидный сад)". Есть много вариантов данного опыта, но наиболее распространен- ный из них следующий: жидкое стекло (технический раствор силикатов натрия и калия) разводят водой в 2-3 раза и наливают в стакан или колбу. На дно поме- щают крупные кристаллы солей металлов, которые дают малорастворимые силикаты: соли железа, кобальта, никеля, хрома, алюминия, цинка, магния и т.д. (сами исходные соли должны быть растворимы в воде). В результате из кристаллов на- чинают расти нити, похожие на водоросли. Ждать приходится часы или сутки, но в некоторых случаях - с хлоридом железа (III), например, "водоросли" растут буквально на глазах.
Суть наблюдаемого явления проста: вокруг кристалла, например, нитрата ко- бальта образуется пленка силиката кобальта, которая обладает свойствами полу- проницаемой мембраны (как в классических опытах по демонстрации осмоса). Вода (растворитель) через такую мембрану проходит, растворенные вещества - нет (вернее, проходят тоже, но гораздо хуже). Из-за более высокой концентрации веществ внутри мембраны вода из окружающего раствора устремляется внутрь - за счет осмоса, давление внутри "капсулы" растет, и пленка в некоторых местах рвется. Из отверстий выступает раствор нитрата кобальта, который снова реаги- рует с силикатами натрия и калия, образуя новую пленку, - в этот момент водо- росль "растет". Герметичность капсулы восстанавливается, давление внутри ее опять увеличивается, пока снова не происходит прорыв пленки и выброс раствора нитрата кобальта из капсулы. В результате реакции образуется новая силикатная пленка вокруг выступившего раствора, и т.д. Так вот, застывшие капли анализируемого раствора (полученного из монет 2 гривны) на дне стакана со щелочью также стали прасти" методом "почкования": сформировавшаяся поверхность стала прорываться, и в этих местах образовыва- лись меньшие "гранулы", которые сохраняли связь с материнской. В отличие от классического варианта "химических водорослей" процесс этот шел не очень ак- тивно , и цикл повторялся всего по несколько раз. Но эффект был. Я решил оста- вить этот вариант "химических водорослей" до лучших времен, а сейчас - про- должить анализ. Всего я добавил в щелочь 3.5 мл анализируемого раствора - получил темно- коричневый осадок на дне в виде капель-гранул. Перемешал - содержимое стакана стало коричневым. Профильтровал смесь сквозь фильтровальную бумагу - фильтрат был прозрачным и бесцветным. К фильтрату по каплям стал добавлять азотную кислоту при перемешивании, время от времени проверяя рН индикаторной бумагой. Сначала - ничего, потом капли стали вызывать выделение углекислого газа, реакция раствора изменилась от сильнощелочной через слабощелочную к слабокислой и, наконец, к сильнокис- лой . Образование осадка малорастворимых гидроксидов не наблюдалось. Значит, в монетах 2 гривны не содержалось заметных количеств цинка, алюми- ния и хрома.
Химические водоросли После прошлых экспериментов остался раствор, который образовался после пол- ного растворения двух монет номиналом 2 гривны в смеси: 50 мл концентрирован- ной азотной кислоты и 20 мл концентрированной соляной кислоты. Он содержит трехвалентное железо, немного никеля и избыток кислот. При добавлении кислот- ного раствора монет к раствору щелочи (10 г едкого кали в 20 мл дистиллиро- ванной воды) капли раствора опускаются на дно и застывают в подобие гранул. Потом эти гранулы "растут" методом почкования, как кристаллики солей в опыте "Химические водоросли". Явление и его объяснение были описаны в прошлой части статьи (см. выше). Тогда целью было продемонстрировать наличие (точнее - отсутствие) в монетах алюминия, цинка и хрома - т.е., провести химический анализ. В этот раз я ре- шил вернуться к опыту "Химические водоросли". Раз движущей силой роста "Химических водорослей" является осмос - проникно- вение воды сквозь полупроницаемую мембрану из внешнего раствора внутрь "кап- сулы", значит, нужно увеличить перепад осмотического давления между раствором внутри гранулы (которая окружена мембраной) и внешним раствором. Для этого нужно увеличить перепад концентраций: либо увеличить концентрацию солей в ис- ходном растворе, либо уменьшить концентрацию раствора щелочи. Первое означало упаривать раствор с соляной и азотной кислотами - это возможно, но процедура не из приятных. Зато взять более разбавленный раствор щелочи - проще всего. Поэтому вместо раствора с концентрацией щелочи 10 г едкого кали в 20 мл дис- тиллированной воды я взял два более разбавленных раствора: 1 и 5 г едкого ка- ли в 20 мл дистиллированной воды. Еще до опыта понимал, что, чем более раз- бавленный раствор - тем лучше должны расти "водоросли", но в слишком разбав- ленном растворе не будут образовываться гранулы, окруженные мембраной, - ис- чезнет сам эффект. Итак, 1 г едкого кали в 20 мл воды. Добавил в стакан со щелочью каплю ки- слого раствора монет. Капля опустилась на дно, где растеклась, образовав жел- то-коричневый осадок Fe(OH)3. Новая капля - тот же результат. На поверхности раствора в стакане также осталось немного осадка, а между верхом и низом ста- кана образовывались "сталактиты" и "сталагмиты". Никаких гранул не образова- лось . Продолжил добавлять раствор по каплям дальше. На настоящие водоросли это было похоже: содержимое стакана напоминало лами- нарию, но ни о каком "росте" водорослей не было и речи. По мере добавления раствора стакан почти заполнился желто-коричневым осад- ком. Теперь взял раствор 5 г едкого кали в 20 мл воды в стакане, стал по каплям прибавлять раствор монеты. Капли опускались на дно, темнели, не растекались, а образовывали гранулы. И из гранул начали расти темно-коричневые "Химические водоросли". Они были невысокими (пару сантиметров) - в отличии от их аналогов с жидким стеклом, рост "водорослей" был быстрым, хоть и непродолжительным. Одна из капель заключила в себя пузырек воздуха, поэтому не утонула, а ос- талась возле поверхности жидкости: при этом она образовала гранулу, которая тоже "росла", разумеется, уже не снизу вверх, но эффект был аналогичным (гра- нула выбрасывала отростки - подобно семени, которое пропастает, образуя сте- бель и корни). Не особо красиво, но эффект "роста водорослей" был наглядным.
г
Химичка \))^ НЕКОТОРЫЕ МЕТОДЫ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ДНЕВНИК ШУЛЬЦА Получение дифенилметана Это отчет об испытании патента1 GB446450. Смешали 185 грамм серной кислоты 93%, 10 грамм этилового спирта 96%, 6 грамм воды и 100 грамм бензола, после чего при перемешивании в течение одного часа прикапывали 20 грамм формалина и после выдерживали 30 минут, а во время прикапывания температура эмульсии не была ниже +60 С, но и не превысила пока- 1 ftp://homelab.homelinuxserver.org/pub/arhiv/2023-06-al.rar
зателя в +70 С. После отделили органический слой (верхний) промыли раствором соды и хранили 7 дней2. Также отходы серной кислоты довели водой до объема в 450 мл и тоже хранили 7 дней. Далее через 7 дней отделили от отходов серной кислоты ^10-15 мл бензола и объединили с уже имеющимся органическим слоем. Потом работу продолжили и из- за запаха диэтилэфира обработали органический слой раствором сульфата железа II, и довели объем жидкости водой до 300 мл. Далее отгоняли органические вещества с водой до температуры +100 С в насад- ке Вюрца, причем дистиллят опознали как в основном бензол с небольшим количе- ством воды, после чего, несмотря на кипение в кубовой колбе отгонка практиче- ски полностью прекратилась. Стоит отметить, что при перегонке не произошло детонации из-за перекисей, которые могут иметься вследствие наличия в исходной смеси диэтилового эфира. Был ли это результат предварительной обработки сульфатом железа, или нет - неизвестно. Прекратив перегонку и охладив содержимое кубовой колбы, после отстаивания обнаружили примерно 20-30 мл нижнего органического слоя, в виде множества мелких шариков, не коагулирующихся в одно целое. Результаты реакции бензола и формалина в итоге оставили на дальнейшее охла- ждение и отстаивание. Вывод: GB446450 без всякого сомнения приводит к получению продуктов конденсации, плотность коих выше плотности бензола и воды, однако на данный момент нет до- казательств что был получен именно бензилбензол, а не смесь дибензилбензолов с бензилбензолом. Испытание патента также сопряжено с огромными расходами по серной кислоте и бензолу. Сокращение времени реакции с двух часов до одного часа также может влиять на количество выхода продуктов конденсации. Итог: необходимо дальнейшее исследование полученных продуктов реакции, не все обстоятельства процессов, описанных в GB446450 были выявлены. В общем, после отстаивания получается вот это, верхний слой это вода: Белое пятно на фото, это белые кристаллы, плавающие на поверхности воды, но очень мало их, буквально миллиграммы. Отделив органику от воды, получилось 24,82 грамма веществ. Перегнать не получилось, т.к. начинается взрывное кипение, и вещества резко перебрасывает. Если добавить воды и гнать с водой, происходит тоже самое - взрывное кипение. Если охладить после попытки перегнать с водой и посолить воду солью, то ор- ганика всплывает наверх, однако этот верхний слой эмульгирован и представляет собой что-то типа пены. Поэтому остается снова отстаивать и ждать. Эмульгиро- 2 Результаты реакции хранили 7 дней из-за отсутствия свободного времени.
вание начало происходить после попытки перегнать с водой, соль на это не влияет. Заменив формалин на уротропин и соблюдая все пропорции по GB446450 и прово- дя реакцию при +20...30 С в течение одного часа, применяя для нее крепкий водный раствор уротропина, был отделен и высушен органический слой, в резуль- тате перегонки которого обратно вернули ^95% бензола от его взятого в работу количества. Выводы: 1. Уротропин не является заменой формалину в условиях описанных в GB446450 и практически не вступает в реакцию при температуре не выше +40 С, как заяв- лено в GB446450. 2. При этом эмульсионный состав отходов серной кислоты почти идентичен тому, который был получен при реакции с формалином, но не одинаков с ним. Вердикт: Использование уротропина вместо формалина выглядит сомнительно и практиче- ски неработоспособно, при этом есть потенциал повысить температуру проведения реакции до +70 С. Вообще мне не очень по душе большие расходы бензола в вышеуказанном патен- те, однако, я рассмотрел также и обычный синтез из А1С1з, так вот, по Ортнеру из 125 грамм бензола выход всего лишь 25 грамм дифенилметана, я понимаю что большие количества требуются как растворитель, и вообще тут надо не по бензо- лу считать выход, но с другой стороны у патента есть неблагоприятный момент: серная кислота во время работы превращается в вязкую и несколько липкую эмульсию. Я не уверен на 100% в том, что эта эмульсия серной кислоты не удерживает в себе или же не растворяет в себе часть бензола, а если это так, то выход бу- дет падать. Более того, я не зря развел отходы серной кислоты водой, а не вылил куда- нибудь ее, - при стоянии дополнительно отслоилось еще 10-15 мл бензола. Температурный режим работы в +70 С для дифенилметана я почерпнул из жур- нальной статьи, и таким образом слегка изменил патент GB446450, а точнее тем- пературный режим. По патенту для очистки есть два варианта: 1. Отгоняют бензол при атмосферном, далее дифенилметан при вакууме. 2. Отгоняют бензол с паром, далее с паром отгоняют дифенилметан. При удалении бензола дело было так - я гнал с водой, снизу была вода, свер- ху смесь органики, вода не кипела, зато верхний слой органики кипел, причем гналась сперва смесь диэтилэфира, бензола и чуть-чуть воды, далее бензол уле- тел, температура в насадке Вюрца стала 101 С, перегонка прекратилась, а смесь воды и дифенилметана спокойно кипела, но ничего не гналось. Сегодня я гнал сперва после отделения от воды, но не сушил перед этим, до- бавлял кипелки, при нагревании было слышно потрескивание и происходило взрыв- ное кипение. Если гнать с водой (я брал воду к органике 1 к 1 по объему), то тоже самое взрывное кипение плюс посторонние шумы, которых нет когда к примеру гонишь нитротолуолы с водой. Я думаю сделать так: Отделить теперь уже верхний слой от соленой воды, промыть обычной водой и отделить, высушить едким натром. Дальше в принципе можно попробовать окислить, как есть, либо сперва попы- таться выморозить.
Либо провести качественную реакцию на дифенилметан для начала, может попы- таться определить т. кипения смеси или заморозить попробовать. Вообще я вижу, что плотность органической смеси близка к плотности воды и ведет она себя примерно как анилин с водой, т.е. с соленой водой образует верхний слой, в обычной нижний слой, если само не тонет, то можно пошерудить сверху стеклянной палкой и тогда начинает тонуть в простой воде. Короче плот- ность органического слоя подходит под плотность дифенилметана, ну я имею в виду с учетом примесей. Да, кстати я не исключаю, что если отработку серной кислоты проэкстрагиро- вать скажем толуолом, то можно выжать еще дифенилметана от слоя серной кисло- ты. Короче промыл я органику, отслоил воду едким натром, но органика все равно остается в виде эмульсии. Я не вижу, мелкие ли это кристаллы, точно или нет, во всяком случае похоже на них, довольно странно что все это стало после по- пытки перегнать с водой, я думаю надо было сушить бензольный раствор. Поэтому я органику растворил в толуоле и просушил, что делать с толуольным раствором я еще не решил, но скорее всего тоже самое что и с бензольным, т.е. отогнать толуол при атмосферном давлении, далее попытаться отогнать дифенил- метан . Если вести этот синтез еще раз, то я думаю следует идти по пути номер 1 в патенте, т.е. сушить бензольный экстракт и отгонять бензол при атмосферном давлении. Надо ли отгонять после сам дифенилметан, в целом попробовать можно, но из возможных примесей в одном из источников упоминаются -о и -п дибензилбензолы и антрацен. При этом у меня нет особых причин думать, что при использовании формалина возможна побочка в виде антрацена, т.к. антрацен однозначно вероятен при ис- пользовании бензилхлорида и бензола, а из формалина таких упоминаний нет, но я еще пороюсь по источникам... То есть в принципе побочка это, как и сказано в патенте - дибензилбензолы. Вообще по идее возможно лучше сразу брать олово и фталевый ангидрид, либо олово и бензоилхлорид, но тогда мне сперва пришлось бы хлорировать бензальде- гид... А бензальдегид надо где-то брать... То есть я клоню к тому, чтобы сра- зу делать бензофенон и его восстанавливать... Будет ли бензофенон проще отде- лить от побочки, чем дифенилметан - я без понятия. Но может быть что да, про- ще. Кипелки если убрать то все хорошо становится, в том смысле что взрывное ки- пение исчезает. Отогнал толуол, во время этого смесь слегка пузырилась. Далее гнаться прак- тически не смогло, т.к. не хватало нагрева от электроплиты на 1,5 КВт. Но отогналось две-три капли, уже не толуол, запах я не знаю какой, пишут вроде бы должен дифенилметан апельсином пахнуть, но, честно говоря, у меня такое мнение не сложилось. К этим каплям я добавил воды, а сами капли были бесцветные и прозрачные. Если разшерудить их в воде стеклянной палкой то они дробятся на множество мелких капель и плавают в толще воды, т.е. на толуол они не больно похожи. Сама органика в кубе при нагреве имеет тенденцию сильно темнеть, но при ос- тывании несколько осветляется, а осмоления от нагрева нет. Оставил я кубовый остаток на потом, перелью к колбу круглодонную на 250 мл и попробую отогнать на газовой плите, как время будет это делать. Для отгонки толуола я брал колбу на 500 мл, на случай взрывного кипения, но без кипелок все кипит нормально, как надо. Ну и как я понял, дифенилметан сможет выдержать перегонку без вакуума.
Очистка п-нитроанилина Как и прежде, сперва делался антифебрин из анилина, анилин через пару не- дель хранения немножко темнеет и выглядит как-то так: Антифебрин нужно перекристаллизовать из воды, чтобы он был достаточно бел: п-Нитроацетанилид желательно хорошо отжать от раствора и промыть на фильтре Шотта, когда он достаточно сухой и хранится на холоду, это подавляет гидро- лиз, а само вещество выглядит как паста: г
От предыдущего синтеза п-нитроанилин я перекристаллизовал из изопропанола, но он все равно оказался недостаточно желт: Поэтому исправление такого стоило перекристаллизации сперва из воды и после опять из изопропанола, теперь цвет куда больше похож на правду: .* Второй синтез п-нитроанилина я провел сразу с очисткой, т.е. только две пе- рекристаллизизации, первая из воды и вторая из изопропанола, в итоге яркий лимонно-желтый, и это и есть настоящий цвет вещества: ч*
Выходы на п-нитроанилин составили из 13,7 грамм ацетанилида ■ 1 синтез 5,86 грамм ■ 2 синтез 6,71 грамм Видно, что три перекристаллизации в первом синтезе не пошли на пользу выхо- ду. После идет исследование по диазотированию, поскольку оно не было завершено, то подробностей не будет, тем не менее, диазоний: Я не стал убирать избыток азотистой кислоты, сразу сочетаем, как есть, про- дукт сочетания: В целом азосочетание прошло успешно, но финальное вещество содержит много побочки, и я не стал выделять его, но тем не менее испытание на подлинность В зависимости от рН среды, справа щелочной раствор.
Первоначальный вердикт заключается в том, что диазотирование нитроанилина не идет обычным образом, а должно вестись с учетом свойств этого вещества, в противном случае будет получаться много побочки либо при диазотировании, либо при сочетании. То есть в целом нитроанилины неудобны для получения хлоранилинов по Зан- дмейеру через диазотирование - поскольку само диазотирование и азосочетание затруднено, также будет неудобной и реакция Зандмейера. Соответственно, о- хлоранилин я думаю будет намного лучше получать начиная с хлорирования бензо- ла. п-нитроанилин все же может быть полезен для многих дел, ну и кроме того из него можно сделать рН-индикатор. о- и п- Нитротолуолы3 Реактивы: ■ толуол - 100 г, ■ азотная кислота 68% - 100 г, ■ серная кислота 90% - 160 г. В колбу помещают толуол, после чего при перемешивании на быстрой мешалке добавляют нитрующую смесь 160 г серной кислоты 90% и 100 г азотной кислоты 68%, при температуре реакционной массы не более чем +20 С, при этом допуска- ется кратковременное повышение температуры до 25-30 С, но в таком случае тем- пературу срочно снижают. После прибавления всей нитрующей смеси перемешивание при охлаждении ведут еще 30-45 минут и после этого отделяют верхний органиче- ский слой на делительной воронке и промывают его раствором едкого кали или едкого натра в воде, причем в ходе промывания отделяют теперь уже нижний ор- ганический слой. В случае использования едкого кали промывные воды обычно красного цвета. После промывки нитротолуолов раствором щелочи, их также про- мывают водой. Полученную смесь нитротолуолов смешивают в колбе с водой из расчета 2 или 3 обьема воды на 1 обьем нитротолуолов, после чего отгоняют азеотроп толуола, не вошедшего в реакцию, с водой, до достижения температурой в насадке Вюрца показателя в +100 С. Этот способ очистки все же не гарантиру- ет полного удаления толуола, но в любом случае устраняет значительную его часть. В то же время вместе с толуолом также перегоняется и небольшое количе- ство нитротолуолов. Выход нитротолуолов после удаления толуола, не вступившего в реакцию соста- вил 146,33 грамм (из 170 грамм толуола с использованием 56% азотной кислоты вместо 68%) . Назад получено 52,05 грамм толуола, который в реакцию не вступил. Температура при нитровании толуола имеет влияние, т.е. при +15...20 С: 3 Вульфсон, Препаративная органическая химия, 1959 г.
При температуре 0...+5 С, охлаждение водой с добавлением снега или льда: Промытый сырой продукт: Выделение орто-нитротолуола, в данный момент подробно не описывается, но осуществимо следующим образом. Если использовать ранее найденное свойство орто-нитротолуола очень плохо и долго восстанавливаться сульфидом натрия, то технически возможно конвертиро- вать весь пара-нитротолуол в пара-толуидин, причем орто-изомер конвертируется незначительно, после этого толуидины переводят в соли с помощью серной и со- ляной кислот, отмывают водой до нейтральной или слабой среды и оставшийся ор- то -нитротолуол отгоняют с водой. Способ полностью уничтожает мало нужный пара-изомер нитротолуола и требует огромных затрат серы и щелочи и не предусматривает выделения п-толуидина из отходов, т.е. необходимо уничтожить около 35-40% от полученных нитротолуолов (доля на пара-изомер), но при этом устраняется необходимость вымораживания или разгонки под вакуумом. Хорошо обработанный таким образом орто-нитротолуол не выделяет толуидины при вымораживании при температуре в -21 С, если же выделение толуидинов про- изошло то это исправляется повторной обработкой кислотами и переводом остат- ков толуидинов в соль, после чего орто-нитротолуол остается жидким и прозрач- ным без выделения осадков при -21 С, и неспособность к кристаллизации при данной температуре скорее всего обусловлена наличием остаточного толуола в смеси. В ином случае пара-изомер также осуществимо частично отделить и перекри- сталлизовать , это требует перегонки под вакуумом и вымораживания.
Химичка ПРАКТИКУМ ПО НЕОРГАНИЧЕСКИМ СИНТЕЗАМ В.А. Алешин, К.М. Дунаева, Н.А. Субботина ПОЛУЧЕНИЕ ХЛОРОФОРМА Хлороформ (он же трихлорметан, метилтрихлорид, хладон 20) — органическое химическое соединение с формулой СНС13. При нормальных условиях — бесцветная летучая жидкость с эфирным запахом и сладким вкусом. Практически нерастворим в воде — образует с ней растворы с массовой долей до 0,23 %, смешивается с большинством органических растворителей. Негорюч. Возможны отравления фосге- ном при работе с хлороформом, который долго хранился на свету в тёплом месте. *£*>- Y ЧГ?' Температура плавления -63,5 С, кипения 61,2 С, разложения 450 С. В лаборатории хлороформ можно получить при помощи галоформной реакции или по реакции между ацетоном или этанолом и хлорной известью. Процесс очистки делится на ряд этапов. Сперва хлороформ встряхивают с кон- центрированной серной кислотой, промывают водой, сушат над хлоридом кальция
либо сульфатом магния и перегоняют. Проверить на чистоту хлороформ можно ис- парением с фильтровальной бумаги: после хлороформа не должно оставаться запа- ха. Затхлый, резкий, раздражающий запах говорит о наличии примесей хлора, хлороводорода или фосгена. Хлороформ применяют в пробе Бейльштейна, в этой реакции наблюдается окраши- вание пламени в голубовато-зелёный цвет ионами меди. В конце XIX и начале XX вв. хлороформ использовался как анестетик при про- ведении хирургических операций. Хлороформ используется для производства хлордифторметана — фреона (хладона- 22) путём реакции обмена атомов хлора на фтор при обработке хлороформа без- водным фтористым водородом в присутствии хлорида сурьмы(V) (по реакции Свар- тса) . Хлороформ также используется в качестве растворителя в фармакологической промышленности, а также для производства красителей и пестицидов. Реактивы: 1. Гидроксид кальция - 30 г. 2. Перманганат калия - 30 г. 3. Хлористоводоролная кислота, конц. 4. Ацетон - 10 мл. - 50 мл, Оборудование: 1. Прибор для получения хлора. 2. Прибор для получения хлороформа. 3. Прибор для отгонки хлороформа. Получить белильную известь (рис. 1). Для этого поместить в стакан емкостью 100 мл 30 г чистой гашеной извести и добавить 30-40 мл воды, смесь тщательно перемешать. Поместить стакан в баню со льдом и пропустить через смесь очищен- ный от хлористого водорода хлор. (Под тягой! Хлор смертельно опасен, при кон- центрации выше 0,1 мг/л вызывает рефлекторный паралич дыхания. ПДК в рабочей зоне 1,0 мг/м3) . Количество хлора рассчитать по уравнению реакции и опреде- лять полноту поглощения периодическим взвешиванием стакана. KMnOu Суспензии Са (ОН )2 Рис. 1. ^Лед
Перенести приготовленную белильную известь в колбу прибора, изображенного на рис. 2. Туда же прилить 75 мл воды. В капельную воронку поместить смесь 10 мл ацетона с 10 мл воды. Конец капельной воронки должен быть ниже уровня жид- кости в колбе. В приемник налить 10 мл воды, чтобы предохранить полученный хлороформ от испарения и обеспечить его очистку от ацетона. В колбу по каплям вводить ацетон, нагревая колбу с помощью колбонагревателя. Если реакция про- текает слишком бурно и реакционная смесь перебрасывается в приемник, следует прекратить нагревание колбы. Ацетон + Н20 СНСЦ Рис. По окончании опыта отделить хлороформ от воды с помощью делительной воронки и высушить над безводным сульфатом меди. Перенести сухой хлороформ в колбу прибора для перегонки (рис. 3). Рис. 3.
Нагреть колбу на водяной бане и отогнать фракцию, кипящую при 62 С. ПОЛУЧЕНИЕ ТРИБРОМИДА БОРА Трибромид бора (ВВг3) — неорганическое соединение, бесцветная или слегка желтоватая жидкость. Соединение очень нестабильное, дымится на воздухе, ак- тивно реагирует с водой с образованием борной кислоты и бромоводорода, при смешивании с метанолом на воздухе последний загорается. Температура плавления -46 С, кипения 91 С. Трибромид бора активно реагирует с водой. Продуктами этой реакции являются борная кислота и бромоводород. Трибромид бора реагирует с сероводородом с образованием тиоборной кислоты и бромоводорода. Используется для деметилирования и деалкилирования. Применяется в фармако- логии , электронике. Реактивы: 1. Трибромид алюминия -27 г. 2. Тетрафтороборат натрия - 6,5 г. Оборудование: 1. Колба круглодонная емкостью 250 мл. 2. Приемники - 2 шт. 3. Осушительная колонка с Р2О5. NaBF AlBr. Рис. 1. Схема прибора для получения трибромида бора. 1 - колба реакционная, 2,3- приемники, 4 - баня с охлаждающей смесью, 5 - осушительная колонка
Собрать прибор, изображенный на рис. 1. В сухой камере растереть в фарфоро- вой ступке 27 г безводного трибромида алюминия и 6,5 г тетрафторобората на- трия . Смесь перенести в колбу 1 и закрыть пробкой на шлифе. Поместить прием- ник 2 в охлаждающую смесь льда с хлоридом натрия. Осторожно нагреть реактор пламенем газовой горелки. После того, как реакция прекратится, перенести охлаждение с приемника 2 на приемник 3. Отсоединить приемник 2 от реактора и закрыть стеклянной пробкой. Нагревая газовой горел- кой приемник 2 перегнать трибромид бора в приемник 3. СИНТЕЗ ХЛОРАТА КАЛИЯ Хлорат калия (бертолетова соль, калий хлорноватокислый) — калиевая соль хлорноватой кислоты КС103. Температура плавления 356 С, разложения ^400 С. В лаборатории хлорат калия часто получают модифицированным методом Бертолле при бездиафрагменном электролизе хлорида калия, образующийся при электролизе хлор вступает во взаимодействие in situ (в момент выделения, «на месте») с гидроксидом калия с образованием гипохлорита калия, который далее диспропор- ционирует на хлорат калия и исходный хлорид калия. При использовании графито- вых анодов более удобным методом является электролиз хлорида натрия с получе-
нием хлората натрия и обменная реакция с хлоридом калия. Это позволяет очи- щать от анодного шлама раствор хлората натрия, который имеет значительно большую растворимость, чем хлорат калия, и, таким образом, удобнее для фильт- рации. Смеси хлората калия с восстановителями (фосфором, серой, алюминием, органи- ческими соединениями) взрывчаты и чувствительны к трению и ударам, чувстви- тельность повышается в присутствии броматов и солей аммония. Из-за высокой чувствительности составов с бертолетовой солью они практиче- ски не применяются для производства промышленных и военных взрывчатых ве- ществ . Иногда используется в пиротехнике как источник хлора для цветно-пламенных составов и в зарядах хлопушек (взрыв происходит при протаскивании грубой нити через пиротехнический состав), входит в состав горючего вещества спичечной головки, и крайне редко в качестве инициирующих взрывчатых веществ (хлоратный порох — «сосис», детонирующий шнур, тёрочный состав ручных гранат вермахта). В начале XX века бертолетова соль использовалась для лабораторного получе- ния кислорода, но из-за малой доступности её перестали применять. Реакция восстановления хлората калия щавелевой кислотой при добавлении сер- ной кислоты используется для получения диоксида хлора в лабораторных услови- ях. Реактивы: 1. Хлорид калия. 2. Гидроксид калия. Оборудование: 1. Электролизер. 2. Источник постоянного тока. 3. Стакан. 4. 4. Воронка со стеклянным фильтрующим дном N 2. Собрать прибор для электролиза, изображенный на рис. 1. Ячейку 1 установить с помощью держателя 6 внутри корпуса электролизера. Приготовить 100 мл 25% раствора хлорида калия. Довести рН раствора до 10, добавляя по каплям 2% рас- твор гидроксида калия (универсальный индикатор). Полученный раствор перенести в электролитическую ячейку 1. Пространство между корпусом электролизера и ячейкой заполнить горячей водой (температура ~ 70 С) Опустить электроды в раствор и подключить их к источнику постоянного тока. Графитовый электрод подсоединить к отрицательному полюсу, а платиновый - к положительному. (Не путать! Ошибка в определении полярности при подключении ведет к необратимому разрушению графитового электрода и загрязнению раствора!). Установить силу тока, протекающего через раствор равной 4А. Отметить напря- жение на электродах. Электролиз вести в течение 3 часов в вытяжном шкафу. Не- обходимо следить за тем, чтобы температура раствора внутри ячейки поддержива- лась в интервале 60-80 С. Если температура превысила 80 С, добавлять кусочки льда в пространство между ячейкой и корпусом электролизера. Избыток воды сли- вать через кран 7 в нижней части корпуса электролизера. После завершения электролиза отключить электрический ток, вынуть электроды, а раствор с продуктами электролиза перенести в стакан и охладить до 0 С в ба- не со льдом. Выпавшие кристаллы отделить от маточного раствора с помощью стеклянного фильтра N 2 под пониженным давлением. Промыть их спиртом (три раза порциями по 5 мл) и высушить на фильтре при включенном водоструйном на- сосе.
1. KCI + KOH,p-p Рис. 1. Электролизер для получения хлората калия. 1 - корпус ячейки, 2 - корпус электролизера, 3 - графитовый электрод, 4 - стеклоткань, 5 - платиновый электрод, 6 - держатель, 7 - кран. Вакуум Рис. 2. Фильтрование под пониженным давлением.
СИНТЕЗ ПЕРОКСОДИСУЛЬФАТА КАЛИЯ Пероксодисульфат калия — неорганическое соединение, соль щелочного металла калия и пероксодисернои кислоты с формулой K2S20e(02), бесцветные (белые) кри- сталлы , растворимые в воде. Температура плавления разл. <100 С. Разлагается при нагревании. В сухом состоянии устойчив, а во влажном мед- ленно разлагается. Разлагается горячей водой. Разлагается разбавленными ки- слотами. Реагирует с концентрированными кислотами. Реагирует с щелочами. Яв- ляется сильным окислителем. В лаборатории получают электролизом насыщенного раствора гидросульфата ка- лия. Применение: ■ Пищевая добавка Е922. ■ Получения растворов перекиси водорода. ■ Как окислитель в аналитической химии. ■ Для отбеливания жиров и мыла. ■ В качестве инициатора полимеризации. ■ Как компонента некоторых взрывчатых веществ. ■ Как пестицид. Реактивы: 1. Гидросульфат калия - 25 г. 2. Этанол - 15 мл. Оборудование: 1. Электролизер. 2. Источник постоянного тока. 3. Стакан. 4. Воронка со стеклянным фильтрующим дном N 3.
Собрать прибор для электролиза, изображенный на рис. 1. Ячейку 1 установить с помощью держателя 6 внутри корпуса электролизера. В электролитическую ячей- ку 1 поместить 100 мл 25% - го раствора гидросульфата калия. Пространство ме- жду корпусом и ячейкой заполнить водой со льдом. Опустить электроды в раствор и подключить их к источнику постоянного тока. Графитовый электрод подсоеди- нить к отрицательному полюсу, а платиновый - к положительному. (Не путать! Ошибка в определении полярности при подключении ведет к необратимому разруше- нию графитового электрода и загрязнению раствора!). з 4 ГУ^Г'П - KHSO ,р-р та Рис. 1. Электролизер для получения пероксодисульфата калия. 1 - кор- пус ячейки, 2 - корпус электролизера, 3 - графитовый электрод, 4 - стеклоткань, 5 - платиновый электрод, 6 - держатель, 7 - кран.
Установить силу тока, протекающего через раствор, равной 4А. Отметить на- пряжение на электродах. Электролиз вести в течение 1 часа. Необходимо следить за тем, чтобы температура раствора внутри ячейки не превышала 30-40 С. Для этого нужно постоянно добавлять новые порции льда в пространство между ячей- кой и корпусом электролизера. Избыток воды сливать через кран 7 в нижней час- ти корпуса электролизера. После завершения электролиза отключить электрический ток, вынуть электроды, а раствор с продуктами электролиза перенести в стакан и охладить до 0 С в ба- не со льдом. Выпавшие кристаллы отделить от маточного раствора на воронке со стеклянным фильтрующим дном N3 под пониженным давлением (очки!). Промыть их спиртом (три раза порциями по 5 мл) и высушить на фильтре при включенном во- доструйном насосе. Рис. 2. Фильтрование под пониженным давлением. СИНТЕЗ ТРИХЛОРИДА ЙОДА Трихлорид йода 1С13 представляет собой соединение йода и хлора. Он пред- ставляет собой желто-красное твердое вещество. Это окислитель, способный вы- звать возгорание при контакте с органическими веществами.
Температура плавления 63 С. Используется: ■ В качестве окислителя ■ В качестве местного антисептика ■ В качестве лабораторного реагента ■ Для введения йода и хлора в органическом синтезе Рис. 1. Прибор для получения трихлорида йода. 1 - колба Вюрца, 2 - капельная воронка, 3 - промывалка с водой, 4,5 - промывалки с сер- ной кислотой, 6 - промывалка с CCI4, 7 - бани со льдом, 8 - реак- тор, 9 - хлоркальциевая трубка. Реактивы: 1. Перманганат калия - 15 г. 2. Хлористоводородная кислота, конц. 3. Иод - 1,5 г. 4. Тетрахлорид углерода - 15 мл. Оборудование: 1. Колба Вюрца. 2. Капельная воронка.
3. Промывалки - 3 шт. 4. Реактор. 5. Воронка со стеклянным фильтрующим дном N 3. Собрать прибор, изображенный на рис. 1. В колбу Вюрца 1 поместить 15 г пер- манганата калия, а в капельную воронку концентрированную соляную кислоту. Промывалку 3 заполнить водой, промывалки 4,5 - концентрированной серной ки- слотой, а промывалку 6 - сухим тетрахлоридом углерода. В реактор 7 поместить 1,5 г чистого иода и 15 мл сухого тетрахлорида углерода. Закрыть реактор крышкой с газоподводящей трубкой. Газоподводящая трубка должна быть погружена в раствор, и не доходить до дна реактора на 5-10 мм. Охладить реактор и про- мывалку с тетрахлоридом углерода в бане со льдом. Медленно приоткрыть кран капельной воронки и, добавляя по каплям концентри- рованную хлористоводородную кислоту к перманганату калия, пропускать интен- сивный ток хлора через раствор в реакторе (В вытяжном шкафу! Хлор смертельно опасен. ПДК в рабочей зоне 1,0 мг/м3) . Следить за взаимодействием йода с хло- ром, сопровождающемся выпадением кристаллов трихлорида иода и изменением ок- раски раствора в реакторе. Периодически, каждые 2-3 минуты, перемешивать ре- акционную смесь длинной стеклянной палочкой. Для этого необходимо кратковре- менно приподнимать крышку реактора, не прекращая пропускать хлор. После рас- творения всего йода и изменения окраски раствора до цвета дихромата калия. Закрыть кран капельной воронки и отсоединить реактор от прибора для получения хлора. i тг Жидкость К в одоструиному насосу Воздух Рис. 2. Фильтрование в инертной атмосфере. 1 - колба Бунзена, 2 - воронка со стеклянным фильтрующим дном, 3 - пробка с трубкой, 4 - зажим, 5 - защитный кожух, 6 - кран. Собрать прибор для фильтрования в инертной атмосфере (рис. 2) и подсоеди-
нить к водоструйному насосу. Включить насос (очки!), кран 6 открыть. Осадок трихлорида иода в тетрахлориде углерода перенести на воронку 2 со стеклянным фильтрующим дном №3. В реактор немедленно добавить 2-3 мл охлажденного и на- сыщенного хлором СС14 из промывалки 6 (рис. 1), смыть остатки вещества со стенок реактора и перенести в ту же воронку (2 раза). При перенесении трихло- рида иода на фильтр необходимо следить, чтобы вещество все время находилось под слоем жидкости. Воронку 2 закрыть пробкой 3 с трубкой и зажимом 4, под- соединенными к подушке с сухим аргоном или азотом. Закрыть зажим 4 и включить насос. Приоткрыть зажим 4 и просушить осадок при пониженном давлении в слабом токе инертного газа. Воронку 2 с сухим веществом, закрытую пробкой 3 помес- тить в сухую камеру. Перенести вещество с фильтра в заранее взвешенную про- бирку с пробкой. Закрыть пробирку пробкой, извлечь из сухой камеры. СИНТЕЗ БЕЗВОДНОГО НИТРАТА ДИОКСОВАНАДИЯ Нитрат диоксованадия VO2NO3 относится к неорганическим оксидам металлов, представляет собой оранжево-желтый или оранжево-красный порошок. Молекулярная масса 181,88, температура плавления 690, температура кипения 1750. Полностью растворим в азотной кислоте. Нитрат ванадия в основном используется в качестве катализатора в производ- стве азотной кислоты, его можно использовать в качестве катализатора и агента дехромирования в производстве адипиновой кислоты. Он также может быть исполь- зован в качестве окислителя для предотвращения осаждения и агломерации приме- сей концентрированной кислоты. Реактивы: 1. Нитрат свинца - 17,5 г. 2. Кварцевый песок -5г. 3. Ацетонитрил - 7 мл. 4. Ванадий - 0,5 г. Оборудование: 1. Пробирка из тугоплавкого свинца. 2. Осушительные колонки. 3. Реактор. 4. Ловушка. 5. Г-образная насадка. Собрать прибор, изображенный на рис. 1 и состоящий из пробирки (тугоплавкое стекло), двух осушительных колонок с оксидом фосфора(V), нанесенном на стек- лянную вату и реактора. Растереть совместно в фарфоровой ступке 17,5 г нитрата свинца и 5 г сухого кварцевого песка. Используемые вещества должны быть предварительно высушены при 120 С. В реактор поместить 7 мл абсолютированного ацетонитрила и 0,3-0,5 г тонко измельченного (фарфоровая ступка), предварительно очищенного порошка ванадия. Реактор поместить в баню со льдом. Нагревать пробирку 1 сильным пламенем горелки до окончания выделения N02. Опыт проводить под тягой. Диоксид азота ядовит, пары вызывают отек легких, ПДК = 9 мг/см3. По окончании опыта заменить крышку реактора на пробку с хлор- кальциевой трубкой и реактор оставить на ночь под тягой.
Pb(N07)2 + SiO *-■ p,o, _ №T( _ p2os ftCDCte 4 -, Ацето нитрил— ___ V (порошок) —" Рис. 1. Прибор для получения диоксида азота. 1 - пробирка из ту- гоплавкого стекла, 2 - колонки с пятиокисью фосфора, 3 - реак- тор, 4 - баня со льдом, 5 - хлоркальциевая трубка. На следующие сутки ацетонитрил отогнать в вакууме водоструйного насоса (рис. 2). Для этого заменить в реакторе пробку с хлоркальциевой трубкой на Г- образную насадку, к которой присоединить охлаждаемую льдом ловушку для кон- денсации ацетонитрила и колонку с гранулированным хлоридом кальция. Присоеди- нить прибор к водоструйному насосу. Поместить реактор в стеклянный стакан с водой и включить насос (очки!). Нагреть воду в стакане до кипения и отогнать весь ацетонитрил. Отрегулировать режим отгонки так, чтобы вещество из реакто- ра не перебрасывалось в вакуумную систему. .1 Вакуум # ЙТ—.. Рис. 2. Прибор для отгонки ацетонитрила. 1 - реактор, 2 - охлаждае- мая ловушка, 3 - колонка с хлористым кальцием, 4 - водяная баня.
СИНТЕЗ ХЛОРИДА СУЛЬФУРИЛА Сульфурилхлорид (хлористый сульфурил) SO2CI2 — хлорангидрид серной кислоты. Бесцветная, резко пахнущая жидкость, хорошо растворимая в хлороформе и ук- сусной кислоте, в избытке воды растворяется с частично протекающим гидроли- зом . Дымит на воздухе. Температура плавления -54,7 С, кипения 69,2 С. Гидролиз идёт слабо в холодной воде, в горячей воде протекает быстро. При хранении желтеет, поскольку распадается на S02 и зеленовато-жёлтый хлор. Получают взаимодействием SO2 с CI2 в присутствии катализаторов (активиро- ванный уголь, камфора). Сульфурилхлорид используется как растворитель для ряда органических и неор- ганических соединений. Применяют в синтезе органических веществ (с ним активно проходит хлорирова- ние) , вступает в реакции сульфохлорирования тиофенов через образование ком- плекса с ДМФА. Пропусканием аммиака через раствор в петролеином эфире сульфурилхлорида и тионилхлорида получают хлорид ос-сульфанура. Реактивы: 1. Камфора - 0,5 г. 2. Сульфид натрия - 25 г. 3. Серная кислота, конц. - 30 мл. 4. Перманганат калия - 15 г. 5. Хлористоводородная кислота конц. - 30 мл. Оборудование: 1. Круглодонная колба. 2. Шариковый холодильник. 3. Насадка. 4. Прибор для получения хлора.
5. Прибор для получения сернистого газа. 6. Прибор для перегонки. 7. Алонж. 8. Колба - приемник. 9. Хлоркальциевые трубки - 2 шт. Собрать прибор, изображенный на рис. 1. В каждый шарик холодильника 7 по- местить тонким слоем стеклянную вату и на неё камфору (общая масса камфоры 0,5 г). Приборы для получения хлора и сернистого газ присоединить к насадке 8. Для получения хлора в колбу Вюрца 1 поместить 15 г перманганата калия, а в капельную воронку налить концентрированную хлористоводородную кислоту. ЖЖМ н о 2 н so 2 юнц КМ пО Рис. 1. Прибор для получения хлорида сульфурила. 1,13 - колбы Вюрца, 2,14 - капельные воронки, 3,4,5,11,12 - промывалки, 6 - хлоркальцие- вая трубка, 7 - шариковый холодильник, 8 - насадка, 9 - колба- приемник, 10 - баня с охлаждающей смесью. Для получения сернистого газа в колбу Вюрца 13 поместить 25 г сульфита на- трия, смочить его 5 мл воды, а в капельную воронку - концентрированную серную кислоту. Колбу - приемник 9 до горла поместить в баню с охлаждающей смесью (лед с хлоридом натрия).
Медленно открывая краны капельных воронок, пропускать через систему одно- временно хлор и сернистый газ. (Под тягой! Хлор смертельно опасен, при кон- центрации выше 0,1 мг/л вызывает рефлекторный паралич дыхания. ПДК в рабочей зоне 1,0 мг/м3) . Через камфору газы должны проходить с одинаковой скоростью. Рубашку холодильника 7 вначале следует оставить без воды. После того как в колбе - приемнике 9 начнет собираться хлорид сульфурила, включить слабый ток воды. Синтез закончить после получения ~ 10 мл сульфурила. Перенести жидкость из колбы - приемника 9 в прибор для перегонки (рис. 2). Нагреть колбу 1 горелкой через асбестовую сетку, расположенную на 5 мм от дна колбы, и отогнать во взвешенный приёмник фракцию, кипящую при 68-70 С. Отсо- единить приёмник от прибора, закрыть стеклянной пробкой. ч\ '11— х^ Рис. 2. Перегонка хлорида сульфурила. 1 - колба Клайзена с де- флегматором и холодильником, 2 - алонж, 3 - приемник, 4 - хлор- кальциевая трубка. (ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ)
ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР (продолжение1) Управление реле Это, пожалуй, самое популярное применение для NPN-транзистора — управление катушками, такими как реле или соленоиды. Мы все уже привыкли управлять реле с помощью биполярных транзисторов, обычно NPN-модификаций, но это не обяза- тельно должны быть именно они. Зачастую с этой задачей справятся и полевики. На картинке ниже вы видите N-FET, используемый в той же конфигурации, что и типичный биполярник, за исключением того, что вместо ограничивающего базовый ток резистора здесь у нас резистор между затвором и истоком. После сборки платы нельзя просто выпаять биполярник и впаять на его место полевик, но в остальном эта замена проблем не составляет. Здесь по-прежнему необходим диод с обратной защитой от ЭМ-полей на случай, когда вы включаете реле, и катушка, протестуя, создаёт непредсказуемое напряжение. Что поделать, идеала не суще- ствует . Причина, по которой вы можете управлять реле тем же образом, довольно про- ста: в обычной NPN-цепи оно управляется логическим уровнем интерфейса ввода- вывода с напряжением 3,3 или 5 В, а для малосигнальных полевиков это вполне вписывается в диапазон Vgs. Тем не менее, если ввод-вывод вашего микрокон- 1 Начало см. Домашняя лаборатория 2023-05
троллера имеет 1,8 В и параметр Vgs полевого транзистора для него не подхо- дит, NPN-модель окажется более удачным решением, поскольку будет функциониро- вать при условии, что вы сможете подавать любой невысокий ток и мизерные 0,7 В, необходимые для работы. CTRL 2N7002 А вот и наши первых два дружелюбных транзистора — 2N7002 и BSS138 — они оба являются малосигнальными N-FET, подходящими как раз для такой работы. Модель 2N7002 — это довольно простая деталь — вы зачастую встретите её там, где мо- жет подойти N-FET. BSS138 в этом плане очень похож при чуть более высоком диапазоне Rds и чуть более низком Vds. Их вы встретите в некоторых схемах от Sparkfun или Adafruit. Вы можете спокойно купить кучу тех или других и ис- пользовать в своих схемах, когда вам требуется небольшой N-FET, которым можно управлять с помощью ввода-вывода. Смещение уровня Естественно, относительно небольших полевиков логического уровня есть и ещё кое-какие нюансы — к примеру, если вам когда-либо требовалось смещать уровень нескольких сигналов, то вы могли использовать небольшие платы «смещения уров- ня» с деталями в корпусе SOT23. Эти детали фактически являются полевыми тран- зисторами, и наша коллега Дженни Лист разбирала этот вид в своей обширной статье о смещении уровня2. Помимо прочего, этот метод недорог в реализации, прост и будет работать с подавляющим большинством сигналов, уровень которых вам потребуется смещать — ещё больше причин запастись малосигнальными N-FET. + 3.3V + 3.3V А А N 3V3_L0GIC_J_ 2N7002 5V_L0GIC 2 https://hackaday.com/2016/12/05/taking-it-to-another-level-making-3-3v-and-5v- logic-communicate-with-level-shifters/
Защита от обратной полярности Вот прекрасная схема, которая позволит вам реализовать безупречную защиту от обратной полярности с помощью полевиков. Вы можете использовать любой их вид — зачастую для этой цели берут P-FET, поскольку наличие непрерывной общей земли имеет свои плюсы, но и N-FET тоже сойдёт. Этот способ защиты намного лучше использования последовательно включённого диода, потому что здесь вы уже не затрачиваете столько мощности — при потреблении 1-2 А диод может при- вести к потере более 1 Вт на нагрев. Если Vgs не превышает ожидаемую входную мощность, то вам достаточно привя- зать затвор P-FET к минусовому пину, подключить питание к плюсовому, а пин стока оставить в качестве выхода. В противном случае, если ваше входное на- пряжение может превысить пороги Vgs или обратного Vgs, нужно добавить стаби- литрон и резистор для ограничения напряжения. Такой вид защиты от обратной полярности дешев, безупречен и может полноценно защитить ваши компоненты от огненной смерти. Л 02 VCC Естественно, если у вас уже не маломощная схема, то потребуется выйти за пределы возможностей малосигнальных полевиков — примером может стать вход пи- тания для макетной платы, с которой вы работаете. Быть может, здесь вам по- дойдёт тот же вид полевых транзисторов, который бы вы установили для переклю- чения периферии на стороне питания? Давайте разберём полевики помощнее — в частности, несколько небольших, но хороших P-FET, способных налегке справ- ляться с более высоким током. Существует довольно мало небольших, но мощных полевых транзисторов с макси- мальным диапазоном Vgs от 12 до 24 В и максимальным Ids в районе 2-4 А, кото- рые подойдут во многих случаях. Некоторые из них имеют хвалёный вход логиче- ского уровня, что обычно означает адекватный показатель Rds при Vgs значи- тельно ниже логического уровня 3,3 В, то есть 1,8 В. Если вам когда-либо по- требуется переключать питание для Wi-Fi-модуля 3,3 В, и вы решите делать это с помощью ввода-вывода, то подобный полевик отлично подойдёт. Другие модели не хвастаются наличием входа логического уровня, но имеют разумный Rds при низком Vgs. Среди излюбленных мной универсальных P-FET с поддержкой высокого тока я на- чинала с IRLML6401 и IRLML6402, а теперь использую их аналоги восточного про- изводства, CJ2305 и НХ2301А, только потому, что они стоят дешевле на LCSC. Когда дело доходит до N-FET аналогичного калибра, отлично подойдёт IRLML2502, а АО3400А уже давно зарекомендовал себя как классика среди деталей с восточ-
ного рынка. Ищите что-то ещё? Ознакомьтесь со статьёй Ask Hackaday: Dude, where's my mosfet?3, в которой электронщики высказывают свои рекомендации по использованию конкретно этого вида полевых транзисторов. Шина питания Мы все видели схему с двумя диодами, позволяющую подавать питание через вход постоянного напряжения или батарею с помощью простого переключения. Тем не менее здесь есть проблема — при питании от батареи использование последо- вательного диода приведёт к потере приличного объёма выходного напряжения, что станет особенно заметно при запитывании схемы 3,3 В от литий-ионной бата- реи с диапазоном 4,2-3 В. Эта схема в процессе зарядки аккумулятора снимает с него нагрузку и запитывает её от 5 В. И хотя здесь может показаться, что си- туацию исправит параллельное подключение нагрузки к батарее, вмешиваться в CC/CV-цикл зарядки не стоит. Я упоминала эту схему в статье Lithium-Ion battery circuitry is simple4, но стоит упомянуть её ещё раз — очень уж она хороша. Естественно, вам потребует- ся подходящий сюда полевой транзистор, и на роль такого вполне сгодится P-FET с выходом логического уровня. Ах да, подходящий подбор резистора позволит из- бежать проблем — можно безопасно использовать экземпляр на 10 КОм или даже 47 КОм, и если ваша схема сгорит при отключении зарядки, то просто снизить со- противление до 1 КОм. В конце концов, затвор полевика не нуждается в столь большом токе для удержания заряда. Logic- Level P- FET + ВАТТ < r/f^b ? >+,VSW GND<J ^.7K Здесь нужно помнить — в отличие от обычного монтажа, при реализации пере- ключения на стороне питания на этой схеме полевик разворачивается, чтобы сток и исток поменялись местами, и 5 В не подавалось на батарею через паразитный диод. При этом он всё равно будет работать, в частности потому, что паразит- ный диод приводит к появлению напряжения на пине истока. Но учитывайте, что необходимо вычислить порог Vgs, отняв понижение напряжения на паразитном дио- де от минимального возможного напряжения батареи — в противном случае транзи- стор может не открываться. Плавный пуск В некоторых случаях, когда вы переключаете подачу питания на периферию вро- де GSM-модема, находящегося на собственной коммутационной плате, на шине пи- тания которой установлено несколько мощных конденсаторов, он будет потреблять очень много тока и просаживать напряжение, наверняка приводя к отключению и перезагрузке микроконтроллера. Установив единственный конденсатор между за- 3 https://hackaday.com/2016/12/13/ask-hackaday-dude-wheres-my-mosfet/ 4 https://hackaday.com/2022/10/10/lithium-ion-battery-circuitry-is-simple/
твором и стоком, вы можете добавить к своей основанной на P-FET схеме пере- ключения простенькую фичу плавного старта. При этом полевой транзистор будет дольше находиться в линейной области при включении, предварительно заряжая конденсаторы до своего полного открытия и сглаживая пик потребления мощности. Это хак, но он решает проблему, и его вполне можно реализовать уже на этапе пост-продакшена. P-channel Load Switch VOUT EN о- г R1 Q1 ^= C1 r- Load =^C LOAD R LOAD Хотите разобраться получше? Есть прекрасная публикация5 от onsemi, где он говорит об основах переключения нагрузки с помощью полевых транзисторов, опи- сывая больше практических примеров и стоящих за ними тонкостей. Там же разби- раются случаи, когда вам может потребоваться использовать вместо этого пере- ключатель нагрузки. Кстати, а какие это могут быть случаи? Когда уместнее использовать переключатель нагрузки Сложно противопоставить что-либо интегральным микросхемам — один такой чип может решить все ваши задачи так, как не сможет ни одно решение на дискретных компонентах. К примеру, вы хотите переключать нагрузку 5 В/1,5 А, но также хотели бы получить защиту от превышения тока. В случае самодельного решения на основе полярных транзисторов вам, по меньшей мере, потребуется добавить токоизмерительный резистор и операционный усилитель или компаратор. V, IN О- 10|JF т т Vout -О RsET 6.8kQ Соит 10mF С другой стороны, переключатель нагрузки вроде SY6280 обладает всеми воз- можностями, которые у вас могут быть при сборке собственного основанного на полевиках переключателя на стороне питания. В таком случае ограничение тока будет легко настраиваться с помощью одного резистора, и будет присутствовать 5 https://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND9093-D.PDF
даже опциональный выходной разряжающий резистор на случай, если вашему уст- ройству пойдёт на пользу наличие остаточного напряжения после отключения. В целом существует много разнообразных переключателей нагрузки, спроектиро- ванных с целью упрощения ваших схем и повышения их надёжности. При этом такое решение выходит ненамного дороже использования дополнительного полевика. В них всех есть такие транзисторы, но управляются они всегда через ввод-вывод, в связи с чем пропадает потребность в учитывании ёмкости затвора или Vgs. Не- которые из них позволяют выполнять плавный пуск, другие имеют ограничение то- ка, у третьих есть защита от обратного тока. Но какая бы задача перед вами ни стояла, вы сможете подобрать под неё переключатель нагрузки, если вдруг ваша схема на полевиках станет уж чересчур сложной. Поиск «друзей» Естественно, иногда вам потребуется конкретный полевой транзистор, например в случаях, для которых вы не знаете подходящих кандидатов. Тут вам придётся обратиться к функционалу подборки деталей в онлайн-магазине — и это может не- много пугать, поскольку у транзисторов есть немало параметров. Для начала об- ратитесь к SMD-полевикам, которые подойдут для большинства упомянутых выше случаев — довольно сложно найти транзисторы под монтаж в отверстия (ТНТ, Through Hole Technology), которые подойдут под параметры «20 Vds max, 3 A Ids max», a SMD-варианты в своих типичных корпусах паяются легко. Иными словами, вам не нужно искать ТНТ-детали, когда требуется получить высокую мощность. Под одни и те же параметры N-FET окажутся несколько дешевле P-FET, у них будет чуть меньший Rds, и они могут оказаться более доступны. Здесь у вас обычно не будет свободы выбора, но в случаях, когда вы имеете контроль над схемой, для задач переключения высокой мощности, пожалуй, лучше будет предпо- честь именно N-FET. Выбрав подходящий вид полевого транзистора, ограничьтесь этой категорией и, возможно, также ограничьте варианты по количество каналов. Лучше всего будет использовать один-два, но обычно имеет смысл задействовать один, если только ваша схема не предполагает установку множества похожих по- левиков . Среди многих параметров транзисторов наиболее важными являются Vds и Id, так что вы можете начать сужать спектр выбора, исходя из них. Здесь рекомен- дуется взять детали с адекватным запасом по максимальному ожидаемому напряже- нию — будет опасно придерживаться его слишком близко. Поэтому для индуктивных нагрузок ориентируйтесь хотя бы на 20% запаса или даже больше. Тем не менее, излишнее завышение этого параметра на любой из таких деталей может привести к потребности в неадекватно большом Vgs, так что не перегибайте. К примеру, для переключения светодиодной ленты 24 В/2 А вам потребуется как минимум полевик на 30 В/3 А, а вот 45 В/5 А будет уже слишком. После ограничения диапазона Vds и Ids вы можете закончить отсев деталей по тем видам корпусов, которые не хотите паять вручную — в частности, при ис- пользовании SMD будет удачной идеей ограничиться SOT- и SO-вариантами, если у вас нет специального фена. На этом этапе у вас должно остаться уже небольшое количество видов полевиков на выбор — тут можно отсеять ещё несколько по по- рогу Vgs и Rds, после чего упорядочить остатки по цене и посмотреть, какие дешёвые варианты доступны. Найдите несколько, у которых Vgs на поверхностном уровне выглядит удовлетворительно, затем ознакомьтесь с документацией и гра- фиками. Будет ли в итоге Rds выглядеть разумным при том Vgs, который вы може- те обеспечить?
МИКРОСХЕМЫ XR2206 И ICL8038 В статье рассматриваются функциональные генераторы на специали- зированных микросхемах ICL8038 и XR2206, а также простейший ва- риант на NE555. Введение Функциональный генератор — это лабораторный прибор, который позволяет мо- ментально увидеть насколько значительные искажения, (или преобразования, если они желательные) , привносит в сигнал тот или иной прибор, цепь или узел на экране осциллографа. Синусоидальный сигнал, представляющий собой электрические колебания одной частоты, в идеале без гармоник (на практике ничего идеального не бывает, но всегда надо с чего-то начинать, к чему-то стремиться и с чем-то сравнивать), позволяет увидеть на экране осциллографа как раз эти самые гармоники. Их вид- но как искажения формы синусоиды.
Треугольная волна, осциллограмма которой состоит из прямых наклонных отрез- ков, позволяет увидеть нелинейные искажения в виде отклонений формы выходного сигнала от прямых линий. Прямоугольные импульсы в идеале представляют собой мгновенное включение и мгновенное отключение напряжения. Благодаря им, можно увидеть на экране ос- циллографа релаксационные и резонансные переходные процессы. К релаксационным переходным процессам относятся завал фронтов интегрирующей цепью и наоборот, иглообразные всплески, которые создаёт дифференцирующая цепь. Так как интегрирующая цепь является фильтром нижних частот (ФНЧ) , завал фронтов свидетельствует о спаде амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в области высоких частот. Дифференцирующая цепь является фильтром верхних частот, ослабляющим низко- частотную составляющую сигнала. На экране осциллографа наблюдается подъём фронтов. Звон — это резонансные процессы, выглядящие как затухающие гармонические колебания, обычно небольшой амплитуды. Прямоугольный тестовый сигнал позволя- ет заметить их там, где должна быть прямая горизонтальная линия. На фоне сиг- нала иной формы было бы трудно понять, что это именно звон. В импульсных блоках питания звон может быть причиной выхода преобразователя из строя, а в высокоскоростной цифровой технике создавать помехи и приводить к сбоям. В одних случаях нам необходимо получить определённое преобразование сигна- ла, в других — усилить и передать его без искажений. Осциллограф и функцио- нальный генератор — два незаменимых прибора в исследовании работы электронных схем и поиске неисправностей и недоработок.
V L Схема на XR2206 Набор из сетевых магазинов позволяет собрать неплохой функциональный гене- ратор в прозрачном акриловом корпусе. Он «умеет» выдавать синусоидальный сиг- нал, треугольную волну и прямоугольные импульсы, снабжён регулировкой усиле- ния, имеет грубую и точную регулировку частоты в 4 поддиапазонах: ■ 1 - 10 Гц; ■ 10 - 100 Гц; ■ 100 - 3000 Гц; ■ 3—65 кГц; ■ 65 кГц — 1 МГц. ж.4Ь 4Ь4Ь
Форма прямоугольного сигнала на частоте 19 герц совсем не радует. Вместо горизонтальных отрезков меандра — видим прямые, но сильнонаклонённые участки. Набор китайский, дешёвый, полуигрушечный, и ожидать идеального сигнала было бы странно. Неужели всё так плохо? Может быть, дело в том, что вывод 11 микросхемы называется не «square wave output», a «sync output», то есть выход синхронизации? То есть, при разработ- ке чипа XR2206 компания EXAR не предусматривала высококачественного меандра. Ведь для синхронизации достаточно просто фронта импульса. PIN DESCRIPTION Pin# ^ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Symbol AMSI STO MO Vcc TC1 TC2 TR1 TR2 FSKI BIAS SYNCO GND WAVEA1 WAVEA2 SYMA1 SYMA2 Type i 0 0 I I 0 0 I 0 0 I I I I Description I Amplitude Modulating Signal Input. Sine or Triangle Wave Output. Multiplier Output. Positive Power Supply. Timing Capacitor Input. Timing Capacitor Input. Timing Resistor 1 Output. Timing Resistor 2 Output. Frequency Shift Keying Input. Internal Voltage Reference. Sync Output. This output is a open collector and needs a pull up resistor to Vcc. Ground pin. Wave Form Adjust Input 1. Wave Form Adjust Input 2. Wave Symetry Adjust 1. Wave Symetry Adjust 2.
На самом деле нужно просто переключить вход осциллографа из режима сопряже- ния по переменному напряжению (AC coupling) в сопряжение по постоянному (DC). Эти два режима различаются тем, что в режиме DC щуп подключён через конденса- тор , отсекающий постоянное смещение. Это удобно, потому что не нужно настраивать вертикальное смещение вручную. Применительно к дешёвым цифровым осциллоскопам, если положительное смещение превышает амплитуду сигнала, это вообще единственный способ посмотреть форму волны, если не применять внешнего источника смещения. Дело в том, что ёмкость конденсатора в сочетании с традиционно высоким входным сопротивлением осциллографа образует дифференцирующую цепочку, кото- рая отсекает не только постоянную составляющую, но и низкие частоты. Чем ниже частота, тем значительнее искажение формы сигнала. И теперь мы видим прекрасный меандр. Осциллографом тоже надо уметь пользо- ваться . На частоте 420 Гц меандр остаётся прекрасным.
На частоте 125 кГц видим уже небольшое искажение меандра. Аналоговая полоса пропускания карманного осциллографа JYE Tech DSO Coral 112А составляет 0—2 МГц. То есть, сигналы частотой до 200 кГц он должен показывать — как они есть. ■Tjg DSOH2A jm ir«h Digital Oscilloscope Вместо нормального щупа, тут простые провода с крокодилами без подстроечно- го конденсатора. При наблюдении тестового сигнала 100 кГц с генератора самого осциллографа видим такой же зубец.
Меандр 1 МГц на экране DSO Coral 112A выглядит как искажённая синусоида. Дело в том, что аналоговый тракт осциллографа не пропускает частот выше вто- рой гармоники этого сигнала. Чтобы адекватно наблюдать форму сигнала частотой 1 МГц, нужна полоса пропускания до 10 МГц. Тем не менее, настраивать электронную технику и импульсные блоки питания, кроме высокочастотных, при помощи такого осциллографа можно. Синусоидальный сигнал выглядит хорошо, но регулятор амплитуды позволяет усилить его настолько, что наступает ограничение. Это надо иметь в виду, ко- гда пользуемся этой ручкой. Если мы не следим за входным сигналом и прибавля- ем амплитуду, нам может показаться, что выходной сигнал подвергся ограниче- нию. На самом деле ограничение происходит внутри микросхемы.
Треугольный сигнал выглядит прекрасно. Если переключиться на сопряжение по переменному току, увидим интегрированную волну. DSOH2A j>Fierh Digital Oscilloscope На частоте 285 кГц вершины треугольных импульсов выглядят скруглёнными, но это уже связано с полосой пропускания осциллографа. ■01 DSOH2A j>*;,-rh Digital Oscilloscope i Dftnmli :u A O.SU AC las AUTO f Int ^ШШ Input I ■Q^Lm«i I
Теперь посмотрим на схему генератора. Времязадающие конденсаторы задают частотные поддиапазоны и переключаются джампером Р2. С4 - С8 Переменный резистор R8 осуществляет грубую, a R7 — точную настройку часто- ты, благодаря тому, что они соединены последовательно, и сопротивление R7 вдвое меньше, чем у R8. Можно было сделать и более тонкую подстройку, если бы сопротивления различались, например, в 5 раз. R6 ограничивает минимальное сопротивление составного времязадающего рези- стора. Данная конструкция использует всего один вход под резистор, а в микро- схеме XR2206 их два. Конденсатор при этом используется один и тот же. Переключение двух резисторов, и, соответственно, двух частот, осуществляет-
ся через вывод 9 — Frequency Shift Keying Input, FSKI. Если напряжение на нём ниже 1 вольта, генерируется частота, задаваемая резистором, подключённым меж- ду выводом 8 и землёй схемы. А если выше 2 вольт, активен вывод 7, и соответ- ствующий резистор. Если вход FSKI висит в воздухе, частоту задаёт вывод 7. Из чего делаем вы- вод, что нога 9 имеет внутреннюю подтяжку к положительному напряжению, хотя на эквивалентной схеме этот резистор или источник тока не обозначен. 10 «► V1 & VRe, Frequency Shift Keying — это частотная манипуляция, то есть модуляция, при которой скачкообразно изменяется частота несущего сигнала в зависимости от значений символов информационной последовательности.
Справочный листок к микросхеме XR2206 предлагает такую схему телеграфного (бинарного, двоичного) частотного манипулятора. vCc о >2V <1V- Fi F2 FSK Input ^>- Ri *2_ F1=1/R1C F2=1/R2C a 1mF vca>—ja Current Switches Mult. And Sine Shaper 10_|_12 16 15 -x 14 13 200 11 --( FSK Output 50K Vccc XR-2206 10uF 5.1K 5.1K А мы возвращаемся к схеме функционального генератора из набора. Резисторы R3 и R5 делят напряжение питания пополам. Образованная ими сред- няя точка, причём не заземлённая по переменному току (в отличие от схем из справочного листка к микросхеме), подключена к выводу 3 микросхемы через пе- ременный резистор R2. Его сопротивление задаёт усиление и, соответственно, амплитуду выходного синусоидального и треугольного сигналов. На амплитуду ме- андра этот регулятор не влияет. Схема из документа AN-14 «A high quality function generator system using the XR2206 chip» предлагает регулировать не только амплитуду выходного сигна- ла , но и его смещение, посредством потенциометра R9. -L 50* <У ♦ ~6V ohOp'iov G*o :в •«Vе 1 JO C3 RX -Wv- oc OFFSfT I C7l DC i R« 4 OFFSfT AM INPUT OUTPUT -<^нн Б C4 ,, 0 1*i ►Ч^н 3 jf СЪ II 0 01м o-h> IP^ i ag ceM ooou FREQUENCY
Переменным резистором R10 можно подстроить форму синусоиды для получения минимума гармонических искажений. У генератора из набора эта подстройка от- сутствует, но как мы видим, хорошая синусоида получается и с постоянным рези- стором 330 Ом. На треугольную волну этот резистор не влияет, так как режим треугольной волны активируется отключением данного резистора. Сигналом, подаваемым на вывод микросхемы, подключённой к активному на дан- ный момент времязадающему резистору, можно осуществлять частотную модуляцию. Например, построить генератор качающейся частоты (ГКЧ), который применяется для исследования АЧХ — амплитудно-частотной характеристики устройств, их уз- лов и компонентов. А для амплитудной модуляции разработчики XR2206 предусмотрели выход 1, ко- торый у китайского генератора также не задействован. Электролитический конденсатор, подключаемый к выводу 10, заземляет по пере- менному току внутренний источник опорного напряжения. Такое мы видели в об- вязки многих аналоговых микросхем. Потенциометр R11 между выводами 15 и 16, бегунок которого через резистор R7 подключён к минусу питания, служит для регулировки симметрии волны. В китай- ском генераторе этот регулятор отсутствует. Вывод прямоугольных синхроимпульсов 11, являющийся выходом с открытым кол- лектором, нужно подтягивать резистором к плюсу питания. Схема из AN-14 преду- сматривает делитель R5R6, позволяющий получить выходы с полной и с половинной амплитудой. А чтобы получить колебания с разным коэффициентом заполнения, например, ШИМ или развёртку для ЭЛТ осциллографа, следует просто соединить выход синхросиг- нала со входом переключения частотно-задающих резисторов. Тогда положительная и отрицательная полуволны будут составлять не половину периода колебаний, а его часть, соответствующую соотношению сопротивлений времязадающих резисто- ров. Vcc Ri 7 *2. 8 "1 1nF f = R, + R2 VCQ 1 Current Switches Mult. And Sine Shaper 10_L_12 ^16 Duty Cycle = R ^R *15 ■*14 ■*13 2 11 2<Jk XR-2206 1uF Vcc°- 5.1K 5.1K 10uF -\ Sawtooth Output -\ Pulse Output
Схема на ICL8038 Второй функциональный генератор собран из набора на микросхеме ICL8038. Есть вариант конструктивного исполнения аскетичный, с подстроечными резисто- рами. Можно заказать и нарядную версию с акриловым корпусом и удобными ручками переменных резисторов. 1Г*" -,„ JL1_ igg-ft1" "J •••■•' ■ v 9fSf3 у g hw » ?*. ."* seat 11 i i «*• #
Есть и третий вариант. Он поставляется в виде собранного модуля с 10- оборотными подстроечными резисторами и пригодится тем, кому важна точность настройки. В отличие от XR2206, микросхема ICL8038 имеет отдельные выходы для меандра, треугольника и синусоиды. Подстроечный резистор RP1 задаёт частоту колебаний. RP5 — регулятор амплитуды выходного сигнала. RP3 дополнительно настраивает амплитуду прямоугольных импульсов.
С2 СЗ С5 С6 ш 1.0 0,1 0.01 1000 RP2 регулирует коэффициент заполнения ШИМ. Иными словами, влияет на времен- ной баланс положительной и отрицательной полуволн. RP4 настраивает смещение формирователя синусоиды. Прямоугольник и пила выглядят прекрасно. ■ sr _ DSOH2A mlTTb Digital Oscilloscope Г1 DSO112A ju^b Digital Oscilloscope
Приближаясь к верхней границе частотного диапазона, синусоида искажается, прямоугольник выглядит как синусоида, а зубья пилы становятся серповидными. Но такова полоса пропускания осциллографа DSO Coral 112A. г~ ЩШ DS0112A juurh Digital Oscilloscope _ DSOH2A m т«-.-и Digital Oscilloscope СИНУСОИДА _ DSOH2A i\fT<.h Digital Oscilloscope ТРЕУГОЛЬНИК Схема на NE555 И напоследок опробуем примитивное решение на универсальном таймере NE555. л СМ 1. .. А -1^ *01 i! I о; : огт U OUT •оугс Rii_^ттр*-"' -rrifTT «I 1 R10 • -# (м IЯ * V Л Х^а^ J TJ456-133 i iRl |R2 CIO*^ Г tHU/Vf ^ ^J5±- 4.7uF G6 U7C8 473 473473
Здесь меандр последовательно проходит через три одинаковых RC интегратора, а затем поступает на базу транзистора во включении с общим эмиттером, коллек- тор которой соединён с базой через конденсатор. (Резистор 1 МОм обеспечивает смещение базы). Переставляя джампер, можно наблюдать, что происходит с сигна- лом на каждой стадии. На специализированных микросхемах XR2206 и ICL8038 получаются прекрасные функциональные генераторы для любительской электронной лаборатории. Что касается простой схемы на таймере 555, аппроксимация синусоиды получи- лась неожиданно неплохой. Тогда как плато меандра искажены дифференцирующей цепочкой, пила вместо отрезков прямой имеет куски экспоненты, (чтобы получить ГЛИН, — генератор линейно изменяющегося напряжения, — надо заряжать конденса- тор не постоянным напряжением через резистор, а источником стабилизированного тока), а вершины треугольников, разумеется, скруглены интеграторами.
н ШНЕКОВЫЙ ДОЗАТОР В перечень технического задания вошли следующие требования: ■ Дозируемый агент - порошковый краситель либо любое другое вещество порош- кообразного вида. ■ Дозатор должен иметь возможность дозировать в широком диапазоне от 3 до 100 грамм с погрешностью не более 0.2 грамм на дозу. ■ Скорость дозирования должна быть не менее 1 грамма в секунду. ■ Индикация процесса работы и настройки устройства должны осуществляться при помощи встроенного сенсорного дисплея достаточного размера для комфортной работы. ■ Запуск процесса дозирования должен осуществляться при помощи педали в руч- ном режиме, либо по сигналу на дискретном входе в автоматическом. ■ Конструкция дозатора должна позволять частичную разборку и чистку (мойку) бункера и дозирующего модуля при смене цвета красителя. ■ Дозатор должен иметь систему самодиагностики и сообщать о неисправностях основных узлов пользователю при помощи сообщений на встроенном дисплее. ■ Конструкция дозатора должна позволять размещать в область дозирования тару различной конфигурации и высоты. Настройка под новый вид тары должна быть простой и быстрой. ■ Бункер для хранения дозируемого агента должен быть объемом не менее 2 л. ■ Система управления дозаторам должна вести подсчет оставшихся доз в бункере или отображать абсолютный остаток в граммах. ■ Система управления дозаторам должна иметь возможность производить процесс калибровки тензометрических датчиков. ■ Доступ к сервисным элементам управления должен быть ограничен при помощи пароля. ■ Блок управления дозатором должен иметь возможность обновления микропро- грамм с USB носителя. ■ И самый, наверное, главный критерий - это дешевизна конструкции. То есть конструкция должна быть максимально, по возможности простой, потому что
конкурировать в цене с нашими «братьями из поднебесной» мы естественно не могли. Это конечно не полноценное техническое задание, но уже явно было от чего отталкиваться. Начали разработку мы с изучения ротовых конструкций на рынке и поиска ста- тей и книг1 по теме. Много решений было на основе банальных шлюзовых заслонок и открывавшихся тупо по времени. Были конечно и шнековые решения, но все они упирались в дозирование за счёт вращения шнекового механизма в заранее уста- новленном интервале времени, но нам это не подходило, так как невозможно было добиться необходимой точности, не имея обратной связи. Также мы сочли такие решения крайне неудобными, т.к. необходимо каждый раз при смене дозируемого агента проводить калибровку и корректировать время открытия. В результате анализа мы пришли к выводу, что шнековый дозатор с обратной связью в виде электронных весов, будет самым оптимальным решением для получения требуемых характеристик. К счастью литературы для расчета шнековых механизмов достаточ- но и теория в целом не сложна. После наших исследовательских работ начал формироваться концепт конструк- ции. Привод ворошителя Привод дозатора Тензодатчик бункера Тензодатчик платформы Структурная схема дозатора.
Произвели расчет шнека: Привод Винт Загрузка Разгрузка D = 0,275 Q E-n-tp-Pn-Rp (1) где D - диаметр винта, м: О - расчетная производительность конвейера, т/ч: Е - отношение шага винта к диаметру винта (для абразивных матери- алов Е = 0.8: для неабразивных Е = 1.0): ;/ - частота вращения винта, об/мин: рн- насыпная плотность груза, т/м: /?р - коэффициент уменьшения производительности в зависимости от наклона конвейера (выбирается по таблице 1): (р - коэффициент заполнения желоба (таблица 3). Расчет производительности шнекового дозатора Параметр Диаметр винта Шаг винта Соотношение диаметра к шагу Частота вращения винта Насыпная плотность груза Коэфф. уменьшения произв. отугла Коэфф. заполнения желеба Диаметр вала Производительность Объем одного витка Масса вещества в объеме 1-го витка Доза Производительность Время наполнения Чточность дозирования Частота опроса АЦП Обозначение D h Е п Ron R Fi d Q Vbht Мвит Значение 30 15 2 48 330 1 0,4 10 13,824 0,00942478 3,11017673 3 276,48 13,0208333 0,02 11,52 Ед.изм мм мм об/мин г/дмЗ мм г/мин дмЗ г г доз/ч с г ГЦ Бункер установили на пару тензометрических датчиков. Во внутрь бункера при- шлось установить ворошитель для постоянного перемешивания дозируемого вещест- ва, так как краситель был очень лёгким и липким, и не всегда хотел ссыпаться
под своим весом, что могло остановить работу питателя. Для установки тары, разработали весовую платформу, а для формирования пото- ка была установлена воронка с дополнительным вибратором для исключения зави- сания вещества в ней. По длине и ширине для устанавливаемой тары у нас практически не было огра- ничений, а вот для настройки высоты тары, что бы ничего не просыпалось мимо, был разработан простой механизм подъема всего дозирующего узла вместе с бун- кером в довольно широком диапазоне. Такое решение позволило устанавливать та- ру практически любой конфигурации. В его основе использован ходовой винт с многозаходной трапецеидальной резьбой и стандартная ходовая гайка с механиз- мом выборки люфта. Это обеспечивало плавный ход всей конструкции и не требо- вало дополнительных фиксаторов высоты после настройки. В качестве направляю- щих использовали стандартные калиброванные валы диаметром 8 мм и ответные ли- нейные подшипники. Получилось очень надежно и при этом просто. Механизм подъема.
В качестве основы всей конструкции был использовал алюминиевый, конструкци- онный профиль, с этим материалом очень удобно работать, он жесткий и легко соединяется при помощи стандартного крепежа. В целом в конструкции было за- действовано максимум стандартных компонентов, которые возможно было приобре- сти, но все же многие части пришлось проектировать и изготавливать индивиду- ально . Одним из самых интересных узлов был шнековый питатель, подающий порции ма- териала из бункера в воронку. Все детали данного узла были разработаны макси- мально просто, на сколько нам это удалось, и позволяли все разбирать и соби- рать обратно без особого труда. Ниже представлены фото основных узлов. Питатель.
В движение шнек приводился при помощи шагового двигателя через клиноремен- ную передачу с зубчатым ремнем. Соотношение диаметров шкивов было выбрано та- ким образом, чтобы сформировать понижающую передачу. Такое решение позволило увеличить момент на валу шнека, а также увеличить плавность хода. Первые, экспериментальные версии бункера решили напечатать на 3D принтере, т.к. это позволяло максимально дёшево понять, какая форма бункера нам понадо- бится, и в дальнейшем изготовить из нержавеющей стали. Печать осуществляли из пластика PLA и на первых итерациях он представлял из себя обычный цилиндр, а формирование воронки было сделано на нижней крышке бункера, в тот момент мы считали, что этого будет достаточно, но как мы ошибались ... Воронка питателя. На верхней крышке бункера был установлен двигатель привода ворошителя с ре- дуктором . Привод ворошителя.
1 Лопатки ворошителя. Когда проектирование всех основных узлов было завершено, приступили к их изготовлению, а также закупили и заказали все готовые узлы, которые мы приме- нили в конструкции. Первая версия.
Часть деталей конструктор изготавливал самостоятельно на своем ЧПУ фрезер- ном станке, но некоторые узлы шнекового питателя и сам шнек мы заказали у знакомых на производстве. Скрежет, режущего алюминий станка, еще долго пре- следовал нас после окончания всех фрезерных работ. Большинство деталей были спроектированы таким образом, что они изготавлива- лись с одной установки на ЧПУ, но для задней крышки питателя, к которой еще крепитлся шаговый двигатель привода, пришлось дополнительно изготовить шаблон для переворота, так как было необходимо фрезеровать с обоих сторон и ничего не испортить. Не смотря на автоматизацию процесса фрезерования деталей, в части из них, отверстия и резьбы мы изготавливали вручную, потому что так было дешевле, хо- тя это было не всегда так просто. И вот буквально через месяц на столе образовалась приличное количество де- талей готовых к предварительной сборке. Я до сих пор помню свое удивление этой фотографии, не верилось, что совсем не давно это было только на экране компьютера. Детали готовые к сборке. Начался процесс сборки. Сначала собрал узел дозирования (питатель):
i '%' -^'•"2019-3-19 22=4' Питатель с направляющей дозируемого вещества. Затем приступил к основной раме и механизму подъема: i Рама в сборе.
Затем соединили питатель с рамой: Рама с питателем в сборе. Добавили направляющую воронку и получили половинку готового дозатора: Рама с питателем и воронка с вибромотором.
Печать бункера заняла больше 8 часов и под конец в принтере начали умирать подшипники, думали, что не допечатает, но все получилось, хотя и с жутким скрежетом. Первая версия бункера.
В печать также были отправлены первая версия лопастей для ворошителя, эле- менты крепления воронки, а также корпус крепления мотор-редуктора ворошителя. Одним из сложных элементов конструкции была весовая платформа. Так как взвешивание должно проходить в динамическом, а не статическом режиме нам было необходимо получать максимально «чистый» сигнал с датчика, что оказалось до- вольно затруднительно на платформе с 2 вращающимися моторами, да еще и вибро- мотором на воронке. Для попытки борьбы с вибрацией, разработанную платформу мы установили на резиновые виброподушки и уже через них произвели крепление платформы к раме дозатора. Сама платформа была выфрезерована из алюминия и скрывала сам датчик внутри себя. Сверху планировалась установка дополнитель- ной направляющей для удобного и точного позиционирования тары. Эта накладка должна была быть съемной для быстрой установки необходимой накладки под раз- ный вид тары. Но в первой итерации мы эту накладку не изготавливали.
Готовый вид платформы вы можете видеть ниже: Узел питателя и весовая платформа в сборе. После окончательной сборки всех механических частей во едино получилась первая версия нашего дозатора, готовая к реальным испытаниям с электроникой управления и реальным дозируемым веществом, а также несколько итераций по улучшению конструкции и исправлению ошибок.
Из описанного ТЗ было понятно, что необходимо обрабатывать сигналы с не- скольких тензометрических датчиков. Реализовать управление шаговым двигате- лем, а также коллекторным мотором ворошителя. Весь интерфейс с пользователем должен быть реализован на сенсорном дисплее размером не менее 7 дюймов для комфортной работы. Так же для ускорения сушки после чистки дозатора мы решили внедрить в металлическую часть корпуса электрический нагреватель от 3D прин- тера с датчиком температуры. Для обновления микропрограмм планировалось ис- пользовать USB, что в свою очередь ограничивало свободу в выборе дешевых мик- роконтроллеров, но т.к. устройство было не серийным это особо не меняло ито- говую стоимость изделия. Основываясь на требованиях, я разработал следующую структурную схему всего дозатора: Тензодатчик бункера Привод ворошителя ADC SPI DRV8825 DO/DI JE 3/1 DO(PWM)/DI 1/1 DO 2 о. i ГО s ° i «о го ю I О MCU STM32F407VGT UART 1 LCD Nextion 4.3" DO Beeper I2C 2 UART О EEPROM 2 USB USB J" \s3_P\s4 Boot Reset Педаль Структурная схема блока управления. В качестве сердца конструкции был выбран МК компании STM STM32F407, это бы- ло излишне для такого функционала, но нам нужна была поддержка USB Host и это был самый доступный МК с такими возможностями. В предыдущих конструкциях собственной разработки в качестве дисплея я ис- пользовал TFT дисплей с резистивным сенсором и подключал их через FSMC интер- фейс, очень удобная штука, но требует уйму соединений и все работа с графикой перекладывается на плечи ядра МК. В целом это не проблема при грамотно спро- ектированном ПО, но кода приходится писать сильно больше, да и ресурсы с изо-
бражениями куда-то тоже нужно сохранить. И вот тут мне предложили попробовать дисплеи от компании Nextion. Методом коммуникации и разработки интерфейса для них они чем-то мне напоминали промышленные панели оператора. То есть вы раз- рабатываете все экраны и элементы в специальном редакторе, а потом загружаете этот проект в панель, с МК она общается через UART. Вся забота по хранению картинок, логике переключения экранов, и т.д. мы перекладываем на контроллер панели, а наш МК получает уведомления об изменениях произведенных пользовате- лем на том или ином экране в конкретном элементе. Например, пользователь на- жал кнопку для которой мы назначили отправку уведомления в качестве реакции на нажатие, МК получит уведомление по UART. Очень удобно. Я попробовал и ре- шил его использовать в данном проекте, тем более обновлять проект в панели также можно было через тот же UART, да еще и протокол открыт. В таком случае обновление проекта можно было делать с того же носителя подключенного по USB через программу загрузчик в МК, что не противоречило ТЗ. DC/DC БП _ Л 5V AVcc / -^ 50 тА AM1D-0505D isolated 5V DVcc ^ 450 mA 3V3 CPU —^ 150 mA 3V DC/DC 5V Ext. —^ 100 mA AM1D-0505 isolated Структурная схема блока питания. Самой сложной задачей оказался выбор АЦП для считывания и обработки сигна- лов с тензодатчиков. Поиск решения я начал с изучения литературы и application notes от AD, у них много годных документов хорошо описывающих готовые решения и весы не яв- ляются исключением. Вот перечень того что мне в целом пригодилось при анали- зе, выборе и работе в программе с АЦП: ■ 24-разрядные АЦП от ANALOG DEVICES - законченные системы аналого-цифрового преобразования для низкочастотных измерений1. Часть 1 ■ 24-разрядные АЦП от ANALOG DEVICES - законченные системы аналого-цифрового преобразования для низкочастотных измерений2. Часть 2 1 https://kit-e.ru/dac/24-razryadnye-aczp-ot-analog-devices-zakonchennye-sistemy- analogo-czifrovogo-preobrazovaniya-dlya-nizkochastotnyh-izmerenij-chast-1/ 2 https://kit-e.ru/dac/24-razryadnye-aczp-ot-analog-devices-zakonchennye-sistemy- analogo-czifrovogo-preobrazovaniya-dlya-nizkochastotnyh-izmerenij-chast-2/ 12-24V Motor ^ 2A F1 I 1 I I 5A 220V AC/DC /~w s 12-24V 3-4A LI DC/DC VI2675-5 5V1A .0 LDO LP5907-3.
■ Высокоточные электронные весы на основе микросхем аналого-цифрового преоб- разования3 АЦП AD7799 и ADUC847 ■ Входной шум АЦП - Компоненты и технологии4 ■ Прецизионные £Д АЦП: шум, ширина полосы и время установления5 ■ Методы практического конструирования при нормировании сигналов с датчиков6 Ознакомившись с литературой, а также с некоторыми готовыми решениями я при- шел к выводу, что для достижения заданной точности необходимо использование АЦП с разрядностью 28 бит и определил несколько моделей АЦП в качестве канди- датов . В моей практике я довольно много работал с АЦП, но не с таким большим коли- чеством разрядов. Я осознавал, что при такой разрядности требования к схеме, трассировке печатной платы и дальнейшей математической обработке являются не самой простой задачей с которой мне придется совладать. Прежде чем окончательно выбрать конкретную модель АЦП я решил провести ряд экспериментов с теми моделями, которые у меня были под рукой, среди них был и дешевый вариант НХ711. Также была быстро спроектирована и изготовлена плата для тестов с использованием AD7710. Для дальнейших тестов я использовал тензодатчик на 5 кг, который я нагружал при помощи лабораторных грузов. Для оценки качества работы АЦП я сделал не- большие программы, которые считывали сырые данные из АЦП с фиксированной час- тотой и отправляли их в UART, в дальнейшем я сохранял полученные данные и об- рабатывал их в Excel. Я выполнял замеры для 2х случаев: при подключенном дат- чике и статически нагруженном на 50 граммовую гирю, чтобы оценить комплексный шум АЦП + датчик. А также измерения с заземленным входом, чтобы понять, как шумит сам АЦП. В качестве метода оценки качества измерений я выбрал банальный расчет плот- ности распределения значений отсчетов. Критерием качества по сути выступает «кучность» множества значений в окрестностях правильной точки и при использо- вании качественного АЦП в сочетании с корректной схемотехникой дает в резуль- тате график очень близкий к Гауссовскому распределению. Такие значения хорошо фильтруются при помощи скользящего среднего или медианного фильтра. Этот ме- тод описан в одном из документов в списке выше. Исследования я начал с дешевого НХ711. Вот некоторые результаты мои расче- тов, как можно увидеть сигнал имеет абсолютно случайную величину, даже без использования датчика, т.е. это выдает сам АЦП. Я проводил эксперименты с разными значениями коэффициента усиления, в целом картина только усугублялась при увеличении коэффициента усиления. Если бы не нужно было производить динамическое измерение в короткие проме- жутки времени, то с большим размером выборки и помощи математики можно было использовать и дешевый АЦП, но это было бы очень медленно, и меня такой ре- зультат не устраивал. Поэтому я продолжил работы с микросхемами от AD и по- пробовал еще один вариант более специализированный под работу в весоизмери- тельных комплексах - AD7730. К тому же, у меня было где подсмотреть для нее разводку платы, что внушало дополнительный оптимизм на успех. С этим АЦП я также провел ряд тестов, но к сожалению результаты у меня не сохранились, в итоге именно этот АЦП я и выбрал для дальнейшей работы. 3 https://kit-e.ru/dac/vysokotochnye-elektronnye-vesy-na-osnove-mikroshem-analogo- czifrovogo-preobrazovaniya-aczp-ad7799-i-aduc847/ 4 https://kit-e.ru/wp-content/uploads/2008_09_42.pdf 5 https://kit-e.ru/dac/preczizionnye-aczp/ 6 http://www.autex.spb.su/cgi-bin/download.cgi?sen99rus_s_ll
Параметр Среднее значение Матожидание Сдандартное отклонение Дисперсия Минимум Максимум Шаг Количество категорий 6 6'сигма Значение 8393056,213 58,00329597 7,615989493 8392916 8393233 2 158,5 382,8217534 N 5,858063 8392932 8392934 23,00074 23,00074 Область диаграммы о о о о 6 о S j В НХ711 Параметр Среднее значение Матожидание Сдандартное отклонение Дисперсия Минимум Максимум Шаг Количество категорий 6 6'сигма Значение 8388645,083 6,385484994 2,52695172 8388632 8388667 1 35 42.14420096 N 3J747M « 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Y 8388632 8388633 8388634 8388635 8388636 8388637 8388638 8388639 8388640 8388641 8388642 8388643 8388644 8388645 8388646 8388647 8388648 8388649 8388650 8388651 8388652 8388653 8388654 8388655 8388656 8388657 8388658 8388659 8388660 8388661 8388662 8388663 X 2 5 1 3 6 5 10 9 12 11 14 18 9 12 17 10 11 12 10 6 5 8 4 4 1 3 3 0 2 1 0 0 N 23 23 23 23 23 23 23,00001 23,00001 23,00001 23,00001 23,00001 23,00001 23.00001 23,00001 23,00001 23,00001 23,00001 23,00001 23.00001 23,00001 23,00001 23.00001 23,00001 23,00001 23.00001 23,00001 23,00001 23,00001 23,00001 23,00001 23,00001 23,00001 II I! si! AD7710
На рис. выше результаты работы АЦП от AD. При прочих равных условиях, не очень качественно изготовленной платы для тестов этот АЦП показывает вполне ожидаемые результаты. Тесты с AD7730. После анализа и окончательного утверждения выбора АЦП, я разработал отдель- но структурную схему данного узла, т.к. необходимо было разобраться с питани- ем АЦП, а также полностью гальванически отвязать цифровую часть МК от блока АЦП. Тензодатчик бункера Характеристики тензодатчиков: 51 - 5 кг 1 mV/V (необходимая точность измерения +- 5 г) 52 - 0,3 кг 1 mV/V (необходимая точность измерения +- 0,005 г) ADUM1401 +ADUM1100 SPI to MCU Структурная схема АЦП.
Завершив все тесты и эксперименты над сложными для меня узлами, я был готов к проектированию полной схемы. Для этого был использован бесплатный сервис EasyEDA7. По функционалу он сильно уступал Altium Designer, но при этом его функций было больше чем достаточно для решения моих задач сквозного проекти- рования, к тому же по интерфейсу и горячим клавишам он сильно повторяет Altium. Обвязка микроконтроллера стандартная, схема сброса и запуска загрузчика не представляет из себя ничего особо интересного. Для управления питанием и за- щиты USB была применена специализированная микросхема. Для хранения настроек была установлена микросхема EEPROM: 7 https://easyeda.com/
R39 22 0m 3V3 CPUP1 ~|" Header-Female-2 54 1x4 4Z3- —\ 1 1 2 3 4 R40 22 0m SWD VCC P2 О IX (D i О со W Header-Female-2 54 1x4 LCD Header-Female-2 54 1x4 Debug UART EEPROM U12 FM24CL64B-GTR 3V3 CPU R41 R42 4.7k U4.7k ♦ L 3 4_ АО Al A2 VSS VDD WP SCL SDA 8 7 6 5 -, I i I :< s< i :i sn.\ 3V3 CPU VCC T T из STMPS2151STR I SH PUR IN VIN VOUT GND EN FAULT R53 R51 680 ОтП nR52 10k M I 47k LED-Red(0805) Overload J NBl'S I S [ S!4_|)41_ 'fSII DP Header-Female-2 54 1x4 X :C62 ^у^СбЗ 100n 4 7u USB1 USB-A-F-90 T R50 22 От C66 =t=C67 47n 47n D6 NUP2201MR6T1G IK* -IF VCC T |R54 10k —3D" —я D+ •A GND SHLDP-4 USB-A spi: spi: spi: spi: С S \ms St К MIS( VCC T ♦ ' W3 T ♦— 4=C58 ={= 100n CPU P4 ♦ —I 359 lOOn 1 2 3 5 6 7 8 E SPI R66 100 От -LZZj 1, VCC T Header-Male-2 54 1x3 = C72 100n Датчик температуры дозатора LM35 VCC T TITLE: Шнековый дозатор REV: 1.1 Company: Your Company Date: 2019-02-26 Drawn By: 5 ~Г Sheet: 2/7
Для управления шаговым двигателем я установил стандартный модуль на DRV8825, он меня устраивал по всем характеристикам, к тому же у него есть сигнал ошибки по которому я мог оценивать состояние работы мотора. Коллекторный двигатель ворошителя управлялся через полевой транзистор и за- щищен предохранителем. При выходе из строя предохранителя, МК получал сигнал об этом при помощи схемы на оптопаре. Это так же позволяло делать мониторинг работы двигателя и сообщать пользователю о том, что пошло не так, толи мотор заклинило или сильно возросла нагрузка на валу. Самовосстанавливающиеся пре- дохранители позволяли возобновлять работу устройства после устранения механи- ческих неисправностей без вмешательства в корпус контроллера дозатора.
Для надежности и безопастности все внешние дискретные сигналы для управле- ния и получения статуса дозатора были гальванически отвязаны от основной пла- ты, а для удобства подключения внешних кнопок было установлен отдельный ис- точник питания также с гальванической развязкой от остальных элементов схемы.
Блок АЦП состоит из отдельных источников для раздельного питания цифровой части, аналоговой части АЦП, а также третий источник используется как опор- ный, от него же осуществляются питание датчиков для уменьшения шума в сигна- ле. Сигналы с датчиков подаются на входы АЦП через RC фильтры, смена полярно- сти для питания датчика не применялась, хотя много написано о том, что это сильно увеличивает стабильность и качество измерения. iqwdo4>ieuu миыеН edaxHAg хиыеТ^ f "slTJ°lT °i i §i i 5olT Л°тТ - - Hh E *g 4--»-e— 4—Ih- ll- — E 4r 4> ■-t> -» -—t II—1> 7 ЗОВ £ < <H ^ ^ ^ ^ —-- _0 xx i/) —..-. + ^ QQ UU < + ~ ^5 JZ <<£ | S5 <« ?z fcfc >SCLK DIN DOUT CS AI A POL RDY RESET STANDBY SYNC R >MCLK IN P MCLK OUT M QQ Z Z Mm Mi 11 11 -t- --» hS s^ ♦HI 19 *4I 19 •■ЗТПЭ5Ы ^ «I fN < CD U Q <N IN QOOOtri^Q z >> > >>z о >> > > >o -r^J^^CO) 100ARZ 2 * > О Z GND22 VO GND22 >vj^|^ -► -I,
Для питания устройства был использован готовый БП от компании MeanWell EPS- 65-12 - 12В, 5.42А, 72Вт. Остальные необходимые напряжения были сформированы уже на плате. Для питания АЦП был использован DC/DC преобразователь с гальва- нической развязкой AM1DE-0505DZ с двух полярным выходом, это позволило сфор- мировать 10 вольт, смотрите две схемы ниже. >\- ?ь -& н го 2- I К со с $- Не Не 4^ Z С У. Hi" OS чн 4h hS 41 £
Питание дозатора 12В CN16 2 Pin Tflnn,5.08mm CN17 2 Pin 1мш,5.08тт Питание нагревателя 12-24В V HEATER V MOTOR :c46 ; 470и Установить либо L2, либо L3. VCC :С47 : 470и :С48 100п R32 100к U20 LM2675M-5.0/NOPB VIN ONOFF NC NC VSW FB CB GND :c7o 470u :C71 100n Питание внешних Вх./Вых. VCC 5V EXT U21 AM1D-0505SH60 X :C45=i=C43 10u I 100n X +VI +VO 4-v -vo X X C42 ; 100n :C44 10u GND EXT Индикация наличия питания V HEATER V MOTOR VCC |R64 5.1k US0 ** LED4 \7 vLED1 ) I V LED-Green(0805)~ LED-Green(0805 LED2 ^LED-Green(0805) C52 10n D2 1N5822 Питание CPU ;C49 100u ;c50 100u :C51 100n VCC U22 LP2951CM-3.3 3V3 CPU R56 lOOm :C53 ; 100n ;C54 10u U11 LP5907MFX-3.3/NOPB He устанавливать Ull 250 mA max TITLE: Шнековый дозатор REV: 1.1 &> EasyEDA Company: Your Company Sheet: 7/7 Date: 2019-02-21 Drawn By:
После завершения разработки схемы я приступил к разводке платы, но для на- чала мне пришлось определиться с ее габаритами. В качестве корпуса была вы- брана готовая модель от Gainta - G3127, и я начал проектировать будущий блок управления для дозатора. Сначала сделал плату размером в половину площади дна коробки, а во второй половине разместил пару БП (один только для питания на- гревателя сушилки, а второй для питания всех остальных узлов). Но после первых попыток расставить все компоненты на плате я понял, что они все на нее не влезут и мне пришлось изменить компоновку расширив плату на все дно корпуса, а блоки питания перенести на «второй этаж», установив их на стойках:
После всех согласований размеров, и убедившись что места теперь хватит для всего, я приступил к трассировке платы: R6 С2В :::::::::::] U7 +П R1 о °l_J[- j\E2. »nS I I г- «сзплзп. с7С^иосюи° 3l_S £ JLJ R4 2! г- -.LED5 LJ" M CD CG «в ot LED3 .,_, — Doser main PCB ver. 1.0 Rev. 1.0 Designed by Nikopol & FDR 2019 ЧУ R55 4SV R31 LED2 м С HDD *n — HeatercNi7 Slj c<a— power r w 'П «ППо NLED4 R6 HDD С. «^AOOioifi^r LJ C50 C49 I I LJ и* | Screew ?n%\ •] cd CD CD E _ C56^ R33„ , Reset Boot +ttV Main 1 power D Изготовление плат было заказано в Китае, а пока они ехали ко мне, я начал приобретать необходимые компоненты для сборки. Так как не все компоненты было легко достать, то на этапе проектирования схемы я старался закладывать аль- тернативные модели компонентов и проектировал для них отдельную разводку, ес- ли они не были полными аналогами и пин в пин совместимыми. Поэтому покупались те модели, которые были в наличии. Время ожидания изготовления плат не прошло зря, я начал разработку первых версий ПО, поэтому к моменту приезда плат у меня уже было что тестировать. Для проверки кода и отладки была задействована гора отладочный и макетных плат, но это позволило сильно сократить сроки раз- работки и упростило проверку аппаратных решений, некоторых даже на начальных этапах проектирования. По истечению нескольких недель платы, наконец, были у меня. К этому моменту мы поняли, что нагреватель для сушки нам таки не нужен, по- этому компоненты для этого узла я не устанавливал. После сборки платы и пол- ного тестирования всех ее узлов, приступил с изготовлению корпуса блока управления дозатора, точнее установки всех необходимых разъемов и органов
управления в готовую коробку. Процесс не сложный, но когда хочется сделать хорошо, то делать нужно не торопясь и использовать хороший инструмент. Отвер- стия под круглые разъемы я сверлил на станке при помощи ступенчатых сверл. Маленькие прямоугольные отверстия для выключателя и разъема питания доводил при помощи напильников и надфилей, так как в наш ЧПУ в таком положении короб- ка не входила, не хватало высоты портала, а вот отверстие под дисплей мы уже вырезали на ЧПУ, чтобы все было совсем ровно. mi ^E -i—Г 3 Doser Designed by Nikopol & FDR 2019 m =5 6 c*° О ^\\J Q - powtrl, ,, 81 БЯМ11 "-4-*2Lr*.._~- '- J-i *_ • 2019-4-22 15:11
Плата была закреплена при помощи винтов к корпусу, а блок питания установи- ли над основной платой на нейлоновых стойках. В таком положении он легко сни- мался при необходимости доступа к элементам на основной плате находящимся под ним. Итог такой работы выглядел уже прилично и блок управления был полностью готов к дальнейшим работам над разработкой ПО и его наладкой.
ТЕХНОЛОГИЯ ПОКРЫТИЙ К.Г. Сабеев РАЗДЕЛ № 1 ВВЕДЕНИЕ Покрытия из металлов и металлических окислов занимают большой удельный вес в общей системе мероприятий по защите металлов от коррозии. Около половины добываемого цинка потребляется для защиты черных металлов от коррозии путем цинкования. Такой дефицитный и важный металл, как олово на 30 - 40 % потреб- ляется для лужения листов, ленты, проволоки и готовых изделий. Медные, нике- левые и хромовые покрытия широко применяются для защитно-декоративной отделки различных деталей машин, приборов, медицинских инструментов, предметов домаш- него обихода и т. п. Серебрение, золочение, родирование, которые раньше применялись только в ювелирном деле, в настоящее время все чаще используются для защиты деталей точных приборов от коррозии и придания их поверхности повышенных физических свойств: электропроводности, отражательной способности, антифрикционных свойств.
Трудно назвать такую отрасль народного хозяйства, в которой металлические покрытия не находили бы применения в большей или меньшей степени. Наиболее широко они применяются в машиностроении, приборостроении, авиационной промыш- ленности, судостроении, в производстве изделий широкого потребления, при из- готовлении медицинских инструментов и различного оборудования. Наиболее прогрессивным методом нанесения металлопокрытий является электро- литический, основанный на законах гальванотехники. Гальванотехника делится на два основных раздела: 1) гальванопластика - получение точных копий с различных предметов, легко от них отстающих, 2) гальваностегия - получение сравнительно тонких покрытий, прочно сцеплен- ных с покрываемыми изделиями. Гальваностегия имеет несравненно большее значение в промышленности, хотя гальванопластика была разработана раньше. Честь открытия гальванотехники и практического применения ее принадлежит замечательному русскому ученому Борису Семеновичу Якоби (1801 - 1874). Иссле- дуя различные гальванические элементы в качестве источников тока для приведе- ния в движение электромагнитной машины, Б.С. Якоби заметил, что в гальваниче- ском элементе на катоде медь откладывается ровным слоем, в точности воспроиз- водящим рельеф электрода, на котором происходило осаждение. В дальнейшем уче- ный сознательно воспроизвел сделанное им наблюдение. Так, выгравировав на медном катоде свое имя и отделив затем медное отложение, Якоби убедился, что оно представляет собой негативный отпечаток катода. Этот новый процесс автор назвал гальванопластикой. 5 октября 1838 г. в Петербурге на заседании Россий- ской Академии наук Б. С. Якоби зачитал докладную записку о своем открытии, а в 1840 г. в Петербурге вышло написанное им первое в мире руководство по галь- ванопластике : «Гальванопластика или способ по данным образцам производить медные изделия из медных растворов при помощи гальванизма». Реализация изобретения Якоби осуществлялась в Петербурге главным образом в «Экспедиции заготовления государственных бумах1» (теперь фабрика Гознак в Мо- скве) . Было установлено, что точность и воспроизводимость клише для печатания бумах1, в том числе денежных знаков, получающихся методом гальванопластики, выше, чем при старом трудоемком процессе гравирования. Кроме того, в особой гальванопластической мастерской под непосредственным руководством Б. С. Якоби было изготовлено много замечательных произведений искусства, в том числе мед- ные кони для фронтона Большого театра в Москве, статуи и барельефы для Исаа- киевского собора, Зимнего дворца, Петропавловского собора и т. д. Б. С. Якоби является изобретателем не только гальванопластики, но и гальва- ностегии. Он, а также член Российской Академии наук Э. X. Ленц и другие со- трудники Академии наук впервые разработали процесс электролитического осажде- ния железа, как для гальванопластики, так и гальваностегии. Б. С. Якоби переписывался с английским ученым Фарадеем, который передавал для печатания крупнейшим издательствам того времени достижения Б. С. Якоби. Таким образом, открытие русского ученого сделалось достоянием всего цивилизо- ванного мира. Развитие гальванотехники в нашей стране в начале прошлого века и в наше время неразрывно связано с именами П. П. Федотьева, В. А. Кистяков- ского и Н. А. Изгарышева. ГАЛЬВАНОТЕХНИКА ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ МЕТОД При гальваническом методе нанесения металлопокрытий готовые изделия или по- луфабрикаты (листы, ленты, проволока) помещают в электролит, содержащий ионы
осаждающегося металла, и соединяют с отрицательным полюсам источника постоян- ного тока. Покрываемые изделия, таким образом, являются катодами, анодами же служат пластины или прутки из того металла, которым покрывают, в отдельных случаях применяют нерастворимые аноды. Основное внимание в гальванотехнике уделяется внешнему виду и строению по- лучающихся покрытий. Наряду с металлическими покрытиями для защиты от коррозии применяют оксид- ные и другие виды покрытий, получаемые в результате соответствующей химиче- ской или электрохимической обработки металлической поверхности. Например, ши- роко применяемые в настоящее время сплавы легких металлов (алюминия и маг- ния) , как правило, защищают от коррозии путем образования на них оксидных по- крытий. Широкое применение для защиты стальных изделий от коррозии имеет фос- фатирование. Современного ювелира не должно удовлетворять знание только отдельных рецеп- тов ванн для золочения и серебрения, умение составить ванну, а затем кое-как выполнить позолоту или посеребрение своих изделий. Необходимо знание принци- пиальной сущности процессов, происходящих в ванне, и причин появления возмож- ных дефектов, чтобы избежать случайных ошибок в работе. Поэтому в данной гла- ве наряду с практическими рекомендациями даются основные сведения о важнейших процессах, происходящих в гальванической ванне. ИОННАЯ ТЕОРИЯ И ДИССОЦИАЦИЯ МОЛЕКУЛ Строение атома В атоме существует равновесие между положительно заряженным ядром и отрица- тельно заряженными частицами оболочки атома. Количество положительных элек- трических частиц (протонов) определяет порядковый номер элемента в периодиче- ской системе. Это число соответствует также количеству электронов, вращающих- ся на орбитах вокруг ядра атома. Так, у натрия их 11, у хлора - 17 и т. д., причем на каждой орбите может находиться только определенное число электро- нов : на первой 2, на второй 8 и т. д. Только у инертных газов, таких как гелий, неон, аргон и т. д. все электрон- ные оболочки полностью заполнены. У большинства других элементов внешняя обо- лочка заполнена электронами не полностью. Когда эти элементы вступают в хими- ческое соединение, то они стремятся по возможности полностью заместить все свои оболочки электронами, чтобы перейти в состояние, соответствующее ближай- шим вышестоящим или нижестоящим инертным газам. Металлы, водород и группа NH3 при этом отдают количество электронов, отвечающее их валентности; неметаллы, кислород и группа ОН в соответствии со своей валентностью принимают электроны в свою не полностью заполненную внешнюю оболочку. Атомы, объединяясь в моле- кулы, образуют химическое соединение. В нем электрические заряды внутри моле- кулы уравновешены, но соотношение зарядов внутри каждого отдельного атома, входящего в молекулу, нарушено. При потере атомом электронов в нем будет пре- обладать положительный заряд ядра, при захвате электронов от атома другого элемента - отрицательный заряд. Такие атомы с неуравновешенными зарядами при- нято называть ионами. Количество отданных электронов у положительно заряжен- ного иона обозначают знаком +: Н+, Na+, Cu+, Al3+. При отрицательном заряде иона количество дополнительно захваченных электро- нов обозначают знаком ~ : С1~, 0~ . Пример. Образование поваренной соли из Na и С1 (рис. 1). Na отдает один электрон и становится положительным ионом Na+. Этот электрон переходит к хло-
ру на его внешнюю оболочку и образуется ион С1~. Благодаря этому оба иона по- лучают полностью заполненные внешние оболочки. Так как у иона натрия положи- тельный заряд, а у иона хлора - отрицательный, то они объединяются в молекулу NaCl. ион натрия ион хлора Рис. 1. Схема образования молекулы NaCl. Диссоциация Молекулы многочисленных кислот, солей и оснований при растворении в воде распадаются на ионы. Этот процесс называют диссоциацией, а ионосодержащии раствор - электролитом. В растворе имеются положительно и отрицательно заря- женные ионы, часть которых посредством взаимного притяжения соединяется в мо- лекулы, а другая часть находится в состоянии свободного движения. Пример. Сульфат меди в воде распадается на ионы: CuS04 -> Cu2+ + S042". В п/10 — (децинормальном) растворе сульфата меди степень диссоциации а = 0,39, это означает, что 39 % содержащихся в нем ионов сульфата меди находятся в свободном движении. Таким образом, степень диссоциации определяется долей свободных ионов раствора. Сильные кислоты и основания имеют почти 100 % сте- пень диссоциации; сложные соли диссоциируют сравнительно слабо. Степень диссоциации непостоянна, она повышается по мере разбавления раство- ра и понижается с уменьшением его температуры. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ОТСУТСТВИИ ПОСТОРОННЕГО ИСТОЧНИКА ТОКА Осмотическая теория Поместим пластинку какого-нибудь металла в электролит. Он будет стремиться отдать свои атомы в виде ионов в раствор (создавая давление растворения Р), а ионы металла ванны, наоборот, будут стараться осесть на поверхности погружен- ной металлической пластинки и дополниться до атомов (вызывая осмотическое давление р) . Таким образом, при погружении пластинки на границе поверхности металл - раствор возникает разность электрических зарядов. От электрического напряжения соответствующего металла будет зависеть перевесит ли осмотическое давление раствора. На рис. 2 изображена сравнительная диаграмма электрохими-
ческого ряда напряжений важнейших металлов. Разность напряжений атом/ион из- меряется относительно водорода, анодное напряжение которого равно 0,00 В. Приведенные величины относятся всегда к атомам металла, а не к ионам ванны. ТЛКВа -.4.0'/ .? Э -2.93 LiKBa SrCa о ^ -2.39 ■ 2-f 2+- SrCa Na -:.7i Na Уменьшение MgAIMn -?M\ -l.f.'f -1 ,>}6 2- Я+ 2f MgAIMn восстановительных свойств ZnCrFcCclCnNi .;,74 О-П О 2 -0.76 0.44 0.28 2-1- .1- 2+ 2- 2+ 2-« ZnCrFeCdCoNi Усиление окислительных свойств SnFb(H2)Cu 1 ОП +0..V О 14 0.00 - 2ч 24 ♦ 2- SnPb(2H)Cu AgHg I +o.,iri 0.30 * AgHg II PtAu n :o 1.20 21- 1- PtAu 1 1 Рис. 2. Электрохимический ряд напряжений важнейших металлов. Осмотическое давление больше давления раствора (р > Р) Это соотношение характерно для благородных металлов, находящихся в электро- химическом ряду напряжений справа от водорода. Пример. Медная пластина, погруженная в раствор сульфата меди (медного купо- роса) , покрывается атомами меди (рис. За). Рис. 3. Схема возникновения и взаимодействия осмотического давления и давления растворения: а - осмотическое давление больше давления растворения (медная пластина погружена в раствор медной соли), б - давление растворения больше осмотического давления (цинковая пласти- на погружена в раствор цинковой соли). В ряду напряжений потенциал Cu/Cu2+ составляет +0,34 В. Это означает, что осмотическое давление ионов ванны больше, чем давление растворения ионов ме- талла, и медная пластина заряжается 0,34 В положительного электричества. По- груженный металл в противоположность раствору имеет избыток электронов, т. е. заряжен отрицательно. Ионы меди, находящейся в ванне, осаждаются на погружен- ной металлической пластине и отнимают у нее избыточные электроны, чтобы до- полнить ими свои атомы.
Си + 2е -> Си-атом. Медная пластина заряжается положительно. Одновременно сокращается количест- во положительно заряженных ионов меди в ванне, осмотическое давление стано- вится слабее, и ванна заряжается отрицательно. Процесс заканчивается тогда, когда устанавливается равновесие между осмоти- ческим давлением и давлением раствора. Давление растворения больше, чем осмотическое давление (Р > р) Этот случай характерен для всех неблагородных металлов, которые стоят слева от водорода в электрохимическом ряду напряжений. Пример. Цинковая пластина погружена в раствор сульфата цинка и там раство- ряется (рис. 36). В ряду напряжений потенциал для Zn/Zn2+ составляет - 0,76 В. Давление рас- творения цинка больше, чем осмотическое давление, раствора. Погруженная пла- стина испытывает недостаток в электронах. Атомы цинка переходят в ванну как ионы Zn - 2е" > Zn2+ Благодаря этому пластина заряжается отрицательно. Одновременно повышается количество положительных ионов в ванне, она заряжается положительно. Процесс был бы окончен, если бы на границе слоя металл - раствор было достигнуто уравнивание зарядов, и тем самым достигалось бы состояние равновесия. Однако, если ионы цинка будут постепенно удаляться из раствора ванны, процесс будет длиться до тех пор, пока металлическая пластина полностью не растворится. Процесс ионного обмена В этом случае погруженный металл и металл, содержащийся в растворе соли, не являются идентичными, напротив, неблагородный металл погружается в раствор соли какого-нибудь благородною металла. Чем дальше удалены друг от друга в ряду напряжений участвующие в обмене металлы, тем сильнее идет реакция. Не- благородный металл попадает в раствор и вытесняет более благородный из его соли. Пример. Железная пластина погружена в раствор медного купороса и покрывает- ся при этом медью, т. е. омедняется (рис. 4). При этом железо имеет более вы- сокое давление растворения и посылает свои ионы в раствор Fe-атом - 2е" —> Fe2+ Ионы меди вытесняются из раствора и осаждаются в виде атомов меди на по- верхности железа Си + 2е~ —> Си-атом. Процесс заканчивается в том случае, если поверхность погруженной пластины пассивируется покрытием из металла ванны.
Рис. 4. Схема ионного обмена (железная пластина погружена в рас- твор медной соли). Ртутное покрытие Неблагородные металлы перед гальваническим серебрением амальгамируются (по- крываются ртутью), чтобы уменьшить разницу напряжений серебро - неблагородный металл на величину соответствующей разницы серебро - ртуть. Таким образом, поверхность изделия облагораживается электрохимическим способом. Аналогично амальгамируют изделия перед огневым золочением и серебрением для того, чтобы покрытие было более прочным. При этом применяют следующий состав амальгамы: ■ 10 частей ртути, ■ 11 частей азотной кислоты, ■ 500 частей воды. В фарфоровую чашку наливают ртуть, прибавляют азотной кислоты и смесь слег- ка нагревают. Раствор считается насыщенным, если остаток ртути остается не- растворенным в жидкости. 3Hg + 8HN03 = 3Hg(N03)2 + 4H20 + 2N0 В заключение полученный раствор разбавляется водой. Изделие должно быть хорошо очищено и обезжирено. Его закрепляют на проволо- ке (которая затем используется в качестве электрода в гальванической ванне) и погружают предмет на 2-3 с в раствор нитрата ртути. Если получается достаточ- но плотный слой ртути, изделие вынимают и хорошо ополаскивают в проточной во- де . В серебряной ванне при этом не должно быть никаких остатков соли. Покрытие погружением Этот способ также основан на ионном обмене. Изделия погружают в почти кипя- щую ванну, причем образуется тонкий осадок металла ванны. В настоящее время
этот способ почти не применяется, так как гальваническое покрытие под дейст- вием тока является менее трудоемким, обходится дешевле и обладает гораздо большей надежностью. Ниже приведен состав ванны для серебрения погружением: ■ Нитрат серебра АдЫОз 10 г ■ Цианид калия KCN 35 г ■ Вода Н20 11 л Цианид калия и нитрат серебра растворяют каждый в 0,5 л воды, затем оба раствора сливают 2KCN + AgN03 = K[Ag(CN)2] + KN03 Обезжиренное изделие погружают в ванну, температура которой должна быть от 80 до 90 С. Через несколько секунд после передвижения изделия в растворе на нем образуется, благодаря ионному обмену, тонкая серебряная пленка. Срок службы такой ванны невелик, так как она загрязняется ионами покрывае- мых изделий. По окончании работы оставшееся серебро необходимо удалить из ванны. Изделия вынимают из ванны, когда получен желаемый тон окраски покры- тия. Затем их промывают и сушат в опилках или в стружках. Золочение погружением Для золочения готовят ванну следующего состава: ■ Фосфат натрия Na3P04 4 г ■ Гидроокись калия КОН 4 г ■ «Хлорид золота» Н[АиС14] 2 г ■ Цианистый калий KCN 10 г ■ Вода Н20 1 л В 0,75 л воды растворяют фосфат натрия и гидроокись калия; в 0,25 л воды растворяют хлорид золота и цианистый калий. Оба раствора смешивают. Здесь ис- пользуется способ покрытия такой же, как и при серебрении погружением. Контактный метод Этот метод основан на электрохимическом различии напряжений между металлом ванны и металлом изделия. Это различие напряжений увеличивают еще и тем, что металл изделия соединяют с особенно неблагородным металлом, стоящим далеко от водорода в ряду напряжений, и тем самым дополнительно повышают разность по- тенциалов между контактируемым (покрываемым) металлом и металлом ванны. Пример. Медный стержень, подлежащий серебрению, обматывают алюминиевой про- волокой . А1 переходит в раствор и становится ионом А13+. При этом он вытесня- ет Ад из ионного раствора. Серебро осаждается на меди и алюминии. Как и при ионном обмене процесс заканчивается, если погруженные металлы пассивируются посредством покрытия металлом ванны. Ванна проста в пользовании и менее чувствительна к различиям в концентраци- ях и к примесям, чем гальваническая (ванна для золочения с посторонним источ- ником тока может быть полностью испорчена из-за примесей олова). Однако такая ванна неэкономична в употреблении, ввиду того, что благородный металл может заимствоваться только из ванны, а не у анода. Покрытие получается тонким и неравномерным.
Контактное серебрение Для этой цели используется электролит следующего состава: ■ Нитрат серебра AgNO 17 г ■ Цианид калия KCN 25 г ■ Вода Н20 1 л Каждую соль растворяют в 0 ,5 л воды и сливают растворы вместе. Обезжиренное изделие плотно обматывают алюминиевой или цинковой проволокой так, чтобы из- делие и проволока соприкасались. Конец проволоки оставляют достаточно длин- ным, чтобы за него можно было удерживать покрываемое серебром изделие. Рас- твор должен быть нагрет от 80 до 90 С. Изделие, погруженное в ванну, переме- щают вперед и назад до тех пор, пока на нем не образуется плотное покрытие. (Если изделие будет находиться в ванне слишком долго, то может возникнуть не- красивая окраска поверхности). Затем предмет вынимают, промывают, проволоку разматывают; изделие зачищают и снова обматывают проволокой. Так как покрытие в местах соприкосновения с проволокой становится особенно плотным, то вторич- ную обмотку изделия проволокой нужно делать на других местах для того, чтоб покрытие получилось равномерным. Теперь серебрение можно повторить несколько раз до тех пор, пока не будет достигнута желаемая толщина покрытия. Конечно, каждый раз нужно брать новую контактную проволоку или следует зачищать ис- пользованную перед следующим ее применением. Это необходимо делать, потому, что проволока покрывается благородным металлом, пассивируется и становится непригодной. Контактную ванну периодически освежают добавлением новой порции соли. Контактное золочение Для этого вида покрытия рекомендуют в большей степени использовать готовые препараты соли, чем при контактном серебрении. Только в исключительных случа- ях берутся за самостоятельное изготовление состава ванны по следующему рецеп- ту: ■ Хлорид золота Н[АиС14] 2 г ■ Сульфид натрия Na2S 10 г ■ Цианистый калий KCN 5 - 10 г ■ Фосфат натрия ЫазР04 60 г ■ Вода Н20 1 л Указанные химикалии опускают в слегка подогреваемую воду и перемешивают ее до тех пор, пока они полностью не растворятся. Данный метод золочения сходен по существу и выполнению с контактным сереб- рением. При покрытии белым золотом требуется совсем немного контактного мате- риала и более низкая температура ванны, в то время как для золочения красным золотом необходима более плотная обмотка предмета контактной проволокой. Если в процессе золочения выпадает темный осадок, то это свидетельствует о том, что изделие находилось слишком долго в ванне и температура ванны была слишком низкой. РАЗДЕЛ № 2 ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ НАЛИЧИИ ИСТОЧНИКА ТОКА
Кислое меднение При этом процессе применяют ванну следующего состава (т/л) : ■ Сульфат меди CuS04'5H20 220 ■ Серная кислота H2S04 30 В электролит помещают 2 электрода, например, две медные пластины, которые соединяют с источником тока (рис. 5). Важнейшей составной частью ванны явля- ется сульфат меди. Он диссоциирует в воде по реакции: CuS04 -> Cu2+ + SO -©- Рис. 5. Схема процесса, протекающего в гальванической ванне с ис- точником тока (медные электроды погружены в раствор соли меди). Серная кислота препятствует образованию Cu20 на катоде, повышает электро- проводность электролита и уменьшает степень диссоциации CuS04, что способст- вует получению мелкозернистого покрытия. В спокойном состоянии, т. е. пока в ванну не подано напряжение, оба медных электрода покрываются медью, выделяю- щейся из электролита, вследствие высокого осмотического давления. Это будет происходить до тех пор, пока потенциал напряжений атомов и ионов меди не вы- ровняется . Если включают ток, то этот потенциал покоя смещается: под воздействием на- пряжения от постороннего источника тока один электрод заряжается отрицательно и становится катодом. Благодаря этому повышается осмотическое давление ванны, так как на поверхности катода образуется избыток электронов. Он должен ком- пенсироваться вследствие того, что ионы меди из раствора ванны, осаждаясь на поверхности катода, отнимают у него электроны и таким путем дополняются до нейтральных атомов меди: Си2+ + 2е" —> Си-атом. Под воздействием тока от постороннего источника вторая медная пластина за- ряжается положительно и становится анодом; ее электроны отнимаются и переда- ются во внешнюю цепь. Ток от постороннего источника действует так, что металл анода становится электрически неблагородным. Его осмотическое давление умень- шается настолько, что давление раствора ванны оказывается больше. Отрицатель-
ный ион ванны S04 вынужден из-за этого отдать свои избыточные электроны ано- ДУ: S042" -> 2е" + S04. Итак, оба компонента ванны Си2+ и S042~ вынуждены уравнять свои заряды. Они становятся электрически нейтральными, благодаря чему в ванне опять устанавли- вается состояние равновесия. Нейтральный S04 отнимает у металла анода один Cu-атом, дополняется благодаря этому опять до молекулы CuS04, которая диссо- циирует затем на Си2+ и S042~. Этим достигается исходное состояние, и процесс начинается снова. Содержание металла в ванне остается теоретически постоян- ным. На практике оно изменяется из-за одновременно протекающего вторичного процесса. Гальванический ток Электрический ток проходит через ванну с определенной интенсивностью, кото- рая измеряется в амперах (А) . Сила тока зависит от приложенного напряжения, измеряемого в вольтах (В), и сопротивления ванны, измеряемого в омах (Ом). По закону Ома соотношение между этими величинами следующее: напряжение вольт Сила тока = или ампер = сопротивление ом В гальванических процессах сила применяемого тока I зависит от общей площа- ди поверхности изделий F, на которую ток действует. Это соотношение измеряет- ся в амперах на дм2 и называется плотностью тока Dk. Для каждой ванны предпи- сана определенная плотность тока, которая, однако, не может быть прямо уста- новлена при наладке ванны. Так как можно изменять в определенных пределах лишь силу тока, то приходится подстраиваться под требуемую плотность тока за счет изменения площади поверхности обрабатываемых изделий (количества предме- тов в ванне). Плотность тока Сила тока I [А] Бк[А/дм2] = Площадь поверхности изделий[дм2] От мощности имеющегося источника тока в свою очередь зависит наибольшая возможная площадь поверхности изделий, определяемая из этой формулы: F = I/Dk [дм2] Пример. Плотность катодного тока в ванне для предварительного серебрения Dk = 2 А/дм2, возможная сила тока установки I = 1,5 А. Какую площадь F может иметь поверхность изделия? F = I/Dk = 1,5/2 = 0,75 дм2. Величина гальванического напряжения в ванне, определенная по закону Ома, будет не совсем точной, ибо приложенное напряжение кроме сопротивления ванны должно преодолеть поляризационное напряжение электродов, т. е. разность на-
пряжений, возникающую при отсутствии источника тока между металлом электрода и металлом ванны и действующую в противоположном току направлении. Отсюда следует, что: напряжение ванны равно силе тока х сопротивление ванны + анод- ный потенциал + катодный потенциал. Высокая плотность тока ускоряет процесс образования гальванического покры- тия. Однако слой покрытия растет слишком быстро, и при этом образуются боль- шие кристаллы. Структура покрытия становится рыхлой, пористой и имеет плохое сцепление с металлом. Наряду с металлами в растворе содержатся также ионы водорода Н+, которые всегда имеются в воде и диссоциируют из добавок. Если превысить плотность то- ка, рекомендуемую для ванны, то на катоде начнет выделяться газообразный во- дород . Наибольшая требуемая величина напряжения для выделения водорода назы- вается перенапряжением водорода. Величина этого перенапряжения у отдельных металлов различна. Из-за повышенной плотности тока частички металла начинают осаждаться из ванны настолько быстро, что электролит около катода обедняется ионами метал- ла. Требуемое равновесие зарядов может быть достигнуто в этом случае за счет насыщения раствора большим количеством ионов водорода. Н+ + е" —> Н-атом. Образовавшиеся атомы водорода объединяются в молекулы и поднимаются в виде пузырьков газа. Таким образом, приложенное для повышенной плотности тока на- пряжение используется для осаждения металла только частично. Кроме того, структура осажденного металла сильно повреждается вследствие того, что часть образовавшегося газообразного водорода прочно застревает в губчатом металли- ческом покрытии, которое в результате получается хрупким, пористым и пузырча- тым. При соблюдении предписанных значений напряжения ванны и плотности тока можно избежать подобных неприятностей. РАЗДЕЛ №3 ЗАЩИТНО- ДЕКОРАТИВНЫЕ ПОКРЫТИЯ Значение защитно- декоративных покрытий Ювелирные изделия изготовляют из небольшого числа металлов и их сплавов - золота, серебра, иногда из платины; для дешевых изделий используют медь, а чаще всего ее сплавы с цинком - томпак и латунь. Золото, его сплавы и платина на воздухе практически не изменяют своего внешнего вида. Серебро и предметы из меди и ее сплавов темнеют, покрываясь пленкой, и поэтому изделия из сереб- ра и меди выпускают с защитно-декоративными покрытиями. Покрытия, как прави- ло, играют не только утилитарную роль защитных, но и являются средством обла- городить ювелирное изделие, придать ему новые декоративные качества. К защитно-декоративным покрытиям в первую очередь следует отнести гальвано- покрытия меди и медных сплавов серебром и золотом, серебра - золотом, золота - родием. Самостоятельными и очень широко применяемыми защитно-декоративными покрытиями являются эмали. Исключительное разнообразие приемов наложения эма- ли на ювелирное изделие, яркость и насыщенность красок, многообразие оттен- ков, блеск и способность выявлять красоту металла-подложки - все это опреде-
ляет многовековое пристрастие к ювелирным изделиям с эмалью. Для серебра и его сплавов с успехом уже многие сотни лет используются приемы чернения (ок- сидирования) и прокладывания черни, придающие серебряным изделиям неповтори- мую красоту сочетания черного и белого орнаментов. Для меди и ее сплавов ис- пользуются покрытия оксидными и сульфидными пленками (патинирование), придаю- щими изделию благородные оттенки оливково-зеленого, коричневого, черного цве- тов . При изготовлении дешевых ювелирных изделий вместо эмалей находят применение различные лаки. В последние годы для защиты ювелирных изделий из медных сплавов, серебра и низкопробного золота начали использовать различные ингибиторы, т. е. вещест- ва, образующие на поверхности металла невидимый тончайший слой, препятствую- щий воздействию воздушной среды на металл в течение более или менее длитель- ного времени. В ювелирных изделиях нашего времени проявляется стремление к четким, тща- тельно продуманным формам, к цветовому решению и выявлению лучших свойств ма- териала, к единству, соответствию материала изделия с его декоративным покры- тием, отделкой. Выбор покрытий с позиций технической эстетики должен основы- ваться на органическом единстве красоты и пользы. Такое единство материала и покрытия мы видим в ювелирных изделиях из серебра с чернью или оксидировкой. Ряд изделий из меди и ее сплавов серебрят только для того, чтобы оксидиро- вать, хотя бархатисто-черные оксидные пленки легко могут быть получены на ме- ди и без серебрения. Патинирование медных сплавов позволяет получать прочные нестирающиеся пленки, окрашенные в разнообразные цвета и оттенки - оливковые, оливково-коричневые, серебристо-серые, золотистые, коричневые, черные, выяв- ляющие фактуру металла и успешно выполняющие защитную роль. В то же время на подобных изделиях можно оставлять отдельные участки полированной или фактуро- ванной поверхности, покрывая их прозрачными бесцветными или тонированными ла- ками, резко повышающими декоративно-художественные достоинства изделий. Химические методы нанесения покрытий Ювелирные изделия и бижутерия, изготовляемые с использованием деталей из стекла, керамики, камня, пластмассы, для придания им различных декоративных качеств покрывают двуокисью титана, алюминием и особенно часто - серебром. Покрытия серебром получают вакуумным, термическим или катодным напылением, электрохимическим путем после придания электропроводных свойств поверхности или химическим нанесением (восстановлением) из растворов или паст. В ювелир- ной промышленности особенно широко применяют технологические процессы химиче- ского серебрения материалов (ювелирных камней) из растворов путем восстанов- ления некоторых комплексных соединений серебра определенными реагентами- восстановителями. Имеется большое количество составов для химического сереб- рения, отличающихся или комплексообразующими веществами для серебра, или вос- становителями , или же соотношением компонентов. В качестве комплексных солей серебра чаще всего используют цианидные или аммиачные - наиболее доступные и удобные для работы. В настоящее время ведутся работы по выявлению новых вос- становителей. Реакция восстановления ионов серебра до металла может быть опи- сана схематично следующим уравнением: Ag+ + Red" = Ад + Ох, где Ад+ - ион серебра; Red- - ион восстанавливающего вещества; Ад - метал- лическое серебро; Ох - окисленная форма восстанавливающего вещества.
Процесс начинается с восстановления отдельных точек - центров восстановле- ния. От этих центров металлическое серебро выделяется в виде тонких нитей, растущих в разные стороны при реакции в объеме раствора и по плоскости, если реакция идет на поверхности, имеющей подобные центры кристаллизации. При большом количестве центров кристаллизации соседние серебряные частицы сопри- касаются и постепенно сращиваются друг с другом, образуя металлическое покры- тие . Для получения плотных осадков серебра поверхность обрабатываемого мате- риала должна быть предварительно обработана веществами, каталитически уско- ряющими восстановление ионов серебра. Необходимо также обеспечивать равномер- ное поступление ионов серебра к слою диффузионного взаимодействия, а для по- лучения плотных мелкозернистых осадков необходимо, чтобы процесс восстановле- ния на поверхности протекал достаточно быстро. Поэтому при химическом сереб- рении изделия после обычного обезжиривания обрабатывают раствором хлорида олова1. Технологический процесс химического серебрения состоит из трех основных операций: 1) приготовления растворов; 2) подготовки поверхности обрабатываемых изделий; 3) собственно процесса серебрения. Общее требование при приготовлении рабочих растворов - аккуратность и чис- тота, так как даже незначительные примеси посторонних веществ могут заметно ухудшить результаты серебрения. Промывку активированной поверхности необходи- мо осуществлять только дистиллированной или деионизованной водой. Запасные растворы должны храниться в сосудах из темного стекла в прохладном затемнен- ном месте. Подготовка поверхности изделий к серебрению состоит из обезжиривания (в ще- лочных или нейтральных моющих растворах, при необходимости с предварительной обработкой органическими растворителями), промывки водой для полного удаления обезжиривающего состава, активирования поверхности и промывки поверхности дистиллированной или деионизованной водой. Обычно активирование производится 1 - 3-процентными (20 - 30 г/л) растворами двухлористого олова (SnCl2) , хотя в литературе для этой же цели предлагаются и другие вещества, например хлори- стый палладий. Невыполнение этого процесса приводит к ухудшению адгезии плен- ки серебра к поверхности обрабатываемых изделий и возникновению на поверхно- сти отдельных темных пятен. Сущность процесса активирования состоит в осаждении гидроокиси олова, кото- рая удерживается на поверхности обрабатываемого изделия за счет сорбционных сил. Если концентрация раствора SnCl2 большая, то при гидролизе на поверхно- сти образуется объемистый осадок гидроокиси олова, с трудом удаляемый при по- следующей промывке. Время обработки в растворах SnCl2 также имеет большое значение. Для создания прочной адсорбционной пленки на поверхности изделий для обработки достаточно 5-10 мин. Лишь в случае высокой гидрофобности по- верхности (например, на некоторых видах пластмасс) процесс активирования в растворе дихлорида олова должен быть более длительным. После активирования изделия тщательно промывают для удаления выпавшего осадка гидроокиси олова и следов активирующего раствора. Полученная поверхность имеет очень высокую ад- сорбционную способность, поэтому изделия промывать обычной (в том числе и ки- пяченой) водой нельзя, так как содержащиеся в ней ионы металлов (кальция, на- трия, калия и др.) заполнят вакантные активные центры и воспрепятствуют воз- никновению на них первичных зародышей кристаллизации серебра. Для промывки В ювелирной промышленности Чехословакии в составы для активирования поверхности кроме хлорида олова входят (Н202, FeCl3, KMn04 или К2Сг207) , что позволяет в значи- тельной мере обеспечить равномерность покрытия.
изделий после активирования желательно использовать дистиллированную или деи- онизованную холодную воду (5-8 С) , так как светлые и плотные слои серебра особенно хорошо образуются на охлажденной поверхности. Качество активирования поверхности изделий контролируется степенью смачи- ваемости. В случае неполной смачиваемости изделия водой операцию активирова- ния раствором двухлористого олова необходимо повторить. Для химического серебрения обычно готовят два раствора: раствор комплексной соли серебра и восстановитель. В качестве комплексных солей чаще всего ис- пользуют аммиачные или железосинеродистые (цианистые) комплексы серебра, в качестве восстановителей - инвертированный сахар, глюкозу, сегнетову соль, пирогаллол, формалин, гидразин и некоторые другие вещества. Наиболее старым и, пожалуй, наиболее надежным до настоящего времени способом получения сереб- ряных покрытий является восстановление серебряно-аммиачного комплекса раство- ром инвертированного сахара. Рассмотрим три способа приготовления растворов комплексных солей серебра. 1. Навеску азотнокислого серебра (AgN03) в количестве 5 г растворяют в кони- ческой колбе в 50 - 100 мл дистиллированной воды. Третью часть этого рас- твора отливают в другую колбу для запаса. К первой (основной) части рас- твора при энергичном встряхивании приливают раствор аммиака. Вливание не- обходимо проводить медленно, стараясь добавить лишь такое количество ам- миака, которое растворило бы образовавшийся темно-бурый осадок. К полу- ченному раствору из запасной колбы добавляют небольшое количество AgN03 и вновь по каплям приливают раствор аммиака. Эти операции продолжают до тех пор, пока весь запасной раствор не будет использован. После последнего добавления AgN03 раствор должен заметно помутнеть. Если же раствор окажет- ся прозрачным, то нужно растворить несколько кристаллов АдЫОз в дистилли- рованной воде и этим раствором продолжать обработку до возникновения сла- бой мути. Полученный раствор серебряной соли разбавляют до 500 мл дистил- лированной водой и без фильтрования переливают в склянку из темного стек- ла. Раствор, защищенный от действия света, устойчив в течение почти неог- раниченного времени. 2. По другой методике навеску АдЫОз в количестве 10 г растворяют в 1 л дис- тиллированной воды. В другом сосуде в 1 л дистиллированной воды растворя- ют 7 г гидрата окиси натрия NaOH. Растворы сливают вместе и тщательно пе- ремешивают. Осадок отделяют декантацией. Далее к осадку приливают 22 - 24 мл концентрированного раствора NH4OH и после полного растворения приливают ранее слитую водную часть раствора и перемешивают до образования прозрач- ного раствора серебряно-аммиачной соли. Готовый раствор фильтруют через вату. Он должен быть совершенно прозрачным и иметь не сильный, но устой- чивый запах аммиака (избыток аммиака в рабочем растворе вреден). Этот раствор готовится непосредственно перед употреблением. Вся посуда, фильт- ровальная бумага или вата, а также остатки рабочих растворов должны быть немедленно вымыты или обработаны 3-5-процентным раствором соляной кисло- ты, так как сухие осадки серебряно-аммиачной соли (азиды серебра) взрыво- опасны . 3. Серебро может быть связано в железисто-синеродистый комплекс. Для его приготовления раствор AgN03 обрабатывают раствором хлористого натрия NaCl до полного осаждения AgCl, осадок отмывают водой до полного удаления ио- нов N03~ (по индикатору - дифениламину). Свежеприготовленный осадок AgCl заливают кипящим насыщенным раствором железисто-синеродистого калия и ки- пятят до перехода белого творожистого осадка в серо-зеленый (20 - 30 мин) . Затем добавляют 30 - 40-процентный раствор углекислого натрия и смесь кипятят в течение 3 часов. Образовавшуюся в результате реакций гид- роокись железа отделяют фильтрованием. Фильтрат разбавляют дистиллирован-
ной водой до нужного объема и разбавленной (1 1) соляной кислотой дово- дят рН до 7-8. Для приготовления 1 л раствора берут 10 - 50 г АдЫОз, 40 - 200 г железисто-синеродистого калия и 10 - 40 г безводного углекислого натрия Na2C03. В образовавшемся растворе серебро находится в виде циани- стого комплекса, а электролит не содержит свободного циана. Наиболее распространенным восстановителем, дающим обычно особенно хорошее сцепление серебряного покрытия с поверхностью изделий, является раствор ин- вертированного сахара. Для этого 75 г сахара-рафинада растворяют в 500 - 600 мл дистиллированной воды и в этот раствор вводят 10 мл 10-процентного раство- ра серной кислоты. Далее этот раствор нагревают до кипения и поддерживают слабое кипение на водяной или песчаной бане в течение 5-6 часов - раствор сахара должен стать темно-желтым. Полученный раствор охлаждают, доводят водой до 1 л и хранят как запасной. Для работы этот запасной раствор разбавляют дистиллированной водой в десять раз. В ряде рецептур в качестве восстановителя серебра рекомендуют применять сегнетову соль, самостоятельно или вместе с инвертированным сахаром. Сегнето- ва соль (калиево-натриевая соль винной кислоты) растворяется в количестве 40 г в 1 л дистиллированной воды. Для консервации растворов инвертированного са- хара и сегнетовой соли при длительном хранении в них можно добавлять по 1 г формальдегида на каждый литр раствора. При использовании сегнетовой соли в качестве восстановителя серебра устой- чивым является раствор, приготовленный следующим образом. Сегнетову соль (1,7 г) растворяют в 500 мл дистиллированной воды и нагревают до кипения. К кипя- щему раствору сначала по каплям, а затем быстро приливают раствор AgN03 (2,0 г) в нескольких миллилитрах дистиллированной воды Образующееся при этом ко- ричневое помутнение должно превратиться в зеленовато-серый осадок. Далее рас- твор кипятят еще 5-6 мин, разбавляют до 1 л, фильтруют и хранят в посуде из темного стекла. Полученный раствор восстановителя устойчив в течение несколь- ких месяцев. Для серебрения смешивают раствор данного восстановителя с одина- ковым количеством раствора аммиачного комплекса серебра. Для получения светлых плотных осадков серебра может быть использован также комбинированный восстановитель, состоящий из равных долей растворов инверти- рованного сахара и сегнетовой соли. При серебрении на 1 дм2 обрабатываемой поверхности берут 100 мл раствора аммиачного комплекса серебра, 25 мл комби- нированного восстановителя и ведут процесс при температуре 20 - 25 С. Сереб- рение длится 7-10 мин. Рецепты некоторых растворов, используемых для химического серебрения, при- ведены ниже. Во всех растворах, использующих аммиачные комплексы серебра, в рецептуре указывается исходное количество азотнокислого серебра. О ■ АдЫОз (в виде аммиачного комплекса), 5 г ■ Вода дистиллированная, 1 л Восстановитель: ■ инвертированный сахар, 2,5 г ■ вода дистиллированная, 1 л Непосредственно перед серебрением смешивают два объема свежеприготовленного раствора серебра с одним объемом восстановителя. Работу желательно вести при температуре 10 - 15 С. Ш ■ AgN03 (в виде аммиачного комплекса), 10 г ■ Вода дистиллированная, 1л
Восстановитель (см. рецепт 3): ■ AgN03, 1,7 г ■ сегнетова соль, 1 г ■ вода дистиллированная, 1 л Для серебрения смешивают равные объемы растворов. ■ AgN03 (в виде аммиачного комплекса), 40 г ■ Вода дистиллированная, 1 л Восстановитель: ■ пирогалловая кислота, 7 г ■ лимонная кислота, 1 г ■ вода дистиллированная, 1 л Перед серебрением смешивают равные части раствора серебра и восстановителя. Для получения нормальных слоев серебра серебрение по этому рецепту можно про- водить при комнатной температуре, но более плотные слои серебра толщиной 0,01 - 0,1 мм получаются при более низкой температуре (10 - 12 С). Ш Раствор серебра, полученный по методике 3, ■ комплекс Na[Ag(CN)2], 2 г ■ Вода дистиллированная, 1 л Восстановитель: ■ гипофосфит натрия NaH2P02, 10 г ■ вода дистиллированная, 1 г При смешении равных объемов растворов эту методику рекомендуют для кюветно- го серебрения. ■ Цианистое серебро Na[Ag(CN)2], 1,83 г ■ Цианистый натрий NaCN, 1,0 г ■ Едкий натрий NaOH, 0,75 г ■ Вода дистиллированная, 1 л Восстановитель: ■ диметиламиноборан, 2,0 г ■ вода дистиллированная, 1 л Этот раствор применяют в тех случаях, когда необходимо быстро наращивать толщину слоя серебра (до 2,5 мкм/ч). Процесс серебрения может осуществляться двумя основными способами: в кюве- тах и нанесением растворов распылением. В первом случае для серебрения смешивают указанные в рецептуре объемы рас- творов серебра и восстановителя так, чтобы обрабатываемая поверхность была покрыта смесью приблизительно на 1 см. Приготовленную смесь тотчас же вылива- ют в кювету с заранее подготовленными (т. е. обезжиренными и активированными SnCl2) изделиями, которую при этом энергично покачивают. Через несколько ми- нут на изделиях образуется просвечивающий голубым светом быстро утолщающийся налет серебра. Раствор мутнеет, а на его поверхности начинают появляться пленки и чешуйки серебра. Для создания более толстых пленок отработанный рас- твор сливают, изделия и кювету споласкивают дистиллированной водой и серебре- ние повторяют со свежим раствором. По завершении серебрения поверхность изде- лий обмывают дистиллированной водой, Достаточно хорошее покрытие образуется при комнатной температуре, однако
особенно качественные с зеркальной поверхностью и высокой адгезией покрытия получаются, если изделия предварительно охлаждены при промывке до 10 - 12 С и рабочие растворы подаются в кювету тоже охлажденными. Наиболее высокоэффективным способом серебрения является обработка изделий распылением рабочих растворов из ручных пистолетов-распылителей и регулируе- мых сопел. При этом рабочие растворы смешиваются непосредственно в воздухе над обрабатываемыми изделиями. В типовых пистолетах-распылителях для предот- вращения контактного осаждения серебра сопла и другие детали, соприкасающиеся с растворами серебра, следует изготовлять из пластмасс; наиболее удобным ма- териалом для них является фторопласт. В качестве рабочих растворов при сереб- рении из пистолетов-распылителей могут быть использованы те же растворы, что и для серебрения в кюветах, но более разбавленные. Так, растворы с инвертиро- ванным сахаром в качестве восстановителя при серебрении пистолетом- распылителем разбавляют вдвое. Расход серебра при серебрении в кюветах со- ставляет 0,1 - 1,0 г/дм , тогда как при работе пистолетом-распылителем он ра- вен 0,05 - 0,1 г/дм . Однако процессы химического серебрения, используемые в ювелирной промышлен- ности даже с хорошо отлаженной технологией, протекают достаточно медленно, и поэтому в настоящее время для интенсификации производства и расширения объема выпускаемой продукции необходимо проводить опробование новых процессов вос- становления серебра. Оксидирование серебра и золота Один из приемов защитно-декоративной обработки серебра заключается в созда- нии на поверхности серебряных изделий стойкой и равномерной пленки сульфида. Этот процесс, именуемый оксидированием серебра, обычно осуществляют путем об- работки серебряных изделий в растворах сульфида аммония или специально приго- товленного полисульфида калия, так называемой серной печени. Получают серную печень сплавлением полисульфида калия в течение 15-20 мин с поташом. В раз- личных рекомендациях предлагается сплавлять 1 ч. (по массе) серы с 1 - 2 ч. поташа (углекислого калия К2С03) . Вначале в фарфоровой чашке расплавляют се- ру, далее к расплаву постепенно, при постоянном помешивании, добавляют сухой поташ. При доступе воздуха происходит взаимодействие между компонентами рас- плава и образуется коричневая вязкая масса: 4К2С03 + 6S + 02 = 2K2S + 2K2S203 + 4С02 С сульфидом калия соединяется избыточная сера с образованием полисульфида: K2S + 3S = K2S4 Таким образом, так называемая серная печень является смесью различных поли- сульфидов калия с тиосульфатом калия. В больших кусках она достаточно хорошо сохраняется, мелкодробленая на воздухе - быстро оплывает и теряет свою актив- ность , поэтому хранить ее желательно крупными кусками в сосудах темного стек- ла, закрытых хорошо подогнанной резиновой пробкой. Если при приготовлении серной печени вместо поташа использовать соду, то полученный продукт будет образовывать на серебре не черные, а светло-серые оттенки. Составы для чернения (оксидирования) серебра, полученные на основе серной печени, приведены ниже:
■ Серная печень, г .... 15-30 ■ Вода, мл 1000 Ш ■ Серная печень, г 10 ■ Углекислый аммоний (ЫН4)2СОз 20 ■ Вода, мл 1000 а ■ Серная печень, г 15 ■ Хлористый аммоний (NH4C1) , г 40 ■ Вода, мл 1000 Для серебрения рабочий раствор серной печени нагревают до температуры 60 - 70 С и в него погружают на 10 - 15 мин серебряные изделия. В зависимости от времени выдержки и соотношения компонентов раствора можно получить окраску серебра от светло-серой до голубой и черной. Для того чтобы получить глубокие бархатисто-черные тона на серебряных изделиях, они предварительно должны пройти амальгамирование в растворе азотной ртути. Для оксидирования изделий, гальванически покрытых серебром, могут быть ис- пользованы те же составы оксидирующих растворов, что и для серебрения, но разбавленные водой вдвое. Например, для оксидирования изделий, гальванически покрытых серебром, рекомендуется использовать состав: ■ Серная печень, г 5 ■ Углекислый аммоний, г .10 ■ Вода, мл 1000 Технологический процесс получения оксидированных серебряных изделий состоит из нескольких простых операций: 1) обезжиривание изделий; 2) оксидирование в соответствующем растворе; 3) тщательная промывка; 4) механическая расчистка отдельных участков черненой поверхности изделий до металла для получения необходимого декоративного эффекта. Процесс чернения серебра может быть проведен и гальваническим путем. Для этого готовят электролит из очень слабого раствора серной печени или серни- стого аммония (0,1 - 0,5 г/л). В ванну с электролитом на свежеочищенных се- ребряных подвесках загружают серебряные изделия, подсоединив их к аноду. Ка- тодом служит погруженная в ванну платиновая проволока. Чернение ведут в элек- тролите при температуре 18-22 С, напряжении на штангах 1 - 5 В и плотности тока 0,01 - 0,02 А/дм2. Окрашивание изделий в различные тона черного цвета происходит медленно, поэтому и ход процесса оксидирования в этом случае можно наблюдать визуально. В литературе описано большое количество добавок к растворам серной печени, позволяющих варьировать оттенки получаемой сульфидной пленки на серебряных изделиях. Так, для получения более плотной и ровной пленки бархатисто-черного цвета в раствор серной печени рекомендуется добавлять несколько капель селе- нистой кислоты. Интересные оттенки коричнево-черного цвета получаются при об- работке серебряных изделий в растворах серной печени с добавками йодистого калия. Серовато-коричневый цвет может быть получен обработкой изделий из се- ребра последовательно в нескольких растворах. Обезжиренные и тщательно промы- тые изделия вначале погружают в концентрированный раствор FeCl3, при этом на поверхности серебра образуется слой хлорида AgCl. Затем изделия ополаскивают
водой и погружают на 1-2 мин в 2 - 3-процентный раствор едкого натрия (NaOH). Хлорид серебра в этом случае частично переходит в гидроокись, кото- рая , распадаясь, образует мелкодисперсное серебро, окрашивающее поверхность изделий в коричнево-серые тона. Могут быть получены и иные цвета на поверхности серебряных изделий. Так, погружение серебряных изделий в кипящий раствор, состоящий из 3 ч. (по массе) концентрированной соляной кислоты, 1 ч. йодистого калия и 1 ч. воды (йодистый калий растворяют в воде, и этот раствор вливают в соляную кислоту), придает им зеленовато-серый оттенок. Оксидированные изделия после промывки в воде и просушки обрабатывают мягки- ми латунными крацовочными щетками, после чего тусклые пленки приобретают кра- сивый блеск. Участки, которые должны быть высветлены, освобождаются от слоя сульфида легкой полировкой выступающих частей рельефа изделий тонким абрази- вом; часто достаточно даже протирки мягкой тряпкой с венской известью2. Обработка золотых изделий в обычных сульфидных растворах, используемых для чернения серебра, не приводит к получению окрашенных пленок на поверхности. Получение пленок черного цвета на золотом рельефном изображении возможно только при проведении электролитического процесса золочения из обычного циа- нистого электролита с добавлением окислителей. Для проведения подобного про- цесса в цианистый электролит золочения добавляют, например, 0,5 г/л двухромо- кислого калия (К2Сг207) . Процесс электроосаждения золота ведут из электролита, нагретого до 60 - 70 С, при плотности тока 0,1 - 0,3 А/дм2 в течение 5-10 мин. В результате на всей поверхности изделия осаждается пленка черного цвета. С выпуклых частей рельефа пленка может быть снята при полировке, и чернь остается только в уг- лублениях рельефа. Если процесс оксидирования прошел недостаточно полно и на изделиях появи- лись пятна, то сульфидную пленку с таких изделий необходимо снять или в рас- творе цианистого калия, или в 10-процентном водном растворе трилона Б (динат- риевой соли этилдиаминтетрауксусной кислоты). Последнее вещество хотя и дей- ствует несколько медленнее цианистого калия, но в отличие от последнего не- токсично и поэтому находит все большее применение для очистки металлов от окисных и сульфидных пленок. Защитно-декоративные покрытия на меди и ее сплавах Защитно-декоративные покрытия на меди и ее сплавах, образованные солевой или оксидной пленкой, имеют разнообразные цвета и фактуру, обладают различной механической прочностью, могут существовать самостоятельно или требуют покры- тия лаками. Для получения подобных покрытий применяют один из трех следующих основных видов обработки: 1) нанесение раствора на нагретую поверхность изделий; 2) обработка изделий в холодном или горячем растворе реагентов; 3) электрохимическое создание патины на поверхности изделий. Первый вид обработки довольно широко используется при изготовлении крупно- габаритных изделий с чеканкой и находит применение у художников-чеканщиков и в некоторых небольших мастерских. При этом на нагретое паяльной лампой изде- лие наносится аммиачный раствор сульфата или нитрата меди, иногда с добавкой 2 Венская известь представляет собой смесь окислов кальция и магния. Применяется для чистки, а также полировки металлов, для шлифования зеркал. Ее приготавливают из хо- рошо обожженной негашеной извести.
уксусной и олеиновой кислот. Операцию нагрева и нанесения раствора повторяют несколько раз - до получения достаточно прочного слоя нужной окраски. Однако такой вид обработки носит индивидуальный характер и не может служить основой для создания технологических процессов при массовом производстве ювелирных изделий. Более удобны в этом отношении технологические процессы патинирования изделий из меди и ее сплавов путем их обработки в горячих растворах реаген- тов . Операция патинирования в этом случае выполняется путем погружения на 5 - 10 мин изделий, подвешенных на медных держателях, в фарфоровый или металличе- ский сосуд с соответствующим раствором, нагретым до 60 - 90 С. Рецептов для подобной обработки много, причем результаты обработки заметно меняются в зависимости от обрабатываемого сплава - медь и томпак дают иные цвета патины, нежели латуни (т. е. сплавы со значительным содержанием цинка), и совершенно иные цвета платины образуются на бронзовых сплавах. Это необхо- димо учитывать при производстве изделий из меди и ее сплавов; при переходе на новую партию металла следует проверить, как изделия будут патинироваться. Для окрашивания медных сплавов в различные цвета применяют следующие соста- вы (г/л) растворов: в коричнево-черные ■ Молибдат аммония (NH4) 2M0O4 10 ■ 25-процентный аммиак водный NH4OH.... 7 Температура раствора, С 60-70 в синевато-черный ■ Основная углекислая соль меди Си(ОН)2СиСОз 400 ■ 25-процентный аммиак водный NH4OH, л 1 Температура раствора, С 70 в золотистый ■ Едкий натрий NaOH 180 ■ Молочный сахар 180 ■ Сернокислая медь CuS04 0,4 Раствор в последнем случае, прежде чем добавить сернокислую медь, кипятят в течение 15 мин, а обрабатываемые изделия опускают в него на 10 - 12 мин при температуре раствора до 90 С. В цвета от серо-черного до коричневого можно окрасить изделия из меди и ее сплавов, погружая их на 5-10 мин в растворы серной печени (концентрации 2- 20 г/л), нагретые до 60 - 70 С. Введение в качестве добавок в этот раствор NaCl, NaOH позволяет в значительной степени варьировать цвет получаемой пати- ны. Существуют многочисленные рецепты и для получения устойчивых, красиво окра- шенных оксидных пленок патины на поверхности меди и ее сплавов. Наиболее удачными являются растворы, содержащие бертолетову соль или персульфат калия. Для получения темно-коричневой (до черной) патины детали погружают на 5-7 мин в нагретый до 70 - 80 С раствор состава (г/л): ■ Бертолетова соль КС103 20 ■ 25-процентный МН4ОН 40 Для окрашивания медных сплавов в цвета от оливкового до коричневого может быть с успехом применен раствор следующего состава (г/л): ■ Бертолетова соль КСЮз 50-70 ■ Азотно-кислая медь Cu(NH3)2 г 40-50 ■ Хлористый аммоний NH4C1 .... 80-100
Предварительно обезжиренные и тщательно промытые изделия из меди и медных сплавов (томпак, латунь, бронза) погружают в этом случае на 10-15 мин в ванну с раствором, нагретым до 60 - 70 С. После оксидирования изделия должны быть тщательно промыты. Получаемые при этой обработке плотные, интенсивно окрашен- ные пленки патины обладают достаточно хорошей механической и коррозионной стойкостью. Патину таких же оттенков можно получить, обрабатывая изделия из меди и ее сплавов в щелочных растворах персульфата калия, причем медные сплавы с малым содержанием легирующих добавок (томпак) нужно обрабатывать в растворах с меньшей концентрацией персульфата. Состав раствора (г/л) и режим работы: ■ Едкий натрий NaOH 50 ■ Персульфат калия K2S208 15-7,5 Температура раствора, С 60 - 65 Время выдержки изделий в растворе, мин. 15-25 Окислитель - персульфат - постепенно расходуется, и поэтому по мере прекра- щения выделения пузырьков кислорода с поверхности металла его нужно добав- лять . Кроме химических методов окраски меди и ее сплавов, в последние годы успеш- но разрабатываются и внедряются в производство методы патинирования, основан- ные на электрохимических процессах. Эти методы по своей технологичности, эко- номичности и получаемым результатам во многом превосходят описанные ранее хи- мические методы патинирования. Правда, в большинстве случаев получаемые ок- сидно-солевые окрашенные пленки тонкие и требуют покрытия их защитным слоем лака. Для получения от серо-зеленой до темно-зеленой патины на меди и ее сплавах рекомендуется следующий состав электролита (г/л) ■ Сернокислая медь CuS04 50 ■ Хлористый аммоний NH4C1 .... 28 ■ Хлористый натрий NaCl 14 ■ Уксусная кислота СН3СООН ... 12 ■ Цинк хлористый ZnCl2 6 ■ Глицерин 6 Изделия, погруженные в ванну, подключают к катоду; аноды медные. Плотность тока 0,3 - 0,5 А/дм2. Время электролитического наращивания слоя патины 5-10 мин. Хорошие цветные покрытия получают при анодной поляризации меди и ее сплавов в электролите состава (г/л): ■ Сернокислая медь CuS04 45 ■ Едкий натрий NaOH 30 ■ Сахароза 60 Для приготовления электролита химически чистую сернокислую медь (CuS04) растворяют в небольшом объеме теплой воды, а в отдельном сосуде в небольшом объеме горячей воды растворяют сахар. После того как растворы остынут, их сливают вместе. Отдельно приготовляют и охлаждают раствор щелочи и добавляют его к раствору сахара с медным купоросом. Выпадающий первоначально белый осадок постепенно растворяется при перемешивании раствора. Плотность полученного электролита 1,07 г/см3, рН - 12,8, рабочая температура 16 - 22 С. В ванну с электролитом на медных держателях подвешивают патинируемые изделия. Анодами служат ленты из электролитической меди. Процесс оксидирования протекает при плотности тока 0,01 - 0,02 А/дм2. При подключении тока на изделиях возникают цвета - оранже- вый, фиолетовый, серый, золотистый. Последний цвет образуется после обработки в течение 10 - 11 мин за счет образования на поверхности металла слоя закиси
меди. Этот слой не обладает достаточной коррозионной и механической устойчи- востью, поэтому желательно покрывать его еще и защитным бесцветным лаком. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ (ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ) СПОСОБЫ ОТДЕЛКИ Под гальваническим способом понимают покрытие поверхности одного металла другим при помощи осаждения его из водных растворов солей действием электри- ческого тока (рис. 6) или без него. Этот способ широко применяют во многих областях самых различных производств и особенно в художественной промышленно- сти. Рис. 6. Схема гальванической установки: R - реостат; А - ампер- метр; V - вольтметр; + - анод; — - катод (изделие). В настоящее время гальваническим способом можно покрывать любые металлы и сплавы. Особенно часто в области художественной промышленности применяют сле- дующие покрытия: медные, латунные, никелевые, хромовые, серебряные и золотые. Покрытия, полученные гальваническим способом, отличаются высокой декоратив- ностью, прочностью и экономичностью, так как толщина покрытия обычно не пре- вышает нескольких микрон. В зависимости от условий, где будет находиться изделие, подлежащее гальва- ническому покрытию, толщина наращенного слоя металла бывает различной. Имеются три группы условий работы: 1) жесткие условия работы - это наружная атмосфера, загрязненная промышленны- ми газами, испарением морской воды или воздействие грязи, пыли и частого захвата руками; 2) средние условия работы - закрытые помещения, но с повышенной влажностью, не отапливаемые помещения или атмосфера сельской местности, где отсутству- ют вредные газы; 3) легкие условия работы - в сухих отапливаемых помещениях. Меднение Медные покрытия для антикоррозийных и декоративных целей применяют редко, так как на воздухе медь легко окисляется и теряет цвет и блеск. При действии сернистых соединений медные покрытия быстро темнеют и чернеют; при действии углекислых и хлористых соединений они зеленеют. Для защиты стали от коррозии в жестких условиях медь совершенно не годится, так как при повреждении медного слоя омедненное железо ржавеет быстрее, чем
не омедненное. Медные покрытия обычно применяют при многослойных покрытиях декоративного характера - никелирование, хромирование, серебрение, золочение - как подслой. Применение медного подслоя позволяет получать лучшее сцепление между покрыти- ем и изделием. Меднение проводят в цианистых или кислых электролитах. Меднение в цианистых электролитах имеет следующие преимущества: 1. медь осаждается непосредственно на сталь, а в кислых ваннах - на изделие осаждается так называемая контактная медь, имеющая очень непрочное сцеп- ление со сталью; 2. медно-цианистые ванны обладают хорошей рассеивающей способностью, а осад- ки из кислых ванн плохо покрывают углубления; 3. дают мелкий кристаллический плотный осадок меди. Недостатки цианистых медных ванн: 1. электролиты сильно ядовиты; 2. малый выход металла по току; 3. не допускают использования высоких плотностей тока; 4. малоустойчивы в работе. Состав ванны и режим работы: ■ цианистой меди CuCN - 90 г/л, ■ цианистого калия KaCN - 106 г/л, ■ углекислого натрия Na2C03 - 50 - 80 г/л, Напряжение 3 - 6 В. Температура раствора 25 - 30 С. Плотность тока для меднения цинка 0,7 - 0,8 А/дм2, меднения стали - 1-1,5 А/дм2. Процесс меднения в цианистых ваннах протекает медленно, поэтому целесооб- разно в этих ваннах получать тонкие слои 5-10 мкм, а окончательное наращение производить в кислых ваннах. Аноды применяют из чистой меди, так как присутствие посторонних металлов - цинка, свинца и др. - портит ванну. Толщина анодов от 3 до 10 мм; перед употреблением их отжигают и травят в азотной кислоте. Аноды оставляют в ванне постоянно. Расстояние между анодом и катодом (изделием) не меньше 100 мм. Процесс идет хорошо, если поверхность анода больше поверхности катода или, во всяком случае, не меньше. Если ванна в порядке, то предмет начинает покры- ваться спустя 0,5 - 1 мин после погружения, и через 15-30 мин процесс можно закончить. Обычно через 10 мин предмет вынимают, крацуют3 и, промыв, затем вновь опус- кают в ванну. Перед опусканием в ванну первый раз предмет следует обезжири- вать, хотя процесс идет и без обезжиривания, так как цианистый калий «съеда- ет» жир, но ванна быстро портится от загрязнения. При нормальной работе полу- чаются ровные, плотные розовые осадки меди, а на катоде происходит спокойное, еле заметное газовыделение. Неполадки в работе медно-цианистых ванн и их устранение: 1. Осадки получаются пористые, при этом осаждение идет очень медленно. Это происходит, если слишком высокая плотность тока или незначительное содер- жание металла в ванне. Следует понизить плотность тока или добавить в ванну цианистую медь. 2. Темно-красные пятнистые осадки на изделии и серые и зеленоватые налеты на анодах указывают на недостаток цианистого калия или малую поверхность 3 Это операция по предварительной механической очистке деталей круглыми щетками (крацовками). Крацовки бывают стальные, латунные или нейлоновые.
анодов; электролит около анодов при этом становится голубым. Следует до- бавить цианистый калий, а аноды протравить в пятипроцентном растворе азотной кислоты и увеличить их число. 3. На анодах появляется белый осадок - не хватает цианистого калия и исто- щился электролит возле анодов; требуется перемешать электролит и, если белый осадок не исчезнет, добавить цианистый калий. 4. Если осаждение идет очень медленно, а аноды все время сохраняют цвет чис- той меди (все время травятся), то следует добавить цианистую медь (пред- варительно растворив ее в малом объеме электролита). 5. Осадок становится темным, зернистым, или вовсе ничего не осаждается - ванна содержит слишком много цианистого калия; следует добавить цианистой меди небольшими порциями, предварительно растворив в небольшом объеме электролита (сухая несмоченная соль не растворяется в электролите). По окончании меднения предмет очень тщательно промывают в воде, так как ка- ждая капля электролита, оставшаяся в порах изделия, вызывает появление пятна, которое очень трудно удаляется. Сернокислые электролиты имеют следующие преимущества: 1. не ядовиты; 2. очень просты по составу; 3. дают высокий выход по току; 4. устойчивы в работе; 5. позволяют работать на высоких плотностях тока. Недостатки: 1. нельзя осаждать медь непосредственно на сталь, так как сталь травится в серной кислоте. Состав сернокислого электролита: ■ медного купороса CuS04 - 200 - 250 г/л, ■ серной кислоты H2S04 - 50 - 70 г/л/. Температура раствора без перемешивания - комнатная, с перемешиванием 30 - 40 С. Плотность тока без перемешивания - 1 - 2 А/дм2. Плотность тока с пере- метив анием - 3-5 А/ дм2. Неполадки и их устранение: 1. Осадки грубые, шероховатые, неравномерные - ванна загрязнена мелкими по- сторонними частицами (пылью). Необходимо электролит профильтровать. 2. Темные рыхлые осадки, особенно в углубленных местах, - недостаток серной кислоты. Следует добавить серной кислоты. 3. Бурное газовыделение, осадки рыхлые губчатые, пятнистые - недостаток мед- ного купороса (или избыток кислоты). Необходимо добавить медного купоро- са, предварительно растворив его в небольшом объеме подогретого электро- лита. Латунирование Этот процесс применяется как подслой (вместо меди) и как самостоятельное покрытие. Состав ванны: ■ Цианистой меди CuCN - 27 г/л ■ Цианистого цинка ZnCN - 9 г/л ■ Цианистого натрия NaCN - 54 г/л Температура 20 - 40 С, плотность тока 0,1 - 0,3 А/дм2, выход па току 60 - 80 %. Аноды из латуни. Неполадки и их устранение 1. Бледные осадки - излишки цинка или велика плотность тока. Следует доба- вить цианистой меди или уменьшить силу тока.
2. Красные осадки - избыток меди. Необходимо добавить в ванну цианистого цинка. 3. Бледные осадки и бурное газовыделение - избыток циака. Следует небольшими порциями добавлять в ванну обе соли, предварительно растворив их в воде. Никелирование Никелевые защитно-декоративные покрытия применяют очень широко как в техни- ке, так и в художественных изделиях из металла благодаря следующим достоинст- вам: красивый внешний вид; легко принимают полировку. Толщина покрытия в зависимости от условий работы для изделия установлена следующая: a) при легких условиях (закрытое сухое, отапливаемое помещение) медный под- слой - 10 мкм, слой никеля - 5 мкм; b) при средних условиях (на открытом воздухе) подслой меди - 20 мкм, слой ни- келя - 10 мкм4. Наиболее прочно никелевое покрытие на меди или латуни; на стали осажденный никель держится непрочно, поэтому применяют многослойные покрытия, т. е. по- верхность стального изделия сначала омедняется, а затем полируется и никели- руется . Состав электролита: ■ Сернокислый никель NiS04 - 140 г/л ■ Сернокислый магний MgS04 - 30 г/л ■ Сернокислый натрий Na2S04 - 50 г/л ■ Борная кислота Н3ВО3 - 20 г/л ■ Хлористый натрий NaCl - 5 г/л Температура электролита 20-30 С; плотность тока 1 А/дм2. Скорость осажде- ния : слой толщиной в 1 мкм осаждается за 5 мин. Основной химикат - это сернокислый никель, но из одной этой соли нельзя сделать ванну, так как такая ванна очень плохо проводит ток. Для лучшей про- водимости тока применяют сернокислый натрий и сернокислый магний. Для регулирования постоянной кислотности (ванна имеет тенденцию делаться щелочной) используют борную кислоту. Для облегчения растворения анодов и защиты их от пассивирования служит хло- ристый натрий. Неполадки в работе и их причины 1. Предметы не никелируются a) слаб ток, b) ванна холодна (ниже 15 С); необходимо усилить ток или подогреть ванну. 2. Слой никеля темный с пятнами ванна недостаточно кислая - добавить борной кислоты (осадок отсвечивает желтым цветом); ванна слишком концентрированна - разбавить водой (на анодах зеленые кри- сталлы) ; ванна недостаточно электропроводна - добавить сернокислого магния или сернокислого натрия; d) ванна бедна металлом - добавить сернокислого никеля; e) плохая подготовка и обезжиривание - протереть изделие венской известью. Отслаивание, растрескивание и хрупкость осадка a) плохая подготовка; b) низкая температура ванны; 4 Для жестких условий применение никелевых покрытий нерентабельно, так как они мало прочны. В этих случаях целесообразнее применять хромирование.
c) ток слишком велик (подгар на углах и выступающих частях - серый цвет); d) велика кислотность - нейтрализуется аммиаком. Никелевые покрытия применяют главным образом для отделки изделий интерьер- ного характера: они заменяют серебрение. Никелевые покрытия очень декоратив- ны, они имеют серебряный цвет с теплым желтоватым оттенком (в отличие от хро- ма - холодный голубовато-сероватый оттенок). Их с успехом применяют для меди и ее сплавов, стали и в последнее время для алюминия. Хромирование Покрытие хромом занимает особое место среди гальванических процессов. Нет ни одной отрасли техники, где бы не применялось хромирование. Это обусловлено следующим: 1) высокая твердость хромовых покрытий, превосходящая твердость закаленной стали; 2) жаростойкость и прочность против химической коррозии; 3) в художественных изделиях хромирование, кроме указанных причин, обусловли- вается и красивым блеском, и холодным серо-голубым цветом хромового покры- тия. Практика покрытия хромом - самая сложная из всех гальванопокрытий, так как она имеет следующие особенности: 1) очень плохая рассеивающая способность электролита, т. е. плохо покрывает углубление; 2) требуется высокая плотность тока - от 35 до 60 А на квадратный дециметр (обычно для других покрытий плотность тока не превышает 4-5 А/дм2) ; 3) вместо обычных растворимых анодов применяют нерастворимые свинцовые или свинцово-сурьмяные, которые при электролизе помогают проводить ток, а хром осаждается полностью из раствора. Для декоративных покрытий применяют обычно хромирование по медно-никелевому подслою; слой меди цианистой толщиной 3 мкм, слой меди кислой - 12 мкм, слой никеля - 10 мкм, всего 25 мкм, слой хрома - 1 мкм. Перед хромированием медно-никелевый подслой тщательно полируют. Состав ванны: ■ Хромового ангидрида Сг03 - 300-350 г/л ■ Серной кислоты H2S04 - 3-3,5 г/л. Температура хромирования 40 С, плотность тока 15-20 А/дм2. Суммарная по- верхность анодов должна быть меньше катодной в два раза. Неполадки ванн хромирования и их устранение. 1. Хром не осаждается в углубленных местах a) недостаточна плотность тока. Чтобы увеличить плотность тока в углублен- ных местах, дают толчок тока на одну минуту, т. е. увеличивают плотность тока в два-три раза больше нормальной, а затем снижают ее до нормального размера. b) избыток серной кислоты. 2. Матовый или пригорелый осадок, особенно на выпуклых местах a) велика плотность тока; увеличить расстояние между анодом и катодом или применить защитные катоды b) запассивировались аноды; запассивированные аноды протравить в соляной кислоте и зачистить стальной щеткой c) изделия завешены под током без предварительного подогрева их в электро- лите; перед включением тока детали прогреть в электролите 3. Темные полосы и точки на осадке или темный осадок сплошь - недостаток серной кислоты.
4. Зернистые вздутые отслаивающиеся осадки - плохая подготовка изделий или загрязненный электролит. Бронзирование Гальванический способ получения бронзовых покрытий заключается в совместном электролитическом осаждении меди и олова, причем состав бронзовых отложений, их цвет и оттенки, а также их физико-химические свойства могут меняться в за- висимости от процентного содержания в них меди и олова. При 3%-ном содержании олова покрытия напоминают медь, при 12-15%-ном - приобретают золотисто-желтый оттенок, если олова содержится более 20% - по- крытия становятся белыми. Для осаждения бронзовых покрытий золотисто-желтого цвета применяют электро- лит следующего состава: ■ Станнат натра5 33-35 г/л ■ Meдно-цианистый комплекс ... 70-75 г/л ■ Цианид натра (свободный) ... 12 - 15 г/л ■ Едкий натрий 7-8 г/л Покрытия проводят при температуре 65 - 70 С, плотность тока до 2 - 2,5 А/дм2. Аноды - из оловянистой бронзы. Для осаждения белой бронзы применяют электролит, имеющий следующий состав: ■ Станнат натра 30-45 г/л ■ Me дно-цианистый комплекс ... 10- 15 г/л ■ Цианид натра (свободный) ... 12 - 15 г/л ■ Едкий натрий 7-8 г/л Покрытия проводят при температуре 65 - 70 С, плотность тока 2-3 А/дм2. Ано- ды медные и стальные. Электролит необходимо корректировать станнатом натра. Способ составления электролита заключается в приготовлении станната натра и комплексной цианистой соли, которые смешиваются в заданном соотношении. В полученный раствор вводят цианистый и едкий натрий, доводят электролит до нужного состава. (ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ) 5 Na2[Sn(OH)6] .
Мышление ТАИНСТВЕННЫЙ ГЕНОМ ЧЕЛОВЕКА Фрэнк Райан Наверное, я стал ученым потому, что в детстве был очень любопытным. Я помню, как в 10, 11, 12 лет постоянно задавался вопросами: «Почему это происходит? Почему я наблюдаю то или иное явление? Я хочу его понять». Лайнус Полинг Введение Для того чтобы превратить мертвую материю в живую, не требовалось никакого акта творения или жизненной искры. И та и другая состоят из одних и тех же атомов, и разница заключается лишь в их архитектуре. Джейкоб Броновски. The Identity of Man
Броновски начинает свою знаменитую книгу «Восхождение человечества» такими словами: «Человек — уникальное творение природы. Он активно меняет мир вокруг себя, наблюдая за повадками животных и умело пользуясь полученными знаниями. Современные люди заняли особое положение среди живых существ, потому что су- мели обустроиться на всех континентах, адаптироваться к любым условиям». Но почему люди не только населяют наш мир, но и активно изменяют его? От гепарда или от морского конька нас отличает генетическая наследственность — совокуп- ность ДНК, в которой закодировано наше существование. Эту совокупность мы на- зываем геномом или, в данном случае, человеческим геномом. Наш геном — это то, что определяет нас на глубинном уровне. Он присутствует в каждой из примерно 100 000 миллиардов клеток, составляющих человеческий ор- ганизм и специфичный для каждого отдельного человека. Но на этом все не за- канчивается. Мириады мельчайших различий, свойственные нашему геному, пред- ставляют собой самую нашу суть в генетическом и наследственном смысле. Мы пе- редаем их своим потомкам, делая через них вклад в совокупное эволюционное на- следие нашего вида. Понять геном — значит по-настоящему познать, что такое быть человеком. В мире нет двух людей с абсолютно одинаковым геномом. Даже однояйцовые близнецы, получившие при зачатии один и тот же геном, рождаются с небольшими генетическими различиями. Эти различия могут возникать в тех час- тях генома, которые не отвечают за кодирование элементов, называемых генами. Кажется странным, что наш геном — это нечто большее, чем просто совокуп- ность генов. Но давайте пока не будем вдаваться в подробности и сосредоточим- ся на более общей теме. Каким образом из относительно простого химического кода создается человек — сложное живое существо? Как человеческий геном раз- вивался в ходе эволюции? Как он работает? Стоит задаться этими вопросами, и мы сталкиваемся с множеством загадок. Для того чтобы получить ответы, нам нужно исследовать базовую структуру ге- нома, его операционные системы, механизмы экспрессии и контроля. Некоторые читатели могут скептически отнестись к этому предложению. Разве не означает это погружение в невероятно загадочный мир, слишком сложный для неподготов- ленного человека? На самом деле именно на такого читателя и рассчитана эта публикация. Как вы увидите, базовые понятия легки для восприятия, нужно лишь разделить наше путешествие на несколько простых логических этапов. Путь прой- дет через череду блестящих открытий в истории человечества и уведет нас в да- лекое прошлое, к нашим предкам и их познанию Земли в древние времена. По ходу путешествия у нас будут возникать новые вопросы, в том числе доста- точно важные. Каким образом эта удивительная субстанция, которую мы называем человеческим геномом, обеспечивает воспроизведение людьми себе подобных, то есть оплодотворение материнской яйцеклетки спермой отца? Как геном контроли- рует невероятный процесс развития эмбриона в матке? Вернувшись на секунду к общим вопросам, отметим, что важным элементом генома и его сутью является па- мять — например, память о целостности генетического наследия каждого челове- ка. Но как именно она сохраняется? Мы уже знаем, что волшебное вещество под названием ДНК играет роль кода. Каким образом код может воспроизводить слож- нейшие инструкции по созданию клеток, тканей и органов, а затем объединять их в единое целое, которое мы называем организмом человека? Но даже ответив на эти вопросы, мы едва прикоснемся к загадкам человеческого генома. Каким обра- зом эта чудесная структура получает программу, дающую ребенку способности к развитию речи, к обучению и письму? За счет чего новорожденный младенец пре- вращается во взрослого человека, который, становясь отцом или матерью, снова запускает этот цикл? Магия генома состоит в том, что все эти процессы могут быть записаны в кро- шечном кластере химических веществ, включая главную молекулу — дезоксирибо- нуклеиновую кислоту, или ДНК. Этим химическим кодом записаны генетические ин-
струкции по созданию человека. В него встроены свобода мысли и изобретатель- ность , благодаря которым в мире существуют художники, математики и ученые. Он составляет основу нашей внутренней индивидуальности, того, что мы называем своим «я». Один и тот же код, отвечающий за это «я», подарил человечеству ге- нии Моцарта, Пикассо, Ньютона и Эйнштейна. Неудивительно, что мы с благогове- нием смотрим на вместилище такого чуда и мечтаем раскрыть тайну, скрывающую саму основу бытия. Мы лишь недавно сумели достаточно полно и глубоко разобраться в человече- ском геноме, чтобы понять его удивительную историю, — например, что он пред- ставляет собой нечто большее, чем просто ДНК. Эту историю я и постарался пе- редать в данной публикации. Несколько лет назад я читал лекцию на подобную тему в лондонском Кингс- колледже. Председатель собрания спросил меня, не собираюсь ли я когда-нибудь написать об этом книгу. Когда я ответил утвердительно, он попросил использо- вать в книге такой язык, который сможет понять любой неподготовленный чело- век. — Насколько доступной должна быть эта книга? — спросил я. — Ну, представьте, что я — ваш читатель и вообще ничего не знаю. Именно это я вам и обещаю. В этой публикации не будет сложного научного языка, математических или химических формул, заумных терминов или десятков иллюстраций. Я начну с базовых принципов, исходя из установки, что мои чита- тели почти ничего не знают о биологии или генетике. Даже те, кто не имеет от- ношения к биологии, могут помнить, сколько сюрпризов преподнесла миру первая расшифровка человеческого генома, результаты которой были опубликованы в 2001 году. Сделанные с тех пор открытия подтвердили, что значительная часть чело- веческого генома (его эволюция, структура и механизмы работы) отличается от наших ранних представлений. Эти неожиданные факты не умаляют важности знаний, накопленных ранее, но, как и любые научные открытия, лишь обогащают их. Бла- годаря этим новым знаниям человечество вступило в золотой век генетического и геномного просвещения, охватывающего множество сфер нашей деятельности — от медицины до ранней истории человечества. Я считаю, что наше общество должно понимать важность этого открытия для будущего. 1. Кто бы мог подумать? Большой, важный и часто обсуждаемый во- прос состоит вот в чем: как физика и хи- мия должны анализировать пространственно- временные явления, происходящие в преде- лах живого организма? Эрвин Шрёдингер В апреле 1927 года молодой француз по имени Рене Жюль Дюбо приехал в Рок- феллеровский институт медицинских исследований в Нью-Йорке, чтобы выполнить, казалось бы, совершенно безнадежную задачу. Этот высокий мужчина в очках, не- давний выпускник Ратгерского университета и обладатель докторской степени по микробиологии почв, имел необычный философский подход к науке. Ознакомившись с работами видного русского микробиолога Сергея Виноградского, он пришел к выводу, что исследовать бактерии в пробирках и на лабораторных культурах нет никакого смысла. Дюбо верил: для того, чтобы понять бактерии, нужно наблюдать за ними там, где они живут и взаимодействуют друг с другом и с жизнью в целом — в природе. После окончания университета Дюбо не сумел найти работу. Он подал в научно-
исследовательский совет заявку на получение гранта, но ее отклонили, потому что ученый не был американцем. Однако на полях письма с отказом кто-то сделал приписку от руки (позже Дюбо вспоминал, что почерк был женским, — вероятно, запись была сделана доброй секретаршей какого-то официального лица): «Почему бы вам не обратиться за помощью и советом к своему знаменитому соотечествен- нику, доктору Алексису Каррелю из Рокфеллеровского института?» Дюбо последо- вал этой рекомендации, и в апреле 1927 года прибыл по указанному адресу на Йорк-авеню на берегу Ист-Ривер. До этого Дюбо ничего не слышал ни о Карреле, ни о Рокфеллеровском институте медицинских исследований и был заинтригован, узнав, что Каррель работает со- судистым хирургом. Дюбо не обладал никакими академическими познаниями в меди- цине, а Каррель понятия не имел о микробах, живущих в почве. Результат их бе- седы был предсказуем: Каррель ничем не смог помочь молодому ученому. Разговор закончился в середине дня, и Дюбо решил пообедать в столовой института, кото- рая привлекла голодного француза запахом свежеиспеченного хлеба. В какой-то момент к Дюбо подсел невысокий, хрупкого сложения джентльмен с круглой лысой головой. Незнакомец, говорящий с канадским акцентом, вежливо обратился к нашему герою. Этого человека звали Освальд Теодор Эвери. Позже Дюбо признавался, что знал о нем так же мало, как и о Карреле, однако профес- сор Эвери (или Фесе, как звали его близкие) на тот момент был светилом меди- цинской микробиологии. Эта встреча имела историческую значимость как для био- логии, так и для медицины. Эвери сделал Дюбо своим научным ассистентом, и, работая на этом посту, Дюбо открыл первые антибиотики на основе культуры почвенных бактерий. Параллельно с этим Эвери и его небольшая команда, работавшая над тем, что он называл «ма- ленькой кухонной химией», занимались еще одной задачей, решив которую они на- деялись получить ключ к тайне наследственности. Почему общество почти ничего не знает об этом блестящем ученом? Для того чтобы объяснить подобную анома- лию, нам нужно переместиться в прошлое и поговорить о самом Эвери и о пробле- мах , с которыми он сталкивался три четверти века назад. В 1927 году, когда Дюбо познакомился с Эвери, ученые еще плохо понимали принципы наследования. Термин «ген» был введен в употребление за два десяти- летия до этого датским генетиком Вильгельмом Иогансеном. Интересно, что сам Иогансен придерживался туманной концепции наследования, называемой «панге- ном», которая была предложена еще Чарльзом Дарвином. Иогансен модифицировал ее с учетом открытий, сделанных в XIX веке Грегором Менделем. Возможно, читателям известна история Менделя — настоятеля августинского мо- настыря в Брно в Моравии (сегодня это часть Чехии). Мендель выглядел как мо- нах Тук, любил сигары и проводил блестящие научные исследования, скрещивая горох на монастырском огороде. Эти опыты позволили ему сформулировать основы современных законов наследования. Оказалось, что некоторые характеристики ро- дительского поколения гороха предсказуемым образом передавались потомкам. Среди этих характеристик были высота растения, наличие или отсутствие желтого и зеленого оттенков в цветках или пазухах листа, а также сморщенная или глад- кая поверхность горошин. Мендель обнаружил, что за наследственность отвечают первичные половые клетки растений (впоследствии этот вывод будет экстраполи- рован на все живые организмы), которые представляют собой дискретные пакеты информации, кодирующие определенные физические характеристики, или черты. Ио- гансен вывел термин «ген» из предложенного Менделем образа пакета наследст- венной информации. Примерно в то же время британский ученый Уильям Бэтсон об- разовал от слова «ген» название дисциплины, занимающейся природой и процесса- ми наследования, — генетика. Если открыть в Интернете современный толковый словарь, можно найти такое
определение гена: «Базовая физическая единица наследования; линейная последо- вательность нуклеотидов, представляющая собой сегмент ДНК и содержащая зако- дированные инструкции для синтеза РНК, которая после преобразования в белок приводит к экспрессии наследственных свойств». Но Мендель совсем не так пред- ставлял гены, а о ДНК и вовсе не подозревал. Его исследования были опублико- ваны в непопулярных изданиях, забыты на 40 лет, а затем заново открыты и пе- реосмыслены. Однако в свое время представление Менделя о генах как о дискрет- ных элементах наследственности помогло раскрыть важную медицинскую тайну: как некоторые заболевания проявляются через наследственные искажения. Сегодня мы знаем, что гены — это базовые составные элементы наследственно- сти. Они сродни атомам, частицам вещества, из которых состоит весь физический мир. В первые десятилетия XX века никто не представлял, из чего сделаны гены или как они работают, но некоторые ученые пытались исследовать их через физи- ческую экспрессию, например, при формировании эмбрионов или в ходе наследст- венных заболеваний. Генетик Томас Хант Морган, работавший в лаборатории в Чи- каго, использовал в качестве экспериментальной модели для своего новаторского исследования плодовых мушек. Его сотрудники обнаружили, что гены расположены в хромосомах — структурах, находящихся в ядрах половых клеток насекомых. Ге- нетик-ботаник Барбара Макклинток подтвердила, что это верно и для растений. Она разработала технологии, позволившие биологам увидеть хромосомы в клетках кукурузы. Это привело к невероятному открытию: оказывается, во время формиро- вания мужских и женских половых клеток совпадающие, или гомологичные, хромо- сомы обоих родителей располагаются друг напротив друга, а затем обмениваются одинаковыми частями. Так потомок наследует смешанные признаки отца и матери. Это интересное генетическое явление (называемое гомологичной половой рекомби- нацией) объясняет, почему дети одних родителей отличаются друг от друга. К началу 1930-х годов биологи и медики-исследователи уже понимали, что гены представляют собой физические объекты — химические информационные блоки, на- низанные на хромосомы, как бусины на леску. Если использовать другое сравне- ние, то геном можно назвать библиотекой химической информации, в которой хро- мосомы играют роль книг. В этом случае дискретные единицы, называемые генами, — это отдельные слова на книжных страницах. Библиотеки хранятся в ядрах поло- вых клеток, то есть в яйцеклетках и сперматозоидах. Человеческая библиотека насчитывает по 46 книг в каждой клетке. Яйцеклетка и сперматозоид содержат по 23 хромосомы, и при зачатии ребенка два набора хромосом сливаются в оплодо- творенной яйцеклетке. Но ответ на одну загадку наследования лишь открыл ящик Пандоры, полный новых генетических тайн, которые в изобилии встречаются среди живых организмов нашей плодородной планеты. Например, неужели все формы жизни — от червей до орлов, от протистов, копо- шащихся в иле водоемов, до человечества — имеют в своих хромосомах одинаковые гены? Микроскопические одноклеточные существа (бактерии, археи и другие) не хра- нят наследственную информацию в ядре. Такие живые организмы называют прока- риотами, то есть доядерными. У всех остальных форм жизни, называемых эукарио- тами, наследственная информация содержится в ядрах клеток. Исследования пло- довых мушек и растений, а также медицинские опыты показывают, что для всех эукариотов характерны общие глубинные черты. Но можно ли применить те же ге- нетические понятия (начиная с гена) к прокариотам, которые размножаются веге- тативно почкованием и не образуют половых клеток? На заре бактериологии ве- лись споры, можно ли вообще считать бактерии формами жизни. А вирусы, которые зачастую гораздо мельче бактерий, и вовсе были очень слабо изучены. С течением времени многие ученые пришли к выводу, что бактерии являются жи- выми организмами, и начали классифицировать их в соответствии с биноминальной линнеевской системой. Так, возбудитель туберкулеза был назван Mycobacterium
tuberculosis, а вызывающий нагноение коккоподобный микроб — Staphylococcus aureus. Будучи крайним консерватором, Освальд Эвери не торопился примкнуть ни к одному из лагерей, воздерживался от использования биноминальной системы и по-прежнему использовал выражение «туберкулезная бактерия». Интересно, что Дюбо, который знал Эвери лучше других коллег, наблюдал у него такую же кон- сервативность в подходе к лабораторным исследованиям. Наука должна с пуритан- ской строгостью придерживаться только фактов, которые можно вывести логически и однозначно подтвердить лабораторным путем. В 1882 году немецкий врач Роберт Кох открыл, что возбудителем смертельно опасной на то время болезни — туберкулеза — является Mycobacterium tuberculosis. Кох составил логическое правило, чтобы выявлять болезнетвор- ность того или иного микроорганизма. Это правило называется постулатами Коха. После идентификации возбудитель заболевания исследовали под микроскопом и должным образом классифицировали. Если клетки микроорганизма были круглыми, его называли кокком, если продолговатыми — палочкой, а если спиралевидными — спирохетой. Бактериологи методично исследовали культурную среду, в которой тот или иной организм растет лучше всего: чистый агар или агар с добавлением бычьей крови либо что-то еще. Они также изучали внешний вид бактериальных ко- лоний на культуральных планшетах: их цвет, размер, хаотичность или упорядо- ченность границ, выпуклость или уплощенность, гранулированность и различные геометрические формы, которые принимала та или иная колония. Научная база учебников по бактериологии расширялась за счет точных исследований и наблюде- ний. По мере роста знаний в борьбе против инфекций применялись все новые и новые открытия. Среди полезной информации, которую бактериологи получили о болезнетворных (патогенных) бактериях, был и такой факт: течение болезни и, соответственно, поведение возбудителя в отношении носителя заболевания можно изменить с помо- щью определенных мер (например, используя определенную последовательность культур в лаборатории или заражая подопытных животных бактериями разных поко- лений) . Такие манипуляции позволяли усилить или ослабить болезнь, делая мик- роб более или менее вирулентным. Бактериологи искали способы использования этих знаний в медицине. Так, во Франции Луи Пастер применил принцип ослабле- ния возбудителей и разработал первую эффективную вакцину от бешенства, счи- тавшегося смертельным заболеванием. В результате этих исследований ученые также заметили, что после усиления или ослабления вирулентности микроба перемены в его поведении передавались будущим поколениям. Но может ли это происходить за счет каких-либо изменений наследственности? Бактериологи объясняли это явление адаптацией. Данный термин как раз начал входить в моду у эволюционных биологов и обозначал эволюционные изменения в живых организмах, возникающие с течением времени в связи с приспособлением к среде. Тогда ученые еще не предполагали, что наследственность бактерий может определяться генами, поэтому пытались связывать ее с физическим строением са- мих микроорганизмов и их колоний, с внутренними химическими процессами или даже с их поведением в отношении носителей. Это были измеримые характеристи- ки, бактериальный эквивалент того, что эволюционные биологи называют феноти- пом (совокупность физических свойств организма в отличие от генотипа, то есть комплекса генетических характеристик). Бактериологи также установили, что одни и те же бактерии могут существовать в нескольких подтипах, различие между которыми зачастую определяется антите- лами. Такие подтипы называют серотипами. В 1921 году британский бактериолог Дж. А. Аркрайт заметил, что колонии вирулентного типа возбудителя дизентерии Shigella, выращенные на покрытых слизью культуральных планшетах, имели глад- кую поверхность и выпуклую полусферическую форму, в то время как колонии ос-
лабленных и невирулентных бактерий того же вида имели изломанные границы и шероховатую поверхность и были гораздо более плоскими. Для описания характе- ристик таких колоний он ввел термины «гладкий» и «шероховатый» (или S и R — от английских слов smooth и rough). Аркрайт отметил, что R-формы возникают в культурах, выращенных в искусственной среде, а не в колониях бактерий, взятых из тканей зараженного человека. Он пришел к выводу, что своими глазами наблю- дает дарвиновский процесс эволюции. Вот как Аркрайт писал об этом: «Инфицированный человеческий организм можно считать средой, задающей патогенным бактериям такую форму, в которой они обычно встречаются нам». Вскоре исследователи из других стран подтвердили, что утрата вирулентности некоторыми патогенными бактериями сопровождалась такими же изменениями во внешнем виде колоний. В 1923 году Фредерик Гриффит, эпидемиолог, работавший в Министерстве здравоохранения в Лондоне, сообщил, что пневмококки (возбудители эпидемической пневмонии и менингита, которые особенно интересовали Освальда Эвери в Рокфеллеровской лаборатории) формируют аналогичные S- и R-формы на культуральных планшетах. Гриффит был известен как добросовестный ученый, и Эвери был заинтригован. Эксперименты Гриффита имели и другие результаты, которые поразили и даже шокировали Эвери. Однажды Гриффит ввел лабораторным мышам невирулентные пневмококки R-типа, относящиеся к штамму, известному как тип I. К инъекции он должен был добавить так называемый адъювант — вещество, которое стимулирует иммунный ответ на пневмококки R-типа. Самым распространенным адъювантом в данном случае была слизь из желудка подопытного животного. Но по какой-то неясной причине Гриф- фит заменил адъювант взвесью из S-пневмококков, полученных из штамма типа II, которые были специально убиты тепловым воздействием. Лабораторные мыши погиб- ли от острой инфекции, и Гриффит рассчитывал найти в их крови большое количе- ство размножающихся R-бактерий типа I, которые он и ввел в начале эксперимен- та. Каково же было его удивление, когда вместо этого он обнаружил S-бактерии типа II! Каким образом добавление мертвых бактерий в инъекцию могло изменить серотип живых с R-типа I на крайне вирулентный S-тип II? грубый штамм гладкий штамм (не вирулентный) (вирулентный) • убитый-теплом гладкий штамм V W М/ мышь выжила мышь погибла | мышь выжила Эксперимент Гриффита. грубый штамм и убитый теплом гладкий штамм М/ мышь погибла
Исследователи, включая Эвери, уже доказали, что разница между типами S и R определялась различиями в составе полисахаридных капсул, в которые были за- ключены клетки бактерий. Опыт Гриффита показал, что тестовые бактерии, изна- чально представлявшие собой пневмококки R-типа, изменили свои полисахаридные оболочки внутри зараженных организмов и привели их в соответствие вирулентно- му штамму. Но они не могли просто сбросить одну оболочку и надеть другую. Со- став оболочки определяется наследственностью бактерии — это наследуемая ха- рактеристика. Культуры бактерий типа S, полученных из тел мертвых мышей, про- должали размножаться. Этому могло быть только одно объяснение: добавление мертвых S-бактерий к живым R-бактериям вызвало у последних мутацию и букваль- но трансформировало их в S-бактерии типа II. По словам Дюбо, «[в то время] Гриффит считал естественным, что любые изме- нения должны оставаться в пределах вида. Он не подозревал, что тип пневмокок- ка можно изменить, — это было сродни превращению из одного вида в другой. Ни- чего подобного ранее не наблюдалось». Неудивительно, что Эвери потрясли открытия Гриффита. Как и Роберт Кох до него, Эвери считал, что наследственность бактериальных штаммов остается неиз- менной. Само понятие мутации, то есть изменения наследственности под влиянием действий экспериментатора, в то время было весьма противоречивым вопросом, как в биологии, так и в медицине. Чтобы понять почему, следует сначала объяс- нить , что такое мутация. В конце XIX века начался кризис дарвиновской теории. Дарвин и сам понимал, что процесс естественного отбора полагается на какой-то дополнительный меха- низм или механизмы, способные изменять наследственность таким образом, чтобы можно было выбирать из нескольких наследуемых вариаций. Много десятилетий спустя Джулиан Хаксли прямо указал на эту проблему в первых главах своей кни- ги «Эволюция: современный синтез»: «Естественный отбор как эволюционный прин- цип подвергся важному критическому переосмыслению, а затем внимание сфокуси- ровалось на природе наследуемых вариаций». В 1900 году голландский биолог Ху- го де Фриз предложил инновационный механизм, который мог бы обеспечить воз- никновение таких вариаций, — концепцию случайных изменений в единице наследо- вания. Возможность для изменения возникает при копировании генов в процессе размножения. Ошибка копирования наследственной информации может привести к случайному изменению в кодировке гена. Де Фриз назвал этот источник наследст- венных изменений мутацией. После этого Джулиан Хаксли разработал теорию син- теза, объединяющую генетику Менделя (включающую потенциал для изменения на- следуемых генов через мутацию) и дарвиновский естественный отбор, действующий на наследственные вариации в рамках вида. Только после этого теория Дарвина вновь обрела авторитет в научных кругах. Через некоторое время будет доказано, что результаты опыта Гриффита являют- ся именно мутацией — процессом, который так заинтересовал Эвери. Генетики по- кажут, что превращение пневмококков R-типа в пневмококки S-типа обеспечива- лось переносом генов от мертвых бактерий штамма II живым бактериям штамма I. Перенесенные гены были инкорпорированы в последующие циклы размножения, в хо- де которого бактерии R-типа I трансформировались в S-тип II. На уровне бакте- рий это было равнозначно смене вида. Гриффит оказался прав, полагая, что дар- виновский естественный отбор работает даже в течение непродолжительного вре- мени болезни лабораторных мышей. Результаты экспериментов Гриффита всколыхнули бактериологическое и иммуно- логическое сообщество. Его открытие было подтверждено несколькими исследова- тельскими центрами, включая Институт Роберта Коха в Берлине, где пневмококки были впервые классифицированы по нескольким типам. В команде Эвери эта но- вость также широко обсуждалась, однако Дюбо вспоминает: «Поначалу мы даже не пытались повторить эти опыты. Мы были поражены и даже, можно сказать, интел-
лектуально парализованы этими невероятными результатами». С самого начала Эвери просто не верил в возможность трансформации разных типов бактерий. Это можно понять, ведь он был одним из авторитетов в своей области и много лет назад утвердился в мысли о стабильности бактериального размножения. Но в 1926 году Эвери предложил молодому канадскому врачу М. Г. Досону, работавшему в лаборатории Рокфеллеровского института, заняться иссле- дованием этого вопроса. По словам Дюбо, Досон, в отличие от Эвери, был уверен в правильности выводов Гриффита, так как считал, что «если работа сделана британским Министерством здравоохранения, в ней не может быть ошибок». Досон начал с того, что подтвердил открытие Гриффита в экспериментах с ла- бораторными мышами. Его работа показала, что большая часть невирулентных бак- терий (R-типа) способна в определенных обстоятельствах превращаться в болез- нетворный S-тип. К 1930 году над этим же вопросом начал работать китайский коллега Досона Ричард П. Сиа. Вместе они еще дальше продвинулись в экспери- ментальных наблюдениях, доказав, что наследственные трансформации могут про- исходить не только в организмах мышей, но и в культуральной среде. На этом этапе Досон покинул отдел Эвери, и его работу продолжил другой молодой врач, Дж. Л. Эллоуэй. Он выяснил, что для запуска трансформации требовалась лишь растворимая фракция, полученная путем воздействия на живые клетки S- пневмококков дезоксихолатом натрия, а затем фильтрации раствора для удаления фрагментов клеток. Когда Эллоуэй добавил к отфильтрованному раствору спирт, активный материал выделился в осадок в форме липкого сиропа. Этот сироп в ла- боратории называли трансформирующим началом. Работа продолжалась, годы шли, эксперимент следовал за экспериментом. Когда в 1932 году Эллоуэй ушел из отдела, Эвери отвел часть собственного времени на исследование трансформаций пневмококков, в частности на доработку процесса приготовления трансформирующего вещества. Однако на этом пути его ждало одно разочарование за другим. Через какое-то время Эвери решил сфокуси- роваться на химическом составе трансформирующего начала. В лаборатории нача- лись оживленные дискуссии: кто-то полагал, что им является «пламаген», якобы вызывающий рак у кур (сегодня мы знаем, что под этим термином имелся в виду ретровирус), кто-то считал, что генетические изменения в бактериях имеют ви- русную природу. По словам Дюбо, Эллоуэй предполагал, что трансформирующим агентом может быть белково-полисахаридный комплекс. Но к 1935 году Эвери на- чал мыслить в другом направлении. В годовом отчете отдела он указал, что уда- лось получить трансформирующий материал, не содержащий капсульных полисахари- дов. В 1936 году биохимик Роллин Хотчкисс, ставший сотрудником отдела Эвери, сделал историческую запись в личном дневнике: «Эвери убедил меня, что транс- формирующий агент вряд ли может быть углеводом и что на белок он тоже мало похож, а затем мечтательно предположил, что это могла бы быть нуклеиновая ки- слота !». На тот момент Дюбо, который через много лет напишет книгу об Эвери и его работе, расценил это как очередной домысел. И на то были веские причины. В тот год несколько исследователей из разных стран мира предположили, что нуклеиновые кислоты могут стать ключом к тайне наследования. Эти соединения были открыты в конце XIX века швейцарским биохимиком Иоганном Фридрихом Мише- ром. Он интересовался химией клеточных ядер, и из белых кровяных клеток, со- держащихся в гное, а также из сперматозоидов лосося ему удалось выделить но- вое химическое соединение с высокой кислотностью, богатое фосфором и состояв- шее из невероятно больших молекул. После многолетних исследований ученик Ми- шера Рихард Альтман ввел для описания этого открытия термин «нуклеиновая ки- слота». К 1920-м годам генетики уже знали, что существует две разновидности нуклеиновых кислот: рибонуклеиновая кислота, или РНК, состоящая из четырех структурных веществ (гуанина, аденина, цитозина и урацила, или ГАЦУ), и де- зоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК, являющаяся основным компонентом хромо-
сом. Ее элементы почти совпадают с компонентами РНК, только вместо урацила в ДНК присутствует тимин (ГАЦТ). Ученым было известно, что эти базовые компо- ненты можно разделить на две пары сходных органических веществ: аденин и гуа- нин являются пиринами, а цитозин и тимин — пиримидинами. Было понятно и то, что, связываясь, эти вещества образуют очень длинные молекулы. Первоначально генетики полагали, что РНК характерна для растений, а ДНК — для животных, но к началу 1930-х годов было обнаружено, что обе нуклеиновых кислоты равно рас- пространены как в растительном, так и в животном мире. Тем не менее, роль нуклеиновых кислот в ядре клетки все еще была неясна. Фибус Аарон Левин, блестящий химик-органик, работавший в Рокфеллеровском институте, предположил, что ДНК и РНК имеют банальную структуру — идентичные группы из четырех компонентов повторяются и повторяются по всей длине молеку- лы. Это предположение называется тетрануклеотидной гипотезой. Разумеется, та- кая банальная молекула не могла служить основанием для сложнейшего процесса наследования. Как писал Хорас Фриленд Джадсон, «ученые с догматическим упор- ством придерживались мнения, что ДНК представляет собой всего лишь структур- ную подпорку, вешалку для рубашки, подрамник для шедевра Рембрандта, в то время как генетическим материалом должен быть белок». Белки — это длинные молекулы, состоящие из более мелких органических соеди- нений, называемых аминокислотами. В формировании белков участвуют 20 амино- кислот, которые можно сравнить с буквами, составляющими алфавит. Если прирав- нивать гены к словам, то лишь сложные белки были бы в состоянии составить слова, пригодные для рассказа целой истории. Химики (а за ними и генетики) не без оснований полагали, что только такой уровень сложности может обеспечить создание шаблона памяти, требующегося для запуска процессов наследования. Джадсон назвал этот подход «белковой версией центральной догмы». Именно этому духу времени и противоречил Эвери. Начиная с 1935 года он ука- зывал в своих годовых отчетах перед правлением института, что трансформирую- щее вещество не содержит капсульных полисахаридов и, соответственно, не явля- ется белком. Однако дальнейшего прогресса в этой области исследований не наблюдалось. Частично это объяснялось тем, что Дюбо, работавший в том же отделе, совершил прорыв в изучении антибиотиков. В 1925 году Александр Флеминг из лондонского госпиталя Святой Марии открыл потенциальный антибиотик пенициллин, но не смог довести работу до стадии эффективного производства в медицинских целях. Дей- ствуя в соответствии с библейским принципом «прах к праху», Дюбо первым начал исследовать почвенные микробы, которые потенциально могли атаковать полисаха- ридную оболочку пневмококков. К началу 1930-х годов ему удалось добиться про- гресса. На клюквенном болоте в Нью-Джерси он обнаружил палочку, которая при помощи своей похожей на броню внешней оболочки разрушала толстую полисахарид- ную капсулу, окружавшую клетки пневмококков. Дюбо получил энзим, который вы- деляла эта палочка, и в 1930 году совместно с Эвери опубликовал в журнале Science статью о своем успехе. В последующих публикациях ученые рассказывали о дальнейших экспериментах, направленных на применение клюквенного энзима в лечении человека, а именно о потенциально смертельных пневмонии и менингите, вызываемых пневмококками. Однако Дюбо и Эвери постоянно сталкивались с препятствиями в работе. Час- тично это объясняется тем, что многое в новаторской области исследований было им неизвестно. Более личной и серьезной проблемой был развившийся у Эвери из- за стресса тиреотоксикоз — подрывающее силы аутоиммунное заболевание, вызван- ное избыточной активностью щитовидной железы. При тиреотоксикозе организм буквально затопляют тиреодные гормоны, и мета- болизм начинает работать на износ, вызывая опасное переутомление. Эвери по- стоянно чувствовал дрожь, возбуждение, физическое и душевное беспокойство, он
не мох1 расслабиться и страдал от нарушений сна. Для творческого человека на- ходиться в таком состоянии невозможно. Ему пришлось на некоторое время уйти из лаборатории и лечь в больницу для удаления «токсичного зоба». Нужно ска- зать , что такая операция имеет высокий риск побочных эффектов и в некоторых случаях может привести к смерти пациента. Хирург1 рекомендовал Эвери в первое время после процедуры избегать любых физических и умственных нагрузок. Дюбо вспоминает, что Эвери не возвращался в лабораторию в течение полугода, а без него работа медленно угасала. Дюбо писал: «Я занимался [своим исследованием] три или четыре года, но не смог продвинуться в нем достаточно далеко, потому что и в моих знаниях в области генетики и биохимии, и в состоянии самих этих наук имелись серьезные пробелы». Однако, несмотря на трудности, Дюбо продолжал работу, и в 1939 году его старания были вознаграждены — ученому удалось открыть первый антибиотик на основе почвенных микроорганизмов, названный грамидицином. Однако грамидицин нельзя было принимать перорально или вводить в виде инъекции из-за его высо- кой токсичности. Единственной областью его применения были заболевания кожи. Дюбо продолжил исследования, а затем совершенно внезапно пальму первенства в этой области перехватил конкурент Дюбо и Эвери. Доктор Герхард Домагк, рабо- тавший в лаборатории компании Bayer в Эльберфельде, заявил об открытии нового антибактериального агента — пронтозил. Этот первый из так называемых сульфа- ниламидных препаратов был немедленно включен в арсенал медиков и стал приме- няться в лечении ряда инфекционных заболеваний, ранее считавшихся смертельны- ми. Сегодня мы часто забываем, что еще в 1930-х годах человечество практически не контролировало инфекционные заболевания. Эпидемии скарлатины, кори, пнев- монии, менингита и полиомиелита волнами прокатывались по планете с постоянной частотой (иногда ежегодно). Другие опасные болезни угрожали людям ежедневно: туберкулез, который косил больных целыми семьями, септический артрит, септи- ческий остеомиелит, вызывающий болезненные абсцессы в костях, и распростра- ненная, но смертельно опасная стрептококковая инфекция, которая могла распро- страниться из воспаленного горла в мозг, вызывая абсцесс. В большинстве стран, как развитых, так и развивающихся, инфекции (включая бессимптомные формы туберкулеза) убивали в первую очередь людей с ослабленным иммунитетом. Лечение инфекционных заболеваний было важнейшей задачей, стоящей перед чело- вечеством. Для Дюбо и в первую очередь для Эвери падение их линии обороны бы- ло настоящей трагедией. Когда по прошествии установленного врачами срока Эвери вернулся к работе, он переключился на изучение трансформирующего вещества. Колин Маклеод усовер- шенствовал технологию его выделения, и теперь лаборатория могла получать дос- таточное количество вещества для анализа и тестирования. Прогресс не заставил себя ждать, и в отчете для правления Рокфеллеровского института за 1940-1941 годы Эвери и Маклеод уверенно утверждали, что даже после самой тщательной очистки в трансформирующем веществе не было обнаружено белка. Летом того же года Маклеод покинул институт. Он получил пост профессора бактериологии медицинского факультета Нью-Йоркского университета. Тем не ме- нее, он продолжал интересоваться проектом, часто приезжал в Институт и давал свои рекомендации. Место Маклеода в эксперименте с трансформирующим агентом занял молодой педиатр Маклин Маккарти, который привнес в лабораторию недос- тающие знания в области биохимии. Теперь, когда команда Эвери располагала достаточным количеством трансформирующего вещества в стабильной форме, Мак- карти мог применить свои химические навыки для его дальнейшей обработки и вы- явления активного ингредиента. Он начал с культур пневмококков в больших объ- емах (от 50 до 75 литров) и разработал последовательность действий для увели- чения объема производимого трансформирующего вещества с параллельным удалени-
ем протеинов, полисахаридов и рибонуклеиновой кислоты. В соответствии с рас- пространенным подходом к принципу наследования считалось, что ключом к нему являются нуклеопротеины. Таким образом, приоритетом работ Маккарти стало обеспечение отсутствия белков в конечном тестовом материале. К этому моменту Маккарти удалось получить концентрированный раствор актив- ного материала. Он добавил в него ряд энзимов, таких как кишечный трипсин и химотрипсин, разрушающих белки, рибонуклеиновую кислоту и полисахариды в обо- лочках пневмококков. Оставшееся вещество еще раз обработал хлороформом в по- пытке уничтожить даже остаточные протеиновые следы. К концу 1942 года, после многочисленных экспериментов Маккарти пришел к вы- воду, что трансформирующие свойства заключались в крайне вязкой фракции, со- стоявшей почти исключительно из полимеризированной дезоксирибонуклеиновой ки- слоты. Поместив эту фракцию в колбу, он начал выделять осадок, добавляя к ней по капле абсолютный этиловый спирт (практически не содержащий воды) и помеши- вая раствор стеклянной палочкой. Активный материал выделился в растворе в форме длинных и очень тонких белых нитей, закручивающихся вокруг палочки. Дю- бо вспоминает, какой восторг испытали сотрудники лаборатории, наблюдавшие за появлением этих нитей — трансформирующего вещества в чистой форме. В начале 1943 года Эвери, Маклеод и Маккарти представили результаты своих исследований выдающимся химикам Принстонскохю отделения Рокфеллеровского ин- ститута медицинских исследований. Вероятно, химики были поражены или даже ошеломлены увиденным, однако они не привели никаких контраргументов и не по- требовали дополнительных доказательств. В апреле того же года исследователи сообщили об открытии правлению Рокфеллеровского института, а в ноябре — всему миру в статье, отправленной в Journal of Experimental Medicine и опубликован- ной в начале 1944 рода. Заголовок статьи был длинным и взвешенным: «Исследо- вание химической природы вещества, индуцирующего трансформацию типов пневмо- кокков . Индуцирование трансформации фракцией дезоксирибонуклеиновой кислоты, выделенной из пневмококка типа III». По словам Дюбо, эта публикация «имела ошеломляющий эффект». Восторг, скры- ваемый за осторожностью, сквозит в письме Эвери к брату Рою от 26 мая 1943 года: «...Последние два рода, сначала совместно с Маклеодом, а теперь с доктором Маккарти, я пытался выяснить химическую природу содержащегося в бактериальных экстрактах вещества, которое запускает специфические изменения... Это была та еще работа, полная тревог1 и неудач. Но, кажется, у нас наконец-то получилось... Если говорить вкратце, это вещество... почти полностью соответствует теоретиче- ским свойствам чистой дезоксирибозовой нуклеиновой кислоты. Кто бы мог поду- мать?» В письме Эвери называет это вещество дезоксирибозовой нуклеиновой кислотой, в публикации — дезоксирибонуклеиновой кислотой. Сегодня мы привыкли обозна- чать его аббревиатурой — ДНК. 2. ДНК оказывается кодом Вспоминая о том, как поначалу он ока- зался не в состоянии оценить открытие Эвери, Стент пришел к выводу: «В неко- торых аспектах работа Эвери и его кол- лег еще сильнее опередила свое время, чем труды Менделя». Ути Дайхман
По мнению лауреата Нобелевской премии Лайнуса Полинга, ученым повезло, ведь в их мире гораздо больше тайн и загадок, чем в мире людей, не интересующихся наукой. И действительно, в то время в лаборатории Эвери при Рокфеллеровском институте медицинских исследований царило ощущение восторга и предвкушения. В 1943 году Освальду Эвери исполнилось 65 лет. Ранее он планировал выйти на пенсию и переехать в Нэшвилл к семье своего брата Роя, но теперь вопрос об уходе из лаборатории даже не стоял. Необходимо было продолжить работу над трансформирующим началом. В частности, Эвери нужно было убедить коллег- микробиологов, а затем и все скептически настроенное биохимическое и генети- ческое сообщество в важности своего открытия. Эвери по натуре был консерватором. За десятилетие с небольшим до этого он вместе с коллегой выдвинул предположение, что иммунологические различия между различными типами пневмококков определяются сложными молекулами Сахаров (по- лисахаридами) , а не белками. Эта теория в конечном итоге оказалась верной, но изначально вызвала резкую полемику, которая не могла не сказаться на нервном и чувствительном Эвери. В длинном и бессвязном письме брату Эвери несколько раз упоминает о том, как его беспокоит реакция общественности на открытие: «Опасно выходить на публику неподготовленным... Надувать мыльные пузыри очень весело, но лучше лопать их самому, прежде чем это попытается сделать кто-то еще». Один из соперников поджидал Эвери совсем рядом. Альфред Э. Мирски, выдаю- щийся биохимик и генетик, также работавший в Рокфеллеровском институте, от- несся к открытию Эвери с недоверием. К тому же Мирски считался специалистом по ДНК. Именно он открыл так называемый принцип константности ДНК, предпола- гающий, что количество ДНК в ядре каждой клетки остается неизменным. И вот теперь он сомневался в эффективности способа, который Маккарти применил для выделения ДНК. Приверженец «чистых» биохимических экспериментов, Мирски ве- рил, что за наследственность отвечают белки ядра — так называемые нуклеопро- теины. Даже в 1946 году он продолжал утверждать, что двух энзимов, использо- ванных Маккарти в опыте, было недостаточно для удаления всех белков. Мирски обладал большим влиянием в генетических кругах, и его аргументы впечатлили даже величайшего генетика того времени Германа Дж. Мёллера, получившего в том же году Нобелевскую премию за сделанное двумя десятилетиями ранее открытие мутаций в генах плодовых мушек под воздействием рентгеновских лучей. Мёллер говорил: «Так называемая нуклеиновая кислота Эвери, скорее всего, представля- ет собой нуклеопротеин, просто слишком сильно связанный, чтобы его можно было обнаружить обычными методами». В какой-то степени подобное расхождение во мнениях типично для любой науки, в которой две группы ученых с разными научными базами пытаются исследовать одно и то же явление. Если новое открытие противоречит общепринятой парадиг- ме, аргументы неизбежно становятся все более желчными. Но громкие протесты Мирски сказались на нем особенно негативно. В 1947 году Мёллер в качестве на- учной работы опубликовал «Пилгримовскую лекцию». В ней он заявлял, что вопрос о том, что является ключом к наследственности — нуклеиновая кислота или бе- лок , — «остается открытым». Как писал историк и философ науки Роберт Олби, «через популярную Пилгримовскую лекцию Мёллера этот [скептический] взгляд распространился среди широкой публики». Эвери попытался ответить критикам новой серией экспериментов со строгой проверкой качества. Маккарти покинул лабораторию в 1946 году, оставив свой эксперимент в руках педантичного Роллина Хотчкисса. Последний провел несколь- ко новых химических опытов с экстрактом, чтобы подтвердить, что тот состоит из ДНК, и опроверг возражения Мирски, очистив экстракт до такой степени, что содержание белка в нем не превышало 0,02 %. Кроме того, Хотчкисс доказал, что белок был деактивирован недавно открытым кристаллическим энзимом, характерным
для ДНК, — дезоксирибонулеазой. Многие генетики по-прежнему были непреклонны, но некоторые начали обращать внимание на работу Эвери и его лаборатории. Впоследствии из интервью с немецким биофизиком и будущим нобелевским лау- реатом Максом Дельбрюком Хорас Фриленд Джадсон узнал, что некоторые выдающие- ся исследователи понимали потенциальную важность открытий Эвери. «Разумеется, присутствовал и скептицизм, — вспоминает Дельбрюк. — Любой, кто узнавал об этом, сразу же замечал парадокс... ДНК считалась бессмысленным веществом... не имеющим конкретных свойств. Кто-то явно был не прав. Либо в ДНК был смысл, либо трансформация не зависела от ДНК». Эвери задал вопрос монументальной важности, и единственным способом разрешить эту дилемму было провести альтер- нативный эксперимент, чтобы понять, прав он или нет. В 1951 году такой эксперимент провели два американских микробиолога — Ал- фред Херши и Марта Чейз, занимавшиеся изучением того, как вирусы используют бактерии в качестве «заводов» для сборки вирусов следующего поколения. Такие вирусы называются бактериофагами, или, для краткости, фагами (от греч. phago — есть, так как вирусы поглощают культуры бактерий-носителей). Наличие и ко- личество вирусов можно измерить, посеяв бактерии-носители в размягченный под действием тепла агар, добавив вирусы в различные растворы, а затем распреде- лив по планшету. Остывая, агар сформирует тонкий и ровный слой слизи, который наутро будет кишеть размножающимися бактериями. В местах, где среди бактерий оказался вирус, можно будет увидеть круглое прозрачное окно, образовавшееся в результате лизиса (разрушения) бактерий. Такие окна легко увидеть и подсчи- тать . Этой технологии я научился еще в студенчестве от своего профессора, а впоследствии, став врачом, использовал ее в экспериментах, направленных на изучение природы аутоиммунности. Она проста и поэтому используется тысячами ученых в самых разных опытах. Херши и Чейз заинтересовало, что вирусы-фаги формируют ядро генетического материала, заключенное в белковую капсулу. По сути, каждый вирус представляет собой нечто вроде шприца. При инфицировании он впрыскивает в бактерию- носитель генетический материал, а пустая белковая оболочка остается прикреп- ленной к внешней стенке клетки. Введенный в клетку генетический материал ви- руса копируется в процессе размножения бактерии. Херши и Чейз разработали уникальный эксперимент, призванный показать, какое вещество лежит в основе репродуктивной системы вирусов — белок или ДНК. Для начала они добавили радиоактивный фосфор и радиоактивную серу в среды, где выращивались две отдельные колонии бактерий. Через четыре часа после того, как радиоактивные элементы были поглощены бактериями, Херши и Чейз ввели ви- русы-фаги . Для того чтобы понять суть эксперимента, нужно знать, что ДНК имеет в своем составе фосфор, но не содержит серу, в то время как аминокислоты, составляю- щие белки, наоборот, являются серо-, а не фосфорсодержащими. Введя фаги в обе культуры бактерий, Херши и Чейз получили два поколения ви- русов. У одного в составе имелся радиоактивный фосфор, а у другого — радиоак- тивная сера. Заражая бактерии, вирусы оставляли пустые белковые оболочки при- крепленными к внешним стенкам бактериальных клеток, а содержимое оболочек, в составе которого имелась и ДНК, впрыскивали внутрь. Путем центрифугирования Херши и Чейз удалили пустые оболочки. Инфицированные бактерии развивались в соответствии со своим обычным репродуктивным циклом, внутри них генерирова- лись новые фаги, которые затем прорывали оболочки тел бактерий и попадали в питательную среду. Удалив остатки бактерий-носителей, ученые сфокусировались на сформировавшихся вирусах. Сравнив пустые белковые оболочки вирусов с живыми, полностью сформировавши- мися фагами, полными генетического материала, исследователи обнаружили, что 90 % всей радиоактивной серы остались в оболочках после инфицирования бакте-
рий, а 85 % фосфора вошли в состав ДНК, которая попала в бактериальные клетки и сыграла роль кода для создания следующего поколения вирусов. Это подтверди- ло открытие Эвери: кодом к наследственности является не белок, а ДНК. Т2 бактериофаг $ S - •* « 1 1 ■ 1 - —К X N - —► * * £ coli * +- ^ • i Встряхиватепь *— ~:~Z к" -Н Встряхи *-. \ ъ i г ватепь j^ Радиоактивная ^V сера обнаруживается только в супернатанте (в белковых оболочках бактериофагов) в клетках она отсутствует «у т v--P Радиоактивный * * ::р фОСфор обнаруживался :2р после заражения только внутри клеток, а затем в ::р головках бактериофага Эксперимент Херши-Чейза. Следует заметить, что отделение оболочки вируса от ее содержимого, включаю- щего в себя ДНК, связано с гораздо более высоким риском белковых примесей, чем процедура экстракции, которую применял Эвери. Тем не менее, этот экспери- мент гораздо эффективнее убедил скептически настроенных генетиков, чем опыты Эвери. Возможно, все дело было в его яркой наглядности, а может, в новом не- обычном способе получения информации. Помогло и то, что эксперимент признали многие выдающиеся генетики. Сегодня, оглядываясь назад, большинство ученых видят работу Эвери, Маклеода и Маккарти 1944 года как первое заявление о том, что ДНК является молекулой наследования. Его приводят в качестве одного из самых печальных примеров от- крытия, которое стоило Нобелевской премии, но не получило ее. Существуют мно- гочисленные свидетельства, что старшие коллеги выдвигали Эвери в качестве кандидата, в частности, в его собственной дисциплине — микробиологии и имму- нологии. Он был номинирован на Нобелевскую премию дважды: первый раз в конце 1930-х годов за работу над типами пневмококков и их связью с классификацией бактерий в целом, второй — после публикации его труда 1944 года за фундамен- тальный вклад в биологию. Но, судя по всему, Нобелевский комитет это не убе- дило . Сейчас это видится огромной ошибкой и заставляет многих людей с удивле- нием чесать в затылке. Дюбо проработал 15 лет в соседнем с Эвери кабинете и имел множество возмож- ностей узнать его самого, понять его подход к науке и увидеть его реакцию на стресс, связанный с продвижением новых научных концепций (разумеется, в той степени, в какой это позволял застенчивый профессор). В 1976 году Дюбо писал,
что отсутствие признания, скорее всего, объяснялось волей случая в сочетании с характером Эвери. Он упоминал, что в то время Эвери никогда не закрывал двери своей лаборатории и небольшого кабинета, чтобы любой сотрудник мог сво- бодно войти и поговорить с ним. Благодаря открытой двери Дюбо наблюдал дейст- вия Фесса на рабочем месте, слушал его беседы с коллегами и был свидетелем его размышлений. Этот скромный, невысокий, худощавый холостяк неизменно приходил на работу аккуратно и сдержанно одетым. Консервативный костюм лишь подчеркивал очарова- ние его живой и обходительной натуры. Круглая лысая голова казалась слишком большой для его хрупкого тела, глаза всегда сверкали и смотрели вопроситель- но. Он превращал любую, даже самую обычную, беседу в театральное выступление с выразительными жестами, мимикой, многозначительными комментариями и фейер- верками острот. Эвери был несколько застенчив в общении (и часто молча наблю- дал за беседой), но при этом в его манере чувствовалась какая-то трогательная уязвимость, что делало его еще более интересным собеседником. Освальд Теодор Эвери. Мне кажется, что творческое начало в науке, как и в литературе, живописи, музыке или театре, неразрывно связано с личностными качествами человека. Эс- тетичность Эвери, его отдаленность от городской суеты Нью-Йорка (даже несмот- ря на то, что он жил рядом с Рокфеллеровским институтом и ходил на работу пешком) казалась присущей скорее актеру, чем ученому. В целом поведение Эвери было довольно неоднозначным. Он страдал от перепадов настроения, особенно ко- гда оставался один в лаборатории, и нередко чувствовал себя удрученным неуда- чами. Говорил (очевидно, имея в виду себя), что обида сильнее ранит обиженно- го , чем того, на кого он обижен. Он часто не отвечал на письма и отказывался от помощи секретаря. Эвери не просматривал и не поддерживал никаких научных работ, в создании которых он не принимал участия. Дюбо писал: «В его натуре сочетались доброта и жесткость в отношении тех задач, которые он ставил перед собой». В начале медицинской карьеры Эвери был успешен на преподавательском поприще, но позже возненавидел читать лекции по результатам собственных ис- следований. В этом он был похож на Чарльза Дарвина. Эвери старательно избегал любых обсуждений своего здоровья и даже малейшего вмешательства в частную жизнь, которую он посвятил своему младшему брату Рою и осиротевшей двоюродной сестре. Их он поддерживал всю свою жизнь. Он никогда не выражал недовольства
критикой своих работ, даже если она была неоправданной. Помимо писем к брату он не оставил никаких записей о своих мыслях и переживаниях. Дюбо особенно запомнился один эпизод из общения с Эвери. Однажды в начале 1934 года (в тот же год, когда у Эвери развился тиреоток- сикоз) Дюбо сказал Эвери, что собирается жениться. Его избранницей была Мари Луиза Бонне, француженка, живущая в Париже. Эвери очень обрадовался этой но- вости. Разговор происходил в лаборатории на шестом этаже госпиталя Рокфелле- ровского института. После беседы Эвери встал с кресла, подошел к окну и неко- торое время смотрел в него, погруженный в свои мысли. Вернувшись на свое ме- сто, он заметил, что много лет назад планировал женитьбу, но обстоятельства сложились против него. Судя по всему, речь шла о медсестре, с которой Эвери познакомился, читая курс студентам в лаборатории Хоугленд. В то время ему бы- ло 32 года. На пару секунд глаза пожилого ученого наполнились тоской. «Одна из величайших радостей в жизни, — сказал он Дюбо, — состоит в том, чтобы возвращаться домой к кому-то, кто рад видеть тебя больше, чем любого другого человека на земле». Судьба оказалась жестокой к обоим ученым. Мари Луиза Бонне умерла от тубер- кулеза как раз в то время, пока Дюбо работал над созданием антибиотика, спо- собного вылечить это заболевание. У пары не было детей, и смерть жены стала ужасным ударом для ученого. Он прекратил исследования антибиотиков, и их про- должением занялся его бывший учитель Зельман Ваксман из Ратгертского сельско- хозяйственного колледжа (сегодня это Ратгертский университет). По итогам его работы был открыт ряд важных антибиотиков, включая стрептомицин. В результате Ваксман в 1952 году был удостоен Нобелевской премии по медицине и физиологии. Большая часть наблюдений Дюбо свидетельствовала о крайней концентрации Эве- ри и искреннем стремлении к цели в науке и своей работе. Но его преданность исследованиям все чаще сопровождалась замкнутостью на грани затворничества. Ученые, которые долго работают над сложной, но в итоге разрешимой задачей, обычно с удовольствием говорят о ней — если не с прессой и друзьями, то, по крайней мере, с коллегами. Они ездят на научные симпозиумы или принимают уча- стие в конференциях, наслаждаются чувством товарищества, которое возникает между людьми, имеющими общие интересы. Как писал Фрэнк Порчугэл, «масштабные дискуссии с коллегами, как один на один, так и на встречах, — это неотъемле- мая часть научного процесса. Это важный элемент формирования партнерских от- ношений , достижения и признания научного прогресса». Большинство ученых рады славе и почестям, которые (пускай и очень редко) приносит им их работа. Но Освальд Эвери был не таков. В 1944 году Эвери присудили почетную степень Кембриджского университета — награду, которой гордилось бы большинство ученых. В следующем году он был удостоен медали Копли от Королевского научного общества Великобритании. Семья Эвери происходила из Англии — его предки эмигрировал в Канаду из Норвича в конце XIX века. Тем не менее, он отказался ехать в Британию даже по таким торжественным поводам, ссылаясь на состояние здоровья, которое не позволяло ему летать никаким классом, кроме первого. По мнению Дюбо, это была лишь уловка. Вполне возможно, что Эвери чувствовал себя неуютно во время путешест- вий , страдал от клаустрофобии или боялся долгих перелетов. Вспоминая приступы мрачного настроения, во время которых Эвери часто бормотал себе под нос о гу- бительном влиянии обиды, создается впечатление, что он просто был не в со- стоянии подавить в себе злость, вызванную давнишними жаркими спорами о его полисахаридном типировании пневмококков. Как бы там ни было, от обеих наград Эвери отказался. Этот случай показывает, насколько сильным было предубеждение Эвери против подобного формального признания его трудов. Сэр Генри Дейл, президент Коро- левского научного общества в Англии, решил самостоятельно привезти медаль Ко-
пли в Рокфеллеровский институт и лично вручить ее скромному пожилому ученому. Вместе с ним отправился доктор Тодд, лично знакомый с Эвери. Многоуважаемые гости из Великобритании приехали в Рокфеллеровский институт в Нью-Йорке без предупреждения и направились прямо в отдел, которым руководил Эвери. Но корда через постоянно открытую дверь они увидели ученого за работой в своей лабора- тории, они не решились нарушить его покой и ушли. Доктор Тодд вспоминает, как сэр Генри Дейл при этом добавил: «Теперь я все понял». Каким бы странным ни казалось подобное поведение, оно сочеталось с затвор- ническим характером Эвери, человека, который избегал личных контактов, за ис- ключением ближайших родственников и коллег по работе. Гении могут позволить себе странности. Но, несмотря на это, именно Эвери, сын баптистского пропо- ведника, открыл, что ДНК является молекулой наследования. И даже отбросив в сторону все личностные причины, нельзя не задаться вопросом: почему такое фундаментальное открытие не было удостоено Нобелевской премии. В письмах к брату Эвери был крайне скромен в своих прогнозах. Мог ли мир не заметить открытия из-за сочетания внутреннего консерватизма ученого, излишней осторожности и принижении важности результатов его работы в публикации 1944 года? По словам Дюбо, из нее «не было понятно, что полученные результаты от- крывают дверь к новой эре биологии». Дюбо предполагает, что Нобелевский коми- тет, не привыкший к такой сдержанности и самокритике, «граничащей с невро- зом», мог решить дождаться подтверждения открытия Эвери и более масштабных его последствий. Иными словами, Дюбо считал, что статья могла оказаться не- удачной не с научной, а с публицистической точки зрения. Отсутствие признания кажется еще более странным, учитывая, что работа 1944 года, пускай и не оцененная по достоинству в момент публикации, с течением времени приобретала все больший и больший вес. Статья Херши и Чейз была напе- чатана в 1952 году, а Крик и Уотсон обнародовали знаменитое открытие трехмер- ной структуры ДНК в 1953-м. На тот момент Эвери был жив, хотя уже ушел из науки. Он умер через два года, в 1955 году. Недавно Нобелевский комитет открыл доступ к ранним документам, демонстри- рующим ход его работы, и эти документы подтвердили большую часть выводов Дю- бо . При выборе лауреата премии сотрудники комитета опирались на предложения лидирующих экспертов со всего мира. По словам Порчугэла, который провел ана- лиз нобелевских архивов, «судя по всему, видные биохимики не были до конца убеждены, что ДНК действительно является основой наследственности». Ни один генетик не выдвинул Эвери на получение Нобелевской премии. Возможно, проблема заключалась в том, что открытие, сделанное на примере одного вида бактерий, было сложно экстраполировать более широко. Но даже те коллеги, которые номи- нировали Эвери на получение премии, выделяли не его работу с ДНК, а иммуноло- гическое типирование капсул пневмококков. Порчугэл также предполагает, что специфическое поведение Эвери, включая его нежелание встречаться и обмени- ваться информацией с коллегами, в том числе с генетиками, могло повлиять на то, что научный мир не заметил его прорыва. Вероятно, у читателя осталось чувство досады от того, что достижения Эвери не были признаны по достоинству. В момент публикации его инновационной работы ученому было 67 лет. Видный биохимик Эрвин Чаргафф говорил, что случаи, когда открытия совершаются старым человеком, крайне редки: «Это был тихий человек, и он дал бы миру больше, если бы мир больше ценил его». Но существует и более ценное признание любого открытия, чем любая престиж- ная награда. По словам Фриленда Джадсона, «Эвери открыл новое пространство в сознании биологов». Он имел в виду, что ученый познал важную истину, нашел неизвестные величины и задал новые важные вопросы. Эвери, в его бесконечной скромности, поднимал эти новые важные вопросы в письме к брату:
«Если мы правы, пускай это еще и не доказано, значит, нуклеиновые кислоты не только имеют структурную важность, но и являются функционально активными веществами, определяющими биохимическое действие и специфические характери- стики клеток, и с помощью известного химического вещества возможно вносить в клетки предсказуемые генетические изменения. Генетики мечтают об этом уже много лет... Это выглядит как вирус, но может оказаться геном. Я еще оконча- тельно не понял механизм этого процесса — всему свое время. Первым шагом было выяснить химическую природу трансформирующего принципа. Остальные шаги может сделать кто-то другой...» 3. История на картинке Вы рассматриваете науку (или, по крайней мере, говорите о науке) как какое-то амо- ральное изобретение человечества, как что-то далекое от реальности, что-то, что следует охранять и не впускать в повсе- дневную жизнь. Но науку и повседневность не нужно и невозможно разделить. Розалинд Франклин Открытие Эвери, Маклеодом и Маккарти «трансформирующего вещества», подтвер- жденное элегантным экспериментом Херши и Чейз с бактериофагами, доказало, что именно ДНК является молекулой наследования. Но обе группы работали с микроба- ми, бактериями и вирусами, природа наследования у которых гораздо проще, чем, например, у растений и животных. Перед учеными оставалось еще множество во- просов, требующих ответа. Действительно ли ДНК является ключом к наследствен- ности всего живого или это утверждение верно лишь для бактерий и вирусов? К началу 1950-х годов множество различных лабораторий подтвердили, что ДНК представляет собой важный компонент ядер растительных и животных клеток. Это подкрепило теорию о том, что именно она является молекулой, кодирующей саму жизнь. Но как это работает? Каким образом единственная молекула может опреде- лять сложную наследственность целого организма? Эти же вопросы начали задавать себе биологи, врачи, молекулярные биохимики и генетики. Для ответа на них было важно понять точную молекулярную структуру ДНК. Если признать, что именно в ДНК хранится генетическая память, то как именно это невероятно сложное качество обеспечивается структурой молекулы? Как генетическая память передается от родителей к потомкам? Как она объясняет эмбриональное развитие — появление из одной-единственной клетки, возникшей в результате слияния отцовского сперматозоида и материнской яйцеклетки, челове- ческого эмбриона, который затем превращается во взрослого человека? Но был и еще один вопрос огромной важности. Сердце биологии — дарвиновская теория эволюции. В общих чертах она заключа- ется в том, что природа осуществляет отбор из ряда вариаций наследственности различных особей в рамках популяции. Естественный отбор действует очень про- сто, если не сказать жестко. Особи (и варианты наследования), которые имеют небольшие преимущества для выживания и соответственно более высокие шансы ос- тавить потомство, вносят больший вклад в генетический фонд своего вида. Есте- ственный отбор работает скорее как выборка более сильных. Особи, не имеющие необходимых для выживания преимуществ, с гораздо большей вероятностью погиб- нут, и их гены вряд ли попадут в общий генетический фонд популяции. Эволюционные биологи-дарвинисты называют этот показатель вклада каждой от- дельной особи в генофонд популяции относительной приспособляемостью. Разуме-
ется, это понятие не имеет ничего общего с расистскими теориями превосходст- ва, неполноценности и выживания сильнейших (это словосочетание в обиход ввел не Дарвин, а философ и социолог Герберт Спенсер). Но, если задуматься, вариа- тивная наследственность, необходимая для работы естественного отбора, также должна реализовываться с помощью механизмов, включающих в себя удивительную молекулу ДНК. Таким образом, ДНК становится не только основой наследственно- сти, но и сердцем самой эволюции. На все эти вопросы требовалось найти отве- ты, поэтому ученые занялись исследованием структуры (предположив, что она обусловливает функциональность) и свойств ДНК. Первый шах1 к ответам на все эти вопросы был сделан еще в 1943 году при не- обычных обстоятельствах. Его совершил не биохимик, не биолог и не генетик, а физик из Австрии. В 16:30 в пятницу, 5 февраля Эрвин Шрёдингер поднялся на трибуну в Дублине и прочитал лекцию, которую сегодня считают поворотным мо- ментом в биологии. В 1933 году Шрёдингер был удостоен Нобелевской премии за работу в области квантовой физики, которая расширила наше понимание волновой механики. Но я, пожалуй, не стану запутывать себя и вводить в заблуждение чи- тателей попытками углубиться в эту сферу. Позже Шрёдингер уехал из Австрии в знак протеста против нарушения прав человека и поселился в нейтральной Ирлан- дии по приглашению ее президента Имона де Валера. В Дублине ученый содейство- вал основанию Института перспективных исследований и в рамках его поддержки согласился прочитать три лекции, объединенные общей темой «Что такое жизнь?». Шрёдингер был так знаменит, что в аудиторию, рассчитанную на 400 человек, все желающие не поместились. При этом слушателей предупредили заранее, что выступление будет посвящено довольно сложной теме и автор не станет объяснять ее на популярном уровне (хотя Шрёдингер и обещал не упоминать математику). В аудитории присутствовали де Валера, министры его кабинета и репортер Times. Остается лишь догадываться, какие выводы политики и журналисты могли сделать из рассказов ученого о том, «как физика и химия описывают пространственно- временные события, происходящие в пределах живого организма». Впоследствии Шрёдингер на основе трех дублинских лекций составил небольшую (менее 100 страниц) книгу «Что такое жизнь?». Она была издана на следующий год. В книге ученый популяризовал квантовую интерпретацию генов, которая была предложена ранее выдающимся физиком Максом Дельбрюком. В начале первой главы Шрёдингер задает вопрос: «Как процессы, происходящие внутри живого организма, могут толковаться с точки зрения физики и химии?» Признавая, что знаний, которыми располагали эти науки на момент написания книги, недостаточно для ответа, он, тем не менее, высказывает мнение, что «важнейшую часть живой клетки — хромосомное волокно — можно назвать апериоди- ческим кристаллом». Автор сам выделил эти слова, чтобы подчеркнуть, что физи- ка его времени имела дело лишь с периодическими кристаллами, то есть повто- ряющимися атомными структурами, которые можно наблюдать в самых очевидных кристальных формах (например, в драгоценных камнях). Что же Шрёдингер имел в виду под апериодическим кристаллом? Он объяснял этот термин с помощью метафоры. Приглядевшись к обоям на стене, мы можем заметить рисунок, который постоянно повторяется. Это периодический кристалл. Рассматривая гобелены, сотканные по эскизам Рафаэля, мы также заме- тим осмысленный и последовательный паттерн, однако рисунок повторяться не бу- дет. Далее Шрёдингер продолжил рассуждения. По его словам, хромосомы или, скорее всего, какие-то другие продольные волокна, слишком тонкие, чтобы их можно бы- ло рассмотреть под микроскопом, должны содержать некую «кодовую запись», шаб- лон, задающий параметры развития человека от оплодотворения яйцеклетки до ро- ждения, а затем определяющий функционирование того, что мы называем геномом, в течение его жизни.
Эти рассуждения подвигли юного, наивного, но крайне любопытного американца Джеймса Дьюи Уотсона, объединить усилия с чуть более опытным и таким же пыт- ливым англичанином Фрэнсисом Криком и создать, пожалуй, наиболее известный на сегодня научный союз. Оба ученых, вдохновившись работой Шрёдингера, начали поиски апериодического кристалла. Уотсон был невероятно умным ребенком. Он жил в Чикаго и учился в местном университете, куда поступил в 15 лет, получив в 19 степень бакалавра (в 1947 году). При этом целый год его учебного курса был посвящен зоологии. Его учи- тель эмбриологии вспоминал, что Уотсон не интересовался лекциями и никогда ничего не записывал, но, несмотря на это, стал лучшим выпускником в своем классе. Впоследствии Уотсон признавался, что ему было попросту лень. Он не- много интересовался птицами, но при этом сознательно избегал любых курсов хи- мии или биологии, имевших хотя бы средний уровень сложности. Знания ленивого выпускника о генетике и биохимии тоже были весьма поверхностными. В рамках образовательного курса он посещал лекции Сьюэла Райта, создателя математиче- ской системы изучения популяционной генетики. В лекциях обсуждались и работы Эвери, но Уотсон признавался, но пропустил этот материал. Он также заявлял, что его интерес к «тайнам гена» возник после прочтения книги Шрёдингера «Что такое жизнь?». Вдохновленный книгой, Уотсон получил исследовательскую стипендию в Универ- ситете Индианы в Блумингтоне. Он был очень рад этому, так как местным профес- сором зоологии был нобелевский лауреат Герман Джозеф Мёллер, который еще в 1921 году наблюдал в генах плодовых мушек мутации, аналогичные описанным Хер- шли и Чейс в генах бактериофагов. Уотсон заинтересовался, как можно манипули- ровать фагами в пробирках. Репродуктивные циклы этих вирусов крайне коротки, что отлично подходило нетерпеливому ученому. Существовали простые системы, предназначенные для анализа их количества и жизненного цикла, которые могли позволить взглянуть на проблему генов под новым углом. Нужно было всего лишь тщательно разработать эксперимент, направленный на изучение конкретного ас- пекта этой проблемы, и ответ был готов через пару дней. Близкое и жестокое взаимодействие между фагами и их носителями-бактериями помогло ученым разо- браться в сложной химии генов, наследственности и хромосом. Удивительно, но направление растущему интересу юного Уотсона задал не Мёл- лер, а другой исследователь фагов — Сальвадор Лурия. Итальянец по происхождению, Лурия был микробиологом. Как и Эвери, он бежал в Америку от ужасов войны. К тому моменту он работал совместно с Максом Дельбрюком, занимавшим пост профессора биологии в Калифорнийском технологиче- ском университете. В 1943 году Лурия и Дельбрюк разработали и провели экспе- римент, продемонстрировавший, что генетическое наследование у бактерий осуще- ствляется в соответствии со строгими эволюционными принципами. Это опыт стал краеугольным камнем современного дарвинизма. В тот же год Дельбрюк подружился с другим микробиологом, Альфредом Херши, который позднее напишет работу о ДНК вместе с Мартой Чейз. В письме Лурии Дельбрюк описывает Херши так: «Пьет вис- ки вместо чая. Живет на лодке... Любит независимость». Трое ученых объединили усилия, сформировав так называемую фаговую группу. Позднее Дельбрюк рассказы- вал, что участники группы свободно и регулярно общались между собой, но не отчитывались друг перед другом о своих мыслях и действиях. Таким образом, два беженца из Европы смогли положить начало творческому движению, направленному к единой цели — раскрытию тайны генов. Лурия, Дельбрюк и Херши задались интересными вопросами. Каким образом вирус проникает в бактерию? Как он размножается внутри? Делится ли он, как сама бактерия, отпочковываются ли от него дочерние вирусы? Или он имеет абсолютно иной механизм размножения? Представляет ли он собой сложный физический или химический процесс, который можно объяснить, используя уже известные принципы
этих наук? Они надеялись разгадать тайну генов с помощью репродуктивной сис- темы фагов. Сначала эта задача казалась им простой, но шли годы, опыт следо- вал за опытом, а они так и не приблизились к ответу. До начала 1940-х годов ученые вроде Дельбрюка и Лурии считали вирусы про- стыми организмами. У них не было оснований думать иначе, так как большая часть вирусов настолько мала, что их не удавалось детально рассмотреть в обычный оптический микроскоп. Вирусы даже сравнивали с молекулами белка. Лу- рия, ошибочно упрощая ситуацию, определял вирусы как продолжения бактериаль- ного генома. Но после того как немецкая компания Siemens изобрела электронный микроскоп, ученый мир впервые смог увидеть даже мельчайшие вирусы (в том чис- ле бактериофаги). Тут же стало видно, что они гораздо сложнее, чем изначально предполагали Лурия и Дельбрюк. Многие фаги имеют цилиндрическую головку, под которой расположен узкий хвост такой же длины. Хвост заканчивается базальной пластинкой, к которой прикреплены волокна (фибриллы). Теперь, когда Дельбрюк и Лурия могли визуали- зировать процесс инфицирования бактерий-носителей, нечто показалось им стран- ным. Вирусы не проходили через клеточную стенку бактерий. Судя по всему, они прикреплялись к ней и впрыскивали внутрь клетки свой генетический материал. В 1951 году исследователь фагов Роджер Хэрриотт писал Херши: «Я представляю се- бе вирус как небольшой шприц, наполненный трансформирующим агентом». На осно- вании этого описания Херши и Чейз провели собственный эксперимент и подтвер- дили , что все происходит именно так. Вирус действительно ведет себя как шприц: хвост и длинные фибриллы прикрепляются к стенке бактерии, и фаг вводит через нее свою ДНК, захватывая под контроль генетические механизмы бактерии. Геном вируса заставляет бактериальный геном создавать материал, необходимый для строительства дочерних вирусов. В результате инфицированная клетка стано- вится чем-то вроде фабрики по их производству. ГОЛОВКА ХВОСТОВОЙ отросток фибриллы / / /^ / / / 1 / ^^^H^^^l. Ж* ч -<Ч» -^ \ ^и^ НУКЛЕИНОВАЯ КИСЛОТА (ДНК или РНК) белковля обоЛОЧКА ВНУТРЕННИЙ СТфЖЕНЬ СОКРАТИТЕЛЬНЫЙ ЧЕХОЛ *г ^^ бАЗАЛЬНАЯ Л^ЛАСТИНКА \ Строение бактериофага. Благодаря этому открытию (а также его распространению на микробиологию и генетику) группа ученых (Дельбрюк, Лурия и Херши) получила в 1969 году Нобе-
левскую премию. Но вернемся в 1947 год. Неуемная энергия и харизма Лурии и гений Дельбрюка оказали огромное влияние на юного Уотсона после его прибытия в Университет Индианы. Он все еще был захвачен тайной гена и надеялся, что сможет раскрыть ее, не прибегая к помощи физики или химии. Из содержания бесед между Лурией и Уотсоном следует, что в Блумингтоне зна- ли об открытии ДНК Эвери. Лурия встречался с ним в 1943 роду, еще до публика- ции главной работы, и имел возможность подробно обсудить ее результаты. Он описывал Уотсону Эвери как очень скромного ученого, точно выражавшего свои мысли и любившего во время разговора закрывать глаза и почесывать лысую голо- ву. «Он выглядел как химик, хотя на самом деле был доктором медицины», — до- бавлял Лурия. Позднее в «Двойной спирали» Уотсон писал, что Эвери выделил чистую молекулу ДНК и продемонстрировал, как наследственные признаки могут передаваться от одной бактериальной клетки к другой. Учитывая, что ученым бы- ло известно о присутствии ДНК в хромосомах всех типов живых клеток, «экспери- менты Эвери показывали, что... все гены должны состоять из ДНК». Осенью 1947 года Уотсон, которому на тот момент было всего 19 лет, записал- ся на курсы Лурии по бактериологии и Мёллера — по генным мутациям, вызванным воздействием рентгеновских лучей. Ему пришлось выбирать — работать с дрозофи- лами вместе с Мёллером или с микробами под руководством Лурии. Уотсон предпо- чел второй вариант, хотя среди студентов ходили слухи о вспыльчивости италь- янца. Через некоторое время Уотсон сам перенял манеру общения учителя. Дельб- рюк оставался для него героической фигурой, так как именно он подсказал Шрё- дингеру идеи, которые затем легли в основу книги, вдохновившей юного ученого. Уотсон был счастлив, когда во время визита Дельбрюка в Блумингтон Лурия пред- ставил тому своего ученика. Под руководством Лурии Уотсон писал докторскую работу о патологическом влиянии рентгеновских лучей на фаги, она была настолько скучной, что впослед- ствии он даже не упоминал ее в своей биографии. Однако даже это не поколебало интереса Уотсона к генам. Летом 1949 года, когда докторская работа уже близи- лась к завершению, он решил съездить в Европу. Лурия выбил для него у Нацио- нального научно-исследовательского совета стипендию Мерка — три тысячи долла- ров на первый год с возможностью возобновления. В мае следующего года, полу- чив докторскую степень, Уотсон отплыл в Данию, где должен был изучать нуклео- тиды под руководством биохимика Германа Калькара. Калькар был талантливым ученым, но ни гены, ни бактериофаги его не интересовали. Разочарованный Уот- сон переключился на сотрудничество с другим датчанином, Оле Маалё, который работал над переносом ДНК, помеченной радиоактивными изотопами, от фагов к их потомкам. Совершенно внезапно Калькар согласился принять участие в краткосрочном про- екте исследовательского института зоологии в Неаполе и предложил Уотсону при- соединиться. Несмотря на то, что морская биология его интересовала мало, Уот- сон с удовольствием согласился на путешествие, надеясь погреться на итальян- ском солнышке. К его разочарованию, Неаполь оказался сырым и промозглым, а в его комнате на шестом этаже дома, построенного в XIX веке, не было даже обог- ревателя. «Большую часть времени я проводил в прогулках по улицам и чтении журнальных статей, — рассказывал он. — Я мечтал раскрыть секрет гена, но ни одна более или менее приличная идея не приходила мне в голову». В зоологическом институте он совершенно случайно попал на лекцию английско- го ученого Мориса Уилкинса. В обычных обстоятельствах подобная лекция вряд ли его заинтересовала бы, ведь анонсировалось, что большая ее часть будет посвя- щена биохимии белков. «Зачем мне слушать о скучных химических фактах, если химики еще ни разу не сказали ничего полезного о нуклеиновых кислотах?». Тем не менее Уотсон решился посетить мероприятие.
Уилкинс оказался высоким, неуверенным в себе и несколько вялым ученым в оч- ках, и, казалось бы, его выступление должно было нагнать на Уотсона скуку. Однако этого не случилось. Во-первых, лекция была прочитана понятным языком, а во-вторых, даже несмотря на застенчивую манеру разговора, Уилкинс знал свое дело. Внезапно ближе к концу лекции вниманием Уотсона завладел один из слай- дов . На экране он увидел фотографию того, что Уилкинс назвал дифракционной картиной ДНК, полученной с помощью рентгеновского аппарата в лондонском Кинге-колледже. Позже Уотсон признавался, что понятия не имел о рентгеновской кристаллографии. Он ничего не понимал из того, что читал о ней в научных жур- налах, и считал большую часть заявлений «этих безумных кристаллографов» пол- ной чушью. И вот теперь Уилкинс походя сообщил ему, что перед ним — самое точное изо- бражение ДНК, которое ему и его коллегам удалось получить путем рентгеновских исследований. В аудитории также присутствовал физик из Лидса Уильям Астбери, пионер дифракционного исследования биологических молекул и создатель первых рентгенограмм ДНК. Позднее Астбери подтвердил, что никому еще не удавалось сделать серию более точных изображений молекулы ДНК, чем те, которые проде- монстрировал Уилкинс: «В литературе до этого не встречалось ничего подобно- го». Комментируя слайд, Уилкинс предположил, что ДНК может иметь кристалличе- скую структуру. Уотсон был крайне возбужден: пророчество Шрёдингера сбывалось у него на глазах. Еще большее его восхищение вызвали рассуждения Уилкинса о том, что, поняв структуру ДНК, мы смогли бы объяснить, как работают гены. Уотсон начал задаваться вопросами. Кто этот интересный английский джентльмен и как бы при- соединиться к его команде в Кинге-колледже? На самом деле Морис Хью Фредерик Уилкинс не был англичанином, как предполо- жил Уотсон. Он родился в Понгароа в Новой Зеландии, где его отец Эдгар Генри работал врачом. Предки Мориса были ирландцами: его дедушка по отцовской линии работал в Дублине директором школы, а по материнской — главой отделения поли- ции. Покинув Новую Зеландию, его семья сначала вернулась в Ирландию, а затем переехала в Лондон, где позднее доктор Уилкинс начал свою революционную рабо- ту в сфере общественного здравоохранения. Еще в детстве Морис проявлял научное любопытство, которое и привело его в Кембриджский университет. Он получил степень бакалавра физики, а затем напи- сал докторскую работу под руководством Джона Туртона Рэндалла (позднее возве- денного в рыцарское достоинство) — физика, который сыграл ключевую роль в создании радара во время Второй мировой войны. Будучи аспирантом, вместе со своим учителем Уилкинс перешел в Университет Бирмингема, где они продолжили работу над радаром. А затем неожиданно Уилкин- са отправили в США. для участия в Манхэттенском проекте. Перед ним стояла за- дача выяснить, как очистить необходимые для реализации проекта изотопы урана, полученные из неочищенных источников, и сделать их пригодными для использова- ния в атомной бомбе. В феврале 1944 года Уилкинс пересек Атлантику на корабле «Королева Елизавета» и оказался в Университете Беркли в Калифорнии, где и внес свой скромный вклад в создание атомной бомбы. Однако разрушение Хиросимы и Нагасаки оружием, которое он помогал создать, заставило Уилкинса мучиться угрызениями совести. После войны Уилкинс вернулся в Англию и через некоторое время был назначен заместителем руководителя биофизического отделения Кинге-колледжа, основанно- го Советом медицинских исследований. Его бывший учитель Рэндалл занимал там же пост профессора физики. Задача нового отделения состояла в применении экс- периментальных физических методов к важным биологическим задачам. Именно бла- годаря этому Уилкинс начал сотрудничать с Уотсоном и Криком и присоединился к ним в работе над молекулярным кодом ДНК. Кроме того, работа в Кинге-колледже
привела к мучительному служебному роману с кристаллографом Розалинд Франклин. Учитывая, как развиваются события в нашей истории, я хотел бы сделать паузу и поговорить о личности Уилкинса и ее влиянии на будущее. Судя по его запо- здало опубликованной биографии, а также по воспоминаниям знакомых и коллег, Уилкинс был тихим человеком со строгими моральными правилами несколько ква- керского толка. В детстве он был эмоционально близок со своей старшей сестрой Эйтни, которая учила его танцевать. Однако их общению пришел конец, когда у Эйтни развилась бактериальная инфекция, перешедшая в септицемию — передавае- мое через кровь заболевание, вызывающее септический артрит суставов. Тяжелая болезнь ограничивала девочку в передвижениях и подвергала опасности ее жизнь (дело было до изобретения антибиотиков). Она много месяцев провела в больни- це : с руками и ногами, подвешенными на растяжках, и вскрытыми суставами, из которых отсасывали гной. Бедняжка Эйтни выздоровела, но ее дружба с братом на этом закончилась. Этот травматический опыт мог сильно повлиять на его уверен- ность в себе, в особенности в общении с женским полом. Еще будучи студентом в Кембридже, он влюбился в Маргарет Рзмзи, но «не су- мел должным образом проявить свое внимание». После того как Уилкинс признался ей в своих чувствах, на некоторое время повисло молчание, а затем Рзмзи вышла из комнаты. Во время своего пребывания в Беркли Уилкинс влюбился в художницу по имени Рут. Пара начала жить вместе, Рут забеременела, и через какое-то время они поженились, однако когда после окончания войны Уилкинс сообщил ей о своем желании вернуться в Англию, жена отказалась его сопровождать: «Однажды Рут сказала, что назначила мне встречу с юристом. Я прибыл в его контору и с ужасом узнал, что она хочет расторгнуть наш брак». Вскоре после развода Рут родила сына, и перед отъездом за океан Уилкинс навестил ее и ребенка в боль- нице . Уилкинс признавался, что ему нелегко было преодолевать врожденную застенчи- вость , и во время работы в Кинге-колледже он периодически прибегал к помощи психотерапевта. Впоследствии ему удалось встретить женщину по имени Патрисия, которая сумела разглядеть за стеснительностью Уилкинса чуткую душу. Они поже- нились и были счастливы в семейной жизни вместе со своими четырьмя детьми. Даже у угрызений совести, которыми терзался Уилкинс после Манхэттенского про- екта, имелись положительные последствия. Перед его отъездом из Беркли один из коллег пришел ему на помощь. Уилкинс писал: «Он увидел, что я ищу какой-то новый путь, и дал мне почитать недавно вышедшую книгу с амбициозным названием ллЧто такое жизнь?"». 4. Парочка неудачников Фрэнсис говорил без конца... Он не останавли- вался, пока не уставал или пока идея ему не надоедала. А так как мы надеялись, что именно обсуждение поможет нам найти струк- туру ДНК, Фрэнсис подходил нам идеально. Джеймс Уотсон Есть некоторая ирония в том, что Морис Уилкинс оказался в Неаполе совершен- но случайно. Он заменял Рэндалла, который согласился прочесть лекцию, но за- тем не смог на нее приехать. Если бы выступление Рэндалла состоялось, он вряд ли включил бы в него слайд с изображением ДНК или описал бы его со ссылками на книгу Шрёдингера. Лекция, которая так потрясла Уотсона, была посвящена фи- зико-химической структуре крупных биологических молекул, в основном белков, состоящих из тысяч атомов. Главное фото в презентации было сделано Уилкинсом
совместно с магистрантом Реймондом Гослингом по технологии, называемой рент- генодифракцией. Эта методика особенно хорошо подходит для поиска повторяющих- ся молекулярных паттернов, которые характерны для кристаллов, поэтому иногда ее еще называют рентгеновской кристаллографией. Уотсон вспоминает: «Внезапно химия показалась мне очень интересной». До этого момента Уотсон понятия не имел, что гены могут кристаллизоваться. Для кристаллизации вещество должно иметь упорядоченную атомную структуру, похожую на решетку. Молодой ученый, казалось, свободно перескакивал от одной интерес- ной темы к другой. Он был импульсивен, нетерпелив, в высшей степени прямоли- неен, но постоянно двигался навстречу новым приключениям. «Я тут же начал раздумывать над тем, как присоединиться к команде Уилкинса, работающей с ДНК». Выполнить эту задачу Уотсону не удалось, однако волей слу- чая его пути пересеклись с еще одним кристаллографом — Максом Перуцем, рабо- тавшем в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Кавендишская лаборатория — это всемирно известный физический факультет, ос- нованный в XIX веке и названный в честь британского физика и химика Генри Ка- вендиша. Одним из создателей и первых профессоров факультета был Джеймс Клерк Максвелл, разработавший теорию электромагнетизма. Пятым по счету кавендишским профессором и директором лаборатории на момент прибытия в нее Уотсона был лауреат Нобелевской премии Уильям Лоуренс Брэгг, сменивший на директорском посту лорда Эрнеста Резерфорда, еще одного нобелиата и первого физика, кото- рому удалось расщепить атом. Брэгг, австралиец по происхождению, в 1915 году получил вместе со своим отцом премию по физике за использование рентгеновских лучей в анализе физико-химической структуры кристаллов. Проходя через упоря- доченную атомную решетку кристалла, рентгеновские лучи изгибаются. На фото- графическую пластину проектируются не изображения самих атомов, а траектории лучей, отразившихся от них. Точно такое же явление, называемое дифракцией, возникает при прохождении света сквозь воду. Проходя через структуру со слу- чайным расположением атомов, рентгеновские лучи рассеиваются хаотично, не формируя паттерн. Но в структуре, атомы которой расположены упорядоченно и создают решетку (например, в кристалле), рентгеновские лучи отражаются пред- сказуемым образом и попадают на фотографическую пластину. На основании полу- ченной дифракционной картины можно узнать атомную структуру исследуемого объ- екта. Отец и сын Брэгги, работавшие вместе в Университете Лидса, построили первый рентгеноспектромер, позволивший ученым заняться атомной структурой кристал- лов. В 22 года Брэгг-младший, стипендиат Колледжа Тринити в Кембридже, разра- ботал математическую систему, названную законом Брэгга, которая позволила ис- следователям рассчитывать положение атомов в кристалле, используя дифракцион- ную картину. На момент появления в лаборатории Уотсона Брэгг переключился на изучение структуры белков. Именно потенциальные возможности, которые открыва- ла рентгенография белков, и привлекли в Кавендишскую лабораторию Макса Перу- ца. Перуц родился в Вене в еврейской семье. Он был вынужден покинуть родину, осел в Англии и занялся исследованиями в Кавендишской лаборатории. Перуц под руководством Брэгга написал докторскую работу и посвятил большую часть про- фессиональной карьеры анализу макромолекулы гемоглобина — сложного железосо- держащего белка, который придает красный цвет эритроцитам. Гемоглобин связы- вается с кислородом, обеспечивая его перенос к тканям. Еще одним сотрудником Кавендишской лаборатории был необычный молодой ученый Фрэнсис Крик. Этот анг- личанин в 21 год получил степень бакалавра физики в Университетском колледже Лондона. Война и искренняя ненависть к предмету своих докторских исследований (предполагалось, что он должен изучать вязкость воды при высоких температу- рах) заставили его искать новый источник вдохновения и, как и в случае Уотсо-
на, им стала книга Шрёдингера. Как отмечал сам Крик, «в ней говорилось, что биологические проблемы можно рассматривать с точки зрения физики». Но как именно? На тот момент Крик еще не был настолько убежден в правоте открытий Эвери, как Уотсон. Вслед за Шрёдингером он скорее склонялся к белко- вой гипотезе. Но его, как и Уотсона, поразила предложенная Шрёдингером кон- цепция «кодовой записи». Как же он мог развить идею апериодического кристал- ла? Простые кристаллы, например хлорид натрия (каменная соль), не могли бы стать хранилищем для того огромного объема памяти, который занимает генетиче- ская информация, так как их ионы организованы в форме повторяющегося, или ре- гулярного, паттерна. Шрёдингер предполагал, что «чертеж жизни» должен пред- ставлять собой вещество, обладающее правильностью кристалла, но при этом имеющее длинную нерегулярную цепочку компонентов. Такая химическая структура позволила бы ему хранить информацию в форме генетического кода. Очевидными кандидатами на роль апериодического кристалла были белки, информация в кото- рых могла бы кодироваться разнообразными последовательностями аминокислот. Но теперь, когда открытие Эвери было подтверждено Херши и Чейз, в качестве моле- кулярной основы гена была утверждена ДНК. Внезапно перед учеными открылись новые перспективы понимания основ биологии и медицины. Неопытному Крику удалось пробиться в Кавендишскую лабораторию благодаря удаче и интуиции Перуца. По воспоминаниям последнего, Крик появился в лабора- тории в 1949 году и на тот момент не имел совершенно никакой научной репута- ции: «Он просто пришел к нам, мы поговорили, и нам с Джоном Кендрю он понра- вился» . Итак, просто благодаря своей располагающей манере общения и странному процессу отбора Крик начал работать в Кембридже под руководством Брэгга, Пе- руца и Кендрю над физическими аспектами биологии (тем, что сегодня мы называ- ем молекулярной биологией). В 1934 году Джон Десмонд Бернал, ирландец еврейского происхождения и сту- дент Брэгга-старшего, впервые доказал, что даже сложные органические молекулы вроде белков можно исследовать рентгенодифракционным методом. Бернал окончил Кембридж со степенями в математике и естественных науках, был назначен асси- стентом Брэгга в Кавендишскую лабораторию в 1927 году, а в 1934 году стал за- местителем директора. Вместе с Дороти Ходжкин он одним из первых использовал кристаллографию для изучения органических веществ (веществ, входящих в состав биологических структур), включая воду, витамин Bi, вирус табачной мозаики и пищеварительный энзим пепсин. Это был первый белок, исследованный в Кавендиш- ской лаборатории подобным образом. Когда Макс Перуц приехал из Вены в 1936 году, он применил методы Бернала для изучения гемоглобина. К тому моменту как в лаборатории появился Крик, сэра Уильяма Брэгга уже сменил сэр Лоуренс Брэгг, а Джон Кендрю и Макс Перуц развили достижения Бер- нала в своей «ужасающей» работе о цепной структуре белков. Пришло время уз- нать нечто необычное о Фрэнсисе Крике, что Перуц заметил во время их первой встречи. Крик обладал огромным любопытством, с жадностью поглощал научные знания, очень много читал, а его ум мог вместить огромное количество фактов из самых разных дисциплин. Прибыв в Кавендишскую лабораторию, он первым делом ознакомился с трудами своих руководителей. Несмотря на молодость, Крик про- анализировал их работы внимательно и критично, начиная с базовых принципов. В конце первого года работы на факультете Крик представил свою критику на семи- наре, в качестве названия для которого он выбрал строчку из Китса «Страх по- гони». Он начал семинар с 20-минутного обзора недостатков, которые обнаружил в методах работы факультета, а затем перешел к «безнадежному несовершенству» всего исследования структуры молекулы гемоглобина. Как мы помним, изучение гемоглобина с помощью рентгеновских лучей было главной целью работы Перуца. Брэгг пришел в ярость от наглости молодого коллеги, но Перуц впоследствии
признал правоту Крика и подтвердил, что белки действительно имеют гораздо бо- лее сложное строение, чем предполагалось изначально. Неугомонный и чрезвычай- но любознательный Крик оказался не самым приятным, а порой и прямо-таки не- удобным приобретением для лаборатории. Но пока Брэгг1 и Перуц бились над за- гадкой структуры белка, Крика гораздо больше интересовали тайны генов. По словам Крика, на рубеже 1949-1950 годов он еще не осознавал, что генети- ческим материалом является ДНК. Он знал, что, согласно исследованиям Барбары Макклинток и других ученых, гены располагались вдоль хромосом в виде линейных цепочек, и белки, которые должны были представлять собой результаты экспрес- сии генов, также имели подобное расположение, несмотря на их длину и слож- ность. Следовательно, должен был существовать какой-то логический механизм превращения одного в другое. К 1951 году, после двух лет работы в Кавендиш- ской лаборатории, Крик осознал, что ищет ответ на две разные загадки, не обя- зательно связанные между собой: как именно гены воспроизводят сами себя и как линейные структуры генов выражаются в линейных структурах белков. Начитанному и жадному до знаний Крику требовалось то, что Джадсон назвал катализатором. В 1951 году такой катализатор появился в форме неловкого, но такого же любопытного Уотсона. С первой их встречи стало очевидно, что между двумя учеными возникло редкое рабочее единение, союз двух чудаков, оказавший- ся гораздо более продуктивным, чем сумма их индивидуальных усилий. Тем не ме- нее, это партнерство чудом избежало провала. Как вы помните, Уотсон был самым юным из своих коллег. Он лишь недавно по- лучил докторскую степень и приехал в лабораторию Калькара на средства стипен- дии Мерка, учрежденной Национальным научно-исследовательским советом США. Все условия его работы в Европе были тщательно прописаны в Штатах, но прямо сей- час он собирался нарушить все обязательства, отказаться от работы в Дании и следовать за своими эфемерными мечтами в Англию, где он никогда не был и не имел ни единого знакомого. Импульсивный и упрямый Уотсон впоследствии призна- вался, что его мысли были заняты только вопросами о единственной фотографии ДНК. Он попытался поговорить с Уилкинсом в Неаполе после лекции, на автобус- ной остановке по дороге на экскурсию в Пестум. Он даже хотел попробовать вос- пользоваться приездом своей сестры Элизабет, которая прибыла из Штатов, чтобы посмотреть Италию. Морис Уилкинс и Элизабет оказались за обедом за одним сто- лом, и Уотсон, расценив это как шанс, подсел к ним, чтобы познакомиться с Уилкинсом. Однако тот тут же ушел, так как природная скромность не позволяла ему мешать общению брата и сестры. Несмотря на крушение планов, Уотсон не собирался отказываться от своего но- вого интереса: «Через некоторое время я забыл Мориса, но не его фотографию ДНК». Уотсон на несколько дней остановился в Женеве, чтобы пообщаться со швейцар- ским исследователем фагов Жаном Вейгле. Разговор еще больше распалил его ин- терес, когда Вейгли сообщил Уотсону, что известный американский химик Лайнус Полинг частично разгадал загадку белковой структуры. Вейгле присутствовал на лекции Полинга, который, как и Брэгг в Кембридже, работал над рентгеновским анализом молекул белка. Совсем недавно Полинг объявил о том, что белки имеют уникальную и прекрасную трехмерную форму, которую он назвал альфа-спиралью. К моменту возвращения Уотсона в Копенгаген уже вышла публикация Полинга об этом открытии. Уотсон прочитал статью несколько раз. Он очень мало знал о рентге- новской кристаллографии, и это мешало ему понять публикацию полностью. Хими- ческая и физическая терминология, которую использовал Полинг, была так далека от него, что он понимал суть написанного лишь в общих чертах. Реакция Уотсона на статью Полинга была такой по-детски наивной, что сегодня это кажется тро- гательным: он начал представлять первые строки своей собственной работы, в которой он когда-нибудь напишет об открытии структуры ДНК или об ином столь
же значимом научном озарении. Но что нужно сделать, чтобы эта мечта стала реальностью? Для начала Уотсону следовало узнать побольше о рентгенодифракции. Этим нельзя было заняться в Калтехе, ведь Полинга вряд ли заинтересовал был биолог без капли математиче- ских знаний. Лондон тоже исключался из-за равнодушия Уилкинса. Уотсон заду- мался о Кембридже, где, насколько ему было известно, человек по имени Макс Перуц проводил кристаллографические исследования белка крови гемоглобина. «Тогда я написал Лурии о своем новом увлечении...» В 1951 году научный мир был меньше, чем сегодня, но даже тогда мысль о том, что молодой импульсивный ученый может по просьбе своего наставника оказаться в лучшей лаборатории Англии и начать работу над исследованиями в области, о которой он не имеет ни малейшего представления, казалась слишком оптимистич- ной. Поразительно, но Лурии это удалось. Он совершенно случайно встретился с коллегой Перуца Джоном Кендрю на небольшой конференции в Энн-Арборе в штате Мичиган. Оба ученых тут же почувствовали, как между ними зарождается дружба и профессиональное единение. Еще одно совпадением состояло в том, что Кендрю искал лаборанта для изучения структуры миоглобина — мышечного белка, содержа- щего железо и способного, как и гемоглобин, переносить кислород. Уже дважды за свою короткую карьеру молодой Уотсон совершал прыжок в неиз- вестное, но неизменно приземлялся на ноги — сначала в Блумингтоне под патро- нажем Лурии и Дельбрюка, двух основателей фаговой группы, а теперь, через Лу- рию и Кендрю, в Кембриджской лаборатории Макса Перуца. Прибыв в лабораторию, Уотсон стал подчиненным сэра Лоуренса Брэгга, создателя метода рентгеновской кристаллографии. Это соединило его с будущим партнером в изучении ДНК Фрэнси- сом Криком, а за счет связей между Кембриджем и рентгенографической лаборато- рией в Кинге-колледже — с Морисом Уилкинсом и молодой ученой Розалинд Франк- лин, которые работали над получением дифракционной картины ДНК. 5. Тайна жизни Мне кажется, что в то время в глазах научного сообщества они [Крик и Уотсон] выглядели как две бабочки, порхающие вокруг: много ярких идей и ни капли серьезности. Сейчас, оглядываясь назад, нетрудно понять, как мы ошибались. Морис Уилкинс На первых страницах своей короткой, остроумной и до беспощадности честной автобиографии Джеймс Уотсон вспоминает о случайной встрече с Уилли Сидсом, которая произошла в 1955 году у подножия ледника в Швейцарии. Это произошло через два года после публикации работы об открытии ДНК. Уотсон и Сидс были знакомы — Сидс работал вместе с Морисом Уилкинсом и исследовал оптические свойства волокон ДНК. Уотсон ожидал вежливой беседы, но Сидс всего лишь бурк- нул: «Как поживает честный Джим?». Судя по всему, эта история глубоко задела Уотсона, так как он не только запомнил ее, но даже подумывал назвать автобио- графию «Честный Джим». Правда, впоследствии он остановился на более описа- тельном варианте — «Двойная спираль». Возможно, бывший коллега сомневался, имеет ли Уотсон право считаться одним из первооткрывателей секрета жизни. Уотсон вспомнил, как несколько лет назад встречался с Уилли Сидсом в Лондо- не. В то время, по его словам, «ДНК все еще была загадкой, над которой билось множество умов... Как один из победителей этой гонки я знал, что за ней лежала
совсем не простая история, по крайней мере, не такая, как ее подавали газе- ты» . И действительно, реальность была куда любопытнее. Например, его партнер по исследованиям Фрэнсис Крик признавал, что ни он, ни сам Уотсон не должны были работать с ДНК. Удивительно и то, что до самого дня открытия ни Крик, ни Уотсон не внесли никакого вклада во множество научных тем и обсуждений, кото- рые, будучи совмещенными друг с другом, как кусочки удивительной трехмерной головоломки, впервые в истории выявили молекулярную природу ДНК. Приезд Уотсона в кембриджскую лабораторию был образцовым примером англий- ского гостеприимства с его полным отсутствием формальностей. Молодой ученый прибыл в кабинет Перуца прямо с железнодорожной станции. Уотсон волновался, что почти ничего не знает о рентгеновской дифракции, но Перуц тут же его ус- покоил. И Перуц, и Кендрю были химиками по образованию, но, тем не менее, пробились в эту область науки. Уотсону нужно было всего лишь прочесть пару статей, чтобы ознакомиться с основами темы. На следующий день Уотсона пред- ставили седому сэру Лоуренсу, который дал ему формальное разрешение на начало работ под своим руководством. Затем Уотсон вернулся в Копенгаген, чтобы со- брать вещи и рассказать Герману Калькару о своей удаче. Кроме того, он напи- сал в Вашингтон в офис, занимающийся распределением стипендии Мерка, чтобы сообщить о смене планов. Через десять дней после возвращения в Кембридж он получил ужасное известие. Новый директор стипендиального фонда Мерка требо- вал, чтобы Уотсон отказался от своих планов, так как он не обладал достаточ- ной квалификацией для работы кристаллографом. Ему предписывалось ехать в Стокгольм и заняться там физиологией клеток. Уотсон решил еще раз обратиться к Лурии. Разумеется, Уотсон не собирался выполнять новые инструкции. Даже в самом худшем случае он мог бы прожить еще целый год на тысячу долларов, оставшуюся от прошлогодней стипендии. Когда хозяйка квартиры, которую снимал Уотсон, вы- гнала его, ему помог Кендрю, выделив молодому коллеге в своем доме крошечную комнату, где постоянно было очень сыро, а древний электрический обогреватель не справлялся с влажностью. Пускай подобное жилье открывало прямую дорогу к туберкулезу, этот вариант был все-таки лучше, чем те, которые Уотсон мог бы себе позволить в бедственном положении. Кроме того, он обнаружил для себя ис- точник утешения: «Я понял, как интересно может быть разговаривать с Фрэнсисом Криком». И они начали разговаривать. Крик вспоминал об этом так: «Мы с Джимом тут же нашли общий язык, частично благодаря тому, что у нас оказались общие интере- сы, а частично, как я подозреваю, из-за определенного юношеского запала, бес- пощадности и нетерпимости к глупости, которая присутствовала в обоих из нас». В результате бесед, продолжавшихся по два-три часа в день в течение двух лет, была раскрыта самая важная тайна в истории биологии — молекулярная основа на- следственности . Для того чтобы понять, как это произошло, нам нужно проанализировать не- сколько базовых условий. Во-первых, у нас есть двое молодых и амбициозных ученых (Уотсону на этот момент всего 23 года, Крику — 35), которые невероятно умны и стремятся к высочайшим научным достижениям. Уотсон заинтересован, если не одержим, структурой ДНК и потенциальным объяснением механизмов работы ге- нов и хранения наследственного материала с ее помощью. Крик имеет немного другие интересы, но это различие очень важно. Его привлекает не ДНК, не гены сами по себе, но роль ДНК в объяснении того, как загадочные молекулярные коды (апериодические кристаллы) Шрёдингера не только сохраняют наследственную ин- формацию, но и передают ее между собой от генов к другим апериодическим кри- сталлам, которые определяют структуру белка. Впоследствии Крик вспоминал, как Уотсон приехал в лабораторию в начале ок- тября 1951 года. В то время он вместе со своей второй женой, француженкой
Одиллией, жил в крошечной ветхой квартирке с зеленой дверью, доставшейся ему от семьи Перуцев. Квартира была удобно расположена в центре Кембриджа в не- скольких минутах ходьбы от Кавендишской лаборатории. Это было все, что Крик мох1 себе позволить на свою исследовательскую стипендию. «Зеленая дверь», как называли эту квартиру, состояла из мансарды, нависавшей над домом торговца табаком, «двух с половиной комнат» и небольшой кухни, в которую нужно было подниматься по крутой лестнице на заднем дворе дома того же табачника. Две комнаты использовались как гостиная и спальня Крика и Одиллии, а еще половина была отдана сыну Крика Майклу (от первого брака с Рут Дорин) и использова- лась , когда тот возвращался домой из школы. Комната для умывания и туалет на- ходились на лестничной площадке, а ванна с откидной крышкой стояла прямо в кухне. Однажды Перуц внезапно привел в эту квартиру Уотсона. Крика в этот момент не было дома, но Одиллия рассказала ему, что заходил Макс вместе с «молодым лысым американцем». На самом деле Уотсон был подстрижен «под бокс», но в Анг- лии того времени такой стиль был неизвестен. Уотсон и Крик встретились через пару дней: «Я помню, как мы разговаривали в первые дни знакомства — просто болтали обо всем на свете». Оба ученых были на мели, но деньги мало их интересовали. Важен был лишь возникший между ними глубоко личный интеллектуальный союз. Крик привнес в не- го страсть к решению сложных задач и несколько высокомерную веру в то, что даже у такой серьезной проблемы, к которой они готовы были приступить, имеет- ся ответ. Уотсон, мало знавший о рентгеновской кристаллографии, поделился ог- ромным количеством знаний о способах работы генов — плодами бактериологиче- ских исследований Лурии и Дельбрюка. Впоследствии Перуц утверждал, что появ- ление Уотсона в Кавендишской лаборатории именно в это время было большой уда- чей, так как оно буквально гальванизировало Крика, а также добавило экзотиче- ский на тот момент генетический аспект к преобладавшим в лаборатории физике и химии. Кроме того, несмотря на разницу в образовании, Крик и Уотсон с одина- ковым любопытством относились к загадке, лежащей в самой основе биологии. Бу- квально с первой встречи они были готовы совместно разгадать тайну гена. Первым шагом было осознание того, что ответ заключается в ДНК. Если гово- рить точнее, Уотсон и Крик поняли, что химическая структура должна каким-то образом отражать функцию. А значит, для того, чтобы раскрыть эту тайну, тре- бовалось знать трехмерную структуру ДНК. Однако ее форма была неизвестна уче- ным того времени. На тот момент Крик и Уотсон не имели о структуре ДНК даже самого туманного представления. Научным открытиям обычно предшествует длительная лабораторная работа. Каж- дая крупица знаний добывается с трудом из нескольких (или гораздо большего количества) источников. Во многом поиски ответа на загадку наследственности происходили именно так. Но Уотсон и Крик отказывались идти по пути скучных лабораторных экспериментов и постепенного накопления информации, предоставляя это делать другим. Еще одним важным ингредиентом научного успеха, на котором строился симбиоз Уотсона и Крика, было творческое начало — дар, который игра- ет в науке такую же огромную роль, как и в искусстве. Во внутренней иерархии лаборатории Крик и Уотсон считались наименее продук- тивными. Крик писал: «Я был всего лишь лаборантом, а Джим — и вовсе просто гостем». Они много читали, усваивая результаты тяжелого труда других, разго- варивали без конца, думали вслух, проверяли идеи и знания друг друга на проч- ность . Крик очень часто играл роль адвоката дьявола. Они так много сплетнича- ли и обсуждали, что, несмотря на отсутствие свободных помещений в Кавендиш- ской лаборатории, им даже выделили отдельную комнату, чтобы они не мешали ра- боте старших коллег. Рентгеновская лаборатория с ее тяжелым оборудованием и средствами защиты от радиации располагалась в подвале. Джим и Фрэнсис часто
дешево, но весело обедали «пастушьим пирогом» или сосисками и бобами в мест- ном пабе The Eagle — грязноватом заведении в мощеном закоулке. Их научные де- баты обычно не останавливались и здесь. О ДНК они знали очень мало, и ситуация еще больше усложнялась тем, что Крик полагал большую часть информации о связи ДНК и наследственности неверной. Именно это отношение и привело к возникновению проблем с Брэггом, ведь оно означало, что Крик не доверяет результатам работы старших товарищей по лабо- ратории. Но настоящей причиной злости Брэгга было открытие химиком Полингом альфа-спирали белка. Крик был уверен, что неудача Кавендишской лаборатории объяснялась результатами более ранних экспериментов с рентгеновским анализом кератина, белка кожи, который также является основным составляющим веществом человеческих ногтей и когтей у животных. Разговор, который впоследствии вспо- минал Крик, демонстрирует его образ мышления: «Я пытаюсь сказать, что [так называемые] свидетельства могут быть крайне ненадежными, и поэтому их нужно использовать по минимуму. У нас есть три или четыре факта, и мы не знаем, на какой из них можно положиться... [Что если мы] отбросим вот этот... Тогда можно посмотреть на остальные и попытаться их интерпретировать». Уотсон начал работу в Кавендишской лаборатории в 1951 году, когда Лайнус Полинг опубликовал свою работу об альфа-спирали белка. Это открытие так по- трясло Уотсона, что в течение всего времени работы с Криком над структурой ДНК он постоянно озирался на Полинга. И у него были все основания считать того своим главным конкурентом. Полинг, получивший Нобелевскую премию по химии в 1954 роду, уже превозносился истори- ками науки как один из самых влиятельных химиков на свете. Его лучшей (хотя и не единственной блестящей) идеей стало применение квантовой теории к химиче- ским связям атомов в молекулах, в частности, в сложных органических соедине- ниях — кирпичиках, из которых выстроена сама жизнь. XX век стал временем поразительных достижений в астрономии. Ученые исследо- вали звезды, галактики и черные дыры, узнали о существовании сил, управляющих Вселенной. Столь же важными, хотя и не нашедшими такого широкого признания у общественности, были достижения химиков и биохимиков в изучении микромира атомов и молекул. Атомы в молекулах жизни соединяются между собой двумя типа- ми связей. Один из них называется ковалентной, а второй — водородной связью. Полинг применил к силам, участвующим в формировании этих связей, принципы квантовой механики. Перед нами не стоит задача постичь сложные математические основы прикладной физики — нам нужно понять лишь базовые механизмы. Проще всего разобраться с ними на примере знакомой всем нам молекулы воды. Всем известно, что химическая формула воды — Н20. Это означает, что молеку- ла воды состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Но как они связываются между собой, формируя стабильное вещество, с которым мы сталкива- емся ежедневно? Молекулу воды можно сравнить с планетой (атом кислорода), во- круг которой вращаются две луны (атомы водорода). Пользуясь такой моделью, легко представить, как сила гравитации удерживает водородные луны на орбитах вокруг кислородной планеты. В молекулярных масштабах сила, притягивающая два атома водорода к атому кислорода, называется ковалентной связью. Если мы рас- смотрим атом на ультрамикроскопическом уровне, то увидим, что в ядре каждого атома водорода содержится один положительно заряженный протон, а вокруг ядра вращается один отрицательно заряженный электрон. Ядро атома кислорода содер- жит восемь положительно заряженных протонов, а по орбитам вокруг него движут- ся восемь электронов с отрицательным зарядом. Эти электроны расположены на двух орбитах: два — на внутренней и шесть — на внешней. При формировании мо- лекулы воды два электрона, вращающиеся вокруг ядер атомов водорода, совмеща- ются с двумя из шести электронов, находящихся на внешней орбите атома кисло-
рода. Спаренные электроны продолжают притягиваться к протонам своих ядер и, таким образом, оказываются соединенными как с ядрами атомов водорода, так и с ядром атома кислорода. Такое совмещенное притяжение формирует стабильную ко- валентную связь между двумя атомами, точно так же, как и сила гравитации соз- дает стабильные орбиты двух лун, вращающихся вокруг нашей воображаемой кисло- родной планеты. Водородные связи действуют по-другому. Снова возьмем для примера молекулу воды, но теперь рассмотрим взаимодействие между самими молекулами. Между мо- лекулами, содержащими водород и более тяжелые атомы, например азот, кислород или фтор, возникают силы притяжения, более слабые и менее стабильные, чем ко- валентные связи. Молекулы воды состоят из водорода и кислорода, поэтому между ними формируются водородные связи. Плотность связей между молекулами объясня- ет разницу между водой в газообразной (пар), жидкой и твердой (лед) форме. Когда вода находится в твердом состоянии, ее молекулы, соединенные водородны- ми связями, формируют нечто вроде кристалла. В жидкой воде водородные связи могут соединять разное количество молекул. В паре за счет добавления дополни- тельной тепловой энергии водородные связи разрываются, в то время как кова- лентные связи, скрепляющие атомы внутри молекул, остаются неизменными. Итак, водородные связи слабы и нестабильны при нагревании, а на ковалентных связях оно не отражается. Такие же два типа связей присутствуют в структуре органических соединений, например белков. Кроме того, они важны и для понима- ния строения ДНК. За период с 1927 по 1932 год Полинг опубликовал около 50 научных работ, в которых описывал проведенные им дифракционные исследования, совмещенные с теоретическими расчетами в области квантовой механики. Эти исследования по- зволили ему вывести пять правил, известных сейчас как правила Полинга и по- зволяющих ученым предсказывать характер связей, соединяющих атомы в молеку- лах. Как минимум три из этих правил были основаны на трудах Брэгга, и подоб- ное присвоение чужих результатов повергало того в ярость. Вражда между двумя учеными была неизбежна. Труды Полинга в области химических связей были на- столько необычными, что в 1954 году он удостоился Нобелевской премии. Новый уровень понимания позволил Полингу точно визуализировать форму и параметры молекул в трехмерном пространстве. В Калтехе Полинг применил свои знания вме- сте с технологиями рентгеновской дифракции, разработанными Брэггом, к крупным белковым молекулам. Например, он доказал, что молекула гемоглобина (предмет исследований Перуца) меняет физическое строение после присоединения или утра- ты атома кислорода. На этом Полинг не остановился, и его исследования молеку- лярной структуры белков продолжились. Первые рентгеновские изображения волокнистых белков были получены за не- сколько лет до этого в университете Лидса Уильямом Томасом Астбери, физиком, присутствовавшим на лекции Уилкинса в Неаполе. Именно на них строились пред- положения, которые Крик подвергал сомнению в Кавендишской лаборатории. В те- чение многих лет Полинг пытался применить квантовые расчеты к рентгенограммам Астбери, но результаты никак не сходились. Ему и двум его коллегам, Роберту Кори и Герману Брэнсону, потребовалось 14 лет, чтобы достичь желаемого проры- ва. Базовая структура всех белков строится на основе аминокислотного кода, «бу- квами» которого являются двадцать разных аминокислот. Химические связи, со- единяющие аминокислоты в первичную цепь, называются пептидными связями. По- линг и его коллеги увидели, что пептиды соединяются между собой в двухмерной плоскости (такая связь называется плоскостной). Из-за устаревшего оборудова- ния Астбери сделал серьезную ошибку при создании рентгенограмм: молекулы бел- ков на них отклонились от естественных плоскостей, что затрудняло математиче- скую экстраполяцию их структуры. Исправив ошибку Астбери, Полинг обнаружил,
что по мере роста цепочки аминокислот формирующаяся базовая структура белка начинала напоминать витую пружину, закручивающуюся вправо, — так называемую альфа-спираль. Это открытие поразило Уотсона, вернувшегося из Неаполя. В это время в Кембридже сэр Лоуренс Брэгг был крайне разочарован, что груп- па Полинга обошла его сотрудников и первой открыла структуру белка. Хотя у этой ситуации была и обратная сторона: Перуц использовал открытие Полинга, чтобы переоценить всю свою работу над молекулой гемоглобина. Эта переоценка в итоге помогла ему раскрыть структурную тайну гемоглобина и обеспечила получе- ние Нобелевской премии по химии в 1963 году. Работа Полинга также заставила насторожиться Уотсона. Сразу по прибытии в Кембридж он понял, что у них с Криком имеется весьма знающий и могущественный соперник в гонке за следующим открытием — трехмерной структурой ДНК. Как отмечал Крик в ежедневных беседах и дискуссиях с Уотсоном, их главная проблема состояла в том, что они не могли полагаться на полученные Полингом результаты. «Данные могут быть ложными. Данные могут увести тебя в неверном направлении», — говорил он. Скептически глядя на общепринятые эксперименталь- ные данные, Уотсон и Крик попытались создать свою физическую модель. Иными словами, они полагались на существующую информацию в той же степени, что и на творческие порывы собственного воображения. Партнеры начали задаваться вопросом, может ли ДНК, как и белки, иметь спи- ральную структуру. В частности, Уотсон предлагал воспользоваться методом По- линга , который любил строить трехмерные модели изучаемых молекул. Для этого, как и Полингу, им нужно было задуматься об атомной структуре ДНК и собрать своего рода сложную трехмерную головоломку из атомов и связей между ними. Ученые знали, что в состав молекулы ДНК входят четыре нуклеотида (гуанин, аденин, цитозин и тимин), а также молекула сахара рибозы и неорганическое ве- щество фосфат. Составив их вместе в правильном порядке, Уотсон и Крик должны были прийти к разгадке занимавшей их тайны. Теперь перед Уотсоном и Криком стояли два важных вопроса. Во-первых, если ДНК имеет спиралевидную структуру, то какая именно спираль имеется в виду. Во-вторых, как именно в подобное строение вписывается молекула фосфата. Фос- фат кальция входит в состав костей, раковин и известняка — камня, сформиро- вавшегося из останков древних морских организмов. Присутствие фосфата указы- вало на укрепление цепочки ДНК, на своего рода химические «леса», или, может быть, ось. Но как она может располагаться относительно пока неизвестной нам спирали? Где и как в этой структуре появляется сахар? Сам код, очевидно, дол- жен записываться нуклеотидами, играющими роль букв. Каждый ингредиент важен сам по себе. Но каким образом они объединялись в более или менее осмысленное целое? Ответ на этот вопрос могли подсказать дифракционные паттерны. А значит, Уотсону и Крику требовалась помощь Мориса Уилкинса и Розалинд Франклин (Рози, как Уотсон называет ее в своей автобиографии), которые проводили рентгеноло- гические исследования волокон ДНК в лондонском Кинге-колледже. Розалинд Элси Франклин родилась в 1920 году в Лондоне в богатой еврейской семье. С раннего детства она была смышленой и настойчивой — в самом деле, имела хорошие научные задатки. Кроме того, она обладала боевым, если не аг- рессивным характером, который не всегда был полезен, учитывая, как предвзято тогда относились к евреям и женщинам в высшем образовании и науке. Не помога- ло и то, что отец, человек с таким же взрывным темпераментом, не одобрял ее попыток сделать карьеру в науке. На второй год пребывания Розалинд в кем- бриджском Ньюхэм-колледже он, угрожая урезать содержание, потребовал, чтобы она бросила учебу и занялась практической работой для помощи стране в военное время. Только при поддержке матери и тетушки Розалинд смогла успокоить отца и продолжить обучение.
Франклин занималась физической химией, и ее учебный курс включал лекции, множество материалов для чтения, лабораторные эксперименты в области физики и химии, а также математику, применимую ко всем этим отраслям знания. Одним из обязательных текстов для студентов была работа Лайнуса Полинга «Природа хими- ческой связи». Молодая Розалинд была очень разочарована, когда получила вторую, а не пер- вую степень бакалавра наук в 1941 году. Тогда женщины-ученые сталкивались с такой дискриминацией, что ей и другим выпускницам Ньюхэм-колледжа пришлось ожидать формального присвоения степени до 1947 года, все это время оставаясь в полном неведении относительно того, произойдет ли это когда-нибудь. Как и Фрэнсис Крик, во время Второй мировой войны Франклин работала на на- циональную армию. В рамках своей докторской работы она изучала плотность и пористость угля для определения эффективности разных его типов в качестве то- плива. После окончания войны она продолжила труды в этом направлении в Госу- дарственной центральной лаборатории химических исследований в Париже под ру- ководством Жака Меринга. Он и познакомил Розалинд с рентгеновской кристалло- графией, которую применял для изучения волокон, например искусственного шел- ка. Меринг выглядел как «типичный соблазнительный француз» с «высокими татар- скими скулами, зелеными глазами и волосами, залихватски зачесанными поверх залысин». Тем не менее, Розалинд с удивлением обнаружила, что он был евреем. Судя по всему, молодая и все еще наивная девушка влюбилась в Меринга. На тот момент он был женат, но его жены «нигде не было видно». Бренда Мэддокс, одна из биографов Франклин, обращает внимание на то, что самые творческие работы и продуктивные исследования удавались Розалинд в со- трудничестве с коллегами мужского пола и еврейского происхождения. Очевидно, Меринга также привлекла элегантная стройная молодая женщина с блестящими чер- ными волосами и сверкающими глазами. Они проводили целые дни за обсуждениями возможных значений рентгеновских изображений и спорами об атомной структуре молекул. Однако увлечение Франклин Мерингом было болезненно прервано в феврале 1951 года, когда она приняла предложение занять место научного сотрудника в биофи- зическом отделении Совета медицинских исследований в лондонском Кинге- колледже, которым руководил Джон Туртон Рэндалл. Ее назначение совпало с крупными послевоенными изменениями в департаменте, направленными на включение в него новой, только зарождающейся отрасли — биофизики. Точный характер и цель назначения Франклин были предметом споров, в частности, потому, что меж- ду первым предложением и принятием Франклин должности Рэндалл изменил описа- ние вакансии. Изначально Розалинд согласилась участвовать в дифракционном ис- следовании белков, но затем, еще до подтверждения решения, Рэндалл написал ей и предложил сменить предмет исследований на ДНК. По словам Мориса Уилкинса, это было сделано по его инициативе. Но, как бы там ни было, Франклин согласи- лась . Ей предложили в помощники многообещающего выпускника Реймонда Гослинга. Проблема была лишь в том, что новое направление исследований было изначально сопряжено с рядом трудностей. Именно Уилкинс, заместитель директора отделения Совета медицинских исследо- ваний при Кинге-колледже, разжег в Уотсоне искру вдохновения своей неаполь- ской лекцией 1950 года. Он же инициировал изучение ДНК в своем отделении, од- нако, на момент назначения Франклин подменял Рэндалла, работавшего в Штатах. До этого времени Гослинг сотрудничал с Уилкинсом в исследованиях ДНК. Вернув- шись из США., Рэндалл не сообщил Уилкинсу условия, на которых он предложил ме- сто в отделе Розалинд Франклин. По словам коллеги Франклин Аарона Клуга, в результате этого возникла «злополучная двусмысленность относительно позиций Уилкинса и Франклин в отделе, которая привела к возникновению отчужденности между ними и разделению исследований ДНК в Кингс-колледже».
Вот выдержка из письма, написанного Рэндаллом Франклин, в котором излагают- ся условия ее работы: «...что касается рентгеновских исследований, на данный момент в отделе будете лишь Вы и Гослинх1, а также временный лаборант, выпускник из Сиракьюза мистер Хеллер.» Эта цитата явно показывает, что Франклин должна была заняться рентгеновской дифракцией, но примечание «на данный момент» является слишком размытым. Тем не менее, в письме не говорилось о том, что Франклин должна игнорировать ра- боту Уилкинса или отказываться от сотрудничества с другими работниками лабо- ратории . Уилкинс совместно с Гослингом инициировал рентгеновские дифракционные ис- следования ДНК в своем отделе. В результате были получены лучшие (вплоть до настоящего времени) рентгенограммы, демонстрирующие ключевое свойство ДНК — упорядоченную и похожую на кристалл структуру ее молекулы. В Париже Франклин научилась применять дифракционные техники к веществам с ограниченной упорядо- ченностью. Но даже Клуг, который поддерживал ее во всем, говоря о ее работе во Франции, признавал: «Важно понимать, что... Франклин не получила формальных навыков кристаллографии». В начале 1950-х годов Уилкинс жаловался на низкое качество рентгеновской аппаратуры, которая не была предназначена для изучения тонких волокон. По его предложению отдел приобрел новую рентгеновскую трубку, однако, та пролежала без дела целый год, пока Уилкинс был занят работой в качестве заместителя ди- ректора отдела. Прибыв в Кинге-колледж, Франклин, естественно, полагала, что исследования ДНК станут ее персональным проектом, в то время как Уилкинс рас- считывал, что Розалинд продолжит его труды в качестве научного партнера с то- го места, где он остановился. Впоследствии он признавал, что ему недоставало квалификации для дальнейшей работы с технологиями рентгеновской дифракции и требовался преданный делу квалифицированный коллега. «Вот почему мы и наняли Розалинд Франклин». К сожалению, Франклин и Уилкинс разошлись во взглядах на ее роль. Тем не менее, несогласию совсем не обязательно было перерастать во вражду, как лич- ную, так и профессиональную. Сложности, вызванные неоднозначным поведением Рэндалла, легко можно было бы преодолеть, будь на то желание обеих сторон. Однако Франклин, по мнению обоих ее биографов, не была готова идти на компро- мисс. О предубеждении против женщин в науке, существовавшем в то время, написано достаточно много. В частности, американская журналистка и подруга Франклин Энни Сайр написала ее биографию, в которой утверждала, что в Кинге-колледже существовало особо недружелюбное отношение к коллегам женского пола, и Франк- лин пыталась утвердить свое место в сфере, которая на тот момент была практи- чески полностью мужской. Однако еще один журналист из США., Хорас Фриленд Джадсон, решив исследовать этот вопрос, выяснил, что из 31 научного сотрудни- ка Кинге-колледжа в то время восемь были женщинами, некоторые из них занимали достаточно высокие должности в отделе Франклин. Во второй биографии Франклин авторства Бренды Мэддокс говорилось, что в целом к женщинам в Кинге-колледже относились хорошо. О том же пишет и Крик, а уж он-то успел хорошо узнать Франклин за годы после открытия ДНК. Даже самая бытовая претензия Сайр — о том, что женщинам якобы запрещали входить в главную столовую и участвовать в беседах за обедом, — оказалась неправдой. Столовых в колледже было две. Одна из них действительно была предназначена только для мужчин, но там, в основ- ном, обедали интерны англиканского вероисповедания. Основной столовой пользо- вались все сотрудники отдела, включая самого Рэндалла. Холодность в отношениях между Уилкинсом и Франклин возникла вовсе не в ре- зультате предубеждений против женщин и, вероятно, даже не из-за формулировки,
присутствовавшей в письме Рэндалла. Судя по всему, она объясняется различиями в характерах обоих ученых. Только Уилкинс пытался найти хоть какой-нибудь компромисс и даже спрашивал коллег, как ему поступить. Однако его ближайший соратник Александр (Алекс) Стоукс оказался еще более мягким, чем он сам. По мнению Бренды Мэддокс, Уилкинс и Франклин могли бы сработаться, ведь Уилкинс обладал прекрасными манерами и, несмотря на неуверенность в себе, нравился женщинам. Он хорошо разбирался в математике и прекрасно знал вопросы, которы- ми занималась Франклин. Однако, по словам Мэддокс, «конфронтация была единст- венной тактикой Франклин, когда ее загоняли в угол». Например, работая над своим магистрантским проектом, она однажды поссорилась со своим профессором Р. Дж. У. Норришем. Вспоминая об этом, Франклин говорила: «Я стояла перед ним... и это была настоящая буря... он заставил меня презирать себя настолько сильно, что впредь никакие его слова уже не задевали меня. Он дал мне чувство бесконечного превосходства, которое возникало в его присутствии». Даже Сайр, которая во всем поддерживала подругу, признавала, что такое опи- сание профессора было слишком неточным и злым с ее стороны. Профессор Норриш получил Нобелевскую премию по химии в 1967 году. В переписке между Сайр и Норришем Франклин называют «очень умной... и готовой сделать себе имя в науке», но также «упрямой, неуправляемой» и, что важнее всего, «неспособной к сотрудничеству». По мнению Мэддокс, «если бы Розалинд захотела, она могла бы вить из Уилкинса веревки». Проблема была лишь в том, что она вообще не хотела иметь с ним дела. Уилкинс остался один и переметнул- ся в Кембридж к Крику и Уотсону. Кроме того, и сама Франклин оказалась в изо- ляции. Для здравомыслящего Крика этот фактор мог оказаться ключевым, когда дело дошло до совместной работы над структурой ДНК. «Наше преимущество заклю- чалось в том, что мы сумели разработать... успешные способы сотрудничества, ко- торых недоставало лондонской группе». В тот же год, когда Франклин получила место в отделе, Уилкинс перед отъез- дом в Штаты попросил своего коллегу Алекса Стоукса, еще одного кембриджского профессора, подумать о том, какой дифракционный паттерн могла бы оставить на рентгеновской пластине спиральная молекула ДНК. Для того чтобы провести мате- матические расчеты, Стоуксу потребовалось всего 24 часа, причем в основном он размышлял над этой задачей в поезде по дороге из лаборатории домой в Уэлин- Гарден-Сити. Спиралевидная молекула оказалась очень похожа на изображение, полученное Гослингом и Уилкинсом с помощью дифракции. Судя по всему, если бы кто-то обнаружил, что ДНК имеет спиралевидную структуру, он должен был бы включить в соавторы своей работы Уилкинса, Гослинга и Стоукса. Впоследствии Стоукс даже жаловался, что ему причитается 1/5000 от Нобелевской премии. В ноябре 1951 года Уилкинс рассказал Уотсону и Крику, что располагает убе- дительными доказательствами спиралевидной структуры ДНК. Незадолго до этого Уотсон слышал, как на собрании в Кинге-колледже Франклин говорила что-то по- хожее . Это вдохновило Крика и Уотсона на создание первой пробной трехмерной модели ДНК. Но с чего начать? Следуя примеру Лайнуса Полинга, Уотсон и Крик решили по- пробовать построить трехмерную физическую модель атомов и молекул, входящих в состав ДНК, а также соединяющих их ковалентных и водородных связей. На первый взгляд эта структура должна была состоять из довольно небольшого числа эле- ментов: четырех нуклеотидов (гуанина, аденина, цитозина и тимина), молекулы сахара дезоксирибозы и молекулы фосфата. Последний играл поддерживающую роль, вероятно, скрепляя молекулу воедино (примерно так же, как он делает это в по- звоночнике, обеспечивающем поддержку всему телу). Уотсон посетил коллоквиум в Кинге-колледже, но ему было настолько скучно, что он совершенно упустил важ- ное замечание Франклин: фосфатно-сахарные «оси» должны были находиться снару- жи молекулы, а кодирующие нуклеотиды (ГАЦТ) — внутри. Записей он, как всегда,
не делал. Уотсона беспокоило лишь то, что коллеги из Кинге-колледжа, похоже, совершенно не интересовались технологией создания моделей, которой так гор- дился Полинг. Судя по всему, в 1952 году Франклин резко изменила свое мнение относительно структуры ДНК. В ее распоряжении оказалось великолепное отчетливое изображе- ние молекулы, сделанное Гослинхюм, на котором была явно видна спиралевидная структура. Франклин назвала ее «влажной формой», или В-формой, ДНК. Однако у нее имелись и более четкие рентгенограммы той же молекулы в «сухой», или А- форме, в которых спираль не прослеживалась. Из-за различия между двумя форма- ми Франклин начала сомневаться, действительно ли молекула ДНК имеет спирале- видную структуру. Есть предположение, что она обратилась за советом к опытно- му французскому коллеге, который посоветовал сделать ставку на вариант, под- крепленный более четким изображением. Вероятно, ей также было известно мне- ние, которое высказал ее отринутый научный партнер Уилкинс. К сожалению, она отказалась от работы с В-формой и больше года работала над А-формой молекулы. - — ^И^л^ *£*■ :.Ч._ .** -^ 4t: V * *> ■: * .• т" < < Рентгенограмма ДНК. Ранее в том же году Уотсон и Крик предприняли первую попытку создать трех- нитевую спиральную модель ДНК с центральной осью, состоящей из сахара и фос- фата. Когда Уилкинс привел Франклин и Гослинга в Кембридж, чтобы показать ре- зультаты своей работы, те расхохотались. Модель была абсолютно неверной и со- вершенно не соответствовала результатам рентгеновской дифракции. Из-за рассе- янности Уотсона и отсутствия каких-либо записей с семинаров Франклин он сде- лал огромную ошибку — поместил конструкцию из фосфата и сахара в самый центр спирали, а не снаружи, как предлагали Франклин и Гослинг. Сайр в своих попытках противопоставить что-то карикатурному описанию Франк- лин, приведенному в книге Уотсона, совершенно забывает о вкладе Уилкинса и Гослинга. Франклин и Гослинг действительно получили одно из самых четких изо- бражений В-ДНК, настолько совершенное, что практически полностью передало ее истинную молекулярную структуру. Но затем Франклин, сбитая с толку кажущимися различиями между А и В-формами, отказалась от своих более ранних выводов и в течение года придерживалась мнения, что ДНК вообще не имеет спиралевидной структуры. Сайр пыталась опровергать это, но Гослинг впоследствии подтвердил воспоминание Уилкинса о том, что 18 июля 1952 года Франклин отправила ему приглашение на поминки. В записке с прискорбием сообщалось о смерти спирали (кристаллической структуры) ДНК в результате затянувшейся болезни, а также
имелась приписка: «Мы надеемся, что доктор М. X. Ф. Уилкинс прочтет речь в память о покойной». На тот момент Уилкинс предположил, что это была шутка Гослинга, однако через много лет он узнал, что приглашение было написано Франклин. Таким образом, подтвердился ее отказ от идеи спиралеобразной моле- кулы ДНК. В середине 1952 года Крик разговорился с молодым математиком валлийского происхождения Джоном Гриффитом, с которым он познакомился после лекции астро- нома Томаса Голда в Кавендишской лаборатории. Голд поразил воображение Крика понятием «идеального космологического принципа». Задумавшись о том, может ли существовать какой-либо аналогичный биологический принцип, Крик рассказал Гриффиту, который интересовался репликацией генов, о работе американского хи- мика Эрвина Чаргаффа, открывшего, что нуклеотиды в ДНК формируют горизонталь- ные связи. Это очень напоминало труды Полинга, в которых также упоминались двумерные связи на плоскости, формируемые аминокислотами, которые составляют первичные протеиновые цепочки (так называемые пептидные связи). В сознании Крика возникла идея, что это открытие может иметь отношение к самовоспроизве- дению ДНК, и он попросил Гриффита выяснить, как именно четыре нуклеотида по- парно соединяются между собой. Гриффит подтвердил, что Ц, скорее всего, нахо- дится в паре с Г, а А — с Т. Но и тогда Крик не понял, что перед ним лежит разгадка. Эрвин Чаргафф был одним из австрийских ученых, покинувших Европу до начала Второй мировой войны и перебравшихся в США. В Америке он стал профессором биохимии в Колумбийском университете и занялся изучением нуклеиновых кислот. Возможно, читатель помнит, что недоверие научного сообщества к открытию Эвери базировалось на сбившей генетиков с толку «тетрануклеотидной гипотезе» Леви- на, которая предполагала, что ДНК состоит из повторяющегося одинакового кла- стера, сформированного четырьмя нуклеотидами. Такая простая формула не могла бы обеспечить огромный объем памяти, необходимый молекуле наследственности. Вот почему считалось, что ДНК не может быть ответом на загадку генов. Но Чаргаффу было совершенно безразлично, что генетики думают об Эвери, и он был глубоко потрясен его открытиями. Если Эвери был прав, и ДНК действительно являлась молекулой наследственности, то последовательности ДНК, например, у лошади, кошки, мыши и человека, должны отличаться. Чаргафф писал: «Между [их] дезоксирибонуклеиновыми кислотами должны существовать очевидные химические различия». Эти различия должны были проявлять себя в сочетаниях четырех нук- леотидов. Может показаться, что четырехбуквенного кода недостаточно, чтобы записать все то огромное разнообразие генов, которое существует в природе. Но если рассматривать нуклеотиды как буквы короткого алфавита, то гены станут словами, которые могут иметь любую длину. Этого достаточно, чтобы обеспечить необходимый уровень сложности. В конце 1940-х — начале 1950-х годов технологические возможности науки были ограниченны. Чаргафф модифицировал методику, называемую бумажной хроматогра- фией, для чтения различных пропорций четырех нуклеотидов в любом заданном об- разце ДНК. После четырех лет лабораторных экспериментов с использованием ДНК дрожжей, бактерий, быков, овец, свиней и человека Чаргафф получил ответ: четыре нук- леотида, которыми записывается слово-ген, не присутствовали в них в равных пропорциях, как можно было бы ожидать в соответствии с гипотезой Левина. На- пример, человеческая ДНК, полученная из вилочковой железы, содержала 28 % аденина, 19 % гуанина, 28 % тимина и 16 % цитозина. От тетрануклеотидной ги- потезы можно было смело отказаться. Но Чаргафф пошел еще дальше. Он доказал, что процентное содержание нуклеотидов варьируется между видами, но при этом остается неизменным у представителей одного вида, а также в органах и тканях одного организма. Кроме того, он заметил, что общая сумма молекул аденина и
тимина соответствовала сумме молекул цитозина и гуанина. Это был настоящий прорыв. В мае 1952 года по невероятному стечению обстоятельств Чаргафф прибыл в Кембридж, где Кендрю за обедом представил его Уотсону и Крику. Чаргафф был обижен тем, как мало им известно о его работе. Ему показалось, что эти двое вообще ничего не знают о химии нуклеотидов. Впоследствии Чаргафф рассказывал Джадсону: «Я объяснил наш вывод о том, что аденин комплементарен тимину, а гуанин — цитозину». Но, насколько он мог понять, Уотсона и Крика интересовала только победа в гонке против Полинга и создание модели спирали ДНК в ответ на его модель белка. Уотсон вспоминал, как Чаргафф открыто упрекал их с Криком за то, что они «знали так мало и стремились к столь многому». В целом оценка, которую Чаргафф дал знаниям Крика и Уотсона в области био- химии на то время, была правильной. Крик вообще ничего не знал о Чаргаффе и не понимал, что нуклеотиды соединяются между собой не ковалентными химически- ми связями, характерными для стабильных молекул, а более слабыми водородными связями. Что он мог вынести из объяснений Чаргаффа о равном процентном соот- ношении цитозина к гуанину и аденина к тимину? Но тут Крика посетило озарение: что, если это означает наличие между нук- леотидами естественного химического притяжения? Может ли оно играть важную роль в копировании изначальной нити ДНК на дочернюю? Каждый Ц притягивает Г, а каждый А в дочерней последовательности совмещается с Т. Затем при реплика- ции дочерней нити материнская последовательность воспроизводится заново. Крик сделал следующий шаг. Что, если ДНК состоит из двух нитей, дополняющих друг друга подобным образом? Возможно, если эти нити разделяются и копируют сами себя, из них получается вторая идентичная цепочка. Казалось невероятным, что огромную и недоступную тайну наследования можно объяснить этими простыми химическими парами и притяжением между ними. Затем Крик и Уотсон сделали ошибку — не научную, а человеческую. Они начали размышлять о том, что им известно, даже не попытавшись создать новую модель. Этот просчет едва не стоил им дела всей жизни. В декабре 1952 года Питер По- линг, сын Лайнуса, работавший магистрантом в Кавендишской лаборатории, рас- сказал Уотсону, что недавно получил письмо от отца, в котором тот сообщал, что раскрыл структуру ДНК. В течение следующего месяца Полинг показывал всем желающим предварительную версию статьи, которая должна была выйти в феврале 1953 года в Proceeds of the National Academy of Sciences. Позднее Уотсон и Крик признавались, что читали эту работу с замиранием сердца. Полинг предла- гал тройную спираль с фосфатно-сахарной осью в центре. Некоторое время они были попросту ошарашены и сомневались, так ли верна их собственная модель, которую отрицали Уилкинс и Франклин. Затем они осознали, что все претензии, высказанные им кристаллографами, были применимы и к модели Полинга. На этот раз промах допустил великий химик. Гонка за правильной структурой ДНК началась снова. Ранее кембриджский дуэт отказывался от работы с ДНК, но теперь Уотсон был уверен, что если они про- должат в том же духе, Полинг их обойдет. Через несколько дней после прочтения работы Полинга Уотсон отвез ее в Кинге-колледж, где, если верить его биографии, он первым делом обсудил ее с Франклин. По словам Уотсона, она была в ярости. Уотсону показалось, что вспышка была вызвана критикой ее неприятия спиралевидных структур. Однако, судя по всему, он сам спровоцировал подобную реакцию: «[Поняв, что] Рози не собирается играть со мной в игрушки, я рискнул вызвать огонь на себя. Я прямо предположил, что она неправильно интерпретировала рентгеновские изображения». Ничего удивительного, что Франклин так разъярилась. Тот факт, что Уилкинс, не посоветовавшись с Франклин, показал Уотсону фото- копию полученной год назад особо четкой рентгенограммы влажной формы ДНК,
точно подтверждавшей наличие у молекулы ДНК спиралевидной структуры, наделал много шума. На самом деле Уотсон, Крик и Уилкинс уже давно были уверены, что ДНК имеет форму спирали. В своей биографии, опубликованной в 2003 году, всего за год до смерти, Уилкинс утверждает, что рентгенограмма, которой хвастался Уотсон, была не украдена, а получена от Гослинга, который, собственно, и сде- лал ее и полагал, что, учитывая уход Франклин, она не будет против. Гослинг все еще занимался написанием докторской диссертации, и уход Франклин означал, что он остался бы без куратора. Следовательно, у него были все основания по- казать результаты своего труда директору отдела, который должен был бы занять ее место. Сам Гослинг подтверждает, что «Морис имел все права на эту информа- цию» . Очевидно, Гослингу надоела вражда, спровоцированная нежеланием Франклин работать с Уилкинсом. Он с тоской вспоминал, что до прихода Розалинд в Кинге- колледже царил застой. В то время Франклин готовилась покинуть Кинге-колледж и перейти в Лаборато- рию биомолекулярных исследований Биркбек-колледжа в Лондоне под руководством Дж. Д. Бернала. К ее чести, за два года в Кингсе она сделала ряд оригинальных открытий, касающихся ДНК. Благодаря исследованиям Франклин ученые узнали, что ДНК существует в двух формах, которые она отметила буквами А и В; что одна форма может превращаться в другую и что фосфатная основа молекулы находится снаружи, чему у нее имелись неоспоримые доказательства. Последний факт, в свою очередь, объяснял, почему ДНК охотно присоединяет к себе молекулы воды, которые создают вокруг нее защитную оболочку внутри ядра, предотвращают ее столкновения с соседними молекулами и облегчают ее растяжение. Устроившись в Биркбеке, Франклин начала работать в дружественной и продук- тивной атмосфере со своим начальником Берналом и магистрантом Аароном Клугом. Здесь она переключилась с волокон ДНК на молекулярное зондирование вирусов, в результате чего были написаны ее лучшие работы. Франклин умерла рано и траги- чески , завещав все свое состояние Клугу и его семье. Некролог, написанный Берналом с восхищением и уважением, был опубликован в The Times и научном журнале Nature: «Ее жизнь была примером полной преданности научным поискам... Как ученый мисс Франклин отличалась ясным пониманием и совершенными решениями всех стоящих перед ней задач. Ее фотографии — одни из самых прекрасных рентгенограмм хими- ческих веществ, когда-либо сделанных человеком.» Ни Франклин, ни Уилкинс не знали, что на тот момент, когда Уотсон ворвался к ним, размахивая работой Полинга, они с Криком уже были готовы создать новую трехмерную модель молекулы ДНК. После провала с тройной спиралью Брэгг запре- тил им любые работы в этой области. Уотсон очень хорошо описывает эмоции, за- хлестнувшие в этот момент его и коллег. Из этого описания очевидно, что Уот- сон сообщал группе из Кинге-колледжа о выводах, сделанных вместе с Криком, и пытался донести до Франклин содержание статьи, написанной потенциально силь- ным соперником. Следует отметить, что до последнего эксперимента по расшиф- ровке структуры ДНК Уотсон, Крик и Уилкинс открыто общались друг с другом. Если Франклин не присутствовала при этих обсуждениях, то лишь по собственному выбору. Ни в одной из биографий Франклин не говорится, что ее вдохновляла книга Шрёдингера или его теория апериодического кристалла. Она не выбирала ДНК темой своего исследования самостоятельно — ее предложил Рэндалл, хотя Франклин, очевидно, видела в ней вызов, брошенный ее растущему увлечению и мастерству рентгеновской кристаллографии. Полные энтузиазма относительно моделирования, Уотсон и Крик объяснили мето- дику Уилкинсу. Передавая ему бразды правления исследованиями ДНК, они даже одолжили ему свои детали, из которых собирались важные элементы моделей. Но не только Франклин отказалась работать с Уилкинсом — группа из Кинге-колледжа проигнорировала возможность применить на практике технику моделирования, раз-
работанную Полингом. И вот теперь, в этот критически важный момент, Крик и Уотсон обнаружили, что Франклин покидает Кинге-колледж и оставляет работу над волокнами ДНК, а Уилкинс также прекращает всякую исследовательскую деятель- ность (по его словам, чтобы выждать, пока осядет пыль после отъезда Франклин, и начать все заново). Уотсон имел все основания полагать, что Полинг, уязвленный собственной ошибкой с тройной спиралью ДНК, теперь занимался этой проблемой с удвоенной силой и наверняка работал над новым молекулярным подходом. После жаркого спо- ра в Кинге-колледже Уилкинс и Уотсон отправились пообедать и выпить бутылочку шабли, но их застольная беседа не стала ни для одного из них источником вдох- новения. Для Уотсона ключевой теоретический вопрос заключался не в том, явля- ется ли молекула ДНК спиралью, а в том, состоит она из двух или трех цепочек. Уилкинсу все еще больше нравился второй вариант, но, насколько понимал Уот- сон, его рассуждения не были идеально верными. Поздно вечером Уотсон доехал на велосипеде от железнодорожной станции до Кембриджа и перелез на территорию колледжа через задние ворота. Тогда он уже принял решение построить модель из двух цепочек. Судя по всему, его веселый настрой на следующее утро передался и Крику, который, согласившись с этим планом, отметил, что важные биологиче- ские объекты всегда ходят парами. Именно этого озарения (а решение Уотсона о концентрации усилий на двойной спирали трудно объяснить чем-то еще) и не хватало для интерпретации данных Чаргаффа и идей Крика о саморепликации ДНК. Учитывая положение дел в Кингс- колледже, даже Брэгг посчитал разумным разрешить этим непослушным молодым ученым вернуться к работе над загадкой гена, так как это могло принести груп- пе победу над его собственным академическим противником Полингом. Крик и Уотсон срочно начали моделирование. Уотсон занимался созданием мас- штабированных моделей различных химических веществ, входящих в состав ДНК, — четырех нуклеотидов (А, Г, Ц и Т) , фосфата и сахара дезоксирибозы. Упорствуя в своем мнении, что ось, вероятно, состоящая из фосфата и сахара, должна на- ходиться внутри молекулы, Уотсон попытался сконструировать новую модель на основе этого представления. Но Крик, «адвокат дьявола» в их паре, настаивал, что такое строение не соответствует данным рентгеновских исследований. И Франклин, и Гослинг в один голос уверяли, что фосфатный хребет должен быть расположен снаружи. Уотсон признавался, что попросту игнорировал это мнение, так как оно слишком облегчало моделирование и увеличивало количество возмож- ных вариантов. Но теперь, убежденный доводами Крика, он решил поместить кон- струкцию из фосфата и сахара снаружи, создав нечто вроде экзоскелета, как у насекомых, а затем закрепить внутри двойной спирали нуклеотиды. Несмотря на результаты работ Чаргаффа и рекомендации, которые Гриффит дал Крику, Уотсон упорно пытался соединять А с А и Г с Г. Этот подход не работал. И здесь в развитие событий снова вмешался случай. В кембриджскую лаборато- рию приехал американский ученый Джерри Донохью, бывший протеже Полинга. Буду- чи специалистом по водородным связям, Донохью внес в модель Крика и Уотсона поправки, чтобы она соответствовала законам квантовой физики. Теперь Уотсон и Крик были абсолютно уверены, что имеют дело со спиралью из двух нитей, завивающихся в разных направлениях (сегодня мы считаем существо- вание смысловой и антисмысловой цепи само собой разумеющимся) . Две цепочки расположены друг напротив друга, а комплементарные нуклеотиды между ними со- единены водородными связями. Уотсон сел за стол и вырезал из толстого картона кусочки в форме нуклеотидных молекул, а затем начал соединять их между собой, пытаясь подобрать пары. «Внезапно я понял, что пара аденин — тимин, соединенная двумя водородными связями, идентична по форме паре гуанин — цитозин с таким же количеством свя- зей» .
Сегодня мы знаем, что вторая пара соединена тремя связями. Рассмотрев изо- бражение, мы увидим, что стало ясно Уотсону. Тимин Аденин 5 end .7> OH^N 3 end Гуанин si: Цитозин jj^° 5 end Прибыв в лабораторию, чтобы оценить работу Уотсона, и увидев совмещенные детали из картона, обычно скептичный Крик практически тут же согласился с ло- гикой своего коллеги. Оставалось лишь собрать полную трехмерную модель ДНК из кусочков проволоки разной длины, представлявших ковалентные и водородные свя- зи, и молекул, составленных из отдельных атомов. Вся конструкция была закреп- лена на высоких вертикальных стальных прутьях. Получившаяся двойная спираль, мешанина проволоки и вырезанных от руки пластинок в форме молекул, завивалась вокруг центральных прутьев и уходила от лабораторного стола вверх к потолку. Все, кто видел получившуюся модель, застывали перед ней в восторге, как будто сразу понимая, что она должна быть правильной. Но дело было не только в правильности — перед их глазами было великолепное творение, красотой которого следовало насладиться. Кроме того, любому зрителю было очевидно, что она объясняет все загадки ге- на разом, в частности, наличие необходимой химической памяти и механизма ко- пирования, который нужен гену для самовоспроизведения от клетки к клетке и от родителей к потомкам. Подобная молекула могла обеспечить кодирование, необхо- димое для передачи от поколения к поколению огромного и сложнейшего биологи- ческого разнообразия и запутанных эволюционных линий. Уотсон и Крик действи- тельно раскрыли тайну жизни. Первая работа Уотсона и Крика, посвященная структуре и функциям ДНК, была опубликована в журнале Nature 25 апреля 1953 года. Вместе с ней были напеча- таны две статьи по той же теме от кристаллографов Кинге-колледжа: первая — авторства Уилкинса, Стоукса и Уилсона, а вторая — Франклин и Гослинга. Был
учтен вклад всех, кто работал над структурой ДНК. Через пять недель Крик и Уотсон опубликовали в том же журнале вторую работу, в которой описывали влия- ние строения ДНК на генетические процессы. Одно короткое предложение из ста- тьи от 25 апреля завладело вниманием ученых по всему миру: «Мы поняли, что постулированные нами специфические парные связи объясняют возможный механизм копирования генетического материала». Эти публикации навсегда изменили современную биологию, эволюционную биоло- гию и медицину, а последствия оказали гораздо более широкое и глубокое влия- ние на общество, чем Крик и Уотсон могли себе представить. Удивительно, но всего через два года после образования их спонтанного науч- ного союза Уотсон и Крик сумели правильно вычислить трехмерную химическую структуру ДНК. Крику на тот момент было 37 лет, и он еще даже не получил док- торскую степень, а Уотсон и вовсе был 25-летним магистрантом. С первого взгляда кажется непонятным, как этим двоим неудачникам удалось совершить по- добное открытие, тем более что предшествовавшую ему лабораторную работу вы- полнили совсем другие люди. Они не занимали высоких должностей в лаборатории — Крик был всего лишь научным ассистентом, а Уотсон лаборантом. Они были бед- ны, жили в спартанских условиях, но совершенно не переживали из-за этого. Они слишком поздно осознали важность открытий, сделанных другими учеными. Работа с ДНК вообще не входила в их официальные обязанности: Крик писал докторскую диссертацию о рентгеновской дифракции полипептидов и белков, а Уотсон должен был помогать Кендрю кристаллизовать молекулу миоглобина. Глава их отдела сэр Лоуренс Брэгг был против участия этой парочки в исследованиях ДНК (во многом по их же вине). По правилам научного мира Уотсон и Крик не должны были прийти к подобному результату никогда. Некоторые коллеги вроде Уилли Сидса, который оскорбил Уотсона в Швейцарии, считали, что эта пара (и Уотсон в частности) не заслуживает признания. Критики упустили из виду одну важную деталь: то, что сделали Крик и Уотсон, было актом чистого творчества — как пьесы Шекспира, «Мона Лиза» да Винчи или Девятая симфония Бетховена. Разумеется, это не было художественное творчест- во, но творчество научное, сродни открытию силы притяжения Ньютоном, естест- венного отбора Дарвином или теории относительности Эйнштейном. Этот творче- ский порыв дал нам новый путь к пониманию самой Жизни и на самом глубинном уровне показал, что значит быть человеком. В 1962 году Крик, Уотсон и Уилкинс получили Нобелевскую премию по физиоло- гии и медицине за открытие строения ДНК. Единственным из них, упомянувшим ра- боту Розалинд Франклин, был Уилкинс. Он же признал и 1/5000 вклада Александра Стоукса. К сожалению, Франклин умерла от рака за четыре года до этого, как раз в то время, когда ее работа с вирусами получила мировое признание как од- но из величайших достижений рентгеновской кристаллографии. Некоторые ученые, в том числе Сайл, задавались вопросом, не заняла ли бы Франклин место Уилкин- са на трибуне, если бы была жива. Эту тему можно долго обсуждать, но лично мне это не кажется возможным. Уилкинс начал исследования ДНК в Кингс- колледже, вдохновленный книгой Шрёдингера, как Уотсон и Крик. Именно его ди- фракционное изображение (на самом деле сделанное Гослингом) убедило Уотсона переехать в Кембридж. Его сотрудничество с Уотсоном и Криком было таким тес- ным и плодотворным, что они хотели включить его имя в свою знаменитую первую работу, и не сделали этого лишь из-за скромности Уилкинса. Вот почему я со- мневаюсь, что Франклин могла бы заменить Уилкинса на награждении в 1962 году. Но я также верю, что имелась и другая возможность признать вклад Розалинд Франклин в рентгеновскую кристаллографию. Этот вклад подтверждается и глубо- чайшим восхищением, которое испытывал к ее работам такой видный ученый, как Бернал. Перебравшись в Биркбек-колледж, Франклин установила успешные профессиональ-
ные отношения с химиком и биофизиком еврейского происхождения из Литвы Ааро- ном Клугом, который, закончив университет в ЮАР, прибыл в 1953 году в Велико- британию по стипендии для написания докторской диссертации по рентгеновской кристаллографии в дублинском Тринити-колледже. В этом же году была опублико- вана работа об открытии ДНК. В Биркбеке Франклин взяла Клуга под свое крыло. Через некоторое время рабочие взаимоотношения переросли в дружбу, которая продолжалась до конца жизни Розалинд. Мы знаем, что после смерти Франклин Клуг продолжил работу с ее техниками и в 1982 году получил Нобелевскую премию по химии. Официальная формулировка его номинации звучала так: «За разработку метода кристаллографической электронной микроскопии и прояснение структуры биологически важных комплексов нуклеиновая кислота — белок». Каковы шансы, что, доживи Розалинд Франклин до этого времени, она стояла бы на пьедестале вместе с Клугом? За девять лет до этого, 12 августа 1953 года, через пять месяцев после соз- дания первой модели двойной спирали, Фрэнсис Крик написал письмо Эрвину Шрё- дингеру и поблагодарил того за вдохновение, которое дала его книга. В письме он описывает, как в структуре ДНК они с Уотсоном действительно открыли апе- риодический кристалл — код жизни. 6. Родственная молекула У меня есть ощущение, что если ваша структура верна и если в ваших предположениях относи- тельно природы репликации есть хоть капля ис- тины, начнется шумиха, которая всколыхнет всю эволюционную биологию. Макс Дельбрюк — Уотсону Джадсон, который считается историком открытия ДНК, описывает расшифровку структуры ее молекулы как «осаду и завоевание». Поскольку трехмерная структу- ра ДНК и ее четырехбуквенный код для записи наследственности стали наконец-то известны науке, можно было ожидать наступления эры просвещения. Но на самом деле в научном мире царила атмосфера непонимания. Открытие Уотсона и Крика вызвало бесконечное количество новых вопросов. Во-первых, действительно ли ДНК является средством кодирования наследственности всех живых организмов? Некоторые ответы на этот вопрос уже были получены: Эвери открыл ДНК у бакте- рий, фаговая школа работала над ДНК вирусов, а затем Чаргафф подтвердил ее наличие в клетках различных форм жизни. Итак, ДНК была универсальна. Во- вторых, как именно этот простейший четырехбуквенный код (Г, А, Ц и Т) обеспе- чивает образование от 80 до 100 тысяч белков, необходимых для построения и функционирования человеческого тела и всех других живых организмов на Земле? Позднее Крик вспоминал, что у них имелся проект ответа белковой загадки. Так как структурная основа спирали состоит из повторяющихся фрагментов сахара и фосфата, единственными веществами, способными к кодированию наследственно- сти и трансляции белков, были четыре нуклеотида, иначе называемые основания- ми, или последовательностями оснований (ГАЦТ). Некоторые шаги к раскрытию этой тайны уже были сделаны. Эволюционный биолог Томас Хант Морган, работав- ший с плодовыми мушками в лаборатории Колумбийского университета, открыл, что геном состоит из хромосом. Морган, Мёллер и их коллеги установили, что и сами хромосомы разделены на дискретные участки, называемые генами. Следующий шаг — предположение о том, что гены кодируют определенные белки, — был сделан бри- танским врачом Арчибальдом Э. Гэрродом еще в 1908 году, когда он понял, что наследственное заболевание алкаптонурия, вероятно, вызывается дефектом опре-
деленного энзима. Энзим — это белок, который ускоряет химические реакции в живых системах. Но Гэррод не смог пойти дальше и доказать, что дефект в энзи- ме — лишь отражение дефекта в гене. Связь между генами и белками подтвердили двое американцев — генетик Джордж У. Бидл и биохимик Эдвард Л. Тейтем, кото- рые изучали наследственную передачу цвета глаз у плодовых мушек. К 1941 году они переключили внимание на грибки, заражающие заплесневелый хлеб, и сумели доказать, что определенный энзим, влияющий на химические процессы в плесени, кодируется одним геном. Это открытие привело к возникновению максимы «один ген — один белок». Но каким образом четырехбуквенный код ДНК превращается в 20-буквенный код белка (где под буквами мы имеем в виду аминокислоты)? Для Фрэнсиса Крика именно эта загадка и была главной целью всей его научной деятельности, вдохновленной книгой Шрёдингера. После открытия двойной спирали из-за недостатка финансирования Уотсон вскоре был вынужден вернуться в Штаты, а Крик продолжил биться над тайной белков. Поскольку ДНК содержится в ядре клетки, а производство белков осуществляет- ся за пределами ядра в цитоплазме, вероятно, код гена должен каким-то образом копироваться, чтобы попадать в нее. Эта мысль заставила Крика обратить внима- ние на родственную молекулу ДНК — рибонуклеиновую кислоту, или РНК. Между двумя молекулами существует вполне очевидное сходство. И та и другая — нуклеиновые кислоты, состоящие из различных последовательностей четырех нуклеотидов. В то время как ДНК составляют гуанин, аденин, цитозин и тимин (ГАЦТ), РНК состоит из гуанина, аденина, цитозина и урацила (ГАЦУ). В отличие от ДНК спираль РНК (в большинстве случаев) состоит не из двух, а из одной ни- ти. Кроме того, роль сахара в РНК играет рибоза (вместо дезоксирибозы, входя- щей в состав ДНК). На момент открытия Уотсоном и Криком трехмерной структуры ДНК молекулярные биологи и генетики всерьез интересовались ее родственной мо- лекулой. Незадолго до их прорыва многие ученые уже полагали, что РНК имеет большое значение для работы клетки. В то же время у них были некоторые вопросы. Так, количество ДНК в клетках разных органов, например мозга и печени, остается неизменным, а вот объем РНК, судя по всему, варьируется. Более того, ДНК обнаруживалась только в яд- ре, в то время как РНК можно было найти и за его пределами в цитоплазме — той части клетки, в которой протекает большая часть химических процессов. Еще больше исследователей запутывало то, что количество РНК в клетке, очевидно, зависело от активности самой клетки. Растущая клетка, производящая большое количество белка, содержит больше РНК, чем взрослая и переживающая меньше хи- мических процессов. Например, клетки печени, считающиеся фабрикой по выработ- ке белка, оказались буквально набиты РНК. Кроме того, РНК также обнаружива- лась в тех же областях цитоплазмы (в небольших круглых органах, называемых рибосомами), где происходило производство белка. Итак, становилось ясно, что если ДНК является хранилищем генетического кода наследственности, который каким-то образом транслировался в последовательно- сти аминокислот, составляющие белки, то РНК играет непосредственную роль в создании таких белков. Было понятно, как нить ДНК может превратиться в копию РНК — достаточно лишь заменить Т (тимин) на У (урацил) во время копирования. Уже в 1947 году двое ученых из Страсбурга — Андре Бойвин и Роджер Вендрели предположили, что ГАЦТ-последовательности ДНК копируются подобным образом на ГАЦУ-последовательности РНК, которая действует в качестве курьера, перенося- щего код в цитоплазму, где впоследствии в рибосомах формируются соответствую- щие белки. Оставалось лишь понять, как четыре буквы ГАЦУ превращаются в 20- буквенный белковый код. Летом 1953 года, вскоре после публикации первой сенсационной работы Крика и Уотсона, Крику неожиданно пришло письмо от теоретического физика из России Георгия Гамова. Он был членом группы ученых, предложивших теорию Большого
взрыва в качестве объяснения происхождения Вселенной. Идея двойной спирали очень его увлекла. В своем письме Гамов предлагал версию механизма, с помощью которого код ДНК транслируется в первичные последовательности нуклеотидов. Он считал, что триплеты А, Г, Ц и Т должны кодировать каждую аминокислоту. Но Крик чувствовал — что-то не сходится. Соединив четыре нуклеотида случайными способами, можно получить 64 триплета, а в белках встречается всего 20 амино- кислот. Обдумав это, Гамов выдвинул оригинальную идею: триплеты могут частич- но перекрывать друг друга, и код для одной аминокислоты является одновременно частью кода для другой. Крик не поверил в эту идею, но взял письмо Гамова с собой на обед в неизменный паб Eagle. Предложение русского физика заставило Уотсона и Крика возобновить обсуждение загадки белков. Вскоре после этого Уотсон вернулся в Америку, и пара ученых лишилась воз- можности обмениваться идеями. Более того, работа над этой задачей останови- лась на несколько лет. Летом 1954 года Крик и Уотсон снова воссоединились на три недели в Вудс- Холе в штате Массачусетс. Там же присутствовали Гамов и его жена. После обеда Крик и Уотсон обычно сидели вместе с семьей Гамовых на берегу, смотрели, как великий физик показывает карточные фокусы, и болтали все о той же загадке. После письма Крику Гамов составил список людей, которые тоже интересовались ее решением. Через какое-то время, не без участия Уотсона и Дельбрюка, была организована «вечеринка с виски и РНК», приглашения на которую получили лишь ученые из списка Гамова. Из нее вырос «клуб галстуков РНК», своего рода джентльменский клуб, насчитывающий всего 20 членов — по количеству аминокис- лот . Помимо Крика, Уотсона и Гамова в него вошли Мартинас Ичас, Алекс Рич и Сидни Бреннер, выходец из ЮАР и выпускник Оксфорда. Весной 1953-го Бреннер вместе с группой молодых ученых приехал из Оксфорда в Кембридж, чтобы встре- титься с Уотсоном и Криком и посмотреть на их модель. На тот момент он зани- мался написанием докторской диссертации по молекулярной биологии и изучал бактериофаги. Во время прогулки с Уотсоном по саду Бреннер узнал об экспери- менте Херши и Чейз. В момент создания клуба Бреннер был научным сотрудником лаборатории молекулярной биологии Совета медицинских исследований в Кембрид- же , но не утратил интереса к ДНК и генетике. Каждый из членов клуба получил по особому галстуку, сшитому в Лос-Анджелесе по проекту Гамова. Булавки для галстуков были разными — на каждой было написано сокращенное название одной аминокислоты. Например, на булавке Крика стояли буквы tyr — тирозин. Разуме- ется, это была всего лишь игра, ведь члены клуба даже не встречались в живую. Но, как и в случае с фаговой группой, они обменивались всеми публикациями и новостями, которые могли принести пользу общему делу. По словам британского журналиста и писателя Мэтта Ридли, составившего биографию Фрэнсиса Крика, по- следний являлся «главным мыслителем-теоретиком... дирижером в этом научном ор- кестре» . Бреннер математически доказал, что идея перекрывающих друг друга триплетов бесперспективна. К Крику и Лесли Оргелу присоединился друг и соратник Крика, молодой валлийский математик Джон Гриффит, попытавшийся исключить некоторые триплеты, которые попросту не могли бы существовать. Например, он вычеркнул из списка триплет AAA, потому что при расположении рядом с идентичной буквой А он мог бы вызвать затруднения. Методом исключения они рассчитали, что может существовать всего 20 осмысленных вариаций. Результаты этой работы были опуб- ликованы в 1957 году в Proceedings of the National Academy of Science. К со- жалению, они были абсолютно неверными. Тем не менее, у членов клуба уже появлялись кое-какие полезные идеи. Ген с его длинной нитеобразной молекулой, состоящей из определенных последователь- ностей Г, А, Ц и Т (иногда до тысячи или более букв) , кодирует определенный белок, имеющий аналогичное строение — длинную цепь из 20 аминокислот, также
расставленных в определенном порядке. Члены клуба знали, что серповидно- клеточная анемия (заболевание, характеризующееся наличием в красных клетках крови гемоглобина с аномальной структурой) вызывается мутацией в гене, коди- рующем бета-глобин. Поломка в генетическом коде выражалась в неправильном строении гемоглобина. Крик обратил внимание на поступающие из разных источни- ков идеи о том, что в переходе от генов на основе ДНК к сборке белков в рибо- сомах, скорее всего, участвуют две разные формы РНК. Одна форма, которую мы сегодня называем информационной РНК, или иРНК, копирует код всего гена из хромосомы внутри ядра и переносит его к рибосомам. Интересно, что информаци- онная РНК была открыта группой исследователей в гарвардской лаборатории Уот- сона. Вторая форма РНК, названная транспортной РНК, или тРНК, выбирает от- дельные аминокислоты и, действуя в соответствии с кодом иРНК, присоединяет их по одной к формирующейся белковой цепочке. Таким образом, код, записанный нуклеиновой кислотой, переносится к месту строительства белков и воплощается в нем на практике. Кодирующие триплеты ДНК путем проб и ошибок были, в конце концов, открыты группой, в которую входили Маршалл Ниренберг, Хар Гобинд Коран и Северо Очоа. Сегодня мы знаем, что триплеты ДНК, или кодоны, кодируют конкретные аминокис- лоты, но при этом одной аминокислоте может соответствовать более одного кодо- на. Например, для аминокислоты лейцина существует шесть различных кодонов (ЦТТ, ЦТЦ, ЦТА, ЦТГ, ТТА и ТТГ) , для фенилаланина — две (ТТТ и ТТЦ) , а для метионина всего одна (АТГ). Кроме того, некоторые варианты триплетов (ТАА, ТАГ и ТГА) не кодируют аминокислоты, но являются генетическим вариантом точ- ки, которая ставится в конце последовательности аминокислот, прекращая сборку белка. Они известны как стоп-кодоны, или терминаторы. 1-й нуклео тид 2-Й нуклеотид 3-й нуклео тид УУУ \ Фенил- ууи ) аланин УУА-i „ VVf J Леицин ■ Тирозин Серии УАУ1 yAUJ УАА\ стоп- УАГ / кодоны УГУ Цистеин УГЦ УГА Стоп-кодон УГГ Триптофан ЦУУ-1 ЦУЦ ЦУА ЦУГ > Лейцин ЦЦУл ццц ЦЦА ЦЦГ > Пролин ЦАУ1 ЦАЦ J ЦАА1 ЦАГ/ Гистидин Глютамин цгул ЦГЦ ЦГА ЦГГ Аргинин АУУ ДУЦ ^Изолейцин АУА ДУГ Метионин (старт-кодон) •г АЦУ-^ АЦЦ АЦА АЦГ-/ Аспарагин Треонин ААУ ААЦ ААА\ п ААГ>ЛИЗИН АГУ АГЦ АГА АГГ У Серии У Аргинин ГУУ^ ГУЦ ГУА ГУ Г ^ > Валин ГЦУ^ гцц ГЦА гцг > Аланин ГАУч Аспарагино- ГДЦ J вая кислота ГАА"! Глутамино- ГАГ/' I вая кислота ГГУ ггц ГГА ГГГ } Глицин Генетический код, Итак, очередной шах1 к пониманию общей картины был сделан, но он вызвал но- вые вопросы. «Фабрики» по производству белка нуждаются в контроле. Как именно клетка понимает, какой белок ей нужно собирать? Как она решает, что на данном этапе жизни ей требуется именно этот белок? Как запускается и останавливается производство?
Возможно, вы помните, что большой вклад в открытие Крика и Уотсона внесла фаговая группа — сообщество ученых из разных стран мира, работающих с вируса- ми, заражающими бактерии. Троица ученых из Парижа, Андре Мишель Львов, Жак Моно и Франсуа Жакоб, занимались изучением фагов и бактерий-носителей в Ин- ституте Пастера. Они сконцентрировали свои усилия на бактериях, которые ис- пользовались во всех экспериментах с фагами, — Eschurichia coll, или, для краткости, E.coli. Эти бактерии чаще всего встречаются в человеческом кишеч- нике. Парижскую группу интересовало открытие, сделанное их американскими кол- легами Джошуа Ледербергом и Эдвардом Тейтемом. Американские ученые заявляли, что, вопреки распространенным представлениям, бактерии ведут что-то вроде по- ловой жизни. Обычно бактерии размножаются бесполым путем — дочерний организм просто отпочковывается от материнского, как если бы сосиску перетянули посе- редине , сделав из одной две. Но иногда у бактерий появляется вырост, играющий роль полового органа, при помощи которого она вводит свой генетический мате- риал в тело другой бактерии. Ученые в шутку называли подобные действия «кои- тусом» . В 1955 году Жакоб вместе со своим коллегой Элаем Уоллманом стал изучать, как генетический материал переносится от одной бактерии к другой. Они знали, что гены бактерий, как и любых других форм жизни, состоят из ДНК, а также расположены вдоль одной длинной хромосомы, замкнутой в кольцо, которое в од- ной точке присоединяется к внутренней стороне стенки бактерии. Жакоб и Уолл- ман выяснили, что в процессе «коитуса» хромосома очень медленно вытягивается из «мужской» клетки и через клеточную стенку медленно проникает в «женскую». В то время как на почкование бактерии требовалось всего 20 минут, «бактери- альный секс» занимал почти два часа. Это позволило Жакобу и Уоллману провести несколько экспериментов с «прерванным коитусом», в ходе которых они останав- ливали процесс в определенные сроки в течение этих двух часов. Поскольку гены бактериальной хромосомы всегда проникают сквозь клеточную стенку в одной и той же последовательности, они смогли наблюдать влияние определенных мутиро- вавших генов и на основе этого определить, в какой части хромосомы находятся гены, отвечающие за те или иные свойства бактерии. Затем французские ученые решили пойти в своем эксперименте еще дальше и оп- ределить , как именно контролируются гены внутри бактерии. Они сфокусировались на трех генах, позволяющих бактериям транспортировать лактозу внутрь, а затем перерабатывать ее в два других сахара с меньшим коли- чеством компонентов — глюкозу и галактозу. Бактерии нет смысла постоянно дер- жать эти гены в активном состоянии, если лактоза в окружающей среде отсутст- вует. Французская группа выяснила, что в химии генов имеется механизм контро- ля. Когда лактозы поблизости не наблюдалось, он активировал «репрессор», ко- торый приостанавливал работу трех соответствующих генов. В присутствии лакто- зы репрессор прекращал действовать, а генетическая область рядом с генами, названная промотором, активировала их экспрессию. Мы не станем вдаваться в генетические детали. Важно лишь понимать, что в клетках всех живых организмов существуют регуляторные системы, которые вклю- чают и выключают гены. Более того, эти системы умеют отслеживать ключевые сигналы, поступающие из-за пределов генома (в данном случае — наличие сахара (лактозы) в окружающей бактерию среде). Это была первая научная демонстрация того, что сегодня мы называем генетической регуляцией, и в 1965 году она при- несла Львову, Моно и Жакобу Нобелевскую премию по медицине и физиологии. А теперь пришло время магии. Я предлагаю вам прокатиться на волшебном поез- де. Представьте себе, что мы внезапно уменьшились до микроскопических разме- ров, в тысячу раз меньше ретровируса. Клетка человеческого организма стала для нас размером с мегаполис, а нуклеотиды, входящие в состав ДНК, видны не- вооруженным взглядом. Всего доля секунды нужна нам, чтобы забраться в вагоны
и начать увлекательное путешествие. Звучит свисток — и мы пускаемся в путь. Прямо перед нами слева направо про- стирается невероятно прекрасная сияющая двойная спираль. Мы приближаемся, она оказывается плоской, но сияние не прекращается, и ее расположение не изменя- ется. Мы видим, что спираль принимает форму железнодорожного полотна с двумя рельсами и близко расположенными друг к другу шпалами. В течение пары секунд мы можем наблюдать невероятную структуру ДНК вблизи. Затем я останавливаю двигатель, и наш волшебный поезд зависает в клубах пара прямо над полотном. Вы выходите из вагона, чтобы получше рассмотреть, где мы находимся. Мы прогуливаемся вдоль сияющей молекулы ДНК в направлении будущего движения нашего поезда. То, что мы принимали за рельсы, оказывается чем-то вроде лент, состоящих из чередующихся четырехконечных звезд и пятиугольников, расположенных под прямым углом к шпалам. Вид этой конструкции потрясает. Звезды и пятиугольники собра- ны из сверкающих шаров, соединенных силовыми линиями. Вы подходите поближе, как и я, завороженные этим зрелищем. — Итак, шары — это атомы, из которых состоят компоненты молекулы? — Да. — А кресты и пятиугольники — это?.. — Пятиугольники — это дезоксирибоза, а звезды — поддерживающие молекулы фосфата. — И из них сделаны рельсы? — Фосфатные звезды формируют внешний каркас, о котором спорили Уотсон и Крик. Каждая молекула сахара соединяет каркас со шпалой. — А светящиеся линии между атомами — это стабильные ковалентные связи? — Да. Фосфаты скрепляют всю конструкцию воедино, а сахар соединяет рельсы со шпалами. Кстати, пора бы присмотреться к ним повнимательнее. Я позволяю вам медленно пройтись вдоль путей, рассматривая шпалы. — Они прикрепляются к внутренним углам каждого пятиугольника? — А что еще вы видите? — Каждая шпала состоит из двух деталей, соединенных посередине. — Да, это два комплементарных нуклеотида, но на самом деле соединение не расположено точно в центре. — Это было бы странно, ведь комплементарные нуклеотиды имеют разную струк- туру. Вот здесь соединение ближе к верхнему рельсу, а в следующей шпале — к нижнему. — Пурины (гуанин и аденин — Г и А) шире, потому что содержат по два смежных атомных кольца. А пиримидины (тимин и цитозин) короче, потому что в их состав входит только по одному кольцу. — Получается, что, так или иначе, шпала всегда состоит из одного пурина и одного пиримидина? — Да. Это-то и объясняет их форму. Присмотритесь к соединению в центре шпа- лы и обратите внимание, как совпадают стыки нуклеотидов. Вам не кажется, что это на что-то похоже? — Да, как будто два соединенных кусочка пазла. — Именно. — Поэтому они комплементарны? — Да. Теперь вы понимаете, почему молекула имеет именно такое строение? — Значит, в настоящем ДНК нуклеотиды похожи на бусины, нанизанные на леску из фосфатов и Сахаров? — Нет. Был один ученый, кажется, математик, который привел Крику такое сравнение. Но он был не прав. Крик ответил ему, что леска — это вся ДНК. — ДНК включает и фосфаты, и сахара, не только нуклеотиды, так? — Да. Вся молекула должна иметь именно такую структуру. Вы понимаете поче-
му? Вы еще раз прогуливаетесь вдоль полотна, обдумывая мой вопрос. — Нуклеотиды, то есть основания, не контактируют между собой по всей длине цепи? — Нет. Они встречаются лишь парами и формируют шпалы. И у них всегда есть комплементарные партнеры. А соединяются они с Т, Г с Ц или наоборот. Несколько секунд вы рассматриваете лежащее перед вами биологическое чудо. — Получается, код заключен в шпалах? — Именно. Они же объясняют, как этот код реплицируется и формируется новая дочерняя нить ДНК и как код из генов транслируется в белки. Важно понять, что код содержится в каждом из рельсов. Если мы возьмем верхний рельс, то код бу- дет определяться последовательностью из половинок шпал. Вы можете его прочи- тать , достаточно лишь пройти вдоль путей, называя каждый из нуклеотидов своей буквой. — Давайте я попробую. А, А, Ц, Т, Г, Ц... Кажется, я понимаю, как это работа- ет . Но зачем нужен второй рельс? — Код уже скопирован на дочернюю нить. На втором рельсе вы видите такую ко- пию. — Ага! Выходит, двойная спираль — это на самом деле две копии кодирующей ДНК? — Да, две взаимодополняющие последовательности. Хотите посмотреть, как она копирует сама себя? — Конечно! Мы отходим на пару шагов от полотна, из нашего паровоза вырывается облако дыма. Рельс начинает вибрировать. — Что происходит? — Для того чтобы скопировать саму себя, двойная спираль должна разделиться на отдельные нити. Обычно это происходит под влиянием энзима, но простого на- гревания тоже достаточно. Тепло дает энергию, которая позволяет разорвать связи между шпалами. — Значит, связи, которые удерживают шпалы вместе, нестабильны? — Да. Это достаточно слабые водородные связи, которые мы упоминали, когда говорили о Лайнусе Полинге и его исследованиях. Мы смотрим, как шпалы расходятся, будто кусочки мозаики. На горизонте появ- ляется облако и начинает двигаться вдоль верхнего рельса с его половинками шпал. — Что это? — Это облако — энзим, белок под названием синтетаза, который способствует репликации ДНК. Мы смотрим, как облако скользит вдоль отделившегося рельса слева направо. Оно выбирает из окружающей среды необходимые нуклеотиды и соединяет их с па- рами — А с Т, ЦсГ, ТсАиГсЦ. Еще один элемент облака, вероятно, другой энзим, собирает необходимые фосфаты и сахара и строит второй рельс. Вы так поражены скоростью этой работы, что не в состоянии вымолвить ни сло- ва. Облако проносится мимо нас всего за несколько секунд, и вот уже перед на- ми простирается новенький сверкающий путь. — и это все? — Почти. Но перед тем, как мы поедем домой, я хотел бы показать вам еще кое-что. Нам нужно будет проехать по этому новому пути. В мгновение ока перед нами появляется волшебный поезд, готовый к продолже- нию путешествия. Мы заходим в него, даем сигнал и на всех парах мчимся на восток. — Следите, когда впереди покажется красный свет. Через несколько километров вы замечаете на горизонте красное сияние.
— Он прямо на нашем пути, справа. — Да. Должно быть, он льется из дочерней копии. ДНК-лигаза ДНК-полимераза ДНК-Праймаза РНК-праймер ртстающая цепь 5' Фрагмент Оказаки 5' Лидирующая цепь 3' щт ДНК-полимераза * Хеликаза Однонитевые ДНК-связывающие домены Топоизомераза Я объясняю вам, что рельс, расположенный ближе к нам, называется смысловой нитью, а другой путь, то есть дочерняя копия, — антисмысловой. Генетические механизмы считывают эту информацию по мере движения в противоположном направ- лении . Я глушу двигатель, чтобы мы могли понять, что означает красный свет. — Смотрите на шпалы. Вы садитесь на корточки, чтобы приглядеться. Поначалу вам кажется, что все в порядке. Стык двух элементов, как и раньше, находится чуть ближе к краю — более короткий нуклеотид расположен слева, а более длинный — справа. Но затем вы понимаете: — Если слева Ц, то правая половинка шпалы должна быть Г. Но это не так, вместо нее стоит А. — И? — Значит, механизм копирования совершил ошибку. — Верно. — Так это... мутация? — Именно так. Точнее говоря, это то, что мы называем точечной мутацией — неправильное копирование всего одного нуклеотида. Но если (а вернее, когда) эта антисмысловая нить скопирует сама себя, к мутировавшему нуклеотиду при- соединится тимин, мутация окажется зафиксированной в двойной спирали и начнет воспроизводиться. Если это произойдет во время формирования половой клетки (сперматозоида или яйцеклетки), мутация перенесется в геном нового поколения. — И насколько часто случаются такие мутации? — Чаще, чем вы можете себе представить. Но в облаке, что мы видели раньше, имеется механизм компенсации, который обычно распознает и исправляет их. Хотя иногда мутациям все-таки удается просочиться в геном. — И это вызывает заболевания? — Большинство мутаций не связано с болезнями. Они возникают лишь в случае, если мутация возникает в участке ДНК, который играет важную роль во внутрен- ней генетике потомка, или если она сильно влияет на ген, кодирующий тот или иной белок.
В начале XX века голландский ботаник Хуго де Фриз совершил прорыв в науке, доказав, что менделевские дискретные единицы наследственной информации могут изменяться под влиянием мутаций. Поразительно, но он сделал это, не зная ни- чего о структуре ДНК или строении гена. Как мы только что видели, мутация — это ошибка в последовательности нуклеотидов, возникшая во время копирования ДНК. Мутации могут происходить (хотя и редко) в рамках обычного процесса ко- пирования, но появляются гораздо чаще, если в ходе репликации на ДНК воздей- ствуют внешние факторы, например токсичные химические вещества или избыточные дозы радиации. Существует множество видов мутаций. Мы с вами наблюдали самую простую, в рамках которой один нуклеотид был заменен другим. Такая мутация называется точечной. Так называемые мутации со сдвигом рамки генетического кода происхо- дят в результате удаления одного нуклеотида. Представьте, какие последствия это может иметь для следующего за таким пропуском кодона. Удаление одного нуклеотида смешает всю последовательность идущих за ним триплетов и превратит строительство белка в настоящий хаос. Даже точечная мутация в гене, кодирую- щем белок, может привести к изменению аминокислот в этом белке. Именно таким образом возникает серповидно-клеточная анемия. В данном случае мутация заме- няет аденин в гене, кодирующем бета-глобин, тимином. При трансляции повреж- денного кода вместо глутаминовой кислоты в структуру белка встраивается ва- лин. Так формируется аномальный гемоглобин, который и вызывает заболевание. Если потомок получает всего одну копию мутировавшего гена, он страдает от слабой формы анемии и по странному стечению обстоятельств получает защиту от малярии. Двойная доза мутировавшего гена, полученная от обоих родителей, при- водит к развитию острой формы заболевания, которая может оказаться смертель- ной в первые годы жизни человека. Мутации, воздействующие на клетки тканей и органов тела, а не на половые клетки, являются одной из причин возникновения различных видов рака. Для того чтобы дать вам базовое понимание генетики, я должен объяснить еще несколько терминов. Помимо половых хромосом X и Y мы наследуем от каждого из родителей еще по 22 неполовых хромосомы, или аутосомы. Это означает, что и мужчины и женщины получают по две копии каждого из генов, входящих в состав таких хромосом. В случае, если мутация возникает в гене аутосомы во время формирования яйцеклетки или сперматозоида, она влияет только на одну из двух копий, получаемых ребенком. Если второй, правильной, копии гена достаточно для удовлетворения биохимических потребностей организма, то в его внутренней химии не происходит никаких изменений, и болезни не появляются. Такой тип му- таций называется рецессивным. Но иногда даже одного гена достаточно, чтобы перевернуть всю внутреннюю химию с ног на голову, даже, несмотря на то, что парный ген абсолютно нормален. Такую мутацию называют доминантной. Если доми- нантная или рецессивная мутация вызывает заболевание, врачи называют его «на- следственным нарушением обмена веществ» или «врожденной ошибкой метаболизма». Из-за мутаций доминантных генов возникают многие заболевания, например бо- лезнь Хантингтона, при которой у человека в течение жизни существенно ухудша- ется функционирование мозга. Для возникновения наследственного нарушения об- мена веществ недостаточно одного рецессивного гена, но если копии одинаковых рецессивных мутирующих генов имеются у каждого из родителей, ребенок с веро- ятностью 25 % наследует именно их и при отсутствии нормальной версии гена у него разовьется болезнь. Один из 2500 детей, рожденных у родителей-европеоидов, страдает от муковис- цидоза, что делает его самым распространенным наследственным заболеванием. Оно вызывается рядом мутаций, воздействующих на ген-регулятор CFTR (муковис- цидозный трансмембранный регулятор), расположенный в области q31-32 седьмой хромосомы человека. Этот ген кодирует ионный канал, участвующий в переносе
химических веществ через мембраны клеток. Муковисцидоз — это, пожалуй, самый известный пример болезни с аутосомно-рецессивным типом наследования. Однако существуют и другие заболевания, которые потенциально можно излечить добавле- нием одного «нормального» гена. Все эти болезни, включая муковисцидоз, явля- ются объектами интенсивных современных исследований, направленных на создание генной терапии. Еще один тип мутации ведет к возникновению заболеваний с рецессивным типом наследования через половые хромосомы. Женщины имеют две половые Х-хромосомы, а мужчины — только одну, наследуемую от матери. Это означает, что рецессивный ген, входящий в состав Х-хромосомы, зачастую не оказывает влияния на женщин, но при наследовании мужчиной превращается в доминантный. Мутации подобного рода вызывают гемофилию — заболевание, которое уничтожило не один королевский дом в Европе. Они же являются причиной цветовой слепоты, которая имеется у 7- 10 % мужчин, и некоторых видов мышечной дистрофии. Такие мутации, затрагивающие всего один ген, обычно наследуются в соответ- ствии с законами Менделя. К ним относятся, например, ахондроплазия и болезнь Хатчинсона, наследуемые по аутосомно-доминантному типу, муковисцидоз с ауто- сомно -рецессивным типом наследования и заболевания, вызываемые изменениями в половых хромосомах. На сегодня ученые выявили более 5000 моногенных заболева- ний, вызываемых мутациями. Некоторые мутации изменяют количество хромосом (как при синдроме Дауна), удаляют, копируют, фрагментируют или иным образом повреждают их структуру, что приводит к огромному количеству заболеваний. Как уже говорилось, мутации часто являются причиной рака, который обычно возника- ет в полностью развитых тканях через много лет после эмбриогенеза. Другие хромосомные аберрации затрагивают половые клетки, что может мешать правильно- му развитию плода и приводить к врожденным аномалиям или наследственным нару- шениям обмена веществ. В таких случаях ясное понимание генетической причины (или причин) произошедшего необходимо как для профилактики, так и для лече- ния. Отец- носитель Tt Мать- носительница о© тттт Здоровый 25% Носители (гетерозиготы) 50% Больной 25% Аутосомно-рецессивный механизм наследования болезни.
Медицинский подход к мутациям включает консультации с генетиками. Например, пара, которая хочет завести ребенка, но осознает риск развития у него опреде- ленных заболеваний, может получить всю необходимую информацию и принять реше- ние на ее основе. Широко распространяется информация о рисках, связанных с повышением возраста материнства, облучением половых клеток и плода, принятием некоторых лекарств (например, талидомида), контактом с химическими веществами и вакцинацией против краснухи. Новые технологии, такие как преимплантационная генетическая диагностика, позволяют проводить генетический скрининг эмбрио- нов, состоящих всего из 16 или 32 клеток, и отбирать для имплантации самые здоровые. Сегодня для предсказания генетических отклонений применяется скри- нинг отдельных эмбриональных клеток. Подобные действия не только снижают ве- роятность развития серьезных осложнений у детей, на которых влияют факторы риска, но и позволяют прекратить распространение мутации в будущих поколени- ях. Разумеется, такая «позитивная форма евгеники» должна следовать множеству этических и моральных принципов, которые распространяются как на врачей, так и на пациентов. Лечение онкологических заболеваний — еще одна область, в которой интенсив- ное изучение мутировавших генов дает надежду на разработку более эффективных технологий лечения. Здесь речь идет о более сложных генетических отклонениях, чем в случае с наследственными заболеваниями. Очень часто на развитие болезни влияют множественные мутации или факторы среды. На генетическом уровне рак включает несколько стадий развития, на которых возникают множественные мута- ции, воздействующие на регуляторные пути. Последние исследования показывают, что для развития рака эти мутации должны взаимодействовать между собой. Глав- ной областью исследований на сегодня как раз и является природа такого взаи- модействия и регуляторные пути, на функционировании которых оно сказывается. Расшифровка человеческого генома позволила с такой точностью увидеть генети- ческие изменения, являющиеся предпосылками к раку, что американские онкологи Фогельштейн и Кинцлер даже заявили, что «рак, по сути, является генетическим заболеванием». От 15 до 20 % женщин, страдающих от рака груди, имеют старших родственниц с тем же заболеванием, а 5 % всех случаев рака груди связывают с мутацией в ге- нах BRCA1 и BRCA2. Генетики предсказывают, что шанс развития рака груди на каком-то этапе жизни у женщин, имеющих подобные мутации, составляет 80 %. Се- годня существуют различные способы снижения этого риска — профилактическое удаление яичников, регулярное обследование и возможность оперативного вмеша- тельства на ранних стадиях. В 2006 году в Америке было проведено первое комплексное мультицентровое ис- следование более 13 тысяч генов из клеток, пораженных раком груди и прямой кишки. Располагая расшифровкой «здорового» человеческого генома, ученые смог- ли провести сравнительный анализ и выяснили, что отдельные опухоли содержат до 90 мутировавших генов. Судя по всему, лишь небольшая их часть играет ак- тивную роль в онкологических процессах (по оценкам исследователей, примерно 11 для каждого типа рака). Воодушевленный этими открытиями, Национальный ин- ститут здравоохранения США занялся составлением атласа раковых геномов (The Cancer Genome Atlas Project, или TCGA). Целью проекта является расшифровка генома каждого типа рака, поражающего человека, и выявление типичных для всех них генетических аномалий путем сравнения с геномом здорового человека. В пи- лотных исследованиях изучаются рак легкого, мозга и яичников. Этот проект во- все не воздушный замок: рак уже сдает позиции по многим фронтам, сегодня не- которые его формы полностью излечимы хирургическим путем или с помощью луче- вой, химио— и иммунотерапии. То, что когда-то считалось смертным приговором, превращается в хроническое, но контролируемое состояние.
7. Следующий логический шаг Три главных компонента научных исследо- ваний — думать, говорить и делать; из них мне больше всего нравится послед- нее, и это я, наверное, делаю лучше всего. Думать я тоже умею неплохо, а вот говорить — не очень. Фредерик Сэнджер В конце 1960-х мне повезло стать студентом-медиком в Шеффилдском универси- тете . Уотсон и Крик еще были относительно молоды, и их открытие было сделано всего 15 или 16 лет назад. Я помню ощущение чуда, когда преподаватели расска- зывали нам о строении ДНК, и помню, как ясно и просто ее четырехбуквенный код расшифровывался в белки. У нас были лекции по генетике, на которых мы поняли, что мутации — важный шаг в понимании самых разных наследственных болезней, включая так называемые наследуемые ошибки метаболизма. Нам также рассказывали о важности этих открытий для родственной отрасли знания — эволюционной биоло- гии. Припоминаю, как волновало меня понимание того, что биология и медицина вот-вот увидят мир совершенно по-другому, основываясь на более глубоком пони- мании ДНК и ее молекулярных вариаций. Это понимание, естественно, повлияет не только на ученых-биологов и врачей, но и на человечество в целом. Однако на том этапе многие важные вопросы еще оставались без ответов. Вот один очевиднейший вопрос: как оплодотворенное яйцо (зигота) чудесным образом развивается в сложный организм — человеческого ребенка? Как эта уди- вительная молекула, ДНК, хранит не только наследственную информацию индиви- дуума, но и набор инструкций, по которому одна клетка, зигота, дает начало развитию эмбриона с самыми разными клетками, тканями и органами, из которых затем получается человеческое дитя? Науке было многое известно о развитии тканей эмбриона, однако ученые очень мало знали о генетике, регулирующей соответствующие процессы. Работы в Инсти- туте Пастера (Франция) впервые приоткрыли завесу тайны: они дали нам понима- ние того, как гены активируются и деактивируются включением и выключением по- следовательности нуклеотидов — промотора. Это был первый шаг на пути к тому, что сегодня мы называем «регуляцией экспрессии генов». В те времена мы уже знали, что клетки, из которых состоят различные ткани и органы человеческого тела (например, клетки мозга, или лимфоциты, борющиеся с инфекцией в нашей крови, или клетки, из которых состоят почки, печень, сердце или лёгкие), содержат в ядре одну и ту же ДНК. Разница в структуре и функциях этих клеток и, соответственно, формирование различных тканей и органов подра- зумевает, что должна быть какая-то разница в экспрессии генов. Здесь возника- ет вопрос, чем вызваны различия — разными генами или разницей в профилях или времени экспрессии одних и тех же генов? На этом вопросы не заканчивались. Каким бы ни было объяснение — отдельные гены для отдельных клеток или раз- ные профили экспрессии одних и тех же генов, — все равно должна существовать система, которая решает, какой именно ген (или какой профиль) запустится для тех или иных клеток, тканей и органов. Это будет ключевым фактором в планиро- вании и регулировании развития человеческого эмбриона. Скорее всего, схожие механизмы будут работать для эмбрионов всех животных, а может быть, даже для растений. Вспомним Сиднея Бреннера, который вместе с Криком изучал трансляцию генов в белки в Кавендишской лаборатории. В 1973 году, работая в лаборатории Центра
медицинских исследований в Лондоне, Бреннер опубликовал работу по этому во- просу. Она начиналась так: «Как гены могут определять сложные структуры выс- ших организмов? Биология еще не знает ответа на этот важный вопрос». Он объ- яснял, что на данный момент многие молекулярные механизмы, ранее найденные у микробов, в таком же виде были найдены в эукариотических клетках — клетках животных и растений, в которых есть ядро. Генетический код оказался универ- сальным — и механизмы синтезирования белка по этому коду тоже. «Существует много объясняющих это теорий [как ДНК высших организмов контролирует регуля- цию экспрессии генов], но вопрос в целом остается невыясненным». Бреннер вы- брал другую модель, чтобы изучить, как устроены и организованы гены животных. В своей работе он рассказал об этой новой модели: миниатюрный круглый червь Caenorhabditis elegans длиной в миллиметр, обитающий в почве средних широт. С. elegans обладает рядом весьма привлекательных в рамках данного исследова- ния черт. Червь не является паразитом и не заражает лаборантов; у него очень простая структура — всего 959 клеток; его легко разводить; он прозрачный и его легко рассмотреть под микроскопом; его геном состоит из всего пяти пар аутосом и одной пары гетерохромосом; у него два пола — гермафродиты и мужские особи. Короче говоря, для генетиков червь представляет идеальный образец для экс- периментов : его легко разводить, безопасно хранить в больших количествах и у него есть особи различных полов и генетика, которую легко изменять. В своей работе Бреннер показывает, как в рамках экспериментов он вносил из- менения в более чем 300 генов червя, чтобы показать, как эти изменения отра- зятся на его биологическом строении и поведении. Но даже на примере такого простого организма Бреннер увидел, что генетика его намного сложнее, чем он мог себе представить. На простые извивающиеся движения червя влияли 77 раз- личных генов. Однако его дальнейшее изучение показало, что модель для экспе- римента была выбрана правильно. Модель была способна на практике продемонст- рировать , как работают гены, в частности, как они регулируют загадочные и сложные изменения, происходящие в процессе развития эмбриона, когда его ство- ловые клетки начинают меняться, и формируют множество различных тканей и ор- ганов . Модель Бреннера внушала надежду. Ею воспользовались во многих научных цен- трах. По мере того как знания становились более глубокими, вместо С. elegans, который когда-то заменил фруктовых мушек, ученые исследовали геном рыб, лягу- шек, ланцетников и млекопитающих (мышей), а также многих растений. Человеческое тело состоит из более чем 200 различных типов клеток, форми- рующих конечности, ткани и органы, которые выполняют отдельные функции. Чтобы из зиготы сформировалось всё вышеуказанное, она должна состоять из так назы- ваемых тотипотентных клеток, которые могут развиться в любую ткань человече- ского организма, включая плаценту и эмбриона. Первая дифференциация на этом этапе — из тотипотентных в плюрипотентные клетки. У последних есть множество вариантов развития, но они не превратятся в клетки внезародышевых органов. Плюрипотентные клетки — это клетки, из которых развиваются более сложные структуры и при дальнейшей дифференциации начинают формироваться различные ткани и органы. Эти же клетки, также называемые стволовыми, остаются в нашем организме на протяжении всей жизни, восстанавливая поврежденные ткани в по- стоянном круговороте, необходимом для нормального физиологического функциони- рования организма и его здоровья. Чтобы сделать возможной трансформацию эм- бриона с такой удивительной точностью, каждая клетка должна «знать» о своей дальнейшей судьбе. Эта судьба определяется точно выверенной бюрократией гене- тического механизма, включая эпигенетическую регуляцию, о которой мы погово- рим в следующей главе, а также сущности, известные как гены-регуляторы. До конца 1980-х генетики, работавшие с фруктовыми мушками, открыли группу
генов, которая отвечала за порядок расположения отдельных сегментов тела на- секомого в процессе формирования эмбриона внутри яйца. Они назвали эту группу homeobox, или Нох. Дальнейшие исследования показали, что точно такой же набор генов Нох в том же порядке в определенной хромосоме играет очень важную роль в развитии эмбриона у животных. У человека план развития эмбриона, управляе- мый набором Нох, определяет правую и левую стороны, отвечает за нашу двусто- роннюю симметрию. Сравните наше строение с экзотическими морскими животными эхинодермами — к ним относятся, например, морские звезды и морские ежи. У них симметрия радиальная, как у долек апельсина или лепестков ромашки. Человеческий эмбрион начинает развиваться из клеток зиготы, а набор генов Нох диктует ему, где будет голова, где на ней расположить глаза, нос и челю- сти; позвонок за позвонком строится шея. Позвонок за позвонком двенадцать костей формируют грудную клетку с зачатками верхних конечностей и ребер. Точ- но так же формируются поясничные позвонки, которые будут поддерживать брюшную полость, и, наконец, крестцовый отдел позвоночника, который поддерживает таз и нижние конечности. Все располагается определенным образом относительно цен- тральной оси нашего тела. Развитие набора генов Нох было важным шагом в эво- люции животных. Их функция настолько важна, что они сохранялись неизменными в процессе естественного отбора на протяжении очень долгого времени. Например, хотя общий предок насекомых и человека жил в океанах 600 миллионов лет назад, если бы мы заменили Нох — ген в зиготе насекомого, отвечающий за расположение его глаз, на человеческий ген, глаз насекомого все равно развился бы правиль- но. Нох гены человека. В Нох — генах закодированы белки, но не энзимы, они не участвуют в построе- нии организма — кожи, почек, сердца, костей, а регулируют экспрессию генов (транскрипцию генов). Поэтому их также называют факторами транскрипции. Бел- ки, закодированные Нох—генами, связаны с ключевыми нуклеотидными последова-
тельностями в хромосомах (известны как гены-модификаторы) , где они включают или выключают определенные гены. Со временем ученые открыли множество подоб- ных генов-регуляторов, которые играют огромную роль в развитии эмбриона и функционировании человеческого организма на протяжении жизни. Ключевые гены вроде группы Нох запускают процесс из нескольких шагов развития, включающий сигнальные гормоны и факторы транскрипции. В подобных системах один ключевой ген может запускать много вторичных генов, которые в свою очередь запускают другие гены, образуя каскад из сотен генов, которые и определяют «путь разви- тия». Это гарантирует, что определенная часть эмбриона станет мозгом, конеч- ностью, почкой или ногтем на ноге. Если посмотреть внимательнее на структуру сложной ткани, например конечности или почки, мы увидим, что она состоит из разных более простых тканей и клеток. Так, нога состоит из кожи, мышц, кос- тей, нервов и кровеносных сосудов, и чтобы она развивалась правильно, нужно координировать между собой множество процессов, возможно, с местными система- ми связи между отдельными тканями. Несрабатывание всего лишь одного компонен- та может привести к катастрофе. Талидомид, ранее продававшийся без рецепта, широко использовался для купирования тошноты при беременности в 1950-60-х го- дах. Несколько лет спустя около 10 тысяч детей родились с серьезными наруше- ниями в формировании конечностей — с так называемой фокомелией. Причиной тра- гедии с талидомидом было нарушение развития кровеносных сосудов в зачатках будущих конечностей. Ко времени публикации работы Бреннера в начале 1970-х мы еще мало знали о том, как гены регулируют развитие человека. Конечно, мы знали, что мозг чело- века при рождении относительно неразвит, продолжает расти и развиваться еще два-три года жизни младенца. Мы знали об изменении желез в период полового созревания, однако не знали, как гены это регулируют. Теперь известно, что половое созревание включает в себя очень глубокие изменения на генетическом и эпигенетическом уровнях: фактически мы возвращаемся к бурному водовороту раз- вития эмбриона. Сейчас генетики считают его главной и самой важной фазой по- стэмбрионального развития. В том, как гены регулируют изменения в пубертатный период, много похожего на удивительную трансформацию гусеницы в бабочку, по- этому некоторые ученые считают это вариацией метаморфоза. В препубертатный период и мальчики и девочки имеют примерно одинаковые про- порции мышечной, костной и жировой массы. Однако после запуска мощных эпиге- нетических и генетических механизмов тело ребенка претерпевает значительные изменения, включая бурный рост и изменения в пропорциях мышечной и жировой массы, которые отличаются у обоих полов. К концу полового созревания у мужчин в полтора раза больше костной и мышечной массы, чем у женщин, а у женщин в два раза больше жировой ткани, чем у мужчин. Эти очевидные физические измене- ния сопровождаются также изменениями в клетках и тканях половых и относящихся к ним органов, например грудных желез у женщин и простаты у мужчин. Процесс полового развития запускается гормоном, сигнализирующим о необходимости про- изводить гонадотропин (GnRH), который вырабатывается гипоталамусом. Это, в свою очередь, стимулирует питуитарную железу. Она увеличивает выработку поло- вых гормонов гонадотропинов, которые через кровеносную систему попадают в яичники или яички, где повышают уровень соответственно эстрогенов или андро- генов. Иногда подростки бывают капризными или нервными. Это и неудивительно, ведь в их теле происходят гормональные изменения невероятного масштаба. Мы только недавно узнали, что в пубертатный период под влиянием гормонов проис- ходит своего рода перезапись нейронных цепей мозга и поведение меняется на взрослое. Некоторые психологи считают, что индивидуальные различия в поведении зрелых особей и сопряженные с полом психические нарушения связаны с тем, как гормо- ны, влияющие на половое созревание, действуют на перезапись нейронных сетей в
период взросления. К 1990-м годам у биологов уже было базовое понимание того, как работают ге- ны . Они знали, что гены кодируют несколько видов белков. Энзимы играют важную роль в наших внутренних химических процессах, из других белков строятся мем- браны клеток, ткани кожи, глаз, волос и ногтей. Генетики узнали, где в 46 хромосомах человека располагаются сотни определенных генов. Они накопили клю- чевые знания о генетической регуляции. Появилось понимание того, что сущест- вуют дополнительные системы регуляции, которые не управляются ДНК. Станови- лось все очевиднее, что вне ДНК также есть системы, которые могут регулиро- вать ее экспрессию, — системы, обладающие способностью изменяться на протяже- нии жизни индивидуума и получения им определенного опыта. Со временем станет понятно, что они — часть эпигенетической регуляционной системы, про которую я расскажу в следующей главе. В 1953 году произошло революционное открытие — открытие структуры ДНК, ко- торое дало начало развитию новой науки — молекулярной биологии, пересекающей- ся с медициной и биологией. Через несколько десятилетий мы узнали о запутан- ной системе человеческой наследственности, развитии эмбрионов и работе кле- ток, тканей и органов на биохимическом уровне больше, чем за все предыдущее время. Все больше фактов указывало на то, что в человеческий геноме есть ви- русы: в нем присутствовали вирусные последовательности генов и даже целые ге- номы вирусов. Одни генетики считали, что это просто мусор, оставшийся от дав- них инфекций, другие полагали, что эти куски генома на что-то активно влияют. Тысячи генов были открыты в процессе кропотливых экспериментов с мутациями животных. В человеческом организме содержится от 80 до 120 тысяч белков. Предположим, что один ген кодирует один белок, тогда должно быть столько же генов. А это значит, что существует огромное количество еще неизвестных нам генов. Теперь генетики хотели знать не только последовательности отдельных генов. Следующим шагом должно было стать изучение структуры каждой хромосомы, а кроме этого — исследование всего генома. Только полностью разделив геном на секвенции, мы поймем, что лежит в основе нашего существования, — перефразируя Броновского, какие «генетические подарки» выделяют нас среди других животных. Все, что нам было нужно для совершения этого гигантского шага, — желание пра- вительства профинансировать исследования, а также более эффективные техники чтения последовательностей ДНК. В середине 1970-х в Кембридже британский биохимик Фред Сэнджер, который в то время уже был нобелевским лауреатом по химии за работу над структурой бел- ков, впервые предложил новые техники автоматического секвенирования ДНК. Их потом так и назвали: секвенирование Сэнджера. Он использовал эти техники, чтобы впервые расшифровать геном организма полностью. Это был тот же орга- низм, который я изучал, будучи и студентом, и доктором наук, — вирус- бактериофаг ФХ174. Это открытие принесло ему вторую Нобелевскую премию, и, таким образом, он стал единственным нобелевским лауреатом с двумя премиями по химии. Методология Сэнджера стала стандартной техникой секвенирования генома в лабораториях по всему миру и позволила изучить структуру десятков и тысяч генов. Тем не менее, по признанию самого Сэнджера, метод был медленным и тре- бовал кропотливого труда. Ученым приходилось считывать показания с распечаток и тратить огромное количество радиоактивного фосфора, который использовался для того, чтобы помечать нуклеотиды. В середине 1980-х Лерой Худ и его колле- ги в Калифорнийском технологическом институте придумали более быстрый и про- стой метод, который помечал нуклеотиды четырьмя видами флуоресцентной краски, которую можно было считывать лазерным аппаратом. Другие техники для реплика- ции последовательностей генов использовали культуру бактерий Е. coli — не- большие количества ДНК можно было размножить, чтобы затем проще секвениро- вать. Итак, геном можно было разделить на более мелкие последовательности, а
их размножить с помощью бактерий и автоматически секвенировать специальными аппаратами. В 1984 году политическая составляющая вопроса достигла максимума: Министер- ство энергетики США. заявило, что полностью расшифрует весь человеческий геном — 6,6 миллиарда нуклеотидных последовательностей. Комитет назвал проект The Human Genome Project (проект «Геном человека»). Этот проект ошеломлял, но был фантастически амбициозным, вдохновляющим и волнующим. К 1987 году заявку полностью обсудили и ясно сформулировали цель: «Главная цель данной инициативы — понять устройство человеческого генома. Это знание необходимо для дальнейшего прогресса в медицине и других дисциплинах здравоохранения точно так же, как знание человеческой анатомии было необходи- мо для достижения нынешнего положения дел в медицине». Проект начался в Америке и затем распространился на многие другие страны, превратившись в самый значительный проект по биологии в истории науки. В нем участвовало огромное количество разных ученых и научных групп. Это означало, что неизбежно возникнут разногласия относительно способов ведения исследова- ния. Некоторые считали, что нужно сосредоточиться на одной хромосоме в от- дельный момент времени, но это растянуло бы процесс на десять или даже пятна- дцать лет. Некоторые политики не осознавали всей важности проекта и неодобри- тельно посматривали на его возможную стоимость, которая в таком случае подни- малась до миллиардов долларов. Некоторых деморализовала перспектива настолько гигантского шага в неизвестность. Но к началу 1990-х жребий был брошен. В 1990 году две главные финансирующие организации — Министерство энергетики США. и Национальный центр исследования здоровья — объединили свои усилия. В том же году Джеймс Дьюи Уотсон, участво- вавший в открытии структуры ДНК, был назначен управляющим программы Нацио- нального центра исследования здоровья. Теперь проект поддерживала репутация Уотсона, Национальная академия наук США, многие влиятельные молекулярные био- логи и фонды от правительства и других официальных спонсоров в размере около 2,6 миллиарда долларов США. Уотсон немедленно предложил сделать проект между- народным, заручившись помощью Великобритании, Германии и Франции. Свою лепту внесли многие другие европейские центры, в том числе Япония, Китай и Австра- лия. Фонд Wellcome Trust в Великобритании стал основной благотворительной ор- ганизацией наряду с правительственными органами США. Итак, все было организовано, скоординировано, профинансировано и готово к запуску. В ход пошли компьютеры и автоматы для расшифровки генетического ко- да. В целом предполагалось, что для завершения проекта понадобится около пят- надцати лет, но эта цифра изменилась с неожиданным появлением конкурента: американской коммерческой организации Celera Genomics. Необходимость соревно- ваться с частной коммерческой организацией внесла суматоху в некоторые очень тщательно продуманные планы. 8. Первые наброски человеческого генома Я знаю, что это исторический момент. Это самая важная научная инициатива, которую когда-либо предпринимало человечество... Это навсегда изменит биологию. Фрэнсис Коллинз В субботу 12 февраля 2001 года две соперничающие организации — Celera Genomics и Human Genome Project (при поддержке множества правительственных и благотворительных организаций в США, Великобритании, Германии, Японии и Фран-
ции) — одновременно объявили о завершении первого этапа полной расшифровки генома человека. Это вызвало волну восторгов в мировых СМИ. Президент США. Билл Клинтон начал хвалебную оду, которую подхватил премьер-министр Велико- британии Тони Блэр, а вслед за ними национальные лидеры и ведущие ученые каж- дой из стран объявили о начале новой эпохи знания и научных исследований. Роджер Хайфилд, научный редактор The Daily Telegraph, выразился прямо: «Уче- ные-соперники открывают книгу жизни». По словам Энди Коглана и Майкла Ле Пей- джа, корреспондентов New Scientist, геном скоро будут учить в школах как таб- лицу Менделеева. Не было никаких сомнений, что это открытие знаменует собой начало нового этапа в генетике и является огромным шагом вперед и логическим продолжением открытий в области ДНК. И так же как с ДНК, вновь начались кон- фликты между двумя соперничающими группами. Директор Human Genome Project Уотсон сделал проект международным, заручив- шись, таким образом, поддержкой, благодарностью и преданностью многих ученых по всему миру. Кроме того, он выделил небольшую часть средств, чтобы донести социологические, религиозные и этические идеи, касающиеся проекта, до интел- лектуалов и политиков. В академических кругах многие видели в Celera Genomics наглых выскочек, ведомых предприимчивым ученым Джоном Крейгом Вентером. Но следует отдать ему должное — Вентер благодаря проницательности и обаянию смог преуспеть в длинном списке удивительных научных прорывов, включая новые об- ласти генетических исследований. Как Уотсон, Крик и Уилкинс, Вентер отмечал, что его в свое время вдохновила книга Шрёдингера. Вентер развивался как ученый, работая в Национальном институте здоровья США. рядом с кабинетом Маршалла Ниренберга, который внес вклад в открытие гистоно- вого кода. В 1992 году Вентер, которому было сложно вынести неторопливость прогресса в его окружении, организовал собственную коммерческую лабораторию — Институт генетических исследований (The Institute for Genomic Research — TIGR). Теперь он мог совмещать автоматизированное секвенирование с изобретен- ным его исследовательской группой новым подходом — «пулеметной лентой», в ко- тором длинные генетические последовательности, найденные в живых организмах, можно было разбивать на более мелкие части. Разделяя геном на все более мел- кие части, ученые находили повторяющиеся фрагменты, которые в дальнейшем мож- но было использовать для воссоздания целой нуклеотидной последовательности микроба или, скажем, человеческой хромосомы. «Техника пулеметной ленты» могла ускорить работу над проектом, однако со- перники Вентера заклеймили метод как потенциально неточный. Тем не менее, в 1995 году Вентер опубликовал статью о своей первой победе: впервые был полно- стью расшифрован геном живого организма — бактерии Haemophilus influenza, вы- зывающей заболевания дыхательных путей и другие инфекции. После этого расшиф- ровали геном бактерии, вызывающей язву, — Helicobacter pylori, в марте 2000 года, наконец, расшифровали геном насекомого — известной по экспериментам То- маса Ханта Моргана фруктовой мушки. И скептически настроенные научные круги были, так сказать, поставлены на место. В 1998 году Вентер скооперировался с Перкином Элмером, произошло слияние корпорации Перкина Элмера и Института генетических исследований, давшее нача- ло новой компании — Celera Genomics. Слово celera на латыни означает «торо- пись» и подчеркивает важность скорости исследований. Вентер дал понять, что цель компании не биотехнологии сами по себе, а предоставление информации. По словам Джеймса Шрива, который описывал это удивительное время, рыночный про- дукт компании Celera Genetics — огромная генетическая база, основанная на ге- номной последовательности человека. Таким образом, для новой компании Вентера самим смыслом существования было соперничество с получающей государственные дотации организацией Human Genome Project. В 1992 году Джеймс Уотсон серьезно разошелся во мнениях с Бернардиной Хили,
которая на тот момент отвечала за Human Genome Project. Хили была согласна с директивой Конгресса о том, что открытия организации должны поддерживаться патентами. Уотсон горячо возражал и высмеивал Хили до тех пор, пока она не уволила его, «устав от оскорбительных замечаний». В том же году Уотсона заме- нил более дипломатичный Фрэнсис Коллинз. Организация Wellcome Trust в Велико- британии начала с того, что учредила Sanger Centre — огромную лабораторию по расшифровке генома, расположенную недалеко от Кембриджа, которая вместе с На- циональным центром исследования здоровья работала над Human Genome Project. Амбициозная компания Celera запустила 200 мощнейших автоматов по расшифров- ке кода, совмещая скорость промышленного производства с «методом пулеметной ленты» Вентера, разделяя 46 хромосом, состоящих из 6,4 миллиарда белков, на маленькие кусочки. Эти кусочки расшифровывались в банках секвенторов, после чего из них можно было собрать целый геном. Подход Celera, как это видел Вен- тер, должен был сократить время на завершение проекта с десяти лет, заявлен- ных его соперниками, до семи. В то же время Коллинз при поддержке многих уче- ных, работавших в Human Genome Project, оспорил мнение, что такой подход мо- жет привести к недопустимым неточностям. Теперь ученых волновало другое: что коммерческий склад ума Вентера, несмотря на его заверения, приведет к ограни- чению доступа к данным генома и, таким образом, ограничит последующие иссле- дования . Некоторые ученые даже боялись, что Celera может попытаться присвоить себе авторские права на человеческий геном. Соперники все еще обменивались язвительными колкостями, просачивающимися в СМИ, когда в 2001-м обе компании заявили об открытиях: Celera опубликовала результаты в ведущем американском журнале Science, a Genome Project восполь- зовалась его британским аналогом — Nature. В результате у нас есть два вари- анта расшифровки генома. В Celera ясно заявили, что предоставят доступ к дан- ным только ученым, однако на коммерческое использование это распространяться не будет. В конце концов, они потратили сотни миллионов долларов на эти ис- следования и теперь, будучи коммерческой компанией, должны вернуть затрачен- ные средства и получить с проекта какую-то прибыль. А вот другая организация, находившаяся на государственном финансировании, заявила, что все их открытия полностью доступны кому бы то ни было. Возможно, некоторых читателей возмутит, что в святыню человеческого генома вторгаются коммерческие интересы. Однако на самом деле противостояние между коммерческими интересами и интересами общественности в медицине и биологии случается нередко. Иногда сложно провести четкую линию между этими подходами, но на практике исследования наиболее важных областей, например прививок, ан- тибиотиков, лекарств от рака, всегда включают сложный баланс между двумя про- тивоположностями . Здесь научный прорыв шел двумя путями одновременно, и бурных оваций заслу- живают обе стороны. Благодаря двум публикациям в журналах Nature и Science (15 и 16 февраля соответственно) мир науки и человечество в целом узнали о невероятно сложных молекулярных структурах, которые лежат в основе наших ге- нов . Расшифровка генома обещала эпохальные изменения в будущем биологии и ме- дицины — в общем-то, в будущем человечества — и вела за собой головокружи- тельные и очень неожиданные открытия. Газеты и журналы писали: расшифровав карту генома, мы познаем самую суть жизни. Но на деле эта карта оказалась сплошной terra incognita. Когда мы говорим о прорыве в научных открытиях, мы часто преувеличиваем. Однако здесь действительно происходили прорыв за прорывом, принесшие научному миру три огромных сюрприза, каждый из которых сам по себе был новым вызовом, новой загадкой. Картина станет более ясной, если мы посмотрим на диаграмму. Я должен пояснить, что эта диаграмма — своего рода метафора, допущение. Она показывает процентное соотношение различных генетических элементов в геноме,
но не демонстрирует, где все это расположено в наших 46 хромосомах. На этом этапе большинство генетиков интересовались в основном генами, кодирующими белки, и именно в этой области и находилась первая загадка, с которой мы столкнулись. 1,5 % — гены, кодирующие белки 9% —HERVnLTR 52,5% — неизвестно 21 % — LINE 13% —SINE 3 % — ДНК-транспозоны Соотношение различных генетических элементов в геноме. Биохимики приблизительно оценили количество белков в человеческом организме в 100 тысяч. Мы предполагали, что столько же будет и генов, которые кодируют эти белки. Генетики хотели знать, сколько на самом деле существует генов и где именно они расположены на хромосомах. Каким же шоком оказалось, что эти гены составляли менее 2 % от всего генома, может, даже 1,5! Выглядело так, будто ими просто невозможно закодировать все 100 тысяч белков, из которых по- строен человеческий организм. Что же и где пошло не так? Эти скромные 1,5 % генома состояли из приблизительно 20,5 тысячи генов, ко- дирующих белок. Для генетиков и в целом для биологов это было удивительной новостью. На то время весь мир верил в гипотезу Бидла и Татума, по которой один ген кодирует один белок, а значит, генов должно было быть от 80 до 100 тысяч. Оказалось, это бессмыслица. А вслед за ним — другое открытие: по оцен- ке Крейга Вентера, как минимум 40 % этих генов не выполняли никакой известной нам функции. «Мы понятия не имеем, зачем они нужны. Раньше биология о них не знала». Ему пришлось отметить: «Это заставило нас склонить голову». 20,5 тысячи ненужных генов — хочется просто опустить руки. Для сравнения: у нас примерно в 10 раз больше генов, чем у средней бактерии, в 4 раза больше, чем у фруктовой мушки, и всего в 2 раза больше, чем у круглых червей нематод. И у всей этой троицы — человека, мушки и червя — есть 1523 общих гена. Дарвин был первым, кто осмелился представить, что все живые существа на Земле тесно связаны между собой процессом эволюции, идею которой он предло- жил . И вот на скрижалях жизни, в человеческой ДНК, мы нашли подтверждение его гениальности — и в то же время новое удивительное несоответствие. Как наука сможет объяснить, что в 20,5 тысячи генов закодировано примерно 100 тысяч белков? До этого момента мы считали, что кодирующие белки гены, состоящие из длин- ных цепочек ДНК, полностью копировались соответствующей информационной РНК —
с тем лишь исключением, что четвертый полинуклеотид тимин в ДНК заменяется на урацил в РНК. Эта длинная цепочка соответствующей РНК перемещается из ядра к рибосомам в цитоплазме, которые производят белок. Там, на основе триплетов, РНК транслируется в белки, аминокислоты которых в точности соответствуют ис- ходному генетическому коду ДНК в ядре. По данной гипотезе количество генов должно соответствовать количеству белков. Ключом к загадке стало ошеломляющее открытие, которое сделали двое ученых в 1977 году. Ричард Дж. Роберте — выпускник моей альма матер, Шеффилдского университета. Там он получил степень бакалавра наук по химии, закончив докторскую диссерта- цию в 1965 году. После этого он работал в лаборатории в Колд-Спринг-Харбор, штат Нью-Йорк. Филлип Аллен Шарп — выпускник Иллинойского университета в Нью- Йорке. Он также закончил докторскую в 1965 году и работал в лаборатории в Колд-Спринг-Харбор. Роберте и Шарп исследовали, как гены вируса, называющего- ся аденовирус 2, кодировали белки в культуре клеток тканей. Ученые выяснили, что информационная РНК, которая у рибосом производила белок, была значительно короче в смысле нуклеотидной последовательности, чем ДНК в ядре вируса. Это подсказало ученым, что только часть так называемых кодирующих белки генов действительно кодировали аминокислоты производимых по их инструкциям белков. При передаче генетического кода из ядра вируса в клетки организмов-носителей, видимо, происходило что-то очень загадочное. Ситуация такая же, как с исследованиями бактериофагов, самых маленьких из микробов, лет тридцать назад: вирусы открыли нам глаза на более общее биоло- гическое правило. Роберте и Шарп обнаружили то, что мы сейчас называем нитро- нами и экзонами, которые очень важны в генетическом механизме сплайсирования. Это открытие принесло им Нобелевскую премию по физиологии/медицине в 1993 го- ду. Что такое интроны и экзоны? Как они решают вопрос несоответствия между ко- личеством кодирующих белки генов и предполагаемым количеством белков, закоди- рованных в человеческом геноме? Возможно, настало время вновь вскарабкаться в вагон нашего воображаемого поезда, который отвезет нас в микроскопическую страну по своим удивительным двойным рельсам из фосфатов и дезоксирибозы и не менее удивительным шпалам. В мгновение ока мы оказываемся в вагоне — чух-чух-чух — и едем по длинным цепочкам хромосом. Мы знаем, что в этой хромосоме есть определенные участки ДНК, называющиеся генами. Раз уж мы в Волшебной стране и здесь есть место ма- гии, мы можем решить, что следующий ген на наших рельсах будет подсвечиваться фиолетовым. Зная это, мы замедляемся достаточно, чтобы увидеть впереди уча- сток, пульсирующий фиолетовым светом, — мы находимся в начале гена. Затем пе- реключаемся на тихий ход и едем вдоль рельсов. Заметно, что светятся фиолето- вым именно шпалы. Через некоторое время они становятся обычного коричневого цвета. И я полагаю, что мы еще не у конца гена: фиолетовым участок пути, ко- торый мы прошли, — просто первый экзон. И вам хочется спросить: «Где именно мы сейчас находимся?» — «Обычный уча- сток с коричневыми шпалами — это первый интрон». Мы медленно двигаемся по этому участку и понимаем, что он длиннее предыду- щего . Но он внезапно заканчивается, и мы въезжаем на новый фиолетовым участок — второй экзон. Мы продолжаем путешествие и видим еще три экзона, перемежаю- щихся двумя интронами, как будто пробелами. Все действительно очень просто. Роберте и Шарп поняли, что ДНК отдельного гена не обязательно кодирует один белок. Ген разделен на маленькие участки — экзоны, отделенные друг от друга интронами. Для кодирования одного белка нужно особое сочетание экзонов, а не целый ген, — эти экзоны и копируются в информационную РНК вместе с интронами, однако в процессе кодирования интроны уберутся и экзоны соединятся вместе для
получения конечного варианта сообщения, которое передается посредством РНК и кодирует белок. экзон интрон экзон интрон экзон ДНК (ген) ; I I транскрипция экзон интрон экзон интрон экзон первичный ч транскрипт (незрелая РНК) ' сплайсинг экзон экзон экзон зрелый транскрипт Г У У | (зрелая РНК) I 1 _1 J Будет полезно думать так: экзоны «покидают» ядро, чтобы закодировать белок, а интроны остаются «внутри» ядра. Общее количество экзонов в любом человече- ском гене варьируется, но в среднем их 8,4. Следовательно, для кодирования определенного белка геном должен знать, как выбрать нужный ген, а в нем вы- брать экзоны, которые придется слепить вместе, чтобы получить нужный код. Возьмем, к примеру, человеческий бета-глобин — часть молекулы бета- глобулина. Мы знаем, что молекула гемоглобина содержит в своем ядре один атом железа, окруженный двумя первичными и двумя вторичными белковыми единицами. В целом белок состоит из четырех различных частей — такой белок называется чет- вертичным. Если мы посмотрим на одну из двух одинаковых вторичных белковых единиц, то увидим, что это те же единицы, которые мутируют при серповидной клеточной анемии: мы обнаружим, что участок ДНК, кодирующий этот белок, со- держит три экзона и два разделяющих их интрона. На этом этапе нужно понимать, как активируется ген. Если бы мы сошли с поезда и посмотрели повнимательнее на участок ДНК, кото- рый кодирует бета-гемоглобин, то увидели бы, что где-то ближе к началу перво- го экзона (помним, что декодирующий механизм движется по молекуле ДНК слева направо) у нас находится секция ДНК, известная как промотор — последователь- ность , которая обычно присоединяется к началу гена и представляет собой сво- его рода переключатель, активирующий или подавляющий его. Где-то подальше — может, на вполне значительном расстоянии — есть другие нити ДНК, которые ра- ботают как противодействующий регуляторный механизм, офис, полный бюрократов. Бюрократы отдают команду промотору: пора считывать ген. От них зависит, будет ли считан тот или иной ген — а это по-разному происходит в разных клетках, разных тканях и органах человеческого тела. Время экспрессии генов и их коли- чество также зависит от ткани. Затем промотор отдает команду гену на экспрессию ДНК. Так, в бета-глобине три экзона с разделяющими их интронами превращаются в соответствующую инфор- мационную РНК, а после этого (все еще внутри ядра) два интрона удаляются и оставшиеся три экзона соединяются вместе. И только после этого информационная РНК покидает ядро и отправляется к рибосомам в цитоплазме, которые производят белки. Самый большой известный нам ген человека кодирует необходимый для нормаль-
ного функционирования мышц белок дистрофии — 79 экзонов, разделенные 78 ни- тронами. Как и в случае анемии, если этот белок затронут мутациями, может возникнуть наследственное заболевание. Например, мышечные дистрофии Беккера и Дюшенна — следствие отсутствия в коде целого экзона, что приводит к поврежде- нию мембраны, окружающей мышечную ткань, и мышцы функционируют неправильно. Понимание генетических механизмов возникновения таких болезней может помочь ученым-медикам находить лекарства, а в будущем — возможно, недалеком — разра- ботать генетические методы их лечения. То, как работают экзоны и интроны, объясняет, как 20,5 тысячи генов могут кодировать 80-100 тысяч белков. Ген, в котором, например, есть 14 экзонов и 13 интронов между ними, скорее всего, кодирует более одного белка. Все, что для этого нужно, — регулятивные механизмы, которые решают, какие экзоны слепить воедино, чтобы сделать инфор- мационную РНК, выбирая их различные сочетания. Теперь мы знаем, что все рабо- тает именно так. Возможность одного гена кодировать разные белки называется альтернативным сплайсингом. Мы также знаем, что эта способность универсальна для эукариотных организмов — всех животных, растений, грибов и простейших, чей геном содержится в ядрах клеток. Теперь понятно, почему Нобелевский комитет в 1993 году решил отдать премию по физиологии/медицине Робертсу и Шарпу. В 2005 году дорогущая пристройка к химическому факультету Шеффилдского университета, где я когда-то учился, была названа именем Ричарда Дж. Робертса. Как мы видим, первая из главных загадок, возникших после расшифровки чело- веческого генома в 2001 году, уже имела готовую разгадку. Однако еще две из них — обширные сегменты, похожие на вирусный геном, и пустые 50 % — еще толь- ко предстоит разгадать. До того как штурмовать новые высоты, нам нужно базо- вое понимание механизмов, которые могут изменять геномы существующих ныне ви- дов и таким образом создавать новые формы жизни. Это потребует понимания ос- нов эволюционной биологии и многих недавних открытий в этой широкой и очень интересной области науки. 9. Как изменяется наследственность ...Через десяток лет «Происхождение ви- дов» произвели в биологической науке такую же революцию, как «Начала» в ас- трономии. По словам Гельмгольца, это объясняется тем, что в них содержится «абсолютно новая творческая мысль». Томас Генри Гексли Когда в 1859 году Дарвин впервые опубликовал свою теорию эволюции в книге «Происхождение видов путем естественного отбора», она вызвала настоящий шок в цивилизованном мире. Несмотря на то, что в книге не было ни слова об эволюции человека, рассуждения о ней сквозили в каждой строке и каждой мысли. Учиты- вая, что у Дарвина не было реального понимания принципов работы наследствен- ности, его рассуждения и сегодня кажутся провидческими. Он предположил, что природа осуществляет отбор по неким ключевым чертам или характеристикам, ко- торые повышают вероятность выживания, точно так же, как заводчики животных или агрономы проводят отбор по таким свойствам, как размер зерна, качество шерсти, количество мяса, устойчивость к болезням или засухе и т. д. Вот толь- ко природный способ этого действия жесток и представляет собой игру на выжи- вание . К примеру, большинство животных оставляют более двух потомков, однако размер популяции остается более или менее одинаковым. Дарвин понял, что эти
потомки должны конкурировать друг с другом за скудные ресурсы и избегать хищ- ников. Это приводит к яростной борьбе за выживание, и те, кто получает хотя бы минимальное преимущество с точки зрения неумолимой природы, имеют больше шансов. Если это преимущество определяется наследственностью, выжившие должны передавать его своим потомкам. Со временем (а Дарвин понимал, что это должно быть очень долгое время, в течение которого мелкие изменения будут постепенно накапливаться) таких преимуществ будет становиться все больше и больше, пока, наконец, потомки не станут существенно отличаться от оригинальной родитель- ской линии и не появится новый вид. Размывание наследственных преимуществ уменьшится, если новый вид будет географически изолирован от старого (напри- мер, если две популяции будут разделены широкой рекой или горами или одна из них будет жить на острове) . Со временем новый вид станет значительно отли- чаться от первоначальной популяции как физически, так и репродуктивно и не сможет скрещиваться с ее представителями. Естественный отбор — очень простая и убедительная гипотеза. Дарвин изучал различия в строении клювов птиц на Галапагосских островах, а вскоре другие натуралисты (или биологи, как мы бы сказали сегодня) обнаружили подтверждения его теории в царствах растений, животных, протистов и грибов, а также у го- раздо более простых организмов, таких как бактерии и вирусы. В то время как многие ученые были заинтригованы теорией Дарвина и разделяли ее постулаты, некоторые, например американец швейцарского происхождения Жан Луи Родольф Агассис, изучавший ледники и вымершие виды рыб, полностью отрица- ли любые революционные идеи по религиозным соображениям. Бывший друг Дарвина сэр Ричард Оуэн, известный натуралист и основатель Музея естественной истории в Лондоне, также часто считается противником эволюции из-за своих религиозных убеждений. Однако, судя по всему, он просто разрабатывал собственные теории и не был согласен с предложенной Дарвином концепцией естественного отбора в со- четании с постепенными изменениями. Дарвин прекрасно понимал, что естествен- ный отбор может работать только при наличии механизмов, способных вносить из- менения в наследственность живых организмов. Иными словами, для естественного отбора требуется наследственная изменчивость. Противники теории эволюции в научных кругах появлялись как раз из-за отсутствия понимания природы наслед- ственности. По мнению сэра Джулиана Хаксли (Гексли), правнука знаменитого за- щитника и соратника Дарвина Томаса Генри Гексли, именно непонимание механиз- мов наследования подорвало веру в дарвиновскую теорию в научных кругах к кон- цу XIX века. В первых главах своей книги «Эволюция: современный синтез» Хакс- ли указывает на эту проблему: «Множество критики было обрушено на голову ес- тественного отбора как эволюционного принципа, и вся она затрагивала природу наследственной изменчивости». Нельзя ставить Дарвину в вину то, что он не смог объяснить механизм наслед- ственной изменчивости, ведь в его время о ней не было известно почти ничего. В своих рассуждениях ученый предполагал, что изменчивость возникает в резуль- тате некоего «смешения» наследственности обоих родителей. Первые две главы «Происхождения видов» посвящены действию такого смешения у животных и домаш- них растений. Но с течением времени Дарвин и сам все меньше и меньше верил в то, что этого объяснения достаточно. Эрнст Майр, один из крупнейших дарвини- стов Америки, писал: «Происхождение изменчивости не давало ему покоя всю его жизнь». Сегодня мы понимаем, что под изменчивостью Дарвин имел в виду меха- низм или механизмы, приводящие к наследственным генетическим или геномным из- менениям. Повторное открытие законов наследственности Менделя позволило уче- ным совершить прорыв в понимании того, как на самом деле работает наследст- венность . Конкретные черты или характеристики наследуются как дискретные ге- нетические единицы, которые сегодня мы называем генами. В 1990 году голланд- ский ботаник Хуго де Фриз сделал еще один шаг вперед, предположив, что на-
следственность может изменяться в результате ошибок, возникающих при копиро- вании генов. Очевидно, самым подходящим процессом для возникновения таких ошибок (или, как назвал их де Фриз, мутаций) было размножение. В 1920-1930-х годах существование мутаций было подтверждено эксперименталь- но эволюционными биологами Томасом Хантом Морганом, Барбарой Макклинток и Германом Дж. Мёллером. Мутация больше не была теоретической возможностью, но превратилась в факт, причем настолько распространенный, что его оказалось возможным предсказать математически. Исследователи со всего света, среди ко- торых были Рональд Эйлмер Фишер и Джон Бердон Сандерсон Холдейн из Британии, Сьюэл Райт и Феодосии Добржанский из США. и Сергей Сергеевич Четвериков из СССР, начали работать над математическими моделями проявления естественного отбора через мутации в зародышевых линиях. Со временем генетики выяснили, что большинство мутаций в последовательно- стях ДНК, возникающих в процессе формирования яйцеклеток и сперматозоидов че- ловека, не имеют почти никакого влияния на функционирование белков, а значит, и на развитие заболеваний или эволюционный процесс. Мутации, вносившие изме- нения в строение белков или регулирующую функцию, обычно приводили к отрица- тельным последствиям, но небольшой процент мутаций изменял наследственность потомства, потенциально увеличивая шансы на выживание. Например, существуют многочисленные доказательства того, что ряд мутаций в гене Prxl мох1 привести к удлинению костей передних конечностей летучих мышей, благодаря чему у них могли развиться кожистые крылья. С медицинской точки зрения мутации в ДНК также могут возникать в ходе деле- ния клеток, которое является обычным элементом процесса обновления органов и тканей в течение жизни организма. Эти так называемые соматические мутации мо- гут вызывать некоторые виды рака — от лейкемии и лимфомы крови и лимфатиче- ских узлов до рака груди, кожи, почек, кишечника и т. д. На самом деле все немного сложнее. Геномы эукариотических форм жизни (то есть тех, в клетках которых есть ядра, в том числе растений и животных) имеют механизмы для ис- правления ошибок по мере возникновения, но эти механизмы иногда дают сбой или оказываются недостаточно эффективными. Сегодня медицинские генетики могут назвать тысячи мутаций зародшевой линии, которые приводят к возникновению разнообразных врожденных недугов, влияющих на химические процессы в организме потомства. Многие из «ошибок обмена ве- ществ» появляются в результате мутаций отдельных генов, но некоторые вызыва- ются мутациями кластеров генов, отклонениями в отдельных секциях хромосом, утратой или приобретением целой хромосомы. Выше мы уже говорили о том, как рецессивная мутация бета-глобина может привести к развитию серповидно- клеточной анемии. Давайте снова сядем в наш волшебный поезд, посмотрим побли- же на геном человека, которому не повезло наследовать доминантную мутацию, и разберемся, как именно она возникла. Каждую из 46 человеческих хромосом можно представить в качестве отдельной железнодорожной ветки. Поезда могут двигаться по ним от начала к концу, но не могут менять ветки, ведь каждая хромосома представляет собой независимую структуру. Сегодня мы отправимся в дорогу с четвертого пути — по человеческой хромосоме 4. Двигаясь по нему, мы видим участок, перед которым стоит знак с надписью «Гентингтин». Выйдя из вагона и осмотрев пути, мы увидим ту же ген- ную структуру, что и в начале нашего путешествия. Перед нами секция ДНК со шпалами-нуклеотидами, на которой написано, что она является промотором гена гентингтина. Отсюда мы продолжаем двигаться на восток, в «смысловом» направ- лении, до тех пор, пока не прибудем к первому экзону гена. Проехав еще немно- го вперед, мы видим что-то странное. Судя по всему, триплет из цитозина, аде- нина и гуанина (ЦАГ) много раз повторяется в шпалах. — Ну же, — предлагаю я, — посчитайте количество повторов.
Вы с удивлением обнаруживаете, что в первом экзоне гена гентингтина после- довательность ЦАГ повторяется 45 раз. — Эта мутация вызывает болезнь Хантингтона, которая приводит к расстройству деятельности головного мозга во взрослом возрасте. — Вы имеете в виду, что повторений быть не должно? — Все немного сложнее. Как ни странно, у всех людей в первом экзоне этого гена много раз повторяется последовательность ЦАГ. Важно лишь то, сколько именно повторений мы наследуем. Если в вашем геноме их окажется от 6 до 34, вы не заболеете. Чем повторений больше — тем больше шансов, что у вас разо- вьется заболевание. Более 40 повторений означает почти стопроцентную вероят- ность болезни, и чем их больше, тем в более раннем возрасте у человека появ- ляются первые симптомы. — Выходит, тот бедняга, по чьей хромосоме мы путешествуем, болен. — Боюсь, что да. У всех людей существует два варианта четвертой хромосомы. Один мы наследуем от матери, а второй — от отца. Если бы мы отправились в путь по другому варианту и посетили этот же участок хромосомы, мы бы увидели, что он абсолютно нормален. — Иными словами, болезнь Хантингтона — это состояние, наследуемое по доми- нантному признаку? — Все верно. Это также означает, что если бы медицина научилась отключать такой поврежденный ген, то парный ему здоровый ген начал бы действовать вме- сто него и болезнь можно было бы излечить. Поначалу мутации рассматривались исключительно как изменения, влияющие на гены, которые кодируют белки. Но с течением времени ученые осознали важность генов, кодирующих регуляторные последовательности, в том числе отвечающих за белки, участвующие в генной регуляции. Генетики поняли, что мутация, воздей- ствующая на регуляторную последовательность, которая определяет эмбриологиче- ские процессы, также может повлиять на физическое и умственное развитие пло- да . В последующих главах мы рассмотрим этот вопрос более подробно. Сейчас я лишь хочу объяснить вам, что те же мутационные паттерны могут иногда изменять наследственность потомства в лучшую сторону, то есть повышать его шансы на выживание. Поскольку такая мутация является наследственной, она будет переда- ваться следующим поколениям. Это правило действует не только для людей, но и для всех животных, растений, грибов и живых организмов в целом. Оно является ключевым для понимания того, как работает эволюция. В течение почти целого столетия эволюционные генетики исследовали, как му- тации в кодирующих белки и регуляционных последовательностях повлияли на воз- никновение всего разнообразия жизни на Земле — от эволюции китов и дельфинов из сухопутных млекопитающих до появления у насекомых и птиц способностей к полету. Они также обнаружили некоторые доказательства эволюции генов, которые могли отвечать за увеличение объема и сложности человеческого мозга. Однако мутации не всегда бывают такими масштабными. Небольшие изменения, которые влияют на длительность действия пищеварительного энзима лактазы в человече- ском организме, могут рассказать нам очень многое об истории миграции челове- чества. Как мы узнаем позднее, эволюционная генетика вступает в золотой век. Сегодня восстанавливаются и исследуются геномы наших далеких предков и вымер- ших родственников. Очень скоро мы сможем с абсолютной точностью установить, почему европейцы могут переваривать козье и коровье молоко, а люди азиатского происхождения — не всегда. Благодаря восстановленным геномам мы уже знаем, где и как у европейцев появились голубые глаза и светлые или рыжие волосы. Благодаря геномным исследованиям ископаемых останков мы можем определить, на- сколько темной была кожа наших предков, а благодаря анализу зубов — как быст- ро росли их дети и чем они питались. Открытие и последующее изучение мутаций дало эволюционным биологам неисчер-
паемый источник информации о развитии жизни на Земле. Но случайность мутаций и возможность измерения их накопления — это лишь часть всей правды. Самих по себе случайных мутаций недостаточно для появления биологического разнообра- зия. Естественный отбор воздействует на вариации, возникающие в результате мутаций, но сам по себе он не случаен. Он выбирает лишь те мутации, которые способствуют выживанию и воспроизведению. Сочетание мутаций и естественного отбора вскоре было признано важнейшим ме- ханизмом эволюции, в частности, человеческого генома. В нем также присутству- ет некоторая математическая привлекательность: так как мутации возникают с достаточно определенной частотой (в результате чего становятся возможными так называемые молекулярные часы, о которых мы поговорим позднее), принцип «мута- ции + отбор» позволял осуществлять математические экстраполяции, которые все чаще казались ученым основным, если не единственным, механизмом эволюционных изменений. На них строится неодарвинизм — современная версия дарвиновского учения. Многие преподаватели в школах и вузах до сих пор учат своих студен- тов, что мутации и отбор являются главнейшим, а то и основным источником на- следственных изменений. Однако сегодня мы знаем, что это не так. Мутации — это лишь один из нескольких природных механизмов, приводящих к изменениям в наследственности живых существ. В течение почти ста лет биологи и молекулярные генетики собирали информацию еще о трех механизмах, которые также приводят к возникновению наследственных изменений, необходимых для эволюции: эпигенетических системах наследования, генетическом симбиозе и гибридизации. Все эти механизмы вместе с мутацией я объединил под общим термином «геномная креативность». Это понятие я создал для своей публикации в Biological Journal of the Linnean Society, чтобы под- черкнуть , какой творческий потенциал скрыт в каждом из них. Я использовал слово «геномная», а не «генетическая», потому что само название эпигенетиче- ских систем указывает на то, что они работают не на генетическом уровне. Каж- дый из трех механизмов сильно отличается от мутации и имеет другое генетиче- ское и геномное действие. После публикации этой же идеи в моей книге Virolution Гордон Н. Даттон, почетный профессор Каледонского университета Глазго, предложил мне использовать для обозначения этих механизмов аббревиа- туру MESH — мутация (mutation), эпигенетика (epigenetics), симбиоз (symbiosis) и гибридизация (hybridization). Спасибо, профессор, так я и по- ступлю. Как и мутация, остальные три компонента MESH идеально сочетаются с дарвиновским принципом естественного отбора. 10. Преимущества совместной жизни Если бы не плохо налаженная коммуника- ция между моими преподавателями и кол- легами в Беркли... и моими друзьями в Ла- боратории по изучению бактерий и виру- сов, я, возможно, никогда не столкну- лась бы с проблемами, решения которых представлены в этой книге. Линн Маргулис Исследования природы предоставили нам множество доказательств правоты Дар- вина. Суша, воздух и вода полны примеров борьбы за выживание. Конкуренция за ресурсы, необходимость приобретения камуфляжа или защитной брони, увеличение размеров групп (например, огромные стада копытных, стаи рыб или птиц) — все это развившиеся с течением времени стратегии выживания в мире хищников. Эво-
люционный процесс проявляется на всех уровнях — от самых очевидных изменений до мельчайших мутаций на генном уровне. В 1976 году Ричард Докинз, в то время работавший в Оксфорде, резюмировал результаты двух десятилетий исследований в своей революционной книге «Эгоистичный ген», которую многие ученые посчитали идеальной современной адаптацией первоначальной дарвиновской теории. Однако, несмотря на то, что явление конкуренции, которую и Дарвин и Докинз считали основной движущей силой эволюции, широко распространено в природе, это не единственный фактор борьбы за выживание. В 1878 году, еще при жизни Дарвина, немецкий профессор Антон де Бари обра- тил внимание на то, что некоторые живые организмы приобретают преимущества за счет совместного существования. Подобный союз он назвал симбиозом. Разумеет- ся, это наблюдение было далеко не новым. Геродот описывал ржанок, которые достают пиявок из пастей крокодилов, Аристотель рассказывал о схожих отноше- ниях между двустворчатыми моллюсками и ракообразными, а Цицерона так поражало множество подобных примеров, что он делал вывод, будто люди узнали понятие дружбы из живой природы. Пчелы поддерживают тесные отношения с цветущими рас- тениями: цветы снабжают их нектаром, а насекомые в свою очередь переносят пыльцу, обеспечивая растениям репродуктивный успех. Океанские хищники, напри- мер акулы и морские окуни, выстраиваются в очередь в подводных «очистительных станциях», где мелкие рыбки и креветки очищают их кожу от мусора и паразитов. За пределами таких «очистительных станций» хищники считают эту мелочь пищей. В конце XIX века Антон де Бари и другой немецкий натуралист, Альберт Берн- хард Франк создали более прочное научное основание для изучения симбиоза, да- ли определение самому понятию и стали первыми исследователями его биологиче- ских и эволюционных последствий. Люди часто думают о симбиозе как о взаимовы- годном сотрудничестве, но это распространенная ошибка. Давайте определимся с этим сразу. Симбиоз — это не ситуация, когда милый мальчик подходит к славной девочке, они берутся за руки, и у них все становится радужно. Для того чтобы союз между организмами считался симбиозом, выгоду от него должен получать хо- тя бы один из партнеров. На самом деле симбиоз часто начинается с паразитиз- ма, который через какое-то время может превратиться во взаимовыгодное сотруд- ничество . Биологи, изучающие симбиоз, могут привести множество примеров, на- ходящихся посередине между этими двумя крайними точками. Даже во взаимовыгод- ной форме симбиоз — это жесткое взаимное сдерживание, поиск компромиссов, от результатов которого зависит выживание и всего союза, и его участников. Одним из первых примеров симбиоза, исследованных натуралистами, были лишай- ники, покрывающие камни и скалы. Ранее лишайники считались отдельной ветвью биологического дерева и разделялись на многочисленные роды и виды. Теперь же было доказано, что это вовсе не независимый вид живых существ, а тесный союз водорослей и грибов. Франк выяснил нечто важное об объединении водорослей и грибов как таковом. Когда вы идете в хозяйственный магазин и покупаете растение, чтобы посадить его в горшок, вы наверняка не задумываетесь, что большую часть того, что вы считаете корнями, составляют грибы. Все сухопутные растения имеют партнеров — грибы, которые врастают в их корни в тесном симбиозе. Растение дает грибам энергию в форме углеводов, а грибы поставляют растению воду и минералы. Это соединение называется микориза, что буквально переводится как «грибокорень». В некоторых лесах под землей находится огромная масса грибов — гигантская жи- вая система, которая питает весь лес. Для начала давайте проясним несколько базовых понятий. Наука, изучающая симбиоз, называется симбиологией, а ученые, работающие в этой сфере, — сим- биологами. Партнеры, вступающие в симбиотический союз, называются симбионта- ми, а само партнерство — голобионтом. Как мы уже знаем, симбиоз может иметь форму паразитизма, когда выгоду получает только один партнер, или же взаимо-
выгодного сотрудничества между двумя или более участниками. Сегодня мы знаем, что симбиозы встречаются в природе повсеместно — от коралловых рифов до пре- рий , от тропических лесов до арктических пустынь. С самого начала понятие симбиоза предполагало наличие в природе определенной эволюционной силы — сим- биогенеза. Симбиотические союзы могут принимать разные формы в зависимости от того, каким ресурсом совместно пользуются их участники. Симбиоз между корнем растения и грибом предполагает обмен продуктами химической деятельности (ме- таболизма) его участников, поэтому его называют метаболическим симбиозом. Другими примерами метаболического симбиоза служат лишайники и кишечные бакте- рии, которые играют важную роль в питании и иммунологии человека. «Очисти- тельные станции» в океане предполагают обмен определенными видами поведения, поэтому такие союзы называют бихевиоральным симбиозом. Для формирования симбиоза требуется долгое время, поэтому такой союз не мо- жет не привести к возникновению генетических изменений у партнеров. Возьмем, к примеру, 319 видов колибри, часто встречающихся в теплых регионах обеих Америк. Эти птицы питаются почти исключительно цветочным нектаром. Специаль- ные суставы в строении крыльев позволяют колибри махать ими с такой частотой, что они становятся практически невидимыми. Такая адаптация позволяет птицам с невероятной точностью останавливаться прямо перед нужным цветком. В рамках симбиоза растение колумнея изменило форму своих цветов, чтобы они соответст- вовали удлиненной и изогнутой форме клюва симбионта — пурпурного саблекрыла — это колибри, который его опыляет. В то же время и сами птицы изменили длину и форму своего клюва, чтобы он полностью совпадал с формой цветка. Если заду- маться, получается, что птицы и растения влияют на эволюцию друг друга, за- ставляя подстраиваться под требования симбиоза. С точки зрения эволюции есте- ственный отбор в данном случае в значительной степени работает на уровне го- лобионта, то есть союза между двумя организмами. Преимущества от такого партнерства очевидны. Только клюв пурпурного сабле- крыла может проникнуть в цветок колумнеи, зато только колумнею будет опылять пыльца, которую колибри переносит на своем клюве. Однако наиболее важной эволюционной силой обладает третий вид симбиоза — генетический. Самый распространенный элемент в атмосфере Земли — азот, который для уча- стия во внутренних химических процессах живых организмов должен входить в со- став более сложных химических соединений. Химическая фиксация атмосферного азота — важный шаг, который делает этот свободный элемент доступным для рас- тений и животных. Тем не менее, растения и животные не способны делать это самостоятельно. Такое под силу только бактериям. Бобовые, например горох, формируют симбиотические союзы с азотофиксирующими бактериями, в частности микоризами, которые живут в клубеньках их корней. Ризобия получает необходи- мую ей энергию из корней хозяина, а хозяин — азот в усваиваемой форме. Но в этом цикле есть дополнительный элемент. Большинство видов клубеньковых бактерий, живущих в почве, не могут фиксировать азот. Они приобретают эту способность только после того, как в их геном передается «симбиотический ост- ровок» — набор из шести генов азотофиксирующего вида. Передача готовых генов от одного вида к другому представляет собой механизм наследования, существен- но отличающийся от тех, что мы видели ранее. Именно этот процесс и называется генетическим симбиозом. В отличие от случайных мутаций генетический симбиоз добавляет гены с уже готовым потенциалом к существующим эволюционным линиям. Некоторые биологи на- зывают это явление горизонтальным переносом генов, но это скорее общий тер- мин, а не точная научная концепция. Понятие генетического симбиоза объясняет, откуда берутся переносимые гены, и как работает механизм переноса. Как и му- тация, это генетическое изменение является наследуемым: потомки микоризы бу-
дут иметь такой же «симбиотический островок». Кроме того, как и мутации, ге- нетический симбиоз имеет эволюционное значение только в том случае, если он включается в генетический фонд развивающегося вида путем естественного отбо- ра . Генетический симбиоз, работающий в паре с естественным отбором, имеет большой потенциал для создания эволюционных изменений. На самом мощном уров- не, включающем слияние целых готовых геномов, он позволяет создавать новые голобионтические геномы, соединяющие в себе генетический потенциал двух или более различных эволюционных линий. Между тремя и двумя миллиардами лет назад Земля не была покрыта зелеными растениями, как сегодня. Ее населяли первые простейшие формы жизни — бактерии и схожие с ними археи. В те времена в атмосфере еще не было кислорода. Однако многие генетические и биохимические механизмы, распространенные сегодня в жи- вой природе, развились именно на этой микробной стадии, поэтому нет ничего удивительного в том, что совершенно разные современные виды могут иметь сход- ные гены и биохимические пути. Затем, около двух миллиардов лет назад, живая природа пережила два существенных изменения, которые знаменитый эволюционный биолог Джон Мэйнард Смит называет крупными переходами. Обитающие в воде циа- нобактерии развили в себе умение получать энергию из солнечного света — сего- дня мы называем этот процесс фотосинтезом. Через какое-то время эти цианобак- терии и другие фотосинтезирующие микробы сыграли роль в эволюции царства рас- тений, превратившись в хлоропласты — органеллы клеток листа. В качестве по- бочного продукта фотосинтеза бактерий начал образовываться газообразный ки- слород, которым насыщалась океанская вода, а значит, и атмосфера. Сегодня большая часть воздуха в атмосфере Земли попадает туда за счет фотосинтеза растений, водорослей и цианобактерий, которые все еще в огромных количествах встречаются на суше и в воде. Однако такое развитие событий обернулось ката- строфой для обитавших у поверхности океанов серных бактерий и археев, для ко- торых кислород оказался смертельным ядом. Сегодня их наследники вынуждены су- ществовать в местах, недоступных для кислорода, таких как кишечники животных, глубокие слои грязи или слои породы глубоко под землей. Возможно, два миллиарда лет назад еще один вид бактерий осуществил переход к кислородному дыханию. Произошел второй крупный генетический симбиоз, благо- даря которому смогли развиться все современные формы жизни, потребляющие ки- слород, включая растения, животных, грибы и множество одноклеточных организ- мов . Откуда нам известно об этих невероятных событиях из далекого прошлого? Мы можем узнать о них потому, что хлоропласты в зеленых частях растений все еще сохраняют свою первоначальную микробную структуру и геномы; митохондрии в ци- топлазме клеток, составляющих ткани нашего организма, также сохраняют свою бактериальную форму, структуру и остатки оригинального бактериального генома. Мы также знаем, что эволюция хлоропластов происходила многократно и включала в себя различные фотосинтезирующие микробы, в то время как симбиотический со- юз , приведший к появлению митохондрий, был заключен лишь однажды. По крайней мере, это верно для митохондрий в клетках животных, растений, грибов и дыша- щих кислородом протистов, живущих в современном мире. Моя покойная подруга Линн Маргулис была одним из первооткрывателей симбиотического характера хло- ропластов и митохондрий благодаря эндосимбиотической теории, или SET (Serial Endosymbiosis Theory), которую она сформулировала в своей книге о происхожде- нии ядросодержащих клеток. Симбиотическое происхождение человеческих митохондрий важно для нашего по- нимания того, как два генома, митохондриальный и ядерный, до сих пор сосуще- ствуют в голобионтическом союзе. На момент образования первого симбиотического союза древние бактерии, веро-
ятно, имели от 1500 до 2000 генов. Сегодня в результате естественного отбора, действующего на голобионтическом уровне, геном митохондрии сократился до 37 генов. На каком-то этапе в прошлом примерно 300 изначально бактериальных ге- нов были перенесены в ядро, где многие из них продолжают играть роль генети- ческой связи между ядром и митохондриями, необходимой для нормального функ- ционирования клетки. В клетках человеческого организма митохондрии располага- ются в цитоплазме — клеточной среде за пределами ядра. Они превратились в ор- ганеллы, похожие по форме на сосиски и выглядящие точь-в-точь как оригиналь- ные бактерии. Митохондрии даже размножаются бактериальным способом — почкова- нием, не зависящим от деления ядра. Все это влияет на наследование болезней, возникающих в результате мутаций, затрагивающих митохондриальные гены. В то время как ядерный геном наследуется от обоих родителей и подчиняется законам Менделя (включая паттерны наследова- ния по доминантному и рецессивному признаку и наследование, сцепленное с по- лом, о которых мы говорили в предыдущих главах), митохондриальный геном ребе- нок получает исключительно от матери, и Менделевы законы на него не распро- страняются . Митохондрии выполняют в клетке крайне важную функцию — они позволяют живым клеткам дышать. Поступление кислорода, в свою очередь, связывается с много- численными клеточными функциями, включая выработку энергии, генерирование токсичных свободных радикалов и побочных продуктов дыхания, а также регулиро- вание апоптоза, то есть смерти клеток как важного элемента цикла обновления клеток в тканях и органах. Митохондриальный геном куда меньше ядерного (всего 16 500 пар нуклеотидов по сравнению с 6,4 миллиарда), поэтому можно ожидать, что мутации в нем будут случаться реже, а значит, и частота генетически обу- словленных заболеваний будет меньше. Однако в то время как большая часть на- шего ядерного ДНК не кодирует функциональные протеины, мутации в кодировке которых могут вызывать заболевания, почти вся митохондриальная ДНК является кодирующей, а значит, и вероятность болезни в результате мутации возрастает. Более того, она состоит из бактериальных генов, в которых ошибки встречаются чаще, чем в генах позвоночных. Таким образом, получается, что мутации в мито- хондриальных генах возникают в 10-20 раз чаще, чем можно было бы ожидать. Си- туация еще больше усложняется тем, что митохондриальное заболевание может быть вызвано мутацией, воздействующей на любой из 300 генов, перенесенных в ядро. Все это означает, что мы особо уязвимы для митохондриальных мутаций, которые могут вызывать серьезные проблемы с питанием клеток кислородом. Митохондриальные заболевания очень сложны и зачастую имеют специфические характеристики в каждом индивидуальном (или семейном) случае, а их последст- вия могут быть как мягкими, так и смертельными. Неудивительно, что из-за за- путанной генетической ситуации в сочетании с многочисленными вариациями сим- птомов генетические причины таких заболеваний часто сложно отследить, а сами болезни — диагностировать. Примерно один из 7600 новорожденных страдает от генетических отклонений, влияющих на митохондрии и приводящих к врожденным нарушениям обмена веществ. Мутации, вызывающие серьезные заболевания, были обнаружены в более чем 30 из 37 митохондриальных генов и в более чем 30 свя- занных с ними генов ядра. Среди таких заболеваний, например, недостаточность комплекса I, которая отвечает примерно за треть всех «пороков дыхательной це- пи» . Эта болезнь часто проявляется уже при рождении или в раннем детстве. Больной страдает от прогрессирующего дегенеративного заболевания мозга и нервной системы, а также различных симптомов в органах и тканях, требующих высокого уровня энергии, например головном мозге, сердце, печени и мышцах опорно-двигательного аппарата. Еще одно митохондриальное заболевание, прояв- ляющееся во взрослом возрасте, — наследственная оптическая нейропатия Лебера, одно из самых распространенных генетических заболеваний глаз. Большая часть
случаев болезни Лебера вызывается мутациями в митохондриальных генах. Сегодня появляется все больше и больше доказательств того, что митохондри- альные повреждения могут играть существенную роль в гораздо более широком спектре заболеваний и, возможно, даже в процессе старения. Учитывая развитие генетики, мы, вероятно, сможем со временем разработать эффективные методы генной терапии для лечения некоторых из этих болезней, но должны будем учиты- вать симбиотическое эволюционное происхождение митохондрий и сложную генети- ческую и молекулярную динамику, возникающую в результате этого. Существует и еще один микроб, который благодаря характеру своего жизненного цикла может вступать в голобионтические генетические союзы с геномами своих хозяев. Этот, на мой взгляд, странный и удивительный микроб называется ретро- вирусом . 11. Вирусы среди нас Когда меня спрашивают, полиовирус — это живое или неживое существо, я всегда отвечаю «да». Экард Виммер В 2002 году Экард Виммер — знаменитый вирусолог немецкого происхождения, всю жизнь проработавший в Америке, и его коллеги поразили весь мир, когда су- мели восстановить из разрозненных компонентов у себя в лаборатории вирус по- лиомиелита. За 20 лет до этого Виммер первым секвенировал геном этого вируса. Даже сегодня очень сложно точно сказать, что мы имеем в виду под термином «вирус», и с течением времени ситуация лишь усложняется. Например, недавно были открыты гигантские вирусы с 1000 или более генов, что делает их гораздо более сложными организмами (с генетической точки зрения), чем некоторые бак- терии. Возможно, вместо того чтобы давать вирусам определения, разумнее было бы изучить некоторые из их базовых свойств. Все вирусы кодируются геномами, равно как и все живое на нашей планете, от бактерий до млекопитающих. Большинство вирусных геномов строится на основе ДНК, но некоторые — на основе РНК. На самом деле вирусы — это единственные организмы, использующие РНК-код. Это заставляет некоторых биологов думать, что вирусы могли появиться на гипотетическом этапе эволюции, известном как РНК-мир, который, как считают сторонники этой теории, предшествовал нашему миру, построенному на базе ДНК. РНК в отличие от ДНК может реплицироваться без помощи белковых энзимов. Соответственно для перехода от первичного бульо- на химических веществ к самовоспроизведению на основании РНК потребовался бы совсем крохотный шаг. Вирусы являются облигатными паразитами, то есть всегда рождаются в клетках своих носителей. Они умирают, как и бактерии, под влияни- ем нагревания или токсичных химикатов. Они также проходят жизненные циклы, включающие репродуктивную фазу, что является еще одной базовой характеристи- кой живого организма. Следующий и, вероятно, самый важный вопрос звучит так: развиваются ли вирусы в соответствии с установленными эволюционными механиз- мами? Да, именно так они и делают. Геномы вирусов мутируют быстрее, чем геномы любых других известных нам ор- ганизмов . Этим частично объясняется, почему человеческому организму так слож- но бороться с вирусом ВИЧ-1. Через год или два после инфицирования в одном пациенте развиваются миллионы различных модификаций вируса. Сами по себе ви- русы не обладают эпигенетическими системами наследования, но иногда, проникая в ядра клеток носителя, они захватывают его систему. Способны ли они на гиб- ридизацию? И снова можно привести множество ярких примеров — вспомните хотя
бы новые пандемические вирусы гриппа, которые регулярно сеют панику во всем мире. Доступна ли вирусам симбиотическая эволюция, или, говоря научным язы- ком, генетический симбиогенез? Ниже я расскажу, почему они являются идеальным примером этого явления. Итак, почему некоторые ученые настаивают, что вирусы нельзя отнести к живо- му миру? Насколько я понимаю, это представление развивалось исторически на основании неверной предпосылки о возникновении вирусов. Когда в середине XX века ученые пытались дать определение жизни, мы знали о вирусах еще очень мало, и биологи пришли к договоренности о том, что мини- мальным требованием к признанию организма живым должно являться наличие кле- точной мембраны, внутри которой содержатся энзимные и биохимические средства для обмена веществ. Мне кажется, что создатели этого определения специально приложили усилия, чтобы исключить вирусы из понятия живого. Почему существо, имеющее клеточную мембрану, считается живым, а существо с вирусной оболочкой — нет? Что касается требования о наличии внутреннего обмена веществ, то на это способно лишь небольшое количество так называемых автотрофных бактерий. Выживание всех прочих форм жизни, включая нас самих, зависит от основных ами- нокислот, жирных кислот и витаминов, которые они получают из других организ- мов . Некоторые ученые считают, что вирусы следует исключить из мира живого из-за их паразитической природы, но ведь и многие виды бактерий также являют- ся облигатными паразитами. Еще одной неверной идеей, возникшей во время создания «клеточного» опреде- ления жизни, было представление о том, что некоторые вирусы, например бакте- риофаги и ретровирусы, развились из обломков генома хозяина, которые приобре- ли новые характеристики. Мне кажется, что, учитывая современное понимание эволюции вирусов, эта теория не выдерживает критики. Существуют свидетельст- ва, указывающие на то, что бактериофаги и ретровирусы являются потомками древних линий вирусов, которые развивались (разумеется, в тесном симбиотиче- ском союзе со своими носителями, который вирусологи называют коэволюцией) в течение многих столетий. Во время создания определения жизни биологи не имели представления о строении генома. Теперь, когда мы обладаем этой информацией, о теории развития вирусов из генома носителя можно забыть раз и навсегда. Ес- ли фаги и ретровирусы действительно являются обломками хозяйского генома, большинство генов в нем и в геноме вирусов должны совпадать. Вместо этого мы видим нечто абсолютно противоположное — большинство вирусных генов встречают- ся исключительно в эволюционных линиях вирусов. Вирусы — это невероятно креа- тивные эволюционные создания, способные создавать новые гены самостоятельно. При наличии генетического сходства между вирусом и его хозяином обмен генами, скорее всего, будет куда интенсивнее проводиться в направлении от вируса к носителю. СПИД называют чумой нашего времени. К этому заболеванию приводит заражение ретровирусом ВИЧ-1. Даже в семействе вирусов, насчитывающем множество стран- ных членов, ретровирусы кажутся необычными. Приставка «ретро» в их названии указывает на то, что они действуют в нарушение устаревшей догмы о жестком по- рядке перехода от генов к белку через информационную РНК. Ретровирусы не только имеют геномы, основанные на РНК, а не на ДНК, но и обладают собствен- ными энзимами, способными превращать вирусную РНК в комплементарную ДНК- последовательность перед введением генома в ядро клетки-носителя. Этот про- цесс также является ключом к пониманию того, как ретровирусы изменяют эволю- ционную историю носителей, которых они инфицируют. С эволюционной точки зре- ния ретровирус способен «захватить» зародышевые линии клеток своего хозяина и таким образом вступить в генетический симбиоз с ним, создав новый голобионти- ческий геном, состоящий из ретровируса и генома человека. ВИЧ-1, основной возбудитель заболевания, часто распространяется при незащи-
щенном половом контакте (вагинальном, анальном или оральном). Вирус проникает в организм человека через ткани слизистых. Он также может напрямую попасть в кровь, если зараженный и здоровый человек воспользуются одним и тем же обору- дованием для инъекций, и передаться от матери ребенку во время беременности, родов и кормления грудью. Даже на этом эпидемическом этапе, когда вирус дей- ствует как эгоистичный генетический паразит, уже можно говорить о начале сим- биотической эволюции. Международные исследования показали, что скорость про- грессирования болезни у зараженных людей зависит от подтипа гена человека, известного под названием HLA-B. Это один из генов, определяющих характер им- мунного ответа при трансплантации органов. Распределение подтипов HLA-B по человеческой популяции влияет на эволюцию вируса, а сам вирус за счет леталь- ности некоторых подвидов одинаковых подтипов генов изменяет генофонд челове- чества . Точно так же, как колибри и цветы, люди и вирусы влияют на эволюцию друг друга. Именно такого паттерна можно ожидать от симбиотического эволюционного развития. Это не означает, что вирус одновременно не развивается самостоятельно или того же не происходит с человечеством. В то же время естественный отбор начи- нает влиять не только на людей и вирусы по отдельности, но и на симбиоз в це- лом. Вирусологи называют этот паттерн паразитического взаимодействия коэволю- цией . С симбиологической точки зрения мы наблюдаем, как союз, начавшийся с паразитизма, со временем может превратиться во взаимовыгодное сотрудничество. Вирус ВИЧ-1 выборочно поражает иммунные клетки — лимфоциты, носящие назва- ние CD+T — хелперы. Мембраны этих клеток содержат важный иммуноглобулин CD4, который способствует слиянию клетки и вирусной оболочки. Так, вирусный геном проникает в ядро, где собственный энзим вируса, называемый обратной транс- криптазой, превращает РНК-геном вируса в его ДНК-эквивалент, а затем с помо- щью энзима интегразы интегрирует его в геном ядра. Это удивительное влияние геномов вируса и носителя является важным шагом. После него вирус может от- дать геному носителя команду производить дочерние вирусы, которые будут рас- пространяться на другие клетки и повторять тот же процесс. Таким образом, ви- рус будет постепенно двигаться по крови и тканям зараженного человека. Обратите внимание на то, какую большую роль в атаке на иммунную систему но- сителя играет оболочка вируса, как вирус находит свою цель, и как сливается с мембраной выбранной клетки, чтобы захватить ее. По мере распространения вирус снова и снова будет использовать свою оболочку, чтобы избежать противодейст- вия иммунной системы, при этом захватывая и убивая все больше и больше клеток с CD4. По мере развития болезни вирус достигнет такой стадии, на которой в организме каждый день будут производиться миллиарды его дочерних копий. При этом они будут мутировать с огромной скоростью. Именно из-за этого быстрого распространения и стремительной мутационной эволюции вируса в организме зара- женного человека с ним так сложно справиться без медицинского вмешательства. Во время фазы роста вирус проникает в половые органы, семенники и яичники, а также в железы человеческого организма, делая заразными семенную жидкость, вагинальные выделения и слюну человека для максимального распространения меж- ду носителями. Точно так же, как ретровирус вводит свой геном в клетки CD4, многие ретро- вирусы поступают с зародышевыми клетками своих носителей, то есть со сперма- тозоидами и яйцеклетками. Это можно наблюдать на примере эпидемии ретровиру- са, поразившей коал в восточной части Австралии примерно 100 лет назад. Эта острая инфекция показывает нам, какой ужасной силой может обладать вирус, пе- редающийся половым путем. Вирусологи подтверждают, что заражены уже все жи- вотные на севере страны, и эпидемия движется на юг. Со временем все коалы, кроме островных популяций, окажутся зараженными этим вирусом. Из-за вируса у
животных развивается лейкемия и лимфосаркома, и уровень смертности очень ве- лик. Изначально биологи беспокоились, что из-за эпидемии австралийским коалам может грозить вымирание, но, судя по всему, этого не произойдет. Ретровирус уже воздействует на половые клетки коал, так что в хромосомах этих животных уже присутствует от 40 до 50 вирусных локусов, которые они передадут потом- кам. Так как голобионтическии геномный союз имеет место в рамках ядерного, а не митохондриального генома, вставки ретровируса в геном коалы будут наследо- ваться в соответствии с классическими законами Менделя. На сегодня вирус ВИЧ-1 еще не проник в половые клетки человека. Некоторые вирусологи полагают, что это невозможно, потому что ВИЧ принадлежит к под- группе ретровирусов, называемых лентивирусами, которые не проходят процесс эндогенеза. Однако недавно лентивирусы были обнаружены в половых клетках ев- ропейских кроликов и мадагаскарских лемуров, которые, как и мы, являются при- матами . Станет ли ВИЧ когда-нибудь частью нашего организма — неизвестно. Мы знаем, что множество ретровирусов попадали в зародышевые линии человека и его предков и влияли на эволюцию нашего генома, поэтому около 9 % его на сегодня состоит из ретровирусной ДНК. Ретровирусы, способные захватывать геном своего млекопитающего хозяина, называются эндогенными ретровирусами, или ЭРВ (ERV), в то время как разнообразные инфицирующие ретровирусы носят название экзоген- ных. Эндогенные ретровирусы человека обозначаются аббревиатурой ЭРВЧ (HERV). Она объединяет от 30 до 50 семейств вирусов, которые в свою очередь подразде- ляются на более чем 200 групп и подгрупп. Последние из этих эволюционных ли- ний, попавшие в геном предков человека, называются HERV-K, десять их подтипов являются исключительно человеческими. Каждое семейство и подсемейство ЭРВЧ было приобретено нами в ходе отдельно- го процесса геномной колонизации, вторжения, произошедшего во время поразив- шей наших предков ретровирусной эпидемии. Учитывая, что мы видим сегодня на примере СПИДа и эпидемии коал, можно представить довольно мрачную картину вы- живания раннего человечества между волнами заболеваний. Когда две группы уче- ных восстановили первоначальный геном последнего ретровируса, обосновавшегося в человеческом организме, они обнаружили, что им был крайне заразный экзоген- ный ретровирус, обладающий патогенным потенциалом в тканевых культурах. При- ятно понимать, что мы являемся наследниками победителей. Но сегодня нам сле- дует учитывать последствия воздействия ретровирусов, которые все еще продол- жают проникать в развивающийся человеческий геном. Когда ретровирус захватывает половую клетку, он действует как паразит, и геном носителя начинает борьбу против его нападения. Эта борьба продолжается даже в том случае, если защитникам приходится то и дело менять оружие, когда вирусный геном уже колонизировал зародышевую линию и создал вирусные локусы в хромосомах. Антитела уже не будут эффективны против такого генома, поэтому в дело вступят другие приемы деактивации вирусных локусов, например эпигенети- ческое глушение, о котором я расскажу подробнее в следующей главе. Но такие эпигенетические меры, как метилирование вирусных локусов, не являются оконча- тельным решением для подавления патогенного вируса. Для постоянного глушения потребуются мутации — либо наносящие вред вирусным генам и регуляторным ре- гионам, либо вводящие нежелательные генетические последовательности в вирус- ный геном. В то же время постоянное присутствие вирусного генома в зародыше- вой линии носителя, зачастую в виде множества копий, распределенных по хромо- сомам, вводит новые возможности для симбиотического генетического взаимодей- ствия между двумя разными геномами. С течением времени количество таких воз- можностей возрастает. Обратите внимание: несмотря на то, что вирус и его носитель являются неза- висимыми субъектами эволюции, они знакомы друг с другом. Более того, они име- ют общую паразитическую историю, в течение которой вирус сумел создать множе-
ство стратегий для манипулирования иммунной системой носителя и физиологией его клеток. Во всех этих стратегиях важную роль играет вирусная оболочка, ко- дируемая вирусным геном env. В то же время человеческий геном, и в частности его защитные системы (некоторые из них являются неизменными, а некоторые — крайне изменчивыми и адаптивными), также разработал много способов отслежива- ния и обезвреживания вирусов, их инородных белков и генов. В рамках локусов ЭРВЧ, которые представляют собой целые геномы вирусов, встроенные в человеческие хромосомы, мутации «глушат» различные вирусные гены уже многие миллионы лет. Из-за этого ранние поколения генетиков игнорировали все вирусные компоненты как «мусорную ДНК». Однако сегодня мы знаем, что мно- гие вирусные локусы остаются активными различными способами. Ретровирусы име- ют собственные регуляционные последовательности, называемые длинными концевы- ми последовательностями (LTR). В вирусных локусах, встроенных в человеческую хромосому, LTR — последовательности представляют собой пограничные участки локуса — регулирующие механизмы, способные захватывать контроль над располо- женными поблизости генами. Кроме того, они способны взаимодействовать с дру- гими генетическими последовательностями, включая эпигенетические и регулятор- ные. Нам также известно, что большие участки генома под названием LINE и SINE структурно связаны с ЭРВЧ и, как показал профессор Вильярреал, координируют с ним свою работу. ЭРВЧ, LINE и SINE составляют примерно 45 % человеческого ДНК. Это ведет к возникновению ряда важных вопросов. Какую роль ретровирусное наследие играет в голобионтической эволюции человеческого генома, в нашей эм- бриологии и повседневной физиологии, включая нашу подверженность заболевани- ям? 12. Эволюция на геномном уровне Тот факт, что естественный отбор одновременно действует и на генетическом, и на эпигенети- ческом уровне, еще больше усложняет задачу... Модели, которые учитывают влияние эпигенети- ческой изменчивости... демонстрируют совершенно иную эволюционную динамику. Эва Яблонка и Мэрион Дж. Лэмб Когда мы задумываемся о том, как из оплодотворенной яйцеклетки появляется человеческое существо, логика подсказывает, что процесс эмбриогенеза должен подчиняться интегрированным и скоординированным механизмам контроля. Оплодо- творенная яйцеклетка, или зигота, — это плюрипотентная клетка, то есть клет- ка, которая может развиться в любой орган или любую ткань человеческого орга- низма. Когда зигота начинает делиться, дочерние клетки вначале сохраняют эту плюрипотентность. Если на этом этапе клетки отделяются от эмбриона, из каждой из них может развиться полностью здоровый человек. Так появляются близнецы, тройняшки и т. д. Но вскоре масса клеток разделяется надвое. Одна половина формирует полый клеточный шар, который станет плацентой, а вторая, внутри не- го, — плод. На этом этапе начинают действовать симбиотические эндогенные ви- русы. Происходит экспрессия белков их оболочки, из-за которых плацента приоб- ретает инвазивные, почти паразитические свойства, прикрепляется к стенке мат- ки матери и создает своего рода клеточный интерфейс между матерью и плодом. Одновременно с этим внутренняя клеточная масса получает множество сложных сигналов, под влиянием которых происходит не только деление клеток, но и пер- вичная дифференцировка клеток. Отдельные клетки эмбриона превращаются в пред- вестников различных органов и тканей.
Здесь мы сталкиваемся с загадкой: все клетки в организме имеют одну и ту же ДНК, то есть одинаковый набор генов. Следовательно, различия между органами и тканями должно определяться не совокупностью содержащихся в них генов, а чем- то иным. Исследования шведских ученых, приведенные в предыдущей главе, пока- зывают, что разница между клетками мозга и, например, клетками печени или крови состоит в профиле экспрессии генов в такой клетке. Можно также вспом- нить , что клетки каждого типа тканей экспрессируют ограниченное количество генов, которые являются типичными именно для них. Для каждого типа клеток та- ких генов существует около шести. Судьба клеток и их организация в сложную по форме и функциям структуру, состоящую из различных органов и тканей тела че- ловека, контролируется так называемой эпигенетической системой. Возможно, некоторых читателей взволновал этот пассаж. Им могло показаться, что эпигенетика — это нечто чересчур сложное. Честно говоря, мир эпигенетики до последнего времени смущал даже ученых, но проблема состояла лишь в том, что определение и область применения эпигенетики постоянно подвергались изме- нениям. Теперь, когда наше понимание стало более ясным, базовые принципы этой науки можно объяснить куда проще. В частности, наше понимание так называемых некодирующих РНК прояснило ситуацию настолько, что мы можем не только описать эпигенетические процессы очень простыми словами, но и ответить на оставшиеся у нас вопросы относительно неизвестных секций человеческой ДНК. По сути, эпигенетическая система представляет собой систему контроля, регу- лирующую функционирование генома. Она включает в себя ряд механизмов, которые действуют интегрированным и скоординированным образом для «включения» и «вы- ключения» генов. Однако их роль распространяется не только на гены. Эпигене- тическую систему можно сравнить с дворецким, который управляет всем домом- геномом. Для того чтобы лучше понять это, рассмотрим работу отдельных меха- низмов . Мы уже знаем, что ген — это последовательность, кодирующая белок, или, если говорить точнее, группу из нескольких белков. В нашем геноме содержится около 20 500 генов. Мы также знаем, что типы клеток и, соответственно, состав раз- личных тканей и органов определяется профилем экспрессии большого количества генов. Эпигенетическая система устанавливает эти профили, контролирует, какие гены следует включить, что они делают, какое количество белка экспрессируют и т. д. Прежде чем разобраться, как это происходит, я бы хотел рассказать кое- что интересное об эпигенетической системе контроля. ДНК, кодирующая гены и иные функциональные последовательности генома, фор- мируется при объединении половых клеток родителей в оплодотворенной клетке, или зиготе. Эта часть вашего генома остается неизменной на протяжении всей жизни, если на нее не повлияет мутация или вирус. Но эпигенетическая система и ее регулирующее влияние могут меняться. Она может изменять свои команды в зависимости от вашей внутренней физиологии и даже от сигналов, поступающих от окружающей среды. Например, именно эпигенетическая система говорит растениям, что пришла весна. У животных, в том числе у человека, она точно так же реаги- рует на важные изменения в жизненных обстоятельствах, например заболевания, стресс, боль или голод. Иными словами, хотя наши гены остаются неизменными в течение всей жизни, их экспрессия в различных органах и тканях меняется в за- висимости от сигналов, поступающих системам эпигенетического контроля. Более того, наш эпигеном способен учиться на собственном опыте и подстраиваться под обстоятельства. Еще более удивительно, что иногда эти изменения могут перехо- дить к потомкам через так называемую эпигенетическую систему наследования. Наследование эпигенетических изменений означает, что у эпигенетики имеется эволюционный потенциал. Вот почему я считаю ее одним из механизмов «геномной креативности». Более того, способность эпигенетической системы вносить регуляционные изменения под внешним влиянием создает огромные возможности для
медицины. Например, в будущем могут быть разработаны терапевтические методики, направленные на изменение экспрессии генов, вызывающих заболевания. Сегодня нам известно четыре основные системы эпигенетического контроля. Эпигенетические контрольные механизмы Давайте отправимся в еще одно путешествие на нашем воображаемом поезде. Мы разворачиваемся на двойном пути (ДНК), проезжаем первый экзон и останавливаемся у ближайшего участка — промотора («переключателя» генов). Как и ранее, мы спрыгиваем с подножки, чтобы посмотреть, что будет происходить, когда за дело возьмется один из эпигенетических механизмов. Мы слышим шум неподалеку и видим, как на горизонте появляется небольшое облачко, жужжащее, словно пчела. Это белок, называемый ДНК-метилтрансферазой. Мы видим, что облачко несет с собой крошечные группы атомов, похожие на бусины. Это метиловые группы, состоящие из атома углерода, соединенного ковалентными связями с тремя атомами водорода. На наших глазах облако присоединяет метиловую «бусину» к нуклеотиду в одной из шпал. — Ну-ка, проверьте, что это был за нуклеотид. — Это Ц, цитозин. — Теперь вместе с метиловой группой он называется метилированным цитозином. Хотите верьте, хотите нет, но это простое химическое изменение — один из самых мощных эпигенетических механизмов. Мы продолжаем следить за облаком-белком, которое движется вдоль промотора, прикрепляя к цитозину все новые и новые бусины, до тех пор пока почти все участки Ц в промоторе не оказываются метилированными. — Вот и все, промотор закрыт. Теперь ген нельзя будет включить. — Он закрыт навсегда? — В эпигенетической системе нет ничего неизменного. Для того чтобы отключить его навсегда, нужно будет использовать еще и второй эпигенетический механизм. Но теперь я хочу, чтобы вы посмотрели, как метилирование может стать частью системы эпигенетического наследования. Для этого вам нужно присмотреться к нуклеотидам по соседству с цитозином. — Ко вторым половинкам шпал? — Нет. Мы ведь знаем, что цитозин всегда соединяется с гуанином. Смотрите на то, что рядом. Вам нужна пара минут, чтобы распознать паттерн. За это время вы успеете рассмотреть пять или шесть шпал. — Судя по всему, рядом с метилированным цитозином всегда находится гуанин.
— Верно. Цитозиново-гуаниновые пары являются ключом к тому, как метилированность наследуется новыми поколениями. Забирайтесь в вагон и давайте посмотрим, как это происходит. В мгновение ока мы перемещаемся в геном половой клетки, которая как раз занимается его копированием в новый сперматозоид или яйцеклетку. Мы снова выходим из поезда, чтобы посмотреть, что произойдет с промотором во время копирования, и тут же замечаем нечто интересное. Для начала я обращаю ваше внимание на одну из пар Ц — Г. Видно, что Ц метилирован — к нему прикреплена бусина. На наших глазах двойная спираль распадается, и начинается процесс копирования. Нуклеотиды сопоставляются друг1 с другом, и формируется новый путь. Мы движемся вслед копированию от смысловой нити к новой антисмысловой и отмечаем, что каждая пара Ц — Г на смысловой нити отражается на антисмысловой как Г — Ц. Уверен, что вы ждете сюрприза. На огромной скорости к нам подлетает очередное облако, которое, судя по всему, замечает неметилированные пары на дочерней нити, отличающиеся от метилированных на материнской. Так же быстро, как и раньше, оно движется вдоль дочерней нити, метилируя каждую пару. — Статус метилирования передается? — Мы только что наблюдали, как действует эпигенетическая система наследования, то есть способ передачи метилирования будущему поколению. Кроме того, благодаря нашему воображаемому поезду мы смогли подобраться поближе и увидеть кое-что интересное — как метилирование отключает экспрессию гена. Если метилирование будет наследовано следующим поколением, то и у него будет изменен профиль экспрессии генов, то есть проявится эволюционный потенциал. Иными словами, статус метилирования ведет к изменениям в наследственности. Это сила, которую я включил в свое понятие геномной креативности. Как мы видим, она выражается в том, что к уже существующему нуклеотиду, цитозину, добавляется простое химическое вещество. При этом последовательность ДНК не изменяется. Все остальные методы геномной креативности, о которых мы говорили раньше, — мутация, генетический симбиоз и гибридизация — действуют за счет изменения последовательности ДНК. Эпигенетический механизм меняет наследственность, не меняя гены. Эпигенетическая система наследования — это геномная, а не генетическая сила. Вот почему креативность в моем термине тоже геномная. Метилирование играет огромную роль во время формирования эмбриона в матке матери. На ранних стадиях эмбиогенеза для процесса метилирования очень важна фолиевая кислота. Ее нехватка в рационе матери в первые месяцы беременности может нанести вред плоду и повышает вероятность развития врожденной спинно- мозговой грыжи. Дефекты в паттернах метилирования в разных частях генома также приводят к возникновению различных форм рака. Этот факт сегодня активно исследуется, чтобы мы могли узнать о нем больше и использовать в будущем в терапевтических целях. Кроме того, статус метилирования может быть важен для развития патологического ожирения, которое приводит к диабету во взрослом возрасте. Некоторые исследования показывают, что эпигенетические факторы, в частности изменения в статусе метилирования в ключевых областях генома, могут играть в этом определенную роль. — Неужели мы ничего не можем сделать, чтобы помочь самим себе? — Можем. В отличие от генов, обладающих неизменными характеристиками, эпигенетические регуляторные системы могут меняться. Даже такая простая вещь, как регулярные занятия спортом, может сделать ваш эпигенетический код здоровее. — Но что происходит? Кажется, мы снова куда-то едем?
— Настало время для еще одного путешествия. Я хочу, чтобы вы понаблюдали за еще одним эпигенетическим механизмом. Но на этот раз мы увидим, как двойная спираль восстанавливается во всей красе. Наш поезд отъезжает от генома в ультрамикроскопическую область, и мы видим великолепную естественную спираль ДНК. — На этот раз нас будет интересовать сама структура хромосомы — в данном случае человеческой хромосомы 6, содержащей крайне важный главный комплекс гистосовместимости. Первый удивительный факт, который мы откроем для себя во время поездки, состоит в том, что ранние генетики, которые усложняли жизнь Освальду Эвери, были не так уж и не правы, говоря, что белки тоже играют роль в загадке гена. К своему восторгу, мы понимаем, что поезд может двигаться по ультрамикро- скопическому ландшафту на достаточные расстояния, чтобы двойная спираль пре- вратилась лишь в тонкую нить на горизонте. С этой дистанции мы можем заметить вещи, которых не видели раньше. Невероятно длинная молекула ДНК не только завивается в спираль, но и обви- вается второй раз более широкой спиралью вокруг каких-то странных круглых предметов, которые на расстоянии кажутся похожими на теннисные мячики, — это белки, называемые гистонами. Они располагаются группами по восемь: четыре сверху и четыре снизу. Такие группы структурированы вокруг оси — линейного белка, не похожего на фосфатный структурный элемент молекулы ДНК. Это вторич- ная спираль, в которой ДНК обвивается вокруг групп гистонов, пролегает по всей длине хромосомы и уходит вдаль. Кажется, вы поражены. — Просто невероятно, что мы можем наблюдать эту великолепную гигантскую вторичную хромосомную структуру. Если я правильно считаю, то в шестой хромо- соме порядка 150 миллионов нуклеотидов. — Куда мы едем? — К участку, который кодирует главный комплекс гистосовместимости. Вы поворачиваетесь ко мне с новым вопросом: — Зачем вообще нужна эта поездка? — Мы посмотрим на вторую эпигенетическую систему, которую называют гистоно- вым кодом. Как и статус метилирования, она довольно проста. Вы выглядите сконфуженным. — Все дело в концевых частях коровых гистонов, которые эпигенетики называют гистоновыми хвостами. Поезд подъезжает поближе к одному из участков хромосомы, где мы можем рас- смотреть его структуру и строение восьми мячиков-белков, обращенных к нам. Они плотно прилегают друг к другу и к центральной оси. Но внезапно в их плотной структуре появляется брешь. Мы видим, как нить ДНК ослабляется, и мячики в группах соединяются друг с другом более свободно. Мы подъезжаем еще ближе. — Внимательно смотрите на группы белков. — Из них что-то торчит... Как будто хвостики. — Именно! Это химические хвосты. Гистоны в группах мячиков являются белками, поэтому они состоят из длинных цепочек аминокислот. Хвосты, тянущиеся за мячиками, — это боковые цепи. Важно понимать, что они выходят за пределы вторичной спирали ДНК, обернутой вокруг гистонов. Пока мы наблюдаем за этим, жужжащее облако-белок с бусинками- химикатами снова появляется перед нами. Мы смотрим, как оно присоединяет одну из бусинок к хвосту, и вся структура тут же начинает меняться. То, что раньше было свободно расположенной группой, снова уплотняется. — Они снова сходятся. — Гистоны очень чувствительны к отдельным молекулам, которые прикасаются к
их хвостам. — Как насекомые к феромонам? Теперь удивляюсь уже я. — Иногда это наши старые друзья, метильные группы. Но иногда это может быть и ацетатная группа или фосфат — один из других простых химических остатков, которые могут запустить изменения. Изменений может быть только два — ослабле- ние или усиление связей в гистоновой группе. Химические вещества прикрепляют- ся к конкретным аминокислотам в гистоне. Например, ацетильная группа выбирает аминокислоту лизин, а фосфатная — серии. Метильная группа в данном случае прикрепляется не к цитозину в ДНК, а к лизину в гистоновом хвосте. ДНК, гистоны и химические модификаторы. Мы наблюдаем, как плотная спираль ДНК, обернутая вокруг группы мячиков, снова ослабевает. — Вы поняли, что сейчас произошло? — Ген или последовательность, которая закодирована этой частью ДНК, закры- вается , когда нить прилегает плотно. — Верно, а когда она разворачивается, он готов к трансляции. — Получается, что гистоновый код включает и выключает ген, как и статус ме- тилирования? — Все это может выглядеть очень просто, но в присоединении ацетиловой, фос- фатной или метиловой группы к хвостам нет никаких случайностей. Это происхо- дит под строгим контролем других элементов эпигенетической системы, по срав- нению с которыми даже тайная полиция в стране, где господствует диктатура, может показаться добряками. Как и статус метилирования, гистоновый код может меняться в течение человеческой жизни. Он реагирует на стимулы, воздействую- щие на геном извне. И, как и метилирование, может изменять наследственность, то есть вносить эволюционные изменения без изменения ДНК. — Насколько силен гистоновый код? — спрашиваете вы. — Давайте я приведу вам пример. Облако-белок, которое мы видели, представ- ляет собой энзим дезацетилазу. Он удалил ацетильную группу с хвоста одной группы гистонов. Этот энзим называется дезацетилаза HDAC11, и мы только что видели, как он отключил ген, кодирующий белок, который участвует в работе им-
мунной системы человека. Данный протеин определяет, будем мы реагировать на определенный антиген как на собственный или как на инородный. С медицинской точки зрения этот единственный эпигенетический маркер определит всю нашу бу- дущую иммунную толерантность, то есть то, как мы будем реагировать на опасный микроб или трансплантат, если у кого-то из нас вдруг откажет орган. Я могу объяснить это еще на одном примере. Однояйцовые, или монозиготные, близнецы при зачатии являются, по сути, клонами друг друга и всю жизнь живут с одинаковыми геномами. Совокупность всех эпигенетических механизмов в орга- низме называют эпигеномом. Однояйцовые близнецы происходят из одних и тех же плюрипотентных клеток, то есть начинают жизнь как эмбрионы с одинаковым эпи- геномом . Ранее считалось, будто они и рождаются с идентичными эпигеномами, но сегодня мы знаем, что это не так. Эпигеном каждого плода, включая однояйцовых близнецов, изменяется к моменту рождения в ответ на влияние среды, отражаю- щееся на физиологии плода во время развития в матке. Разумеется, на этом из- менения не заканчиваются. Исследования, проведенные в Испании, показали, что в зависимости от обстоятельств, в которых растет и проживает жизнь каждый из однояйцовых близнецов, у них продолжают накапливаться эпигенетические разли- чия. На практике эпигенетическое отключение генов посредством метилирования час- то подкрепляется гистонным кодом, который применяется к тому же промотору, чтобы гарантировать, что ген останется выключенным. Возможно, нам пора сделать передышку. Я хочу, чтобы вы отдохнули перед но- вым, еще более увлекательным эпигенетическим приключением с участием, как го- ворят некоторые генетики, сводной сестры ДНК — второй нуклеотидной молекулы, которая называется РНК, или рибонуклеиновой кислотой. Разумеется, мы уже встречались с РНК. Ослепленные блеском старшей сестры, мы полагали, что ее лучшие дни пришлись на ранние эпохи существования Земли, еще до того, как она стала зеленой планетой. В те времена жизнь находилась на химическом этапе развития, а самовоспроизводящиеся молекулы конкурировали друг с другом в первобытной грязи за необходимые элементы. Очевидно, что по- сле ряда невероятных открытий, последовавших за открытием ДНК и способа коди- рования белка с ее помощью, ученые должны были думать о генах и о человече- ском геноме как о том, в чем ДНК играет ключевую роль. Однако сегодня мы понимаем, что такая точка зрения неверна, и именно из-за этой ошибки половина человеческого генома оставалась неисследованной до 2001 года. Решение загадки заключалось в открытых недавно новых функциях РНК в рамках эпигенетики. Эти открытия изменили многое в нашем понимании генетики, биологии, молекулярной биологии и медицины. Они настолько дерзки и необычны, что нам придется пересмотреть все свои взгляды на генетику. Это ставит перед нами новые фундаментальные вопросы. Что именно мы имеем в виду под геном? Мо- жем ли мы по-прежнему считать ген единицей наследования или это определение стоит заново обдумать? Например, Томас Джинджерас, один из исследователей в проекте ENCODE, заявляет, что фундаментальная единица генома, то есть базовая единица наследования, — это не ген, а транскрипция РНК, декодированная по ДНК. 13. Рычаги управления Мы очень много обсуждали ДНК, потому что я приехал в Оксфорд всего с парой идей, и обе они оказались наполовину неправильными. Сидни Бреннер
Новый этап открытий начался еще в 1991 году с работы американских биологов Виктора Эмброса, Розалинд Ли и Ронды Фейнбаум, которые исследовали ген lin - 14, регулирующий развитие червя С. elegans. Как вы, возможно, помните, именно этот крошечный червь был выбран для проведения экспериментов другом и колле- гой Крика Сидни Бреннером в одном из первых экспериментов с генами и молеку- лярной биологией развития. Возможно, вы также припоминаете, как этот червь оказался настолько полезным для Бреннера и его коллег, что впоследствии пре- вратился в подопытное животное для тысяч лабораторных экспериментов по всему миру. Труды Бреннера были продолжены биологами Робертом Хорвицем из США. и Джоном Салстоном из Англии, которые в 2002 году получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие «генетической регуляции развития органов и запрограммированной смерти клеток». Я хочу обратить ваше внимание на то, что могут означать эти слова. В организме взрослого человека каждый день в процессе деления, или митоза, появляются триллионы новых клеток. При каждом делении клетки копируется весь геном. Одновременно с этим то же количество клеток умирает в процессе контро- лируемого суицида, который называется запрограммированной смертью клеток, или апоптозом. Если задуматься, то смерть, как и жизнь, оказывается вписанной в наш геном, и работа Бреннера помогла впервые понять генетику смерти. В эту более темную сторону генетического программирования вовлечены специальные ре- гуляторные гены и генетические пути, а еще — РНК, странная сестра ДНК, Золуш- ка среди нуклеиновых кислот. Ряд крошечных молекул РНК длиной в 20-30 нуклеотидов был открыт еще в 1991 году, но ученые не могли с уверенностью оценить важность этого открытия. Че- рез несколько лет проживающий в Великобритании ботаник Дэвид Боулкомб совме- стно со своим коллегой Эндрю Хэмилтоном обнаружил, что небольшие интерактив- ные молекулы РНК или миРНК способны каким-то образом отключать молекулы ин- формационной РНК. Два генетика из США, Крейг К. Мелло и Эндрю 3. Файер, реши- ли исследовать этот механизм более детально на примере С. elegans. Они сфоку- сировались на генетическом контроле мышечного белка, необходимого для нор- мального движения червя, ввели в гонады молекулы миРНК и стали наблюдать, как это повлияет на динамику движений. Для начала они разделили миРНК на две нити — смысловую и антисмысловую. Первой в тестировании была использована смысло- вая нить — та, которая точно соответствовала оригинальному коду ДНК. Ни одна из нитей не оказала никакого воздействия на движения червя. Только когда обе нити были введены вместе, стал заметен определенный эффект. Червь начал дер- гаться неестественным образом. Точно такое же нарушенное движение наблюда- лось , когда соответствующий ген оказывался поражен мутацией. Потрясенные ученые осознали, что крошечные молекулы миРНК умеют отключать определенные информационные РНК. Иными словами, даже после того, как трансля- ция уже произошла, то есть информационная РНК была скопирована с гена, интро- ны удалены, а экзоны соединены вместе и готовая молекула РНК уже готова по- пасть в цитоплазму и кодировать белок, молекулы миРНК могут остановить про- цесс. Теперь, по прошествии времени, мы понимаем, почему шведские ученые считали необходимым рассматривать вирусные белки не только как транскрипты информаци- онной РНК, но и как экспрессированные белки в клетках. Этот эпигенетический механизм называется РНК-интерференцией, которая пред- ставляет собой еще один способ эпигенетического контроля. Выводы из этого от- крытия казались невероятными. РНК-интерференция распознает ключевые последо- вательности в определенных молекулах информационных РНК, чтобы дезактивиро- вать их или полностью уничтожить. В 2006 году Файер и Мелло получили за это открытие Нобелевскую премию по физиологии и медицине. С самых первых дней ученые действовали на основании догмата о том, что гены
кодируют строго определенные белки. Затем выяснилось, что для этого требуются молекулы информационной РНК — иРНК. Другой тип РНК, транспортная, или тРНК, необходим для транспорта аминокислот в рибосомы, а третий, являющийся частью базовой структуры рибосом (рибосомальная РНК), считывает информацию с иРНК и превращает код в белок. Однако в начале существования генетики эти роли счи- тались вторичными или, по крайней мере, промежуточными и не такими важными, как благородная центральная парадигма «ген — белок». Но теперь ученые узнали о четвертом типе РНК, РНК-интерференции — молекулярном выключателе! Разумеет- ся, все три типа РНК, кроме информационной, должны кодироваться в хромосомах с помощью последовательностей ДНК. Но эти кодирующие области сложно назвать генами. Раз их конечным продуктом являются РНК-молекулы, значит, они не коди- руют белки. Генетики столкнулись с дилеммой. Как именно следует классифицировать гене- тические последовательности, кодирующие РНК? Кроме того, после открытия РНК- интерференции ряд других мелких «некодирующих» РНК тоже ставили парадигму под сомнение. Некоторые предлагали концепцию РНК-гена, то есть гена, кодирующего РНК, но у других имелись сомнения на этот счет. Однако, как бы там ни было с термино- логической точки зрения, не оставалось сомнений, что человеческий геном со- держит коды большого количества разнообразных РНК-молекул, которые не кодиру- ют белки, но, тем не менее, играют существенную роль в контроле и экспрессии генов. Ингибирование РНК небольшими, некодирующими двойными молекулами РНК имело не только теоретическое значение, но и практическую важность для биологов и генетиков. Теперь они могли изучать роль того или иного гена, наблюдая за тем, что произойдет с клеткой или живым организмом после его «выключения». Эта технология имеет огромный медицинский потенциал. Например, некоторые жен- щины наследуют мутации генов BRCA1 или BRCA2, отвечающие за развитие рака груди или яичников. У других пациентов рано развиваются симптомы болезни Хан- тингтона. Теоретически, для того чтобы избавить этих людей от мучений, можно всего лишь отключить соответствующий мутировавший ген. В будущем, а возможно, даже, раньше, чем мы предполагаем, генетики научатся это делать. Кроме того, РНК-интерференция — это не единственный способ влияния РНК на регулирование генов. Группа небольших некодирующих РНК, называемых piPHK, иг- рает важную роль в эпигенетическом подавлении опасных вирусных последователь- ностей в человеческом геноме. Более того, существует еще один, даже более ин- тересный, класс некодирующих РНК, который регулирует человеческий геном. Это сравнительно недавнее открытие, объясняющее черную дыру, существовавшую в проекте расшифровки генома 2001 года, — те 50 %, которые были пустыми. У всех млекопитающих имеется половая дифференциация хромосом — X и Y. Жен- щины наследуют от каждого из родителей по одной Х-хромосоме, а мужчины — X от матери и Y от отца. Кроме того, мы получаем от каждого из родителей по 22 не- половые хромосомы, называемые аутосомами. В итоге формируется ядерный геном из 46 хромосом. В то время как Y-хромосома содержит 78 генов, кодирующих бе- лок и в основном отвечающих за образование яичек, мужское телосложение, фер- тильность и производство спермы, Х-хромосома насчитывает около 2000 генов, лишь отдельные из которых имеют отношение к полу. Такое хромосомное несоот- ветствие между полами ведет к потенциальному дисбалансу в регулировании эм- бриологического развития. Если бы половые хромосомы были полностью экспресси- рованы во время эмбриогенеза, эмбрионы женского пола (как и женщины в течение всей жизни) получали бы двойную дозу генов Х-хромосомы, а эмбрионы мужского пола (и мужчины) — одинарную. Это могло бы привести к существенным регулятор- ным проблемам. В 1961 году Мэри Ф. Лайон, бывшая ученица пионера эпигенетики Конрада X.
Уоддингтона, поняла, что разгадка может заключаться в отключении одной из X- хромосом у женщин. Ее идея подтвердилась, когда генетики доказали, что «X- инактивация» у эмбрионов женского пола происходит примерно на 16-й день раз- вития. Удивительно, что при этом не выбирается Х-хромосома определенного ро- дителя. Инактивация случайным образом касается либо отцовской, либо материн- ской Х-хромосомы. Кроме того, отключается не вся хромосома, а около 60 % ее генов. Оставшиеся 40 % необходимы для защиты эмбриона от рецессивной мутации по Х-хромосоме. Вот почему у женщин почти не бывает цветовой слепоты или ге- мофилии. Им бы понадобилась двойная доза мутировавших рецессивных генов, в то время как мужчинам хватает одной копии, содержащейся в Х-хромосоме. В 1991 году, почти через 30 лет после того, как Лайон пришла в голову идея инактивации, ученые из Стэнфордского университета выяснили, что один ген в инактивированной Х-хромосоме играет ключевую роль в процессе ее отключения. Этот ген назвали Xist, что расшифровывается как X inactive specific transcript. Ученые также предположили, что он должен действовать путем транс- ляции в соответствующий Xist — белок. Но его поиски ни к чему не привели. Это было удивительно, ведь они могли отследить экспрессию гена в соответствующую информационную РНК, которая проходила сплайсинг для удаления интронов и экзо- нов, соединенных друг с другом традиционным образом. Однако после этого иРНК не перемещалась в рибосомы для производства белка. Кажется, пришло время сно- ва сесть на наш волшебный поезд, чтобы воочию понаблюдать за одним из самых поразительных недавних открытий в области человеческого генома. Мы въезжаем в волшебную страну, и я направляю поезд по одному из двух одинаковых путей — X- хромосом. Мы попали в геном эмбриона женского пола в критический 16-й день эмбриогенеза. Мы видим, как делятся клетки эмбриона и копируется геном. Рельсы нашего пу- ти расходятся, разрываются слабые водородные связи между шпалами, и смысловая нить ДНК отделяется от антисмысловой. Скорость копирования потрясает. Надви- гается метель, но вместо снежинок в ней нуклеотиды РНК — Г, А, Ц и У. На на- ших глазах некоторые участки смысловой нити начинают светиться разными цвета- ми. Одни из них обозначают гены, другие — промоторы, третьи — вирусные участ- ки, а четвертые — участки, о которых мы пока ничего не знаем. Этот процесс очень похож на кодирование белка, которое мы уже видели, и при котором нить ДНК копируется на нить информационной РНК. Но здесь, судя по всему, копирова- ние не прекращается и захватывает несколько тысяч нуклеотидов, составляющих примерно один ген. Формируется огромная молекула РНК, состоящая из 17 тысяч нуклеотидов. Судя по всему, она имеет необычную внутреннюю структуру, в кото- рой присутствуют генетические эквиваленты точек, или стоп-кодоны. До этого мы не видели ничего подобного. — Что это такое? — Это длинная некодирующая РНК, результат работы того, что некоторые гене- тики называют РНК-геном. Научное название для нее — Xist — РНК. Мы наблюдаем, как молекула РНК проплывает над Х-хромосомой, изменяя эпиге- нетические маркеры активирующих гены гистонов таким образом, что группы гис- тонов превращаются в плотные некодирующие формации, и собирая вокруг себя об- лачка белков для метилирования пар Ц — Г. — Что происходит? — Она отключает хромосому, но не целиком, а лишь на 60 %. Xist был признан первым из нового удивительного класса эпигенетических кон- тролирующих механизмов, которые мы сегодня называем длинными некодирующими РНК, или днРНК. Вскоре после этого была открыта еще одна днРНК, которая объ- яснила важную эпигенетическую загадку. Генетики уже знали, что геном может распознавать происхождение хромосом из пары. Иными словами, он может выбирать отцовскую или материнскую хромосому
при экспрессии определенного гена или группы генов. Эпигенетический механизм, который называется импринтингом, является ключевым фактором в развитии таких генетических заболеваний, как синдромы Прадера — Вилли или Ангельмана, потому что он выбирает поврежденную хромосому, полученную от одного из родителей, в то время как парная ей может быть абсолютно здоровой. Генетики выяснили, что основным механизмом действия импринтинга является эпигенетическое отключение определенной области второй (не выбранной) хромосомы с помощью длинной неко- дирующей РНК, получившей название Air. Вдохновленные этими открытиями, ученые начали искать другие длинные некоди- рующие РНК и выяснили, что они вписаны в различные участки генома млекопитаю- щих. Со временем днРНК были признаны частью недавно открытой и очень мощной эпигенетической регуляторной системы, что дало толчок новым исследованиям, которые ведутся и сейчас. Мы уже знаем, что человеческий геном, как и геном растений и животных, содержит множество длинных и коротких некодирующих РНК, среди которых днРНК длиной от 200 до 100 тысяч нуклеотидов выделяются в от- дельный класс. То, что мы знаем о кодировании таких днРНК, на первый взгляд кажется необычным, но при этом поразительно логичным. Существует второй, совершенно новый вариант считывания всего генома. Этот вариант затрагивает обычные границы генов или регуляторных последовательно- стей. В таком случае можно кодировать любую последовательность, входящую в состав экзона, группы экзонов, промоторного региона, или комбинации промотора и экзона, или регуляторного длинного кольцевого повтора вируса, или всего этого вместе. В результате транскипции возникают некодирующие молекулы РНК. Вот вам и объяснение неизвестных 50 % генома. Я вижу удивление на вашем лице. Мы все еще находимся на волшебном поезде, направляясь в обычный мир. — Загадка состояла в том, как именно получались такие геномные последова- тельности. При прочтении генома в 2001 году все последовательности информаци- онных РНК, обнаруженные в человеческой клетке, компилировались с помощью тех- нологии, носящей название маркерных экспрессируемых последовательностей. Ин- формационная РНК реверсировалась до ее комплементарной ДНК, или кДНК, поэтому схема 2001 года основывалась не на ДНК человеческого генома, а на совокупно- сти кодов всех информационных РНК, экспрессированных из ДНК. Вы все еще качаете головой. — Когда речь идет о генетических последовательностях, геном или большая его часть на самом деле транслируется дважды — двумя совершенно разными способа- ми... — Ага, то есть весь геном копируется два раза. — Точно. Вот почему черная дыра составляла 50 %. В ней не хватало второй трансляции в некодирующие РНК. Теперь мы видим, как старый подход к геному, в котором основное внимание уделялось генам ДНК, кодирующим белки, мешал нам увидеть всю картину целиком. Это более комплексное понимание все еще подвергается оценке специалистов. Номенклатура некодирующих РНК проста и предсказуема — они называются в честь кодирующей их последовательности генома. Последовательность, основанная на одном экзоне или интроне, называется экзонной или интронной днРНК, на гене — генной днРНК и т. д. Может быть получена днРНК из смысловой нити ДНК, из промоторной последовательности, из целого гена, включая все экзоны и интроны, или даже из промежуточных последовательностей между различными генами, вклю- чая регуляторные области. Кроме того, таким же образом она может кодироваться и антисмысловой нитью ДНК. Некоторые кодируются в обоих направлениях и назы- ваются двунаправленными транскриптами. Существуют даже митохондриальные днРНК и вирусные или LINE — и SINE — ассоциированные РНК, которые коллективно назы- ваются днРНК, ассоциированными с повторами. Их цель состоит в эпигенетическом
контроле генома, и, как можно понять из их невероятного репертуара, они отве- чают за множество геномных функций. Одна из таких функций — взаимодействие с так называемыми регуляторными бел- ками, то есть белками, которые включают и выключают гены. К нити ДНК в опре- деленной точке присоединяется днРНК, захватывает регуляторный белок и перено- сит его туда, где он должен находиться, чтобы влиять на соответствующий ген. И хотя исследования в этой области все еще ведутся, мы уже знаем, что днРНК участвует в эпигенетической, генетической и геномной регуляции различных, по- рой очень сложных биологических процессов. Они имеют значение на эмбриональ- ном этапе развития, где играют важную роль в стволовых клетках эмбриона — плюрипотентных клетках, из которых он полностью состоит на ранней стадии. Участвуют днРНК и в дифференциации стволовых клеток, которая затем ведет к появлению различных органов и тканей. Как мы уже видели в случае синдромов Прадера — Вилли и Ангельмана, они играют важную роль в наследственных аспек- тах некоторых заболеваний обмена веществ. Кроме того, они имеют отношение к развитию рака груди, мочевого пузыря, прямой кишки, простаты, легких, костей, мозга, меланомы и лейкемии. Также существует мнение, что днРНК могут влиять на развитие аутоиммунных заболеваний, ишемической болезни сердца, неврологи- ческих заболеваний, таких как спинально-церебеллярная атаксия, синдром Марти- на — Белл, болезнь Альцгеймера и, вероятно, на процесс старения. Теперь мы можем заполнить пробелы и составить новую схему генома (приведена диаграмма человеческого генома на 2012 год). >% — 1,5% — гены некодирующие РНК позвоночных 13% — SINE 3 % — ДНК-транспозоны Разбивка человеческого генома по ДНК. Какой невероятной сложностью обладает структура, лежащая в основе нашего существования! Различные генетические единицы не расположены в разных частях генома группами, как мы видим на схеме, а разбросаны по нему так, что гены вирусов и позвоночных перемешиваются, а ДНК, которая транслируется в некоди- рующую РНК, игнорирует возможные функции других кодирующих последовательно- стей и втирается между ними. Пестрые разнообразные структуры идут друг за другом в хромосомах, а порой сидят друг у друга на головах. В этом потрясающе /
запутанном резервуаре наследственности спрятана тайна человеческой истории от наших самых далеких предков, еще даже не похожих на людей, и до сегодняшнего дня. А теперь я предлагаю отправиться навстречу новым загадкам. 14. История, хранящаяся в ДНК Эту науку мы воспринимаем по-другому, нежели физику. Она косвенным образом формирует наше представление о нас самих. Когда-то ее тайны казались опасными и запретными, но сегодня ее результаты обещают стать практичными и важны- ми для каждого из нас. Хорас Фриленд Джадсон. Восьмой день творения 13 февраля 2014 года журнал Nature опубликовал статью «Геном человека позд- него плейстоцена (на основании останков, обнаруженных в захоронении культуры Кловис в Западной Монтане)». Кловис — это доисторическая американская культу- ра, названная по городу в штате Нью-Мексико, в районе которого в 1920-1930-х годах были найдены каменные орудия этой культуры. Представители Кловис прожи- вали здесь в конце последнего ледникового периода, то есть примерно 13-12,6 тысячи лет назад, и многие американские палеонтологи считают ее прародитель- ницей всех коренных племен Северной и Южной Америки. На момент публикации статьи ученые еще не пришли к единому мнению относительно происхождения куль- туры Кловис. Большинство считало, что ее представители пришли в Америку из Азии, но некоторые предполагали альтернативный путь через Юго-Западную Европу по окраинам ледниковых шапок, покрывавших Атлантический океан. Историческая значимость монтанского захоронения сразу была очевидна. Оно было обнаружено в 1968 году на землях, принадлежащих семейству Анзик, у подножия Скалистых гор неподалеку от Уилсола. В захоронении были найдены череп и останки костей мальчика в возрасте от года до полутора лет, которого исследователи назвали Анзик-1. Помимо этого в единственном известном науке захоронении культуры Кловис имелось множество каменных орудий и фрагментов костяных инструментов. Радиоуглеродный анализ показал, что возраст костей ребенка составлял 12 700 лет. Таким образом, монтанское захоронение оказалось самым древним из обнару- женных на территории Северной Америки. Этот факт, а также наличие в захороне- нии характерных инструментов доказывали, что Анзик-1 умер на самом раннем этапе кловисскои миграции. Секвенирование его генома могло бы дать ученым ценнейшую информацию об этническом и географическом происхождении первых аме- риканцев . Решение этой задачи взяла на себя команда эволюционных биологов из Дании совместно с экспертами из Национального исторического музея и Копенга- генского университета. Итак, что именно искали ученые в геноме мальчика, умершего во время послед- него оледенения Земли? Они хотели больше узнать о нашем происхождении и о миграциях людей в те времена, когда их выживание зависело от охоты и собирательства, когда все ин- струменты и оружие делались из дерева, кости и камня и когда не существовало границ, империй, городов и сельхозугодий. Чтобы лучше понять, что они искали, нужно знать термин «однонуклеотидный полиморфизм», или SNP. Звучит сложно, но, как мы увидим дальше, на самом деле нет ничего проще. Итак, добро пожаловать на наш волшебный поезд, идущий по рельсам ДНК. Сегодня маршрут проложен по участку ДНК половой клетки (сперма-
тозоида или яйцеклетки) во время ее формирования. Я хочу обратить ваше внима- ние на процесс, который иногда происходит при репликации ДНК. Думаю, мне не нужно напоминать, что перегоны нашего железнодорожного полотна состоят из комплементарных нуклеотидов. Ц всегда присоединяется к Г, А и Т с помощью во- дородных связей. Наблюдая репликацию, вы можете видеть, как рельсы начинают расходиться в стороны. Водородные связи ослабевают и расщепляются, начинается процесс копирования. Я направляю наш поезд по самой нижней ветке — так назы- ваемой антисмысловой нити. Мы долго едем на восток, пока, наконец, я не оста- навливаю паровоз. Давайте выйдем из вагонов и рассмотрим один железнодорожный перегон. — Итак, перед вами участок ДНК в так называемой некодирующей части генома. Он не является элементом гена, который кодирует белок. — Что же мы ищем? — Ошибку копирования. Как и раньше, вы легко ее замечаете. Ошибка возникла там, где при повторном формировании полотна должны были соединиться Г и комплементарный ему Ц. На месте Ц (цитозина) оказался Т (тимин). Итак, перед нами еще одна точечная му- тация. Очевидно, что Г и Т не могут соединиться друг с другом, поэтому данный участок полотна является поврежденным. Но в ходе последующих циклов реплика- ции находящийся не на своем месте Т будет привлекать комплементарный А (аде- нин) при копировании в новую кодирующую нить. Это изменение в последователь- ности ДНК будет передано в половые клетки, унаследовано сформировавшимся из них ребенком, а затем — и всеми его потомками. Именно такое изменение и назы- вается однонуклеотидным полиморфизмом, или снипом (по англоязычной аббревиа- туре SNP) . 1 С С G L SNP ■:ii ■■^ Мутация происходит в некодирующей последовательности, поэтому она не по- влияет на здоровье ребенка. Естественный отбор игнорирует такие снипы. Выра- жаясь научным языком, мы можем сказать, что они селективно нейтральны. Это означает, что все последующие поколения наследуют их без вреда или преиму- ществ для себя. С течением времени однонуклеотидные полиморфизмы накапливают- ся в популяции вида, создавая генетические маркеры в определенных участках хромосом. Затем такие маркеры становятся указателями на конкретные генетиче- ские линии. В геноме каждого человека существуют миллионы снипов. Они указывают на раз- личия как между отдельными особями, так и между целыми популяциями. Некоторые снипы формируют четко очерченные кластеры в определенных участках хромосом. Такие кластеры называются гаплотипами и наследуются как единое целое. Они не повреждаются даже при обмене элементами совпадающих хромосом во время половой рекомбинации, которая происходит в ходе формирования яйцеклеток или спермато- зоидов . Здесь я должен отметить, что изначально понятием «гаплотип» обознача- лись кластеры генов, имеющие тенденцию к совместному наследованию. Однако оп-
ределение гаплотипа пришлось изменить, когда мы выяснили, что большая часть человеческого генома состоит не из генов. Если вы мужчина, то гаплотип вашей Y-хромосомы будет одинаковым у вас, вашего отца и всех предков мужского пола по отцовской линии. То же относится и к митохондриальному гаплотипу, который и мужчины и женщины получают по линии матери. Генетики используют и другой способ группировки — в гаплогруппы, которые применяются для того, чтобы объединять гаплотипы по общему предку. Однако здесь я должен призвать вас быть внимательными, так как некоторые генетики игнорируют различия и используют понятия «гаплогруппа» и «гаплотип», как если бы они обозначали одно и то же. Например, мужчины кельтского происхождения, то есть ирландцы, валлийцы и баски, объединены Y-хромосомной гаплогруппой, как и мужчины германо-скандинавского происхождения. Но если пойти еще дальше, то большинство европейских мужчин (или женщин) можно объединить в гаплогруппу еще более раннего происхождения, например по азиатским корням. По этой причи- не гаплотипы обычно используют при работе с близкими родственниками и генеа- логическими деревьями, а гаплогруппы — при генетических исследованиях более далеких исторических популяций. Гаплогруппа (или гаплотип) начинается с корневой, или основной, мутации, которая обнаруживается в ходе археологических и палеонтологических исследова- ний у определенной человеческой популяции. Затем к ней добавляются дополни- тельные селективно нейтральные мутации в рамках того же региона распростране- ния хромосомы, которые со временем создают различимые генетические подгруппы. Корневую мутацию обычно обозначают заглавной буквой, а последующие мутации, возникающие за счет дополнительных снипов, — цифрами или строчными буквами. Генетические линии формируют что-то вроде дерева — от единого ствола отходят ветви, которые становятся все тоньше и тоньше. Эти ветви обозначают подгруп- пы, расходящиеся от основной группы в течение тысяч, десятков или даже сотен тысяч лет. Одна такая древняя гаплогруппа, обнаруживаемая исключительно в митохондри- альной ДНК, называется D — кладом, или монофилетическим таксоном D. Он возник как корневой снип в популяции, проживавшей в Северо-Восточной Азии, включая современную Сибирь, примерно 48 тысяч лет назад. Со временем потомки популя- ции D привнесли в митохондриальную ДНК и другие снипы, что привело к возник- новению четырех ветвей, или кладов, от D1 до D4. Дополнительные мутации в рамках продолжавших мигрировать ветвей стали причиной появления подгрупп. Ка- ждая новая ветвь, или подгруппа, соответствовала определенному географическо- му местоположению или временному отрезку движения популяции, что можно было подтвердить при помощи археологии, например методом радиоуглеродного анализа. Так популяционные генетики отслеживают исторические передвижения и взаимодей- ствия различных ветвей по всей Азии и Европе, а также, через некоторое время, по Северной и Южной Америке. Но вернемся к ребенку Анзик-1. Мы знаем, что радиоуглеродный анализ опреде- лил его возраст как 12 600-13 000 лет. Это значит, что этот ребенок был жив в самом начале колонизации обеих Америк. Его митохондриальная гаплогруппа — D4h3a, редкая генетическая линия, характерная для коренных народов Америки. Учитывая датировку и гаплогруппу, исследователи заключили, что Анзик-1 при- надлежал к этнической группе, близкой к основателю линии D4h3a, то есть пред- ставители его народности были предками 80 % коренных американцев и близкими родственниками остальных 20 %. Изучение генома Анзик-1 также показало далекое сходство с некоторыми европейскими гаплотипами. В журнале той же группой генетиков и археологов были описаны останки маль- чика возрастом 24 тысячи лет, обнаруженные в раннепалеолитическом захоронении в Сибири. Это самые древние останки современного человека, найденные на сего- дня. Изучение его гаплотипа показало, что он принадлежал к еще более старой
митохондриальной гаплогруппе, чем Анзик-1, точнее, к базовой линии гаплогруп- пы R. Сегодня к ней относятся люди, проживающие в Западной Евразии, Южной Азии и на Алтае на юге Сибири. Родственные гаплогруппе R-линии формируют гап- логруппу Q, которая распространена среди коренного населения Америки. В Евра- зии ее ветви, наиболее близкие к американским, также встречаются на Алтае. По мнению датского палеонтолога Эске Виллерслева, который руководил секвенирова- нием геномов обеих находок, «в какой-то момент в прошлом группа жителей Вос- точной Азии и группа из Западной Евразии встретились, и их потомки широко распространились по миру». В частности, они направились на восток по сухопут- ному мосту между Азией и Северной Америкой и обнаружили два огромных богатых континента, не заселенные людьми. От них произошло большинство коренных аме- риканских народов, которые известны нам на сегодня, включая Анзик-1. Пускай не все согласны с Виллерслевом, останки этих двух мальчиков объясняют, почему у коренных американцев и западных евразийцев совпадает от 14 до 38 % генома. Снипы, гаплотипы и гаплогруппы характерны не только для нашего ядерного ге- нома. Рассказывая обо всех этих явлениях, я упоминал митохондриальную ДНК. Давайте снова сядем в поезд и отправимся в ультрамикроскопический мир в поис- ках ответа на очередную загадку. Но на этот раз мы направимся не в ядерный геном, а на территорию, лежащую за пределами ядерной мембраны, к поразитель- ным ландшафтам цитоплазмы. Мы осторожно передвигаемся по этому битком набито- му пространству, находящемуся в постоянном движении и напоминающему работаю- щий завод. Здесь производятся новые белки, старые расщепляются для переработ- ки, а огромные машины, похожие на летающие сосиски гигантского размера, из- влекают энергию из газообразного кислорода и облекают ее в форму, подходящую для хранения. Это и есть митохондрии — жизненно необходимые нам органеллы. На наших глазах посередине митохондрии появляется стяжка, разделяющая ее на две половины. Поезд везет нас еще глубже в ультрамикроскопический мир, и мы проникаем сквозь оболочку одной из половинок. Внезапно мы уменьшаемся, а ми- тохондрия становится размером с целый город. В нем мы находим еще один желез- нодорожный путь с сияющими рельсами из дезоксирибозы, стабилизаторами- фосфатами и знакомыми шпалами из парных нуклеотидов. Итак, мы попали в мито- хондриальный геном, имеющий иное эволюционное происхождение, чем ядерные хро- мосомы. Перед нами — тайна внутри еще большей загадки. — Мы уже говорили о митохондриях, вернее, откуда они взялись... — Да. Это генетический союз между тем, что когда-то было паразитической бактерией, и одноклеточным предшественником всей жизни на Земле. Митохондрии все еще сохраняют много признаков своего бактериологического происхождения. Например, у них достаточно генома для самовоспроизведения — именно это мы и видели. Каждый человек получает от отца половину ядерного генома, но от мате- ри — намного больше. Помимо ее половины ядерного генома мы наследуем физиче- скую структуру яйцеклетки, включая митохондрии. — Вот почему и мужчины и женщины получают митохондриальные генетические признаки только от матерей? — Да. И это объясняет, почему митохондриальное наследование не подчиняется законам Менделя, регулирующим доминантное и рецессивное поведение генов. Кро- ме того, митохондрии воспроизводятся куда чаще, чем ядерный геном. Поскольку они содержат бактериальные гены, а значит, менее способны исправлять ошибки копирования, они сильнее подвержены мутациям. — Так возникают митохондриальные снипы, гаплотипы и гаплогруппы? — Именно! И все они наследуются только от матерей, по материнской линии, уходящей в далекое прошлое. — Иначе говоря, несколько веков назад жила женщина, имеющая такую же мито- хондриальную ДНК, что и моя мать? — И такую же, как и у вас, за исключением снипов, которые накопились за это
время. На самом деле эту линию можно проследить гораздо дальше — до времен Древнего Рима, до зарождения сельского хозяйства на Плодородном полумесяце или вообще до появления самого вида Homo sapiens. Митохондрии. Наш паровоз свистит, из трубы вырываются клубы дыма, и пока мы движемся вдоль митохондриальной ДНК, я хочу чуть подробнее объяснить, как человеческая история записана в нашем геноме, или, если хотите, в двух симбиотически свя- занных геномах. Важно понимать, что, по сути, три части нашего голобионтиче- ского генома представляют собой библиотеки, в которых записаны три разные ге- нетические истории. Одна из них — митохондриальныи геном, который рассказыва- ет историю нашей материнской генетической линии. Y-хромосома, будучи частью нашего ядерного генома, отвечает за отцовскую линию, а оставшаяся ядерная часть, которая, по сути, представляет собой основу нашего генетического на- следия, рассказывает нашу историю как вида. Во время движения вдоль митохондриальной ДНК мы наблюдаем небольшие отличия в работе бактериального генома. Например, митохондриальныи геном гораздо меньше, чем геном одной хромосомы в ядре. Весь митохондриальныи геном состоит из 16 тысяч нуклеотидных пар (шпал), в то время как ядерный геном даже у по- ловых клеток, у которых он наполовину меньше обычного, составляют 3,2 милли- арда. В процессе полового размножения, задействующего ядерный геном, митохон- дриальные хромосомы не изменяются. На самом деле митохондрии вообще не имеют линейных хромосом. Путь, по которому мы едем, представляет собой одномерное кольцо, поэтому через какое-то время мы вернемся на место, с которого начали свое путешествие. — Симбиоз, то есть событие, после которого появились митохондрии, произошел всего один раз? — Мы точно знаем, что это было так, потому что все митохондрии в клетках растений, животных, грибов и дышащих кислородом простейших организмов про- изошли от одного предка. — Вы смогли определить это по митохондриальным генам? — Да. — Но если это произошло так давно, почему митохондриальныи и ядерный геномы не объединились? Это было бы логично, разве нет? — Вы правы, это было бы разумно. На самом деле большинство структурных бел-
ков, составляющих, как мы их сегодня называем, митохондриальные органеллы, кодируются ядерными генами. Мы полагаем, что как минимум 300 ядерных генов когда-то были митохондриальными, а затем произошел их перенос. — Но некоторые не перенеслись? — Почти все гены, которые остались в митохондриях, связаны с кислородным дыханием. Кислород — очень токсичный элемент. Возможно, для того, чтобы он не влиял на остальные органы клетки, его следует обрабатывать только одному типу органелл. — Но разве кислород не всегда был частью атмосферы? — Нет. Атмосферный кислород производят растения и цианобактерии. Это побоч- ный продукт их обмена веществ. Вы можете вспомнить, что появление кислорода в земной атмосфере оказалось губительным для многих океанских и прибрежных жи- вых организмов того времени. Выжили лишь те, кто смог им дышать. Но даже в клетках этих организмов такое токсичное вещество нужно было держать подальше от сложного ядерного механизма. Он должен был быть сконцентрирован в клетках- захватчиках , бывших бактериях, которые эволюционировали в митохондриальные органеллы, уже устойчивые к ядовитому воздействию кислорода. — Это похоже на ситуацию с вирусами и хромосомами. — Именно! Вирусы, которые экспрессировали свои гены как белки, сохранили оригинальную геномную структуру, включая контролирующие промоторы. Но давайте вернемся к использованию митохондриальнои генетики в палеонтоло- гии. Уникальные материнские митохондриальные линии стали мощным инструментом эволюционных генетиков, позволяя им изучать генетику популяций и сложные пе- редвижения людей в течение многих столетий. Вот почему нет ничего удивитель- ного в том, что компонент гаплотипа D4h3a, который связал ребенка из племени Кловис с его сибирскими предками, был обнаружен при изучении митохондриальнои ДНК Анзик-1. Как уже говорилось, еще одним эффективным инструментом популяционной гене- тики является Y-хромосома в ядерном геноме мужчин. Как и митохондриальная ДНК с ее исключительной связью с материнской линией, Y-хромосома позволяет отсле- дить линию наследования от отцов к сыновьям. У нее нет парной хромосомы для рекомбинирования, поэтому она не обменивается участками со второй хромосомой, в связи с чем появляется возможность отслеживать ключевые мутационные гапло- типы в различных Y-популяциях с течением времени. Например, в случае с Анзик- 1 ключевой Q-гаплотип его Y-хромосомы принадлежал к подгруппе L54*, которая, по расчетам генетиков, отделилась от другой ключевой гаплотиповой подгруппы МЗ примерно 16 900 лет назад. Это подтверждает, что Анзик-1 принадлежал к эт- нической группе, тесно связанной с первыми людьми, пришедшими в Америку. Насколько точны эти исследования гаплотипов и гаплогрупп? Английский король Ричард III знаменит благодаря одноименной пьесе Шекспира. Будучи последним из рода Плантагенетов, он был убит в битве при Босворте 22 августа 1485 года во время кровавой Войны роз. В пьесе Шекспира Ричард представлен злобным горбу- ном, который убил своего брата и двух юных племянников, а затем попытался же- ниться на племяннице. Но есть люди, пытающиеся защитить его репутацию, вклю- чая Филиппу Лэнгли из Общества Ричарда III. Она заявляет, что Шекспир очернил Ричарда, чтобы поддержать своих благоволителей Тюдоров, представитель которых в то время находился на троне. Проявив недюжинный детективный талант, Лэнгли по историческим документам обнаружила место, где был похоронен Ричард. Похороны прошли безо всяких по- честей, у монарха даже не было гроба — его тело просто закопали на территории августинского монастыря в Лестере. Получив небольшое финансирование, она уго- ворила археологов Лестерского университета провести раскопки на современном паркинге, находящемся на месте бывшего алтаря монастырской церкви. Во время раскопок был обнаружен человеческий скелет, совпадавший с описанием Ричарда.
Это был мужчина за тридцать со сколиозом, то есть искривлением грудного отде- ла позвоночника, что соответствовало шекспировскому описанию «горбуна». Кроме того, на теле были видны следы ран, из чего можно было заключить, что этот человек умер в бою. Радиоуглеродный анализ, проведенный двумя независимыми специалистами, датировал останки 1430-1460 и 1412-1449 годами. Это слишком рано для Ричарда, но масс-спектрометрия показала, что при жизни этот человек ел много морепродуктов, что могло повлиять на точность датировки. Скорректи- рованная дата попадает в диапазон с 1475 по 1530 год, что идеально совпадает со временем смерти Ричарда. Однако неуверенность все еще оставалась и, даже учитывая анатомию останков и результаты радиоуглеродного анализа, нельзя было однозначно утверждать, что обнаруженный скелет принадлежал королю. Однако в ходе генеалогического исследования была найдена женщина по имени Джой Ибсен (в девичестве Браун), которая являлась прямой наследницей матери Ричарда III по материнской линии. С генетической точки зрения миссис Ибсен являлась носительницей того же митохондриального гаплотипа, что и монарх. Од- нако после Второй мировой войны она эмигрировала в Канаду и в 2008 году умер- ла. К счастью, у нее остался сын Майкл, который с радостью предоставил обра- зец своей ДНК для анализа. Выяснилось, что и Майкл Ибсен, и скелет с парковки имеют один редкий митохондриальный гаплотип Лс2с. Итак, не оставалось сомне- ний , что найденные останки принадлежали королю из рода Плантагенетов. По мере изучения генетиками человеческого наследия мы все больше узнаем о том, как точно геном отражает важные моменты и эволюционные события нашей ис- тории. Если верить некоторым ученым, мы даже можем генетически вычислить Ада- ма и Еву. 15. Наши более далекие предки Одержимость окаменелостями отвлекла на- ше внимание от гораздо более щедрого источника эволюционной информации — ге- нетических данных. Луиджи Лука Кавалли-Сфорца Наши родственные связи друг с другом куда ближе, чем можно представить, что легко проверяется небольшим мысленным экспериментом. Предположим, каждый век насчитывает по четыре поколения. Мы можем нарисовать своеобразное дерево, ка- ждая ветвь которого будет обозначать нашего предка и раздваиваться по мере углубления в прошлое. Две бабушки и два дедушки происходят от четырех праба- бушек и четырех прадедов, восьми прапрабабушек и восьми прапрадедушек и т. д. Продвинувшись на два века, то есть на восемь поколений назад, мы обнаружим, что происходим от 256 человек, живших в одном поколении. Для четырех веков это число будет составлять 65 536, а для восьми — увеличится до 4 294 967,296, что больше, чем все население Земли в то время, а также чем все жив- шее до того момента человечество. Не нужно углубляться в прошлое дальше, что- бы понять, что с этим способом рассуждений что-то не так. Раз у нас не могло быть столько предков, значит, необходимо другое объяснение. Ответ прост: многие из наших предков — общие. На генетическом уровне это можно определить, строя графики гаплотипов. Если же использовать вместо гап- лотипов гаплогруппы, наши деревья будут иметь еще больший географический ох- ват и уходить глубже в прошлое. Чем ближе родственные связи между людьми, тем больше у них будет общих гаплотипов и гаплогрупп. Каждая уникальная гапло- группа является маркером, генетическим сигналом существования одного- единственного предка в определенном месте, унаследовавшего соответствующий
снип. Благодаря маркерам гаплогрупп можно идентифицировать популяционные группы и получить картину их последующих движений и миграций. Луиджи Кавалли-Сфорца, бывший профессором Стэнфордского университета, по- святил всю свою жизнь сбору генетической информации такого типа о различных человеческих популяциях. В своей книге Genes, Peoples and Languages Кавалли- Сфорца пишет, что различных рас не существует. Все отличия, которые мы видим между жителями Африки, Азии, Европы и Океании, представляют собой лишь внеш- ние эволюционные адаптации к местным условиям, таким как климат. Генетические исследования различных народов по всему миру подтверждают, что все мы являем- ся представителями одного вида, и сходства в нас превосходят различия. Архео- логические исследования окаменелых костей, общих инструментов и паттернов проживания и культуры указывают на то, что наши общие предки вышли из Африки, скорее всего, из ее восточной части к югу от Сахары. Традиционные археологи- ческие дисциплины сегодня подкрепляются и расширяются генетическими исследо- ваниями, которые позволяют нам увидеть историю человечества куда глубже, чем когда-либо ранее. Мы уже говорили о том, как отдельные кластеры мутаций, называемые снипами и возникающие в митохондриальных и Y-хромосомах, позволяют генетикам отслежи- вать генетические линии гаплотипов и гаплогрупп и таким образом составлять карты миграций человеческих популяций в доисторические времена. Точно такие же признаки гаплотипов и гаплогрупп можно обнаружить в 22 парах человеческих хромосом, не связанных с половыми различиями, — так называемых аутосомах. Так появляется третий путь наблюдения за линиями наследования и движением популя- ций . Отслеживая распространение специфических эндогенных ретровирусов, можно выявить и африканское происхождение Homo sapiens, и последующую глобальную миграцию «раннего современного человека». Геномные вирусы также играют роль в таких исследованиях. Например, благодаря информации о распространенности двух эндогенных ретровирусов человека, HERV-K113 и HERV-K115, мы больше знаем о собственной истории. В отличие от большинства других вирусов HERV эти два, судя по всему, появи- лись в нашем геноме после первой миграции современного человека из Африки. Значительное количество вирусов HERV встречается у всех людей, но HERV-K113 и HERV-K115 распространены в геномах выходцев из Восточной Африки, Аравии и Азии, в то время как у европейцев их обнаруживают редко или не находят вооб- ще . Некоторые генетики полагают, что это может означать наличие более чем од- ной миграции современных людей из Африки с постепенным расширением территории проживания или возвратом на прежние земли в связи с существенными изменениями климата и окружающей среды. Как мы знаем, митохондриальная генетика предлагает ряд мутационных марке- ров, которые позволяют отслеживать некоторые из этих сложных популяционных передвижений. Если бы влияния эволюционных изменений не существовало, каждая дочь наследовала бы от матери один и тот же митохондриальный геном. Так по- вторялось бы снова и снова в течение всей человеческой истории. Если бы это было так, мой митохондриальный геном, унаследованный от матери, был бы иден- тичен митохондриальному геному нашего общего предка, жившего в Африке 200 ты- сяч лет назад. Но нам известно, что митохондриальный геном изменяется под влиянием ошибок копирования, или мутаций, во время деления митохондрий. Ино- гда такие ошибки копирования повреждают функции митохондриального генома, что приводит к болезням. Но такие патологические мутации нельзя рассматривать как маркеры наследования, потому что заболевание снижает репродуктивную пригод- ность особи. Только те мутации, которые на нее не влияют, включаются в геном как маркеры наследования. Они становятся частью гаплотипов или гаплогруппы, которые не влияют на выживаемость, а значит, игнорируются естественным отбо- ром и могут существовать без изменений в течение долгих периодов времени.
Такие снипы возникают в предсказуемые временные интервалы, что позволяет генетикам сравнивать количество мутаций в определенном участке генома с моле- кулярными часами. Мы знаем, что ключевые кластеры мутаций в некоторых регио- нах митохондриальнохю генома (гаплотипы и гаплогруппы) могут быть привязаны к конкретному лицу, месту и времени, от которых они распространяются по популя- ции. Таким образом можно проследить ее движение и миграцию во времени и в пространстве. В то же время различия между гаплогруппами являются маркерами разных исторических популяций. Если же мы обнаруживаем гаплогруппу, встречаю- щуюся у множества рассеянных в пространстве разных популяций (что случается редко) , то можем считать ее важным показателем наличия у всех них общего предка. Что, если ученые найдут митохондриальную гаплогруппу, которая будет встре- чаться у всех людей на Земле? Она будет указывать на одну-единственную женщи- ну, являющуюся матерью всего человечества, на генетическую Еву. Именно об этом задумалась группа генетиков из Университета Калифорнии в Беркли под руководством Аллана Уилсона в 1980-е годы. Вместе со своими сту- дентами Марком Стоункингом и Ребеккой Л. Канн Уилсон исследовал митохондри- альную ДНК 147 американцев, представляющих разные расы и этнические группы. Они искали общие гаплогруппы, которые позволили бы им составить генеалогиче- ское древо для всего человечества. За десять лет до этого к группе Уилсона присоединился Уэсли Майкл Браун, разработавший новую технологию скрининга ми- тохондриальной ДНК. Пара ученых сумела определить, что мутации в митохондри- альной ДНК проходят на 5-10 % быстрее, чем в ядерной. Именно Уилсону пришла в голову идея молекулярных часов, основанная на предсказуемой частоте появления мутаций в человеческом геноме с течением времени. Уилсон и Браун были убежде- ны, что обладают всеми необходимыми инструментами для изучения митохондриаль- ных мутаций как единицы измерения эволюционных взаимоотношений во времени. В работе Уилсон и его коллеги писали о том, что все население Земли делится на две обширные митохондриальные гаплогруппы. Одна характерна только для Аф- рики, вторая включает в себя некоторые африканские группы и все остальное че- ловечество . На основании этого команда Уилсона сделала некоторые выводы. Для начала эти данные подтверждали теорию о выходе из Африки, предложенную палео- антропологами, и противоречили альтернативной мультирегиональной теории, ко- торая утверждает, что современные люди в течение долгого времени развивались на разных континентах. Кроме того, эти данные служили подтверждением недавне- го общего происхождения человечества, то есть того факта, что все люди на Земле вышли из единой, связанной родственными узами популяции, которая появи- лась в Африке в определенный момент в последние 200 тысяч лет. Но на этом экстраполяция не закончилась. Африканская гаплогруппа была наиболее генетиче- ски разнообразной, что впоследствии подтвердилось множеством исследований. Между двумя африканскими поселениями, разделенными крупной рекой, может быть больше генетических различий (выраженных в снипах), чем между разными народа- ми Евразии. Если вспомнить, что снипы возникают в результате мутаций в опре- деленные временные промежутки, становится понятно, что человечество проживает в Африке куда дольше, чем где бы то ни было на Земле. Но Уилсон и его коллеги сделали еще один удивительный вывод. Они заявили, что нашли генетические свидетельства существования «последнего общего предка современных людей» женского пола — женщины из Африки, которая первой приобре- ла мутацию митохондриальной гаплогруппы, характерную для всех сегодняшних жи- телей Земли. Команда Уилсона вычислила, что эта женщина, которую СМИ окрести- ли «митохондриальной Евой», внесла свой вклад в общую гаплогруппу всех своих потомков примерно 140-200 тысяч лет назад. История митохондриальной Евы ока- залась на первых полосах газет и одновременно поразила и ввела в недоумение общественность. Разумеется, многие люди, не интересующиеся научными деталями,
в том числе представители различных религиозных групп, решили, что митохонд- риальная Ева была единственной матерью всего человечества. В данном случае нам следует проявлять разумную осторожность (по причинам, которые станут понятны немного позже). А прямо сейчас давайте нанесем нашей общей праматери визит в ее сообществе охотников и собирателей и посмотрим, как именно она оказалась связанной со всем остальным миром. Судя по всему, она мало чем отличалась от остальных женщин в своей неболь- шой , объединенный родственными связями группе. Некоторые ученые считают, что эта группа походила на современную народность сан, проживающую в Южной Африке и занимающуюся охотой и собирательством. Мужчины сан ловят рыбу гарпуном или охотятся на наземных животных, а женщины выкапывают съедобные коренья или со- бирают моллюсков на побережье. Мы знаем, что у митохондриальной Евы была спо- собность к языкам, а значит, и весь социальный потенциал, который с ней свя- зан. Нам известно, что она могла украшать свою кожу или одежду узорами, нане- сенными охрой. Мы даже можем предположить, как именно выглядела эта одежда. Вероятно, это была юбка из растительных волокон или звериной шкуры, идущая от талии вниз. Исследователи из Университета Флориды обнаружили свидетельства того, что одежда могла появиться у человека еще 170 тысяч лет назад. Скорее всего, она также украшала шею, запястья или одежду бусинами из небольших мор- ских раковин одинакового размера, ярко окрашенных природными пигментами. На- конец , мы можем предположить, что старшие женщины занимались обучением детей и девушек и рассказывали им, как искать пищу в лесу и на берегу, и как ухажи- вать за младшими. Бушмены (сан, са, сонква, масарва, басарва, куа) — собирательное название, применяемое к нескольким коренным южноафриканским на- родам охотников-собирателей, говорящим на койсанских языках и относимым к капоидной расе. Митохондриальная Ева не являлась единственной праматерью всего человечест- ва. Это была одна из женщин, которые жили и были репродуктивно активны в то время, когда она приобрела интересующую нас гаплогруппу. Все остальные женщи- ны также могли внести свой вклад в генофонд, но лишь ее митохондриальный ге-
ном дошел до современного человека. Давайте разберемся, как это произошло. Предположим, что в нашей группе охотников и собирателей насчитывается де- сять репродуктивно активных женщин. Только у одной из них, Евы, в митохондри- альном геноме есть интересующая нас мутация или небольшой кластер мутаций. Допустим, восемь женщин добились репродуктивного успеха и родили по два или три ребенка, которые дожили до взрослого возраста. Предположим, что у Евы де- тей трое — мальчик и две девочки. Все трое унаследуют ее митохондриальный ре- ном, но сын не передаст его дальше, потому что мужчины не участвуют в мито- хондриальном наследовании. По случайности у других женщин в группе может не оказаться дочерей, так что и они не внесут своего вклада в митохондриальное наследование. В последующих поколениях случайности продолжат распределяться подобным образом. В течение 140-200 тысяч лет, поколение за поколением, у по- томков Евы должны рождаться девочки, чтобы ее материнская линия не прерыва- лась до настоящего времени. Итак, теперь мы понимаем, что митохондриальная Ева вытащила счастливый би- летик исключительно волей случая. Это не означает, что другие матери (да и отцы, если уж на то пошло) не повлияли на нас генетически. Используя простей- шую математику, мы уже выяснили, что имеем множество общих предков, которые внесли свой вклад в другие аспекты нашего генома. Митохондриальная Ева почти наверняка жила в Африке, хотя где именно, точно неизвестно (вероятно, где-то на территории современной Танзании). Митохондри- альная гаплогруппа Евы представляет собой макрогаплогруппу L, возникшую при- мерно 120-200 тысяч лет назад. Ученые полагают, что сначала представители ее материнской линии распространились по всей остальной Африке, а изначальная гаплогруппа L развилась в подгруппы L0-L6. Принято считать, что популяции на- ших предков двигались из Восточной Африки на Ближний Восток, а оттуда — на запад, в Европу, и на северо— и юго-восток, в Азию, Океанию и обе Америки. Но на самом деле генетические свидетельства указывают на сложное движение с то набегающими, то возвращающимися волнами. Наконец, около 60 тысяч лет назад митохондриальная гаплогруппа L3 впервые разделилась на М и N в Восточной Аф- рике, затем попала на Аравийский полуостров, а оттуда распространилась (веро- ятно, в форме прибрежной миграции) в Азию, Евразию, Европу и Новый Свет. Со- ответственно, все митоходриальные линии наследования за пределами Африки про- исходят из групп М и N. Базовые линии наследования М и N сегодня прослеживаются вдоль южного побе- режья Азии. Археологические и генетические свидетельства показывают, что ми- грация продолжалась в течение тысяч лет и в подгруппах М и N по мере ее про- движения формировались более мелкие подгруппы, а линии наследования разделя- лись на ветви. Например, если изучить современное население Земли, мы узнаем, что носители митохондриальных гаплогрупп Н, I, J, Nib, T, U, V и W имеют ев- ропейское происхождение, А, В, С и D происходят из Азии и Нового Света, a G, Y и Z в основном ассоциируются с Западной Азией. Для ученого естественно сомневаться, поэтому я не могу не задаться вопро- сом: не слишком ли мы упрощаем ситуацию, когда говорим, что последователь- ность митохондриальных гаплогрупп можно экстраполировать на движение челове- ческих популяций и современное разнообразие человечества? Двое генетиков, Бригитта Пакендорф и Марк Стоункинг (последний начинал ра- боту еще в группе Уилсона в Беркли), предупреждают нас, что использование ми- тохондриальных гаплогрупп для описания крупных миграций имеет ограничения. Они не отрицают полезность этого инструмента, но ратуют за расширение иссле- дований до анализа всего митохондриального генома и далее. Логичным следующим шагом было бы включение в анализ отцовской линии наследования. Итак, где же во всех этих исторических исследованиях генетические свидетельства существо- вания Адама?
Как митохондриальное наследование передается только по материнской генети- ческой линии, так и наследование через ядерную Y-хромосому передается только по отцовской. Считается, что у Y-хромосомы нет партнера для рекомбинирования при формировании сперматозоидов, поэтому хромосомные элементы обоих родителей не смешиваются при появлении зародышевых клеток. На самом деле это не совсем так. Примерно 5 % Y-хромосомы может рекомбинироваться с Х-хромосомой при фор- мировании первичных половых клеток, но генетики предпочитают фокусироваться на 95 %, которые передаются от отцов к сыновьям без изменений. Их называют «специфическим мужским участком» Y-хромосомы, или MSRY. Бр-р-р, аббревиатуры! Возможно, вы, как и я, терпеть их не можете. К сожалению, нам придется иметь дело еще с двумя, которыми генетики любят бросаться во время жарких споров о материнской и отцовской линиях наследования. Эти аббревиатуры — LCA и MRCA — означают «последний общий предок» и «ближайший общий предок». Бр-р-р два раза! В отличие от митохондриальнохю генома, состоящего примерно из 16 тысяч пар оснований, в Y-хромосоме их насчитывается 60 миллионов. Это означает, что ис- следование мутаций в Y-хромосоме, снипов, гаплотипов и гаплогрупп гораздо сложнее, чем в митохондриальном геноме. В утешение можно сказать, что эти два типа исследований ориентируются на два разных вида генома с различным эволю- ционным и генетическим происхождением и соответственно разной частотой мута- ций и свойствами. Сочетание этих двух исследований значительно повышает точ- ность археогенетических расчетов. Первоначальные исследования гаплогрупп в Y-хромосоме также указывают на Аф- рику как на место развития современного человечества. Однако в данном случае в качестве места рождения самого раннего общего предка мужского пола, «Ада- ма», или Y-MRCA, указывается либо Западная, либо Восточная Африка. Базовая гаплогруппа — гаплогруппа А — чаще встречается у мужчин из Африки, чем из других регионов мира. Время появления Адама на свет не определено точ- но: называются цифры в 188, 270, 306, 142 и 338 тысяч лет назад. Несоответст- вия могут быть вызваны различиями в расчете значений так называемых молеку- лярных часов или объясняться трудностями в анализе очень длинных последова- тельностей ДНК. Недавние исследования группы Г. Дэвида Позника с участием 69 мужчин из девяти разных популяций и команды Паоло Франкалаччи с привлечением 1204 мужчин с Сардинии указали на более точный промежуток времени, в течение которого мог появиться наш общий предок мужского пола Y-MRCA, — от 120 до 300 тысяч лет назад. Y-хромосомный Адам, очевидно, проживал в африканском райском саду не одно- временно с митохондриальной Евой. Тем не менее, благодаря этим исследованиям теория о происхождении современного человека из Африки набрала обороты. Но когда ученые обратились к палеонтологической летописи за тот же ключевой пе- риод (100-300 тысяч лет назад), результаты оказались не такими впечатляющими. В статье в журнале Nature за 2003 год Крис Стрингер из Музея естественной ис- тории в Лондоне обратил внимание на отсутствие палеоантропологической инфор- мации за этот срок. При этом он также выделял два отчета, опубликованные в том же выпуске, в которых описывались три окаменелых черепа, найденные побли- зости от деревни Херто в Эфиопии. По мнению Стрингера, они представляют собой одну из самых важных на сегодня палеонтологических находок останков раннего Homo sapiens. Возраст этих черепов, два из которых принадлежали взрослым, а один — подро- стку, около 160 тысяч лет, что точно соответствовало и их генетической дати- ровке . Рядом с ними были найдены каменные орудия труда, принадлежащие так на- зываемой ашельской культуре (середина каменного века). Палеонтологи также об- наружили свидетельства того, что головы взрослых и подростка были отделены от
тел после смерти. Нижние челюсти были специально отсоединены, а с черепов сняты кожа и плоть. Это могло указывать на каннибализм, свидетельства которо- го иногда находят в окаменелых человеческих останках. Однако на черепах при- сутствовали и дополнительные «декоративные» отметки, нанесенные очень острым и тонким лезвием, что натолкнуло ученых на альтернативное объяснение. Такие пометки вместе с отполированными круглыми частями черепов указывают на суще- ствование формальных похоронных практик, а также культурное и ритуалистиче- ское отношение. Узоры отметок напоминали рисунок, который встречается на че- репах из Новой Гвинеи. Что касается именно этих поздних черепов, было допод- линно известно, что их использовали в ритуалах. Череп, найденный поблизости от деревни Херто в Эфиопии. Палеоантропологические свидетельства в сочетании со свидетельствами истори- ческими, хранящимися в человеческой ДНК, являются убедительным доказательст- вом происхождения современного человека из Африки. Тем не менее, остается еще множество загадок. Когда наши предки вышли из Африки и заселили остальной мир? Сделали ли они это в рамках лишь одной миграции? Или, учитывая миграци- онное поведение человечества в более недавние времена, а также нестабильность климата из-за наступления и отступления ледников и природных катаклизмов вро- де вулканических извержений, лучше предположить, что люди двигались то впе- ред, то назад, словно небольшие набегающие волны между двумя валами миграции? Упомянутое выше исследование Уилсона, а также многие последующие исследова- ния генетического разнообразия человечества указывают на еще одну загадку. Если сравнить генетическое разнообразие человека и его ближайшего родственни- ка шимпанзе, то человеческий геном окажется существенно менее разнообразным. Это особенно заметно при сравнении важной генетической области, называемой главным комплексом гистосовместимости (МНС). Как уже упоминалось ранее, он определяет иммунологические и биологические характеристики и играет важную роль в нашей иммунологической реакции на инфекционные микроорганизмы, такие как вирусы и бактерии. Такое отсутствие разнообразия — важное открытие, ука- зывающее на то, что в какой-то момент своей эволюционной истории (некоторые генетики полагают, что этот момент имел место незадолго до формирования со-
временного человека как вида или, возможно, его экспансии из Африки) челове- ческая популяция находилась на грани вымирания. Возникло генетическое «буты- лочное горлышко», которое сократило основную популяцию до менее чем 10 тысяч индивидов (некоторые полагают, что даже до тысячи). Какая катастрофа могла к этому привести? Некоторые полагают, что это могло быть извержение вулкана Маунт Тоба на Су- матре около 70 тысяч лет назад. Но если этот далекий катаклизм сумел почти уничтожить популяции от Азии до Африки, то людей, живших ближе к эпицентру, он должен был попросту стереть с лица земли. Выживание населения Индии, под- тверждающееся находками каменных орудий труда в слое над пеплом, ставит эту теорию под сомнение. Кроме того, выдающийся палеоантолог сэр Пол Мелларс из Университета Кембриджа нашел убедительные доказательства того, что современ- ные люди, скорее всего, достигли Азии в ходе миграции по побережью как мини- мум через 10 тысяч лет после извержения. Это заставляет усомниться в том, что именно извержение Маунт Тоба было интересующей нас катастрофой. Но существует и еще один кандидат на эту роль. Давайте вернемся к эндогенным ретровирусам, которые составляют примерно 9 % человеческой ДНК. Как вы помните, эндогенные вирусы появились в зародышевых линиях человека и его предков во время ретровирусных эпидемий. Последние из геномных вирусных захватчиков носят название HERV-K. Эта группа впервые оказалась в геноме при- матов, являвшихся предками человека, примерно 30 миллионов лет назад. Эволю- ционный вирусолог Луис П. Вильяреал из Университета Калифорнии в Ирвине пола- гает, что появление и колонизация генома приматов вирусами HERV-K — важная веха в развитии приматов, а впоследствии и человека. Это событие совпало с «выключением» более ранних захватчиков человеческого генома — вирусов на ос- нове ДНК, так называемых транспозонов. Большая часть HERV-K присутствует (в одинаковом хромосомном распределении) в организме каждого человека. Многие из них выполняют важные голобионтические функции в геноме в целом. После того как мы отделились от шимпанзе, в нашу зародышевую линию проникли как минимум 10 подгрупп HERV-K. Таким образом, они являются типичными именно для челове- ческого генома. Четыре из них оказались в человеческом геноме в течение по- следнего миллиона лет. Это вирусы HERV-K106, HERV-K113, HERV-K115 и HERV- К116. На основании молекулярных часов — здесь в таком качестве используются мутации ДНК в регулирующих областях вирусов (эти области называются длинными концевыми повторами), мы можем сделать вывод, что вирус HERV-K115 проник в хромосому 8 около миллиона лет назад, a HERV-K113 — в хромосому 19 примерно 800 тысяч лет назад. HERV-K116, попавший в хромосому 1, и HERV-K106 в хромо- соме 3 не имеют мутаций в длинных концевых повторах. Это означает, что их внедрение и соответствующая ему экзогенная ретровирусная эпидемия произошли позднее. В 2011 году команда ученых под руководством Джа опубликовали результаты ис- следования, проведенного с участием шести групп американских генетиков и эво- люционных биологов, которые совместными усилиями изучили распределение HERV- К106 у 51 американца разного этнического происхождения. Это позволило ученым разделить тестовую популяцию на четыре различные гаплогруппы. На основании данных по гаплогруппам исследователи сделали вывод, что вирус HERV-K106 поя- вился в человеческом геноме примерно 91-154 тысячи лет назад, судя по всему, в результате ретровирусной эпидемии, с которой в то время столкнулась челове- ческая популяция. В отличие от HERV-K113 и HERV-K115, HERV-K106 присутствовал в геномах всех подопытных, что указывает на его крайнюю заразность. Судя по паттернам двух предыдущих пандемий ретровируса (ВИЧ-1 у человека и эпидемии среди коал в Австралии), экзогенные ретровирусы очень быстро распространяют- ся, инфицируя географически близкие виды. Мы знаем, как они ведут себя в от- ношении своих новых носителей. Представьте, какой урон мог бы нанести СПИД
юной человеческой популяции, не знающей ничего об эпидемиологии или лечении болезней. Для того чтобы эндогенная версия HERV-K106 стала настолько распро- страненной, экзогенный вирус должен был затронуть всю человеческую популяцию, от которой произошли современные люди. Данные о внедрении вируса в геном при- мерно соответствуют периоду, рассчитанному на основании калибровки митохонд- риального генома и Y-хромосом, а также окаменелостей, найденных в Среднем Аваше в Эфиопии. Через какое-то время изучение геномов древних людей, включая тщательное исследование эндогенных вирусных компонентов, может помочь отве- тить на вопрос, был ли вирус HERV-K106 причиной возникновения «бутылочного горлышка». Если отбросить все голословные рассуждения, множество веских доказательств указывает на то, что современный человек появился в Африке примерно 150 тысяч лет назад. Но, кроме того, эти факты ставят перед нами новые вопросы. Когда современные люди вышли из Африки и начали заселять остальной мир? Была это одна крупная миграция или их было несколько? Мы знаем, что, прибыв в Европу и Азию, наши предки столкнулись с другими архаичными видами человека. Что про- изошло при этой встрече? 16. Великие доисторические дебри ...На втором этапе нам пришлось углубиться в великие доисторические дебри, чтобы проверить, существовали ли в то время элементы внутренней последовательности, подтверждающие верность нашего метода. Уильям Ф. Либби История увлекает нас рассказом о том, как появились мы и общество, в кото- ром мы живем. Для большинства из нас это увлечение ограничивается историей города или округа, где мы живем, или в более широком смысле — страны или кон- тинента , к которому мы чувствуем принадлежность. Это естественно, ведь они составляют часть того мира, с которым мы знакомы. Но существует и более глу- бокая история, выходящая за национальные или даже континентальные границы, история, начавшаяся во времена, когда жизнь была проще и вместе с тем труд- нее . В то время не было школ, работников и работодателей, ферм, стад скота, дающих мясо и молоко, магазинов с обменом товаров на деньги, даже машин и ме- таллических инструментов в целом. Это был затерянный мир, который Уильям Либ- би, пионер радиоуглеродной датировки, называет «великими доисторическими деб- рями»; захватывающий мир, о котором мы знаем очень мало, мир, представлявший собой важный этап человеческой истории и выходивший за национальные, этниче- ские и любые другие рамки, потому что он объединил всех существующих на дан- ный момент людей на Земле. Мы все являемся потомками этих первых современных людей, а потому всех нас должно интересовать, как проходило их развитие в Аф- рике и как, выйдя из нее, они сумели колонизировать оставшуюся часть планеты. Главнейшим фактором для понимания этого этапа нашей истории является архео- логическое изучение времени первого эволюционного появления раннего современ- ного человека. Эту тему мы уже затрагивали в предыдущей главе. Важно также определить надежные временные и географические рамки передвижений наших пред- ков во время миграции (или миграций) из Африки. Для археологов эта задача оказалась достаточно сложной, частично из-за скудности обнаруженных археоло- гических свидетельств, а частично из-за того, что многочисленные места нахо- док расположены в теплых регионах Африки, Европы и Азии, где органика плохо
сохраняется, что усложняет датировку. Но сейчас ситуация изменяется. Появля- ются новые научные технологии датировки и извлечения генетического материала из костей животных и ископаемых останков человека. Кроме того, расширяются и географические горизонты. Первого мая 2014 года я приехал в Оксфорд, чтобы расспросить об этом Катерину Дуку, сотрудника лаборатории радиоуглеродного анализа Оксфордского университета, и узнать больше об этих интересных новин- ках. Доктор Дука родилась в Греции, окончила Афинский университет, получив ди- плом специалиста по археологии и археологическим наукам, а затем переехала в Оксфорд, чтобы получить магистерскую и докторскую степени. Темой ее исследо- ваний была экспансия человека из Африки в Европу, в частности радиоуглеродная датировка этого процесса. В одной из публикаций Дуки я прочел о предложенной Либби концепции «великих доисторических дебрей», и именно интерес к радиоуг- леродной датировке мог помочь нам разобраться в этих «дебрях». Я спросил Ка- терину, как она заинтересовалась археологией. Может быть, в школе, или кто-то из членов ее семьи подогрел ее интерес к этой теме? — Нет. Если ты родился в Греции, то ты изначально немного одержим археоло- гией, потому что она повсюду. Меня интересует прошлое, будь то двести или двести тысяч лет назад. Возможно, продолжил я, ее больше всего интересуют люди? — Да, именно люди и их отношение к прошлому. Тема докторской работы Катерины Дуки звучала так: «Распространение совре- менного человека из Африки в Европу с точки зрения радиоуглеродного анализа». В 2006 году сэр Пол Мелларс опубликовал известную сегодня статью, в которой описывал, как именно современные люди попали в Европу. Если его теория верна, то в период от 80 до 60 тысяч лет назад в Африке имел место ряд технологиче- ских открытий. Убедительные доказательства этого были найдены в пещере Блом- бос в ЮАР и датированы возрастом 75-55 тысяч лет. Технологические прорывы включали в себя новые паттерны обработки каменных лезвий, создание скребков для шкур животных и инструментов для заострения кости и дерева, возникновение костяных наконечников копий и острых костяных шил, а также, судя по всему, появление первых стрел. Эти артефакты были найдены в том же археологическом слое, что и раковины с дырочками, использовавшиеся в качестве украшений (пер- вая находка подобного рода), а также большое количество красной охры, включая предметы с геометрическим орнаментом. Добавьте ко всему этому свидетельства масштабного обмена опытом и распределения по большим территориям. Важную роль играют и собранные другими учеными доказательства быстрого роста африканской популяции наших предков 80-60 тысяч лет назад. Найденные африканские инструменты и орнаменты поразительно схожи с находка- ми, обнаруженными в археологических раскопах на Ближнем Востоке, в Европе и Азии. Это рассматривается как свидетельство миграции современных людей из Аф- рики в указанные регионы примерно 45-50 тысяч лет назад. Разумеется, именно на эту экспансию предков современного человека в Евразию и обращает внимание в своей докторской работе Катерина Дука, и именно она стала впоследствии сфе- рой ее научных интересов. Одна из последних работ археолога под названием «В великих доисторических дебрях» рассказывает о том, как превращение Западной Евразии из места прожи- вания неандертальцев в континент, единственными жителями которого являются современные люди, стало одной из крупнейших трансформаций этого огромного ре- гиона. Я знал, что некоторые ученые верят в две крупные миграции ранних со- временных людей из Африки. Одна имела место примерно 120 тысяч лет назад, и ее свидетельствами являются останки гоминид, обнаруженные в пещерах Схул и Кафзех, а позднее в Палестине. Вторая, которую связывают с каменным укрытием Кзар-Акил в Ливане, произошла 45-39 тысяч лет назад. Это укрытие рассматрива-
ется как ключевой перевалочный пункт самой важной миграции, начавшейся с про- хождения через Ближний Восток. Катерина Дука возглавляла команду, занимавшую- ся радиоуглеродной датировкой человеческого поседения в Кзар-Акиле. Я спросил ее о странной фразе Либби. Что он имел в виду под доисторическими дебрями? То, что далекая история — сама по себе дебри, потому что мы мало что о ней знаем? — Либби — одна из величайших, если не самая великая фигура в радиоуглерод- ном анализе. Идеи, которые легли в основу этого метода, он сформулировал, ра- ботая на «манхэттенском проекте». Позднее именно за них он получил Нобелев- скую премию по химии. Радиоуглеродный анализ основывается на известной ученым скорости распада изотопа углерода С14. В атмосфере содержатся различные изотопы углерода в форме диоксида углерода, включая основной стабильный изотоп С12 и нестабиль- ный С14, которые представлены примерно в одинаковом соотношении. Эти изотопы потребляются растениями и микроорганизмами, через которые попадают в организ- мы других живых существ. После того как живое существо умирает, количество изотопов углерода у него в организме перестает пополняться. С этого момента соотношение С14 к С12 начинает уменьшаться, так как нестабильный изотоп посте- пенно распадается, превращаясь в стабильный. На измерении соотношения содер- жания этих изотопов и строится радиоуглеродный анализ, совершивший революцию в датировке палеолитических находок. Как я предполагаю, в этом был вклад Либ- би в изучение «доисторических дебрей». — Именно так. Если почитать научные работы, написанные до 1960-х годов, можно заметить, что там нет абсолютных датировок. Люди говорят о нескольких тысячах, или десятках тысяч, или сотнях тысяч лет, но точно определить время невозможно. — Каков самый далекий период времени, который можно определить при помощи радиоуглеродного анализа? — Пятьдесят тысяч лет. — Но ведь и до того много чего происходило. — Это наш предел. На самом деле нам очень повезло, потому что верхний лимит этого метода позволяет нам узнать больше о последних годах существования не- андертальцев и их взаимодействии с современными людьми в Европе и Евразии в целом. Для более ранних эпох нам приходится использовать другие методы, на- пример термолюминесценцию, при помощи которой можно говорить о событиях, про- исходивших 200, 300, а то и 500 тысяч лет назад. Мне было интересно больше узнать о работе, которую Катерина провела для по- лучения докторской степени. Доктор Дука объяснила мне, что предпочла сфокусироваться на зоне Средизем- номорья и попытаться отследить дальнейшие миграции в глубь Европы. Для этого существовало две возможности. Один путь, скорее всего, пролегал по средизем- номорскому побережью, а второй уходил на северо-запад вдоль Дуная. В течение многих лет предполагалось, что движение из Африки в Евразию шло через Ближний Восток, но свидетельства существования и датировки такого маршрута были скуд- ными. Возможно, археологам стоило еще раз пересмотреть свои взгляды. — Для меня, — рассказывает Катерина, — это было идеальное время. Я только начала свою докторскую работу и была заинтересована в развитии идей Меллара. Я решила провести датировку бусин из ракушек, которые находят по всему Среди- земноморью, чтобы, если получится, установить даты распространения современ- ного человека на континенте. Традиционно считается, что неандертальцы не ис- пользовали орнаменты подобным образом, да и в целом не производили бусины из раковин. Одним из первых мест, где я начала поиски, был Кзар-Акил. Мне захо- телось узнать больше о потенциале такого простого и широко распространенного материала, как раковины.
— Их часто находят в поселениях современных людей, датированных тем перио- дом? — Да, и в особенности в Средиземноморье. Они встречаются достаточно часто, и их потенциал огромен. Обычно раковины обнаруживают в больших количествах — целыми сотнями. — Когда вы говорите «Средиземноморье», какие именно регионы вы имеете в ви- ду? — Ливан, Южную Турцию, юг Греции, Италию, побережье Франции и Испании, вплоть до Пиренейского полуострова. — О каких ракушках идет речь? — Обычно это небольшие раковины, около одного-двух сантиметров в диаметре, с отверстием, сделанным каменным инструментом. — Слишком маленькие, чтобы их можно было считать пищей? — Нет, это не остатки еды. Эти народы очень тщательно выбирали виды, кото- рые употребляли в пищу. Скорее всего, они собирали раковины прямо на пляже, уже пустыми, но вскоре после гибели моллюсков. Затем они делали в них отвер- стия, — поэтому мы знаем, что раковины использовались как бусины для создания украшений или декорирования одежды... Идея моего исследования состояла в том, чтобы вернуться к местам стоянок, к первоначальным коллекциям раковин, и да- тировать все эти несколько сотен бусин. Углеродный анализ можно применять к различным материалам, включая мягкие ткани вроде кожи человека и животных, кости, угля, семян, то есть ко всему, что получало углерод из окружающей среды. Дука провела специальный анализ морских раковин, по результатам которого по-новому датировала стоянку в Кзар- Акиле в Ливане. Вместе с ней работали профессора Роберт Э. М. Хеджес и Томас Ф. Дж. Хайэм из лаборатории радиоуглеродного анализа Оксфордского университе- та , доктор Кристофер X. Бергман из Цинциннати и доктор Фрэнк П. Весселинг из Лейдена в Нидерландах. Группе ученых пришлось преодолеть серьезные проблемы. Главная трудность за- ключалась в том, что человеческих останков в этом регионе было найдено не много, и значительная их часть была утеряна в последующее десятилетие. Рас- копки в Кзар-Акиле начала группа американских иезуитов еще в 1937 году. Они продолжались до 1975 года, и разные группы специалистов сменяли друг друга. За это время были открыты около 30 стратиграфических слоев, общая глубина ко- торых составила 23 метра. Во время первых раскопок был обнаружен окаменелый скелет человека, который окрестили Эгбертом. На сегодня он утерян — от него остались лишь фотографии и слепки. Когда слепки были осмотрены в Британском музее Бергманом и Стрингером, они предположили, что небольшой череп тонкого строения, скорее всего, принадлежал девочке 7-9 лет. Вторую находку, пред- ставлявшую собой более примитивную окаменелую верхнюю челюсть с единственным клыком, назвали Этельредой, возможно, в честь англо-саксонской святой. Ранее считалось, что челюсть принадлежала неандертальцу, но сегодня предполагается, что ее владельцем был современный человек. В то время как Эгберт по-прежнему не найден, Этельреду удалось обнаружить в Ливанском археологическом музее. К сожалению, в находке недоставало коллагена — обычного источника углерода для анализа в подобных окаменелостях. Требовался другой показатель, и Дука пере- ключила внимание на раковины. Их коллекция в Кзар-Акиле оказалась одной из крупнейших когда-либо найденных на палеолитической стоянке — она содержала около 2000 образцов, на большинстве из которых сохранились следы человеческой деятельности, то есть дырочки или мазки охры. В 1960-х годах раковины также были утрачены, но в 2006 году Дука и ее кол- леги обнаружили их в Нидерландах. Затем они сумели слой за слоем разделить раковины, относящиеся к неандертальцам и современным людям. После этого рако- вины можно было перевезти в оксфордскую лабораторию для подготовки и тестиро-
вания. Благодаря последним нововведениям, препятствующим загрязнению во время датировки карбоната из раковин, кусочки раковин удалось размолоть в порошок, который использовался для датировки стоянки и соответственно человеческих ос- танков на ней. — Какие даты вы обнаружили? — Самые ранние слои, ассоциирующиеся с современными людьми, имели датировку 37 тысяч радиоуглеродных лет, что составляет примерно 42 тысячи календарных. Это позволило Дуке, используя математические расчеты (так называемое байе- совское моделирование), датировать череп Эгберта примерно 40 800 - 39 200 лет назад, а челюсть Этельреды — 42 400 - 41 700 лет назад. Благодаря установлению этих временных рамок стало ясно, что современные лю- ди пришли в Левант несколько позднее, чем предполагалось. Прочие свидетельст- ва указывали на то, что большая миграция из Африки проходила на несколько со- тен тысяч лет раньше. Открытие Дуки предлагало новые возможности. Вероятно, основной маршрут миграции проходил где-то в другом месте, например, шел прямо на восток из Северной Африки через Аравию и Центральную Азию, а затем уже по- ворачивал к Ближнему Востоку. — Нам нужно было раскинуть сеть еще шире, чтобы включить в историческое описание распространения человека из Африки другие места и маршруты миграции. Раскопки в Кзар-Акиле. Находился Кзар-Акил на перекрестке дорог или миграция дошла до него на не- сколько тысяч лет позже, эта стоянка все равно является важным источником ин- формации, который добавляет к человеческим останкам еще и культурный слой. Перед тем как мы пойдем дальше, я должен был задать еще несколько вопросов. — Что это были за люди? Как выглядело их общество? Чем они питались? Какую одежду носили? — Благодаря Кзар-Акилу и другим средиземноморским стоянкам мы знаем, что эти люди были охотниками и собирателями с очень разнообразным рационом. В те- чение года они охотились на крупных животных, например оленей, если они были доступны. Кроме того, эти люди употребляли в пищу множество других продуктов, включая различные растения, орехи и фрукты. Мы все еще работаем над этим предположением, но нам кажется, что в конце зимы или начале весны они могли собирать моллюсков, когда истощались запасы других продуктов. Что касается размера популяции, Дука считает, что речь идет о группах при- мерно по 80 человек, проживающих недалеко друг от друга. Но меня интересовали и другие вопросы. Я понимал, что Кзар-Акил связан с основным движением современного человека из Африки в Евразию, но при этом
помнил, что была и еще более ранняя миграция, — это подтверждается другими находками на Ближнем Востоке. Что же произошло с ней? Почему эти люди не на- селили Евразию? Разумеется, я знал, что в то время им могли мешать ледниковые периоды. Льды то наступали на Европу, то отступали назад, такое движение на- чалось 2580 тысяч лет назад и продолжалось до современного межледниковья. Пе- риоды холода превращали жизнь и передвижения людей в Евразии в сущий ад, осо- бенно рисское оледенение (180-130 тысяч лет назад) и последовавшее за ним вюрмское оледенение (70-10 тысяч лет назад). Возможно, именно улучшение кли- мата, начавшееся вскоре после рисса, привело к началу ранней миграции людей из Африки? Но что же с ней все-таки случилось? Одни из лучших свидетельств миграции ранних людей из Африки были найдены на двух стоянках — в пещере Эль-Схул на склонах горы Кармель и в скальном укры- тии Кафзех в Нижней Галилее. Эти стоянки богаты останками ранних хюминид, ко- торые с помощью старых технологий (электронно-спинового резонанса и люминес- ценции) , применяемых к находкам такого возраста, были датированы периодом ме- жду 80 и 120 тысячами лет назад. В частности, среди находок обнаружились хо- рошо сохранившиеся черепа мужчин и женщин разного возраста, обладающие сме- шанными архаическими и современными характеристиками. Тяжелые надбровные дуги и выдвинутая вперед нижняя часть лица делают их похожими на неандертальцев, но черепная коробка и верхняя часть черепа имеют форму, ассоциирующуюся с Homo sapiens. Череп из пещеры Эль-Схул. Подобное сочетание черт настолько поразительно, что сначала эти находки расценивались как подтверждение того, что современный человек частично про- изошел от неандертальцев. Однако затем останки, явно принадлежавшие неандер- тальцам, были обнаружены в расположенной по соседству пещере Кебара и датиро- ваны куда более поздним периодом (61-48 тысяч лет назад), что позволило уче- ным отмести эту идею. Теперь некоторые антропологи предполагают, что гоминиды из Схула и Кафзеха представляют собой участников первой миграции из Африки, состоявшийся около 125 тысяч лет назад. Затем архаичный Homo sapiens развился в то, что мы видим сегодня. Если это так, то, возможно, гоминиды из Схула и
Кафзеха действительно были участниками первой миграции, которая остановилась на Ближнем Востоке и не дошла до Евразии. — Да, — рассуждает Дука, — мы знаем, что наступал новый ледниковый период. Возможно, в Евразии в то время популяция неандертальцев находилась на пике существования, и их силы были велики. Опять-таки довольно сложно сказать по- чему. Возможно, дело было просто в относительном размере популяций. Кроме то- го , ранняя популяция могла не полностью вымереть. Зубы, обнаруженные в 2005 году в расположенной неподалеку пещере Табун, об- ладали явными признаками неандертальских и датировались примерно 90 тысячами лет назад. Находка вместе с другими останками неандертальцев, возраст которых примерно 120 тысяч лет назад, указывала, что в это время неандертальцы и пер- вые люди могли вступить в контакт на Ближнем Востоке. Из этого можно сделать вывод, что гоминиды из Схула и Кафзеха могли быть результатом скрещивания ме- жду двумя видами, гибридами, унаследовавшими черты, как неандертальцев, так и Homo sapiens. Доктор Дука пожимает плечами: — Это то, с чем мы пытаемся разобраться. Ископаемые останки рассказывают нам очень мало о ранней миграции. Очень многое указывает на Ближний Восток как на место, в котором нам следует проводить поиски. Но прямо сейчас у нас идет крупный пятилетний проект, который рассматривает и другие возможности, от Восточной Европы до Центральной Азии, включая Сибирь. Как мы увидим в следующей главе, из ископаемых останков раннего человека, включая неандертальцев, были получены поразительные новые генетические сведе- ния, которые, вполне возможно, произведут революцию в антропологии. Когда к генетической картине будут добавлены более старые геномы, извлеченные из эле- ментов палеонтологической летописи, это очень прояснит ее, так как позволит не только изучить гаплогруппы, но и совместить геномную датировку с другими методами, такими как углеродный анализ, электронно-спиновый резонанс и термо- люминесценция. Со временем это прольет больше света на время жизни и миграции наших предков. Мы узнаем, перемещались они на север через Левант, на восток через Аравию или даже прямо через Средиземное море из Северной Африки. Неко- торые ученые убедительно доказывают, что будущие исследования должны включать в себя вариации, обнаруживаемые в человеческом геноме. Эндогенные ретровиру- сы, такие как HERV-106, HERV-113 и HERV-115, генетические и эпигенетические регуляторные области генома, включая некодирующую РНК, позволят более точно установить даты и временные периоды. Вполне возможно, что популяции двигались не только вперед, но и назад, смешивались и сталкивались с проблемами, кото- рые приносили в Евразию ледники. Я спросил Дуку, знаем ли мы что-то о вероятном размере мигрирующих популя- ций. — Нельзя сказать, что наши предположения точны, потому что мы не обладаем неопровержимыми данными, которые позволили бы рассчитать размеры популяций. Но если мы рассмотрим генетические данные, полученные из генома неандерталь- цев, то можно сделать вывод о том, что популяция насчитывала 1500-3000 репро- дуктивно активных женщин. Соответственно, общее количество неандертальцев в европейском контексте на тот момент, к которому относятся окаменелости, долж- на была состоять из примерно 10 тысяч особей. Хотя лично я предполагаю, что эта цифра была меньше. — А современные люди, жившие в то же время? Судя по всему, их популяции то- же были невелики? — Современные люди являются тропическим видом, и в их климатическом поясе популяции были куда больше. Кроме того, мы считаем, что после выхода из Афри- ки и распространения по Азии сформировалась широкая сеть групп, которые обме- нивались генетическим материалом. Вполне вероятно, что современных людей в то
время было куда больше. В недавней работе, опубликованной в журнале Science, Мелларс и его коллега из Кембриджа Дженнифер К. Френч оценили соотношение между популяциями неан- дертальцев и современных людей, используя сочетание генетических и традицион- ных археологических техник. Они сравнили разнообразие митохондриальной ДНК современных европейцев с ДНК, извлеченной из митохондрий неандертальцев. Кро- ме того, они проанализировали различные «вторичные археологические свидетель- ства» для оценки размера популяции (от неандертальцев до современных людей) в хорошо изученном регионе на юго-западе Франции. Ученые пришли к выводу, что количество современных людей, заселивших эту территорию, в девять раз превы- шало популяцию неандертальцев, которые проживали здесь ранее. Разумеется, та- кой методике недостает точности, но из выводов Мелларса и Френч следует инте- ресный вопрос. Что, если исчезновение неандертальцев из Европы объяснялось простым количественным превосходством новых жителей региона? Как мы узнаем из следующей главы, эти и прочие аналогичные исследования мо- гут помочь ответить на вопрос, который уже более века интригует и ученых, и обывателей. Но сейчас сосредоточимся на колонизации Европы пришельцами — со- временными людьми. Я продолжал задавать доктору Дуке вопросы: — Итак, если я правильно понимаю, современные люди пришли в Европу (или Ев- разию) , и сразу после этого началась довольно стремительная культурная эволю- ция. Когда это было, примерно 20 тысяч лет назад? — Я бы не сказала. Мне кажется, что она началась раньше, около 40-45 тысяч лет назад. Некоторые из ранних современных людей населяли небольшие участки Европы, Южную Италию и Западную Францию. Но между 33 и 30 тысячами лет назад начинается нечто совершенно иное. С этого момента отсчитывается граветтская культура. — Еще одна миграция из Африки? — Мы не знаем, откуда пришли эти люди, и развилась ли их культура в Европе, а затем распространилась до самой России, или все произошло наоборот. Культу- ра граветт появилась около 33 тысяч лет назад и принесла с собой абсолютно новые действия. Ее представители хоронили умерших, причем украшали их тела тысячами бусин, одни были сделаны из раковин, другие — из слоновой кости, третьи — из зубов оленя. Кроме того, граветтцы создавали потрясающие скульп- турные изображения. В данном случае совершенно точно можно говорить о сущест- венных культурных переменах. — И мы не знаем, распространялись эти идеи сами по себе или новые люди при- несли их с собой? — Именно так. — Возможно, со временем на этот вопрос ответит генетика? — Может быть. На сегодня у нас есть очень немного генетического материала этих людей, но когда-нибудь ситуация изменится. Мы знаем наверняка лишь то, что 33 тысячи лет назад начался расцвет человеческой культуры. Эти культурные и популяционные изменения имели место в период значительных климатических и экологических перемен в Евразии. Суровые климатические изме- нения сочетались с периодами масштабных миграций и ростом популяций в регио- нах, затронутых ледниковыми периодами. Продолжительный холодный период, кото- рый ученые называют последним максимумом оледенения, начался 26 тысяч, а за- кончился 19 тысяч лет назад. Тогда население Европы значительно сократилось, а выжившие спаслись в так называемых климатических укрытиях. Четырьмя круп- нейшими из них были Северная Иберия и юго-запад Франции, Балканы, Украина и северный берег Черного моря и Италия. Вполне возможно, что последний максимум оледенения уменьшил генетическое разнообразие Европы, что, в свою очередь, усложнило оценку прибытия и рассе-
ления новых людей на основании гаплогрупп сегодняшних жителей Евразии. Когда 16-13 тысяч лет назад ледники начали отступать, люди из климатических укрытий повторно заселили опустевшие территории. Соответственно, генетики-антропологи могут ожидать обнаружения не только тех генетических сигнатур, что возникли до оледенения, но и появившихся в изолированных уцелевших популяциях. Например, 80-90 % всех мужчин из Ирландии, Уэльса, Шотландии и Страны Бас- ков на севере Испании и западе Франции являются носителями специфической муж- ской региональной Y-хромосомной гаплогруппы (MSRY), известной как Rib. Ее же можно обнаружить у 40-60 % мужчин из Англии, Франции, Германии и остальной Западной Европы. Судя по всему, предки этих людей по мужской линии укрывались от сурового климата в Северной Иберии. В Юго-Восточной Европе, например Венг- рии и Сербии, Rib менее распространена, чем Rla. Еще одна гаплогруппа MSRY, обозначаемая буквой I, часто встречается в Боснии и Герцеговине, Сербии, Хор- ватии и северных странах, таких как Швеция и Норвегия, а кроме того, в неко- торых регионах Германии, Румынии и Молдовы. Эта клада широко распространена в Европе, что заставляет некоторых генетиков предположить, что она могла поя- виться до наступления последнего ледникового периода. Эта и многие другие га- плогрупповые клады позволяют отслеживать популяции и их передвижения, но сле- дует добавить, что они также указывают на активное смешение популяций (что также подтверждается историческими свидетельствами). Интересно, но если посмотреть на европейские митохондриальные гаплогруппы, передающиеся по материнской линии, мы увидим совершенно другой паттерн. При сравнении с мужскими женские гаплогруппы демонстрируют куда меньшее географи- ческое разнообразие, что, судя по всему, указывает на более общих предков у всех европейских женщин. Это могло бы стать свидетельством различных социо- культурных традиций, касающихся мобильности мужчин и женщин. Около 99 % всех европейских митохондриальных гаплотипов относятся к катего- риям Н, I, J, К, М, Т, U, VnW или Z. Гаплотип Н является самым распростра- ненным — его обнаруживают у не менее 50 % всех европейцев. Шесть из перечис- ленных выше гаплогрупп (Н, I, J, К, TnW) имеются только у европейских попу- ляций. Это означает, что указанные гаплогруппы возникли в древней европеоид- ной популяции после ее отделения от предков современных африканцев и жителей Азии. Как показывают исторические свидетельства, геномы наших предков смеши- вались с различными потоками генов из Восточной Азии, Южной Сибири и Африки, однако определенные паттерны можно отследить даже у современных людей. В на- стоящий момент генетики оценивают, происходят ли европейцы в основном от па- леолитических или неолитических предков, исследуя все больше и больше гено- мов, возраст которых составляет 15 тысяч лет и более. Ранние предки были очень похожи на нас, но все же не были точно такими, как мы. Использование генетических данных для выяснения аспектов древней истории человечества называют археогенетикой. Один из удивительных фактов, обнаружен- ных археогенетиками в последние годы, заключается в том, что существенные эволюционные изменения имели место в человеческом геноме в течение последних 50 тысяч лет. Это ключевое время миграции из Африки и колонизации современны- ми людьми Европы, Азии, Океании и обеих Америк. Палеоантропологи указывают, что, вероятнее всего, двигателем таких изменений было развитие культуры. Возможно, это вовсе не так удивительно, как может показаться. Культура представляет собой важнейший аспект человеческой жизни и опыта. Генетики сно- ва обратили внимание на мутационные изменения, в частности на приобретение новых снипов, являющихся маркерами определенных культурных популяций. Теоре- тики считают, что некоторые из этих снипов в аутосомных хромосомах сохрани- лись по причине близости к определенному варианту гена (аллелю), который уже присутствовал в популяции, пусть и у небольшого количества особей, по- видимому, происходящих от единого предка, который был выбран естественным от-
бором, так как предоставлял эволюционное преимущество. Роберт Мойзис и его коллеги из Университета Калифорнии в Ирвине занимались поиском таких эволюционных изменений среди 1,6 миллиона снипов, разбросанных по всему человеческому геному. Они сделали вывод, что примерно 1800 генов подверглись подобному воздействию за последние 40-10 тысяч лет. Иными слова- ми, примерно 7 % генома подвергались целенаправленному воздействию эволюцион- ных сил во время расселения людей на этом этапе человеческой истории. Иссле- дованная популяция состояла из американцев европейского, африканского и ази- атского (китайского) происхождения. Ключевые области генома, находившиеся под сильным селективным давлением, отвечали за важнейшие аспекты внутренней химии человеческого организма, включая нашу способность сопротивляться инфекциям, половое размножение, химию ДНК и ее копирование в рамках клеточного цикла, белковый метаболизм и функции нервных клеток, из которых состоит наш мозг и центральная нервная система. Авторы также заключили, что мы пережили эволюционные изменения, затрагиваю- щие многие физические свойства, выходящие за рамки тех признаков, в отношении которых было проведено тестирование. Исследование показывает, что человече- ская эволюция могла включать в себя комплексные физиологические и физические изменения за достаточно короткий (с эволюционной точки зрения) период време- ни. Возможно ли, что эти стремительные эволюционные процессы селекции воздей- ствуют на нас и сегодня? Путешествие продолжается. Остается удивляться, как много о нашей личной и культурной истории может открыть изучение человеческого генома. За последние несколько лет потенциал для такого изучения значительно расширился. Мы полу- чили возможности, о которых всего поколение назад не смели и мечтать. Все это стало осуществимо благодаря изучению человеческого генома, развившегося из генетической линии наших предков более полумиллиона лет назад. Давайте узнаем об этом больше. 17. Родственники человека Мне интересны не ответы, а вопросы, по- тому что на некоторые из них ответить невозможно. Тем не менее, о них интерес- но размышлять, потому что они отражают то, как мы думаем о различиях между нами и нашими предками. Сванте Паабо Сванте Паабо — эволюционный генетик шведского происхождения, работающий в Институте эволюционной антропологии Макса Планка в Лейпциге в Германии, сын биохимика Карла Суне Детлофа Бергстрема, который в 1982 году получил Нобелев- скую премию по физиологии и медицине за открытия, связанные с простагландина- ми. Паабо основал новую исследовательскую научную дисциплину, известную как палеогенетика. До недавнего времени генетики полагали, что чтение геномов вы- мерших растений и животных (как, например, в романе «Парк Юрского периода» Майкла Крайтона) практически невозможно, так как ДНК разлагается со временем. Чем старше окаменелые кости, тем сильнее распад ДНК. Считалось, что по этой причине древние окаменелости, датируемые десятками или даже сотнями лет на- зад, не содержат почти никакой остаточной ДНК и не являются источником полез- ной генетической информации. Но начиная с 1980-х годов Паабо и его коллеги прокладывают пути в эту неизведанную область.
За время работы они выяснили, что древняя ДНК, пусть и в измененном состоя- нии, иногда выдерживает натиск времени. При создании своей революционно новой науки Паабо усовершенствовал методы амплификации и извлечения генетической информации из окаменевших костей и прочих древних останков. Это позволило ему изучить геномы давно вымерших животных и растений, а также, что наиболее ин- тересно, видов человека. В интервью на сайте Edge Паабо признается, что в са- мом начале наивно полагал, будто изучать геномы давно умерших людей будет просто. Изначально он интересовался недавним прошлым, в частности работал с мумифицированными телами древних египтян, предполагая, что исследовать их бу- дет легче, чем останки вымерших гоминид. «Меня привлекало их величие», — за- мечает он. Паабо настойчиво шел к своей мечте и, как бы сложно это ни было, в конце концов преуспел. Для того чтобы понять, как ему это удалось, давайте снова сядем в наш вол- шебный поезд и прокатимся по геномному ландшафту древних окаменелостеи. Двумя наилучшими источниками древней человеческой ДНК являются кости и зубы. Это и определит направление движения — мы отправимся в геном, извлеченный из кости или зуба давно умершего человека. Пейзаж за окном вагона не похож на виденный ранее. Перед нами не ровное полотно, уходящее вдаль, а лишь разрозненные фрагменты, которые на расстоянии напоминают последствия взрыва на фабрике спагетти. Подъехав поближе, мы понимаем, что смотрим на мириады осколков рас- павшегося генома. В ужасе мы глядим на разломанные участки и отдельные куски, которые кажутся нам бессмысленным нагромождением. Вряд ли мы сможем прочитать изначальный код в последовательности шпал. Кажется, генетики были правы, го- воря о том, что с геномом древних окаменелостеи невозможно работать... Но это не совсем так. Каждый фрагмент содержит небольшой, но уникальный ку- сочек ДНК, или, в нашей аналогии, — обломок железнодорожного полотна. Если присмотреться к этим обломкам повнимательнее, можно увидеть, что каждый фраг- мент содержит от одной-двух до нескольких сотен шпал. Но разве это важно, ес- ли всего человеческий геном насчитывает 6,4 миллиарда таких шпал? И действи- тельно, если бы в окаменевшей кости не было больше ничего, кроме фрагментиро- ванных остатков одной копии генома, любая попытка прочитать его была бы обре- чена на провал. Однако все эти мириады осколков — не кусочки одного генома, а фрагменты его многочисленных копий, остатки миллиардов отдельных клеток, из которых когда-то состояла кость. Итак, все эти многочисленные копии разбиты на разные фрагменты. Изначально в рамках проекта Human Genome Project геном целенаправленно фрагментировали, чтобы получить более удобные для изучения участки. Точно так же многочислен- ные обломки из древней окаменелой кости будут содержать участки ДНК, наклады- вающиеся друг на друга. Вопрос состоит в том, насколько велико должно быть пересечение, чтобы мы могли быть уверены, что оно появилось не случайно. На самом деле расчет довольно прост. Какова вероятность того, что три, четыре, шесть или восемь нуклеотидов окажутся в одинаковой последовательности? По- скольку нуклеотидов всего четыре, то с вероятностью один к четырем выпасть может Г, А, Ц или Т. Для первых двух нуклеотидов в последовательности вероят- ность составляет 4x4, то есть 1/16. С каждым последующим добавлением нук- леотида мы умножаем это выражение еще на 4. К тому моменту, как нуклеотидов в последовательности становится восемь, вероятность ее случайного повторения составляет 1:65 536. Это почти невозможно. Итак, у нас появилась работающая система. Первый шаг очевиден. Необходимо секвенировать каждый фрагмент и ввести ин- формацию в компьютер с очень большой памятью. На втором этапе мы займемся по- иском совпадающих участков во введенных последовательностях и выявим области пересечения. После этого можно начать соединять фрагменты, используя пересе- кающиеся области для выявления точек соединения. По сути, мы воспроизводим
метод, с помощью которого впервые был секвенирован человеческий геном, но ис- пользуем меньшие по размеру последовательности, которые необходимо соединить друг с другом. Цепь Первоначальная Первый фрагмент Второй фрагмент Восстановленная последовательность Последовательность AGCATGCTGCAGTCATGCTTAGGCTA AGCATGCTGCAGTCATGCT ФЬГТРФЬ ±J\K3\3K*±J\ АГТ'АТГ' .HAjU.H.±Ij CTGCAGTCATGCTTAGGCTA AGCATGCTGCAGTCATGCTTAGGCTA Создание метода Паабо стало возможным благодаря работам его коллег. Откры- тие нобелевским лауреатом Кэри Муллисом полимеразной цепной реакции помогло понять, что даже если отдельные фрагменты были представлены в очень небольшом количестве копий, слишком крошечных для того, чтобы быть обнаруженными авто- матическим оборудованием для секвенирования, они будут многократно дублиро- ваться и в конечном итоге станут заметными. Сотрудничество с инновационной американской биотехнологической компанией 454 Life Sciences, основанной Джо- натаном Ротбергом, дало Паабо доступ к оборудованию для автоматического сек- венирования ДНК с высокой пропускной способностью. В 1997 году компанию купи- ла фармацевтическая корпорация Roche. Теперь весь процесс можно было полно- стью автоматизировать. Машины извлекали древнюю ДНК, увеличивали ее при помо- щи ПЦР-амплификации и создавали своего рода суп из мелких элементов и кусоч- ков генома, которые можно было внести в базу, а затем соединить друг с другом в местах пересечений. Разумеется, нужно было преодолеть и другие проблемы, например загрязнение тестовых образцов ДНК людей, животных и бактерий. Для их устранения группа Паабо использовала энзимы. Для того чтобы на образцы не попадала их собствен- ная ДНК, члены группы работали в стерильных помещениях и принимали меры био- логической защиты. В процессе секвенирования они выяснили, что один из нук- леотидов ДНК, цитозин, иногда распадается до урацила, который заменяет тимин в РНК. Затем задача усложнилась еще больше: оказалось, что иногда цитозин, эпигенетически помеченный метиловой группой, превращается не в урацил, а в тимин. Первое время это смущало ученых, но затем они поняли, что совершили важное открытие. В 2009 году один из членов команды, Эдриан Бриггз, разрабо- тал метод, позволяющий отличать тимин, полученный из метилированного цитози- на, от обычного тимина. Теперь ученые могли считать первоначальную эпигенети- ческую программу генома. Постепенно группа Паабо совершенствовала техники из- влечения ДНК и качество чтения полученного материала. Их методы были взяты на вооружение другими лабораториями и применены к ос- танкам мамонта, пещерного медведя и целаканта, а также окаменелым растениям. Паабо и его команда в это время занимались единственной и наиболее интересной задачей, которую они взяли на себя изначально, — извлечением генома родствен- ника человека, неандертальца. Кажется, пришло время кратко поговорить про эволюционную историю человечества. Чарльз Дарвин многие десятилетия вел дневник, в котором записывал свои мыс- ли о происхождении новых видов от существующих. На одной из страниц этого дневника он нарисовал структуру, похожую на дерево. Существование такого де- рева было впоследствии подтверждено биологическими исследованиями. Кроме то- го, этот паттерн прекрасно совпадает с линнеевской классификацией, предпола- гающей разделение всего живого на виды, роды, семьи и т. д. Эти дисциплины биологи называют филогенетикой и таксономией. Люди тоже включены в эту клас-
сификацию. Всего 70 тысяч лет назад на Земле обитали пять различных видов че- ловека. Все они прямо или косвенно происходили от единого предка, известного как Homo erectus. Один из этих пяти видов являлся нашим общим предком. Его называют «ранним современным человеком», или, в линнеевской классификации, Homo sapiens. Вместе с сапиенсами и продолжавшими развиваться эректусами на нашей планете жили неандертальцы, или Homo neandarthalensis, заселившие зна- чительную часть территории Евразии, так называемые хоббиты — Homo floresiensis, проживавшие на азиатском острове Флорес, а также загадочные не- давно обнаруженные «денисовские люди», или Denisova hominis, населявшие неко- торые регионы Азии. Все ветви эволюционного древа человека, развившиеся после нашего отделения от общего предка шимпанзе и людей, называются гомининами. Этот термин не следует путать с понятием «гоминиды», в которое входят не только все гоминины, но также современные и вымершие высшие приматы, включая шимпанзе, горилл и орангутанов. Давайте начнем изучение эволюционного древа человека с нашего общего с дру- гими гомининами предка Homo erectus, который появился в Африке примерно 2 миллиона лет назад. Команда археологов под руководством Ричарда Лики обнару- жила практически целый череп Homo erectus в Кении и почти полный скелет под- ростка здесь же, на озере Туркана. Это был скелет мальчика, которому, как из- начально считалось, в момент смерти было 12-13 лет (судя по росту в 5 футов 3 дюйма и развитию костей). Позднее его возраст был снижен до 8 лет, когда уче- ные подсчитали линии роста в его зубах. Этот факт заинтересовал антропологов, так как указывал на то, что детство у Homo erectus заканчивалось гораздо раньше, чем у современных детей. Homo erectus (реконструкция). Рост Homo erectus был равен росту современного человека, но сложение он имел более плотное. Эректусы умели сохранять огонь в очаге и создавали камен- ные орудия, принадлежащие к так называемой ашельскои культуре. Среди них были прекрасно сделанные ручные топоры и ножи, для создания которых мастера должны были обладать достаточным воображением и навыками планирования. Такие инстру- менты позволяли Homo erectus убивать и разделывать животных. Некоторые свиде- тельства указывают на то, что Homo erectus ухаживали за слабыми и пожилыми сородичами. Череп Homo erectus имеет примитивные черты — тяжелые надбровные
дуги, низкий и плоский свод, выступающую вперед нижнюю челюсть и плохо разви- тый подбородок. Объем мозга Homo erectus почти в два раза превышал объем моз- га шимпанзе и составлял около 850 миллилитров (для сравнения, у современного человека он равен 1300 миллилитрам). Homo erectus не только эволюционировали в Африке, но и пытались мигрировать уже на ранних стадиях своей эволюции. Это была самая первая известная попытка гоминин заселить Евразию. Известны наход- ки останков Homo erectus, включая черепа и челюсти, обнаруженные в Дманиси в Грузии. Они датируются периодом примерно 1,8 миллиона лет назад. Другие иско- паемые свидетельства подтверждают, что Homo erectus колонизировали Азию около миллиона лет назад, а на Ближний Восток и в Южную Европу пришли 730 тысяч лет назад. В Африке вид продолжал развиваться и увеличивать объем своего мозга в течение долгого времени после того, как из него произошли четыре вида- потомка, включая наш. Существует две основные версии выхода современных людей на эволюционную сцену. Мультирегиональная теория, главным сторонником которой является Милфорд X. Уолпофф, утверждает, что развитие Homo erectus в Африке, Европе, Азии, Океа- нии и других регионах привело к возникновению местных вариантов вида, хотя не отрицается и некоторое смешение между региональными группами и, возможно, да- же мигрантами из Африки. Теория выхода из Африки предполагает, что все люди, живущие сегодня на Земле, происходят от ранних современных людей, развившихся в Африке примерно 180 тысяч лет назад и мигрировавших (видимо, в несколько этапов) во все остальные регионы мира. До недавнего времени эти эволюционные теории строились только на ископаемой летописи и палеоархеологии. Как мы уже знаем, генетическое отслеживание гаплогрупп подтвердило верность сценария вы- хода из Африки. Однако это не исключает возможности последующего смешения со- временного человека с другими региональными видами, развившимися после более ранней миграции из Африки. Вероятно, это добавило эволюции человека некоторые локальные аспекты. Палеонтологи признавали, что вероятность изучения генома наших древних род- ственников невысока. Но благодаря потрясающему прорыву Паабо ситуация карди- нально изменилась. Появилась новая отрасль генетических исследований, назван- ная палеогенетикой. В своих интервью Паабо признает, что в работе он вдохновлялся желанием най- ти ответы на многие вопросы. В первую очередь — возможно ли вообще извлечь ДНК из таких древних окаменелостей? Даже если бы у него получилось выделить полезные для исследования последовательности, например, части митохондриаль- ной ДНК, что они могли бы сказать нам об эволюции человека? Что, если бы ему удалось получить достаточно последовательностей ядерной ДНК? Помогло бы это нам узнать, от чего вымерли неандертальцы? Или прояснить другие аспекты эво- люции нашего вида, например, определить, какая из гипотез нашего происхожде- ния верна? Множество интересных и неоднозначных вопросов касалось неандертальцев. Что мы на самом деле о них знаем? Были ли это глупые пещерные люди, как считают многие? В каких местах и какой экологической обстановке они жили? Как они вы- живали, как питались, где укрывались от непогоды? Каким было их общество? Су- ществовали ли в нем понятия любви, семьи или дружбы? В чем они были на нас похожи, а чем отличались? Какая катастрофа привела к вымиранию вида, который прожил в Европе четверть миллиона лет, и почему это произошло всего через 10- 15 тысяч лет после появления в Евразии современного человека? Неандертальцы получили свое имя от речной долины Неандерталь в Германии, где были обнаружены их первые останки. Первые характеристики, типичные для неандертальцев, появились в европейской палеонтологической летописи около 400 тысяч лет назад. Вероятно, этот срок указывает на время их эволюционного про- исхождения. Считается, что предком неандертальцев был промежуточный вид Homo
heidelbergensis, который в свою очередь произошел от Homo erectus. Окаменелые останки и орудия неандертальцев обнаруживаются по всей Европе и Западной Азии, включая южную часть Сибири и Ближний Восток. Двадцать восемь тысяч лет назад неандертальцы исчезли из палеонтологической летописи. Последние их ос- танки, датированные этим временем, были найдены в пещере в Гибралтаре. Не- смотря на то, что они классифицируются как отдельный вид, отличный от совре- менных людей, эволюционные биологи называют их ближайшими родственниками че- ловека . Как же они выглядели и в чем были похожи на нас? В среднем неандертальцы были ниже и коренастее современных людей из-за бо- лее коротких ног1 и предплечий. Предполагается, что такое телосложение сформи- ровалось под влиянием холодного климата. Черепа их были вытянутыми и приплюс- нутыми сверху, они имели более ярко выраженные надбровные дуги и более круп- ные носы, чем у современного человека. Стрингер заявлял, что носы неандер- тальцев должны были быть «выдающимися» — в некоторых случаях носовая кость имела почти горизонтальное расположение. Их передние зубы были очень крупными и зачастую имели сильный износ, в частности, по сравнению с зубами их предков Homo heidelbergensis. Стрингер и Гэмбл задавались вопросом, не могли ли по- добные черты лица быть адаптацией, возникшей из-за того, что неандертальцы использовали резцы не только для еды. У многих взрослых неандертальцев резцы стерты почти под корень, что может означать, что зубы применялись для пере- носки тяжестей во время выполнения работы. Например, Шара Бейли из Универси- тета Нью-Йорка полагает, что это могло быть необходимым при обработке шкур. Центральная часть лица неандертальцев сильно выдавалась вперед, включая ниж- нюю челюсть, из-за чего, как и у Homon erectus, у них отсутствовал выраженный подбородок. Кроме того, неандертальцы имели другую форму груди, костей таза и конечностей, по сравнению с современными людьми. Кости у них были толще, а суставы — шире и сильнее. Все это указывает на то, что неандертальцы были адаптированы к более серьезным физическим нагрузкам и стрессам. Homo neanderthalensis.
Вопреки ранним представлениям, неандертальцы не были ни глупыми, ни жесто- кими . Наоборот, их мозг был чуть больше, чем у современных Homo sapiens. Слепки, снятые с ископаемых черепов, показывают, что они, как и мы, чаще были правшами. Интересно, что их глазные впадины и затылочные части мозга были больше, чем у нас. Вероятно, это означает, что неандертальцы лучше видели в темноте, что давало им преимущество на охоте в сумрачном северном климате с его темными и мрачными зимами. Еще одно различие заключалось во времени роста и развития детей. Как и в случае с Homo erectus, изучение зубов неандерталь- цев показывает, что их дети взрослели быстрее, чем современные. Необходимо избегать уничижительных для неандертальцев выводов из таких на- блюдений. Например, развитие детей у неандертальцев следует сравнивать не с детством современных людей, а с детьми ранних Homo sapiens, живших примерно в тот же период. Однако если короткое детство у неандертальцев действительно подтвердится, это может быть признаком важных культурных различий, так как во время продолжительного развития ребенка происходит и его обучение. Еще одна популярная в прошлом теория состоит в том, что у неандертальцев не было языка. Скорее всего, это не так, хотя их язык и должен быть проще нашего сегодняшнего. Неандертальцы жили группами по несколько десятков охотников и собирателей, возможно, большими семьями. Несмотря на то, что лишь некоторым из них удавалось дожить до 40 лет, ряд свидетельств указывает, что они были знакомы с лечебными травами, ухаживали за пожилыми и слабыми членами группы. В настоящее время происходит активная переоценка эволюции и культуры неан- дертальцев, и некоторые палеоантропологи обращают внимание, что неандертальцы прожили в Европе почти 250 тысяч лет и, несмотря на суровые климатические ус- ловия , колонизировали огромную географическую территорию. Теперь, когда мы располагаем и генетическими данными, можно понять, что они не были смуглыми и покрытыми темными волосами, какими они представляются на ранних рисунках и моделях. Их кожа была более светлой, что естественно для вида, адаптированно- го к жизни в северном европейском климате. Тем не менее, некоторые полагают, что неандертальцам не хватало одной ключевой характеристики, лежащей в осно- вании нашей развитой цивилизации, — высшей когнитивной функции, обеспечиваю- щей владение сложным языком и образное мышление, то есть чисто человеческие черты, благодаря которым стало возможным символическое искусство и рассужде- ния на более сложные темы. В 2001 году генетики из Оксфорда Саймон Фишер и Энтони Монако выделили че- ловеческий ген, известный как FOXP2, который играет важную роль в нашем уме- нии пользоваться языком. Мутации этого гена приводят к трудностям при контро- ле мышц голосовых связок, языка и губ, необходимом для артикуляции. Ученые задумались, не был ли этот ген главным приобретением современного человека и не он ли был ответствен за развитие языка. Однако один ген вряд ли может обеспечивать все способности человека к язы- ку. Развитие речи и языка включало в себя комплексные изменения в строении человеческого голосового аппарата (гортани) и горла, а также в подвижности языка и губ. Кроме того, требовались длительные и сложные изменения в тех участках мозга, которые отвечают за мышление, чувствительность, движения и координацию различных частей тела. Мы знаем, что наличие речи зависит от раз- вития определенных зон мозга, в частности зоны Брока, которые вряд ли могли бы развиться всего за 200 тысяч лет после отделения от неандертальцев. Иссле- дования «диких детей» показывают, что языковой модуль настолько тесно связан с культурой, что если ребенок не будет воспринимать язык от родителей или ок- ружающих его взрослых людей до 7 лет, он никогда как следует не научится го- ворить. Кстати, нейробиолог и орнитолог Питер Марлер писал, что подобное про- исходит и с песнями птиц. Существуют некоторые свидетельства того, что группы неандертальцев были
меньше, чем ранних современных людей. Они также были менее мобильны и, веро- ятно, между ними существовали менее тесные связи. Неандертальцы создавали свои орудия из подручных материалов, в то время как ранние современные люди более активно участвовали в обмене и перемещениях. Поначалу антропологи пола- гали, что у неандертальцев не было искусства, в частности пещерных рисунков и личных украшений, например бус или скульптур. Однако современные данные пока- зывают , что неандертальцы были более изобретательны, чем нам казалось ранее. Еще 90 тысяч лет назад они научились использовать веревку. Наличие неандер- тальских инструментов на некоторых островах в Средиземном море подтверждает, что они умели пересекать водные преграды на судах. Считалось, что сложные ин- струменты, а также раковины или бусины, найденные в неандертальских поселени- ях, были скопированы у раннего современного человека. Однако на двух стоянках на юго-западе Франции были найдены коллекции сложных костяных инструментов (гладилок), датированных 45-51 тысячей лет назад. Если эта датировка верна, то они появились за несколько тысяч лет до прихода современных людей. Некото- рые палеоантропологи все еще считают, что все свидетельства указывают на от- сутствие у неандертальцев высших мыслительных функций, в частности символиче- ского мышления, и приводят для сравнения великолепные пещерные росписи из Франции, Испании и Австрии (более ранние). Другие же утверждают, что эти ху- дожественные шедевры были созданы не современными людьми во время существова- ния неандертальцев, но кем-то через 20-30 тысяч лет после их исчезновения. Это достаточный срок для культурной революции. В 2010 году группа ученых из разных университетов мира опубликовала работу о символическом использовании морских раковин и минеральных пигментов иберий- скими неандертальцами. В работе, написанной под руководством Жоао Зилхао, рассказывалось об обнаружении двух неандертальских стоянок, относящихся к среднему палеолиту, — в большой пещере на побережье Средиземного моря и в скальном укрытии на берегу реки Мула. Обе стоянки были найдены в Испании и датированы примерно 50 тысячами лет назад. Археологи обнаружили окрашенные пигментами морские раковины, в которых были специально проделаны дырочки, чтобы их можно было носить вместе в виде украшения. Были также найдены куски красного и желтого красителя и остатки краски, разведенной в раковине вида Spondylus, а также множество других инструментов и артефактов. Символическое использование окрашенных раковин с дырочками, которые применялись для созда- ния украшений, противоречило более ранним представлениям о культуре неандер- тальцев и указывало, что те, как и современные люди, обладали способностями к символическому мышлению и даже могли научить новоприбывших родственников от- дельным навыкам обработки кости. В рамках переоценки некоторые палеоантропологи начинают по-другому смотреть на неандертальцев и полагают, что в своем культурном уровне те лишь немногим отличались от раннего современного человека на момент его выхода из Африки. Например, два американских эксперта, П. Вилла и У. Робрекс, заявляют, что многие из наших неверных представлений проистекают из сравнения данных о не- андертальцах, полученных на основании раскопок стоянок, относящихся к раннему или среднему каменному веку, и информации о современных людях, принадлежащей к куда более позднему времени. Другие предполагают, что даже если современные люди были более культурно развиты, чем неандертальцы, это не означает их ге- нетического или интеллектуального превосходства. Подобные культурные различия встречаются и в современное время и объясняются разной степенью развития и распространения идей. Однако эти споры не приближают нас к ответу на вопрос, почему неандертальцы исчезли с лица земли. Это все еще остается для нас загадкой. Были ли они уничтожены, как некоторые местные племена в разных уголках света европейскими колонистами? Либо они убиты болезнями, которые принесли в Евразию выходцы из
Тропической Африки? Или они проиграли в конкурентной борьбе с более культурно развитыми соперниками? Все эти вопросы не дают покоя палеоантропологам уже полтора века. Новая дисциплина — палеогенетика, созданная Сванте Паабо, — бы- ла готова предложить новое объяснение исчезновению неандертальцев. 18. Судьба неандертальцев Ранее в своем анализе человеческих останков из Лагар Велхо мы предположили, что скелет ребенка является доказательством скрещивания местных не- андертальцев с новоприбывшей популяцией ранних людей в Иберии. Наше толкование было принято как одновременно разумное и интересное и априорно от- вергнуто лишь теми, кто не может принять идею продуктивного скрещивания между этими видами. Жоао Зилхао и Эрик Тринкаус Как мы уже знаем, внутри каждой человеческой клетки содержится два доста- точно отличных друг1 от друга генома — митохондриальный и ядерный. Каждая клетка насчитывает сотни митохондрий, имеющих собственный геном, происходящий еще с тех времен, когда она была бактерией, большая часть ДНК в окаменелостях будет митохондриальной. Итак, логично было бы начать изучение генома неандер- тальцев с извлечения и расшифровки митохондриальной ДНК. После нескольких предварительных открытий, сделанных за годы работы, Паабо и его команда из Института Макса Планка, работающая совместно с коллегами из Америки, Хорватии и Финляндии, в 2008 году опубликовала результаты первого секвенирования митохондриальной ДНК неандертальца, выделенной из окаменелой кости возрастом 38 тысяч лет. Открытие имело огромную историческую и научную ценность, так как было доказано, что митохондриальная ДНК неандертальца не соответствует вариациям митохондриальных ДНК современного человека. Это подтвердило теорию о том, что неандертальцы были отдельной эволюционной ветвью. Проведя поиск нуклеотидных полиморфизмов, Грин и его коллеги выявили куда больше различий (снипов) между неандертальцами и современными людьми, чем существует в рамках нынешней человеческой популяции. Учитывая, что мута- ции возникают через определенные промежутки времени, ученые смогли использо- вать мутационные часы, чтобы определить, что два вида разошлись примерно 660 тысяч лет назад, плюс-минус 140 тысяч лет. Схожие цифры ранее предлагались палеонтологами на основании окаменелостей и археологических находок. Кроме того, в публикации Паабо и его команды содержалась информация, кото- рая могла пролить свет на судьбу неандертальцев после прибытия современного человека в Европу, на Ближний Восток и в Азию: «Существуют свидетельства то- го, что эффективный размер популяции неандертальцев был небольшим». Под эф- фективным размером популяции ученые имеют в виду генофонд вида, или, иными словами, генетическое разнообразие неандертальцев. Следует с большой осторож- ностью подходить к таким выводам, если они делаются на основании относительно небольшого и полностью женского митохондриальнохю генома. Однако если они подтвердятся исследованиями ядерного генома, это будет иметь огромное значе- ние для изучения скрещивания между неандертальцами и современными людьми. По- ка что давайте просто запомним эту версию и рассмотрим предполагаемое время расхождения двух ветвей на эволюционном дереве — неандертальцев и современных людей. И палеонтологические, и генетические свидетельства указывают на то, что расхождение произошло около полумиллиона лет назад. Однако, как показывает
изучение других млекопитающих, это достаточно короткий срок для превращения в полностью репродуктивно автономные отдельные виды. Для подобной трансформации требуется около миллиона лет. Возможно, некоторые читатели начинают понимать, в чем здесь странность. Если траектории неандертальцев и современных людей разошлись примерно 500 тысяч лет назад, как объяснить предполагаемое африкан- ское происхождение эволюционной ветви современного человека 180 тысяч, в крайнем случае, 200 тысяч лет назад? На самом деле никакого противоречия нет. Оба вида, каждый своим путем, раз- вились от общего предка Homo erectus. В течение первых 300 тысяч лет после разделения обе ветви продолжали эволюционировать, вероятно, не вступая друг с другом в контакт. Современные люди развивались в Африке, а неандертальцы — в Евразии. 180 тысяч лет назад различия между ними стали настолько велики, что их стало можно признать двумя разными видами. В случае с неандертальцами нам известно, что между ними и Homo erectus стояло промежуточное звено — Н. heidelbergensis. Возникает вопрос, существовал ли у сапиенсов свой Н. heidelbergensis в Африке? Не найдя ответа, я написал профессору Стрингеру, специалисту по эволюции человека из Музея естественной истории в Лондоне. Он подтвердил, что сущест- вуют две альтернативные теории. Согласно одной из них, и неандертальцы и са- пиенсы прошли стадию Н. heidelbergensis в Европе и Африке соответственно. Вторая утверждает, что стадия Н. heidelbergensis характерна лишь для европей- ских неандертальцев, в то время как в Африке Homo sapiens развились напрямую от Homo erectus. Вот еще один вопрос, который нужно запомнить на будущее и в прояснении которого может помочь генетика. Паабо дал понять, что ставит перед собой цель полностью реконструировать ядерный геном неандертальца. В 2007 году, за год до публикации работы о мито- хондриальной ДНК (а также в год включения Паабо в список 100 самых влиятель- ных людей по версии журнала Time), европейские ученые сообщили, что неандер- тальцы имели генетическую мутацию, которая ассоциируется со светлым цветом кожи, характерным для современных европейцев. Из-за той же мутации некоторые из них имели рыжие волосы. В работе, вышедшей в следующем году, говорилось, что неандертальцы имели такую же группу крови 0 (I) , как и современные люди, и тоже являлись носителями языкового гена FOXP2. В 2009 году на ежегодном за- седании Американской ассоциации содействия развитию науки было объявлено, что Институт эволюционной антропологии Макса Планка завершил работу над первым проектом ядерного генома неандертальца, содержащим 4 из 6,4 миллиарда нуклео- тидных пар ДНК, выделенных из окаменелых останков трех особей. Эти данные бы- ли опубликованы в 2010 году. Первый, достаточно ожидаемый результат состоял в том, что геномы неандер- тальца и современного человека совпали на 99 %. В этом нет ничего удивитель- ного, учитывая, что еще полмиллиона лет назад у нас был общий предок. Большая часть генома, в частности участки, ответственные за кодирование белка, управ- ляет ежедневными внутренними химическими процессами в нашем организме, струк- турой и восстановлением клеток, их смертью, удалением и регенерацией, а также иммунологическими реакциями организма в борьбе с микробными заболеваниями. Очевидно, эти части генома и должны совпадать. Удивительно было то, что геном неандертальца демонстрировал большее сходство с геномами современных людей из Европы и Азии, чем из Африки. Наиболее простым объяснением этому факту может служить предположение, что неандертальцы обменивались генами с предками вы- ходцев из Европы и Азии. Получается, что наши предки скрещивались с неандер- тальцами. Говоря еще проще, кто-то из наших прапрадедов был неандертальцем. Исследования показали, что люди европейского происхождения унаследовали от 1 до 4 % ядерной ДНК от неандертальских предков. По предварительным данным, для выходцев из Азии эта цифра может быть даже выше. Как пишет команда Паабо
в своей работе, неандертальцы находятся в одном уровне родства с европейцами, китайцами и жителями Папуа — Новой Гвинеи, несмотря на то, что их ископаемые останки были обнаружены только в Европе и Западной Азии. Возможно, ранние со- временные люди скрещивались с неандертальцами в процессе миграции и уносили их наследие с собой на просторы Евразии. Но насколько распространенным было скрещивание между двумя популяциями? Прошлые исследования гибридизации в эволюционной биологии показали, что при столкновении новой колонизирующей популяции с популяцией, уже проживающей на этой территории, даже небольшое количество скрещиваний во время взаимодейст- вия приводит к появлению в генофонде колонизирующей популяции значительного количества новых генов. Вопрос состоит в количестве особей в популяции и в ее последующем распространении. Судя по всему, привнесенные гены (в нашем случае — гены неандертальцев) могут приобретать высокую частотность по мере расшире- ния популяции. Но существует и альтернативное, более простое объяснение. Воз- можно, контакты между современными людьми и неандертальцами просто случались очень часто? Новость о том, что европейцы и азиаты имеют неандертальских предков, произ- вела в СМИ эффект разорвавшейся бомбы. Зная человеческую природу, это следо- вало предвидеть, но на самом деле вызвало огромное удивление. С момента открытия первых ископаемых останков мы воспринимали неандерталь- цев как конкурирующий вид. Однако они стали всего лишь объектом предубежде- ния, которое, к сожалению, в равной степени проявляла и пресса, и ученые. Марселлен Буль — первый эксперт, проведший анализ останков неандертальцев, представил их публике как брутальных звероподобных существ, которые обладали лишь «остаточными интеллектуальными способностями» и которым невозможно было приписать «ни одной черты, указывающей на наличие эстетики или морали». Эта картина преобладала в умах ученых и широкой публики в течение первой половины XX века. По несчастливой случайности, предметом исследования Буля был непол- ный скелет взрослого мужчины, который пережил серьезную травму и болел острым вторичным остеоартритом. Мнение, составленное на основе такой необычной на- ходки, надолго захватило сознание людей, даже не имеющих отношения к миру ар- хеологии и палеонтологии. У Герберта Уэллса есть рассказ об уничтожении «жуткого народа», который сам заслуживал смерти. Более современные писатели, такие как Уильям Голдинг и Джаред Даймонд, представляют неандертальцев в более благоприятном свете, но также предполагают, что те погибли от руки наших более развитых предков, даже несмотря на то что подобное мнение не подтверждается археологическими наход- ками. Такие взгляды сохранялись до недавних времен. Антропологи полагали, что не- андертальцы не умели говорить, а если и могли, то имели специфические голоса. При этом их мозг был несколько больше, чем у нас, а зона Брока, отвечающая за речь, почти не отличалась от нашей. Предполагалось, что крупный мозг неандер- тальцев был менее эффективным. Их инструменты, относящиеся к мустьерской культуре, считались более простыми, чем у современных людей. В частности, су- дя по всему, у неандертальцев не было копий, из-за чего им приходилось лицом к лицу сталкиваться с крупными животными вроде мамонтов и шерстистых носоро- гов на охоте. Разумеется, между неандертальцами и современными людьми существуют явные различия в морфологии скелета, но исследователи предпочли сфокусироваться именно на них, игнорируя сходные черты. В течение последних 20 лет все больше и больше палеоантропологов заново оценивают свидетельства существования у не- андертальцев общества и культуры и заключают, что из-за предвзятого мнения ранние исследователи не обращали внимания на изобретательность и культурные черты наших древних родственников. Их мозг имел крупные лобные доли, а именно
этот участок ассоциируется с разумностью и культурой. Ральф Холлоуэй из Ко- лумбийского университета в Нью-Йорке исследовал сотни слепков мозга, создан- ных на основании черепов неандертальцев, чтобы доказать, что их зона речи бы- ла развита так же, как и наша. Находки, сделанные во Франции, подтверждают, что неандертальцы не просто жили в пещерах или расселинах в скалах, но строи- ли укрытия, оставляя следы поддерживающих деревянных столбов. Сделать их ин- струменты оказалось не так-то легко — для этого требовалось планирование, правильное видение и хорошие навыки. Существует все больше и больше доказа- тельств того, что неандертальцы носили одежду и украшали себя символическими артефактами, включая раскрашенные ракушки с дырочками. Они хоронили мертвых и, возможно, имели для этого соответствующие церемонии. Вероятно, у них суще- ствовала музыка. Несмотря на то, что неандертальцы в основном охотились на опасную добычу, такую как носороги, мамонты и зубры, они адаптировали свои стратегии к различным типам среды: умели ловить силками птиц и кроликов и со- бирали пригодных в пищу моллюсков. Пенни Спайкинс и ее коллеги из Университета Йорка выделяют три стоянки, на которых были обнаружены миниатюрные ручные топоры, скорее всего, служившие детскими игрушками. Это Уонсант-Роуд в Кенте, Фоксхолл-Роуд в Ипсвиче и Ренен в Нидерландах. В Арси-сюр-Кюр во Франции и на еще одной стоянке в Бельгии другая группа палеоантропологов обнаружила коллекции прекрасно обработанных каменных орудий вперемешку с другими, гораздо более низкого качества. Судя по всему, взрослые неандертальцы обучали детей ремеслу в своего рода школе ка- менного века. Важную роль в моделях поведения и тесных взаимоотношениях, ко- торые являются основанием для человеческого общества, играют эмоции, например сопереживание, однако палеонтологи стараются не придавать эмоциональную окра- ску археологическим находкам. Спайкинс и ее коллеги предприняли попытку ис- следовать научные конструкты, которые могли бы стать основой для подобных ис- следований. Для этого они начали искать доказательства существования эмпатии и сочувствия в археологических контекстах — от ранних людей до современного общества. Например, свидетельством наличия сопереживания является уход за больными и ранеными. Подтверждения того, что нечто подобное существовало в неандертальском обществе, находятся повсеместно — от «старика из пещеры Шани- дар» до Сима-де-лос-Уэсос (дословно «яма с костями»), где среди окаменелых останков множества людей был найден череп ребенка с наследственным заболева- нием, влияющим на форму головы. Он умер в возрасте 8 лет, то есть все время до этого о нем заботились. Учитывая накопившиеся доказательства, Эрик Тринкаус из Университета Вашинг- тона в Сент-Луисе, Миссури, заключает: «Если взглянуть на археологические на- ходки, связанные с неандертальцами и современными людьми, они окажутся очень похожими друг на друга. Неандертальцы были людьми и, вероятно, имели тот же диапазон умственных способностей, что и мы». Разумеется, не все с ним согласны. Некоторые выдающиеся ученые, такие как Мелларс, полагают, что хотя неандертальцы и были достаточно умелы, чтобы вы- живать в Европе в течение более чем 200 тысяч лет, они не обладали теми же когнитивными навыками, что и современные люди. Мелларс утверждает, что к мо- менту прихода в Европу современные люди имели лучшие технологии, социальную организацию и, по сути, лучшие мозги. Стивен Митен из Университета Рединга согласен с этим заявлением. Что ж, возможно, они и правы. Однако нам следует различать социальную эволюцию и наследственную способность к интеллектуальной деятельности. Кроме того, необходимо сравнивать то, что подлежит сравнению — неандертальскую культуру с культурой современного человека, относящейся к то- му же времени. Следует также помнить и об огромных культурных различиях между человеческими популяциями, существовавших всего век или два назад и объясняю- щихся разницей в обучении и передаче идей, а не в наследственности или врож-
денных умственных способностях. Сегодня во время страстных дебатов на эту тему генетические факты благодаря открытиям Паабо могут использоваться наряду с археологическими методами дати- ровки. Теперь наши научные представления будут строиться на фактической ин- формации, а не на предубеждениях и предположениях. Существует несколько важных фактов, которые следует принять во внимание в этом быстро развивающемся новом сценарии. Гибридизация, или половое скрещивание между разными видами (или подвидами), является одним из четырех механизмов возникновения наследуемых генетических изменений, которые делают возможной эволюцию. При наличии существенных гене- тических различий между партнерами гибридизация может привести к возникнове- нию существенных дисфункций, включая бесплодие. Ученые, изучающие гибридиза- цию растений и животных, обнаружили, что чем теснее эволюционные линии связа- ны друг с другом, чем меньше времени прошло после их появления от общего предка, тем меньше различий будет наблюдаться между двумя геномами и, следо- вательно , тем более стабильным получится генетический результат. Раз мы явля- емся гибридизированными потомками современных людей и неандертальцев, очевид- но, их союз к бесплодию не привел. А неандертальский компонент в геноме жите- лей Евразии довольно велик — до 4 %. Примерно такое же генетическое наследие я или вы получили от своего прапрапрапрадеда, жившего всего век назад. На уровне ДНК это огромная цифра. Умножте 6,4 миллиарда на 0.04 и получите коли- чество шпал, которые наш поезд должен пересечь, чтобы охватить вклад неандер- тальцев в ДНК. Это 260 миллионов пар нуклеотидов, формирующих гены, вирусные участки, регуляционные последовательности и некодирующие РНК. Некоторые авторы, анализирующие такую гибридизацию, упускают из виду важный момент. Слияние двух различных эволюционных линий приводит к стремительному и резкому росту генетического разнообразия у потомков, которое наследуется бу- дущими поколениями. Давайте рассмотрим, что это значит. Два генома имеют разные генетические истории, включая адаптации, дающие потенциальные преимущества для выживания, полученные в тяжелой борьбе с различными природными условиями. Исследования последствий такой «гибридной креативности» в природе показывают, что гибриды могут лучше сопротивляться суровым условиям окружающей среды, включая климат, чем их родители. Естественный отбор не выберет ни одну из изначальных линий. Поскольку обе они сошлись в одном геноме, он будет работать на уровне гибри- да, точно так же, как ранее действовал на уровне голобионтического генома в случаях генетического симбиоза. Отбор будет отбрасывать генетические последо- вательности, которые препятствуют выживанию, и оказывать предпочтение тем, которые ему способствуют, вне зависимости от происхождения вида. Тот факт, что мы все еще сохраняем значительную часть неандертальского компонента в своем геноме, говорит сам за себя. Он указывает на то, что наши предки дейст- вительно получили эволюционное преимущество в результате полового скрещивания с неандертальцами. Несложно понять, почему это произошло. Предки современного человека развивались в теплых тропических широтах под ярким солнцем Африки. С неандертальцами они столкнулись, мигрировав в более холодную и менее солнечную местность с долгими и мрачными зимами. Одним из последствий этого стало то, что их темная кожа не могла вырабатывать доста- точно витамина D, нехватка которого приводит к размягчению костей и ухудшению работы иммунной системы. Скрещивание с неандертальцами давало потомкам боль- ший шанс на выживание. Однако преимущества от сотрудничества между двумя популяциями могли выхо- дить далеко за рамки генетического разнообразия. Насколько вероятно, что обе популяции получили бы выгоду от социального и культурного обмена? Я не пыта- юсь сказать, что одна из сторон привнесла в этот союз достижения эпохи Ренес-
санса или промышленную революцию. Обе популяции существовали на уровне охоты и собирательства. Обмен знаниями о местной географии, флоре и фауне, сезонной доступности пищи, местах для укрытия, возможно, технологиями обработки шкур или создания одежды, способами применения лекарственных трав и более символи- ческими аспектами культуры, такими как украшения или музыка, должен был про- исходить в обоих направлениях. Во время поиска ископаемых останков неандертальцев для продолжения генети- ческих исследований Паабо российские археологи вели раскопки в огромной пеще- ре на Алтае, на юге Сибири. Климат на северных склонах Алтая, где находится пещера, крайне суров: средняя годовая температура здесь составляет около нуля градусов. В 2010 году археологи обнаружили кость пальца ноги, принадлежавшего неандертальской женщине. Он был найден в слое, датированном около 50 тысяч лет назад. Эта кость оказалась богата древней ДНК, что дало Паабо и его ко- манде возможность получить лучшую на сегодня ядерную геномную последователь- ность неандертальца. В январе 2014 года ученые из множества различных центров и лабораторий объединили усилия с группой Паабо для анализа полного ядерного генома неандертальца и составления соответствующей отчетности. Полученные ре- зультаты сравнивались с геномом Homo sapiens и с данными о геномах неандер- тальцев, полученными на основании ископаемых останков из других географиче- ских регионов, включая троих взрослых из пещеры Виндия в Хорватии и ребенка из пещеры Мезмайская на Кавказе. Если бы мы вернулись в наш волшебный поезд, сумели ли бы мы распознать уча- стки пути, унаследованные от неандертальских предков? В марте 2014 года три группы эволюционных генетиков из Гарварда — Дэвид Райх и его коллеги из департамента генетики Гарвардской медицинской школы, а также группы из Института Брода и Медицинского института Говарда Хьюза — со- вместно с командой Паабо из Института Макса Планка в Германии опубликовали обзор вклада неандертальцев в геном современного человека. Авторы считают, что на мой вопрос твердо можно ответить положительно. Несмотря на то, что с момента гибридизации прошло много времени, неандертальские участки пути четко выделяются благодаря своим гаплотипам. В момент гибридизации половина генома первого потомка принадлежала неандертальцам, но время и внутривидовое размно- жение уменьшили эту долю до ряда последовательностей длиной менее 100 тысяч пар нуклеотидов. Возможно, это и не слишком много в масштабе всего генома, но достаточно для того, чтобы мы могли предпринять несколько поездок на нашем поезде. Авторы работы пишут: «Неандертальские гаплотипы настолько очевидны, что в ходе некоторых исследований неандертальское наследие было выявлено в конкретных локусах». Но что именно они обнаружили, проанализировав геномы 1040 современных людей и внимательно рассмотрев участки, которые определенно достались нам от наших неандертальских предков? Группа Райха заключила, что особенно богаты неандертальскими генами те уча- стки нашего генома, которые кодируют белки, формируют кератиновые филаменты. Кератин — это структурный материал, из которого состоит внешний слой кожи, а в модифицированной форме — основной компонент волос и ногтей. Один из кон- кретных генов, полученных нами от неандертальцев, называется BNC2 и участвует в пигментации кожи. Исследователи из Аризонского университета также выяснили, что некоторая часть евразийцев, в частности жители Меланезии, унаследовали от неандертальских предков участок генома STAT2, который является частью системы распознавания собственных клеток и борьбы с инфекциями. Этот же генетический анализ подтвердил, что неандертальцы имели светлую ко- жу, однако ее цвет мог варьироваться, как у современных европейцев. Цвет их глаз мог быть карим, голубым, сине-зеленым или ореховым. Читатели со светлой кожей, характерной для Западной Европы, могли унаследовать часть своего внеш- него вида от неандертальских предков. Кроме того, к их наследию относят рыжие
волосы, веснушки и тенденцию обгорать на солнце. В отчете, опубликованном в газете Sunday Times, говорится, что от неандертальцев некоторым из нас мох1 достаться определенный вариант комплекса тканевой совместимости (части гено- ма, ответственной за распознавание клеток организма и борьбу с инородными пришельцами), который повышает генетический риск развития определенных забо- леваний, таких как диабет 2-го типа, волчанка и болезнь Крона. Когда профессор Стрингер протестировал британского комика Билли Бейли и на- учного журналиста ВВС Элис Роберте на наличие в их геномах неандертальского наследия, он обнаружил, что Бейли получил от неандертальских предков 1,5 % генома, а Роберте — 2,7. Что касается самого Стрингера, то в его случае неан- дертальцы оказались ответственными за 1,8 % генома. В своей книге Паабо рас- сказывает о некоторых комических последствиях распространения информации о гибридизации. Люди начали интересоваться, не объясняются ли странности в их внешнем виде или поведении либо неприятные черты, которые они замечали в сво- их супругах, воздействием неандертальских генов. Более глубокое изучение нашего гибридного происхождения и эволюции человека в целом — это только начало. Ученые делают лишь первые шаги в исследовании потенциального вклада неандертальцев в некоторые аспекты нашей физиологии, иммунологическую идентификацию, способность противостоять болезням, включая инфекции, а также различия (если таковые существуют) между современными людь- ми и неандертальцами в области развития мозга, в частности функций познания, креативности и многих социальных и культурных аспектов. Геном женщины, найденной на Алтае, имел удивительную особенность — необычно низкий уровень генетического разнообразия. Судя по всему, она была рождена парой, имевшей одного общего родителя. Подобные близкородственные скрещивания характерны для сообществ охотников и собирателей, включая ранних современных людей. Но обнаружение алтайского генома поставило перед учеными важный во- прос: были ли неандертальцы, которые, судя по археологической летописи, про- живали небольшими группами и не обладали такой же мобильностью, как современ- ные люди, более подвержены риску кровосмешения? Для ответа на этот вопрос по- требуются дополнительные исследования с высококачественным секвенированием значительного количества неандертальских геномов. Если это действительно так, то мы нашли объяснение отсутствию генетического разнообразия в алтайском об- разце . В свою очередь, кровосмешение повышает риск врожденных нарушений обме- на веществ. Ребенок, наследующий один рецессивный ген от одного из родителей, будет защищен от болезни, если от второго родителя он получит нормальный ва- риант гена. Однако если оба родителя находятся в близкой родственной связи, как в случае с женщиной с Алтая, вероятность наследования дефективного гена от обоих родителей будет куда выше. Еще одним важным выводом из исследования генома алтайской находки стала ин- формация о поразительно малой популяции неандертальцев на этом позднем этапе их проживания в Евразии. Возникает вопрос: какими были средние размеры попу- ляций неандертальцев и современных людей в момент встречи этих двух видов в Евразии? Для ответа на этот вопрос следует помнить, что примерно 48 тысяч лет назад произошла климатическая катастрофа, известная как последний максимум оледене- ния. Морозы в то время были такими сильными, что большая часть суши оказалась покрыта ледником толщиной в несколько миль, а значительные участки Атлантиче- ского океана полностью замерзли. Существуют свидетельства, что в это время количество людей и животных в Евразии резко сократилось. Может быть, именно это объясняет уменьшение популяции неандертальцев и тенденцию к близкородст- венному скрещиванию? Может быть, 500 лет спустя, когда в Евразии появились предки современного человека, неандертальцы так и не оправились от катастро- фы?
Сегодня мы имеем возможность более точно определить, что произошло с неан- дертальцами, которые оказались куда ближе к нам, чем мы полагали ранее. К то- му моменту, как наши предки встретились с неандертальцами, от них могли ос- таться лишь разреженные группы охотников и собирателей. Мелларс и Френч вы- двигают гипотезу, что в период сосуществования видов в Европе на одного неан- дертальца приходилось десять современных людей. Мы не можем исключать наличие стычек между группами или даже уничтожение целых популяций, однако следует задаться вопросом, насколько целесообразны были вооруженные столкновения в подобных обстоятельствах. Мы знаем, что популяции скрещивались между собой, и, возможно, это происходило чаще и с меньшим количеством запретов, чем неко- торым хотелось бы думать. Скрещивание между большой и малой популяцией, впол- не вероятно, приведет к ассимиляции последней. Возможно ли, что мы нашли объяснение загадочному исчезновению неандерталь- цев? Это определенно пролило бы свет на то, почему археологи не обнаруживают па- тогномоничных черт в евразийской популяции в период 10-15 тысяч лет после прибытия современных людей. Этого времени вполне достаточно, чтобы характер- ные для неандертальцев признаки черепов и скелетов были поглощены стремитель- но развивающейся и расширяющейся популяцией Homo sapiens. Если это действи- тельно произошло, то неандертальцы не вымерли — или, по крайней мере, это произошло не так, как мы себе представляли. Они исчезли как отдельная незави- симая популяция, но остались существовать как важная часть нашего наследия. В апреле 2014 года Паоло Вилла из Университета Колорадо и Уилл Робрекс из Лейденского университета в Нидерландах написали совместную статью о «комплек- се величия современного человека». Под ним они имели в виду распространенное среди ученых и широкой публики мнение о превосходстве современного человека над неандертальцами. В заключение статьи они пишут: «Наш систематический об- зор археологической летописи неандертальцев и современных им Homo sapiens не показал наличия каких бы то ни было свидетельств в пользу такого толкования, так как неандертальская палеонтологическая летопись недостаточно отличается от нашей, чтобы мы могли объяснить их вымирание неполноценностью с археологи- ческой точки зрения». Вместо этого Вилла и Робрекс предложили в качестве наи- более разумного объяснения исчезновения неандертальских черт из палеонтологи- ческой летописи сложные процессы скрещивания и ассимиляции. Итак, перед нами открылась потрясающая история о невероятном прорыве в ге- нетических исследованиях. Однако применение метода Паабо в отношении плохо поддающихся обработке окаменелых останков принесло еще множество сюрпризов. В июле 2008 года российский археолог Александр Цыбанков проводил раскопки в той самой огромной пещере в Алтайских горах на юге Сибири. Исследуя отложе- ния, датированные 30-50 тысячами лет назад, Цыбанков обнаружил совершенно не- взрачный на первый взгляд фрагмент мизинца. Когда он показал находку своему руководителю Анатолию Деревянко, тот предположил, что это кость современного человека. Такое заключение объяснило бы, почему кость находилась в том же слое отложений, что и некоторые довольно сложные артефакты, включая браслет из отполированного зеленого камня. Однако в той же пещере ранее находили ос- танки неандертальцев, поэтому Деревянко разделил фрагмент кости на две части, положил меньшую из них в конверт и отправил ее в Германию в лабораторию Паабо для анализа. Крошечный обломок кости был доставлен как раз в тот момент, ко- гда команда Паабо была готова завершить первый проект полного ядерного генома неандертальца. Все сотрудники были очень заняты, их ожидало еще множество окаменелостей, которые нужно было исследовать. Кости из России нужно было по- дождать . Только в конце 2009 года коллега Паабо Йоханнес Краузе и его помощник, ас- пирант из Китая Цяомэй Фу нашли время на предварительный скрининг митохондри-
альной ДНК из алтайской кости. Несмотря на крошечные размеры, кость была бо- гата ДНК, при этом достаточно чистой. Результаты анализа настолько поразили ученых, что те решили повторить его еще раз. Ничего не изменилось. Возбужден- ный Краузе схватил телефон и набрал номер Паабо, который в это время находил- ся на конференции в лаборатории Колд-Спринг-Харбор в Нью-Йорке. Краузе начал разговор с вопроса: — Вы сидите? Паабо ответил, что нет. — Пожалуй, вам лучше присесть. Позже Паабо признался, что действительно нашел стул, потому что испугался, что произошло что-то ужасное. Митохондриальныи геном, извлеченный Фу, не при- надлежал неандертальцу. Это было настолько удивительно, что Краузе перепрове- рил это еще раз, не доверяя своему студенту. Затем он настоял на сравнении полученного результата со всеми шестью версиями неандертальского митохондри- ального генома, находящимися в их распоряжении. Без сомнений, это не был не- андерталец. Не был это и геном современного человека из любой известной части мира. Митохондриальныи геном неандертальца отличался от генома современного человека на 202 нуклеотида (снипа). В данном случае отличий насчитывалось 385. Итак, подобный митохондриальныи геном еще ни разу никем не секвенировал- ся. Паабо тут же осознал последствия произошедшего. Возможно ли, что перед ними неизвестный доселе вид человека? На основании снипов можно было сделать вы- вод, что если неандертальцы и современные люди отделились друг от друга около 500 тысяч лет назад, этот вид должен был быть порожден их общим предком при- мерно 800 тысяч лет назад. При этом представитель вида проживал в Сибири все- го 30-50 тысяч лет назад. Паабо вспоминает: «У меня просто голова шла кру- гом» . Вернувшись в Институт Макса Планка через три дня, он обсудил находку с Краузе. Осколок кости был буквально полон ДНК. Например, наилучший образец окаменелости с неандертальской ДНК содержал всего 4 %, содержание же ДНК в этом образце составляло 70 %. Кость не только была уникальна сама по себе, но и являлась потрясающим источником материала. Паабо настоял, чтобы Краузе и Фу повторили анализ на остатках крошечной кости. Результаты остались неизменны- ми. Тогда Паабо написал письмо Анатолию Деревянко, и они договорились встре- титься в Институте археологии и этнографии в Новосибирском академгородке, специально построенном для научных целей еще в 1950-е годы. Когда Паабо при- был в Россию, стояла зима, а температура воздуха упала до -35 градусов. Он знал, что кусочек кости, который прислали в его лабораторию, был частью более крупного образца, и попросил его для работы с ядерным геномом. Однако Паабо ответили, что оставшаяся часть пальца была отправлена в Америку, и местные исследователи ее потеряли. Опечаленная немецкая команда вернулась в Лейпциг. Ей удалось получить лишь необычный зуб, который российские археологи обнаружили все в той же алтайской пещере. По сравнению с зубами неандертальцев и современных людей он был слиш- ком большим и примитивным по форме. 10 апреля 2010 года команда Паабо вместе со своими российскими коллегами опубликовала информацию о необычном митохондриальном геноме в журнале Nature. Это была уникальная работа. Впервые в истории новый вымерший вид человека был обнаружен благодаря геномному анализу ископаемой кости. По мнению ученых, са- мым вероятным объяснением алтайской находки была ее принадлежность к «доселе неизвестному типу гоминин», который много столетий назад имел общего предка с современными людьми и неандертальцами. Митохондриальная ДНК имела некоторые «крайне архаичные черты», совпадавшие с древним характером двух зубов. Разли- чия между этим новым типом гоминин и двумя уже известными были так велики,
что поначалу авторы работы хотели формально объявить об открытии нового вида, но затем (как впоследствии оказалось, вполне разумно) отказались от этой идеи. В XVIII веке в пещере, где нашли кость, жил отшельник по имени Денис, по- этому нового человека авторы работы назвали «денисовским». Но сюрпризы не прекращались... Крошечный осколок кости оказался так богат ДНК, что ученым удалось выделить из него качественный ядерный геном. В декабре того же года команда Паабо, объединив усилия с Дэвидом Райхом из Гарвардской медицинской школы и коллега- ми из разных научных институтов Америки, Германии, Испании, Китая, Канады и России, опубликовала расшифровку ядерного генома денисовского человека. Те- перь они могли точно утверждать, что в момент появления современного человека в Африке примерно 180 тысяч лет назад на Земле проживало несколько родствен- ных ему видов. Для начала они занялись расхождением современных людей и неан- дертальцев . На основании двух различных геномов ученые сделали вывод, что эти две ветви генеалогического древа появились чуть позже, чем предполагалось ра- нее, — между 270 и 440 тысячами лет назад. Благодаря этому не произошло пол- ного обособления видов, и они могли скрещиваться и давать плодовитое потомст- во . Исследование генома денисовцев и сравнение его с неандертальским геномом показало, что оба вида имели общего предка, однако их линии разошлись куда раньше, чем линии неандертальцев и современных людей, — примерно 640 тысяч лет назад. Последний общий предок денисовцев и современных людей жил около 800 тысяч лет назад. Генетическое сравнение показывает, что денисовцы были куда ближе к неандер- тальцам, чем к нам, однако степень близости не позволяла им активно скрещи- ваться. Подтверждается также, что денисовцы были не подгруппой неандерталь- цев, а независимым видом, населявшим большую географическую территорию в Азии и имевшим иную эволюционную историю, чем современные люди и неандертальцы. Некоторые генетические последовательности в геноме денисовцев выглядят на- столько примитивными, что ученые предположили, будто они могли быть получены путем гибридизации с еще более архаичным видом. Что это был за вид, еще неиз- вестно, но самым подходящим кандидатом является общий предок денисовцев, не- андертальцев и современных людей — путешественник и первопроходец раннего че- ловечества Homo erectus. Как и неандертальцы, денисовцы скрещивались с ранними современными людьми, но в то время как первые внесли свой вклад в генетическое наследие большинст- ва современных европейцев, денисовцы оставили след лишь в геномах жителей Азии, в частности Полинезии, Меланезии и Австралии. Генетики обнаружили, что вклад денисовцев в геном меланезийцев, которые в настоящее время населяют Юго-Восточную Азию, составляет 4-6 %. Это означает, что много лет назад дени- совцы проживали на более обширных азиатских территориях. В конце работы ее авторы описывают далекий период человеческой эволюции, известный как верхний плейстоцен, в котором «обмен генами среди различных групп гоминин был широко распространен». Итак, вместо геноцида видов мы получаем обмен культурным и генетическим наследием. Через несколько лет после выделения генома денисовского человека междуна- родная группа генетиков подтвердила преимущества гибридных геномов для выжи- вания в суровых природных условиях. Одним из самых известных примеров таких адаптации у человека является способность жителей Тибета жить на большой вы- соте в горах. Генетики выяснили, что у тибетцев имеется уникальный «ген про- водящих путей при гипоксии» EPAS1, который снижает уровень гемоглобина в кро- ви при низкой оксигенации. С людьми, у которых такой ген отсутствует, на большой высоте происходит совершенно противоположное — кровь загустевает и возникает риск образования тромбов. Единственная группа людей, помимо тибет-
цев, имеющая ген EPAS1, — денисовцы. Исследователи пишут: «Наши находки ука- зывают на то, что скрещивание с другими видами гоминин обеспечило людей гене- тической информацией, способствовавшей их адаптации к новой среде». Но сюрпризы на этом не закончились. В горах Атапуэрка на северо-востоке испанской провинции Бургос имеется мно- жество пещер, содержащих ископаемые останки и артефакты гоминин. Одна из этих пещер, названная Сима-де-лос-Уэсос («Яма с костями») представляет собой самое крупное в мире захоронение костей гоминин. Здесь обнаружены останки как мини- мум 28 людей, датированные более чем 300 тысячами лет назад. Скелеты имеют некоторые характеристики, типичные для неандертальцев, но большая часть их черт характерна для более архаичных Homo heidelbergensis, которых отдельные ученые считают предками неандертальцев (а кое-кто — и современных людей). Эта находка важна еще и потому, что кости очень хорошо сохранились, а значит, мо- гут стать источниками архаичной ДНК. Испанские палеонтологи передали в лабо- раторию Паабо бедренную кость в очень хорошем состоянии, и путем сверления из нее были получены 1,95 грамма костного порошка. Как и ранее, генетики начали с секвенирования митохондриальной ДНК. Когда результаты работы были опублико- ваны онлайн в декабре 2013 года, а в январе следующего года напечатаны в жур- нале Nature, это вызвало очередную волну восторга. Homo heidelbergensis (реконструкция). Эксперты ожидали увидеть митохондриальный геном, похожий на неандертальский или, скорее всего, являющийся его предшественником. Однако обнаруженный геном был ближе к денисовскому человеку, чем к неандертальцам или современным лю- дям. Перед учеными была еще одна загадка, перевернувшая с ног1 на голову суще- ствовавшие до этого идеи о происхождении человека. В статье в Nature авторы признаются, что не знают, как объяснить это удиви- тельное открытие. У каждого из них рождались собственные идеи. Клайв Финлей-
сон, археолог из Музея Гибралтара, назвал находку «отрезвляющей и освежаю- щей» . Слишком много научных представлений о человеческой эволюции возникло на основании ограниченного материала и предубеждений. С этого момента в дело вступает генетика, которая, по словам Финлейсона, никогда не лжет. Паабо го- ворит, что был так же удивлен открытию, как и все остальные: «Я лишь надеюсь, что в конечном итоге оно не запутает ситуацию еще больше, а прояснит ее». Как прекрасно, что палеогенетика может пролить так много света на историю наших далеких предков! Мы не можем исключать, что между различными группами и популяциями людей не было стычек или даже жестоких сражений, но очевидно, что разные виды не ста- вили перед собой задачи уничтожить своих эволюционных конкурентов. Периодиче- ски им приходилось сталкиваться, а то и жить по соседству в различных геогра- фических областях. Если судить по знакомому нам человеческому поведению, ско- рее всего, они испытывали любопытство по отношению к себе подобным. Вероятно, они признавали представителей других видов людьми, вели переговоры и узнавали традиции соседей. Возможно, они даже учились друг у друга, перенимали способы охоты и собирательства, обменивались информацией о производстве инструментов, работе в группах, правилах семейной жизни и сексуального партнерства, об ухо- де и обучении детей, украшении своих тел, о производстве одежды и строитель- стве жилищ, поклонении богам и оплакивании мертвых. Паабо и его группа хотят выяснить об этом как можно больше. Это же желание есть и у меня, и у вас. Мы хотим знать настоящую историю человечества, исто- рию, которая навеки заключена в загадочном мире человеческого генома. 19. То, что делает нас уникальными Сохранение предпочтительных вариантов и откло- нение тех, которые приносят вред, я называю ес- тественным отбором. Вариации, которые не явля- ются ни полезными, ни вредоносными, не подвер- жены влиянию естественного отбора и остаются неопределенным элементом... Чарльз Дарвин В праздничном издании The Daily Telegraph от 12 февраля 2001 года Роджер Хайфилд, научный редактор газеты, написал, что расшифровка загадочного кода человеческого генома позволит каждому человеку почувствовать себя особенным. Он был абсолютно прав. Правда, насколько мы особенные, предстоит выяснить. Наше путешествие показало, что геномное наследие человечества сформирова- лось в течение необычной и удивительной эволюционной истории. Эта история на- чалась с самого зарождения жизни на Земле и продолжается до нашего времени — эпохи, в которую мы предпринимаем первые попытки изучения Вселенной за преде- лами собственной планеты. Первое представление об этой истории мы получили в 2001 году, когда расшифровка человеческого генома показала, что мы имеем ты- сячи общих генов со многими другими живыми существами помимо приматов и мле- копитающих в целом. Это и рептилии, и рыбы, и плодовые мушки, и нематоды. На самом деле наша история заходит даже глубже. Мой ушедший друг и блестящий ученый Линн Маргулис доказала, что значительная часть этой истории и большая доля наших внутренних химических процессов происходят еще из бактериального этапа существования жизни (говоря научным языком, протерозоя). Именно тогда зародились многие гены и метаболические пути, на которых строится жизнь сего- дня. В главах этой публикации мы один за другим разобрали все четыре механиз- ма наследственной изменчивости, которые я объединил в понятие «геномная креа-
тивность». Именно она позволяет создавать вариации, необходимые для подтвер- ждения дарвиновской теории о естественном отборе как о силе, сформировавшей наш уникальный человеческий геном. Мы видели, как симбиотический союз геномов бывших паразитических микробов и геномов наших предков внес вклад в эту эволюцию: от поглощения цианобактерия- ми энергии солнечного света и производства кислорода в качестве побочного продукта до вдыхания кислорода бактериальными предками митохондрий, которые добавили в каждую клетку нашего организма второй геном, а также до внедрения эндогенных ретровирусов, до сих пор изменяющих способы работы нашего генома. Мы знаем, что по мере усложнения генома в системы управления генами и другие его аспекты становились все более и более вовлечены средства эпигенетической регуляции. Некоторые ученые называют гены аппаратной частью, а регуляторные системы — программами, подразумевая, что там, где машинам требуется ремонт, программа может индивидуально подстраиваться под сигналы окружающей среды. Мы также видели, как скрещивание между родственными видами стало источником зна- чительного генетического разнообразия генома наших предков. Все это кажется мешаниной конкурирующих процессов, и действительно было бы так, если бы эволюция происходила случайным способом. Но благодаря Дарвину мы понимаем, что все происходит иначе. Мощная сила, которую Дарвин назвал есте- ственным отбором, выбирает изменения наследственности, повышающие шансы на выживание, и отбрасывает те, которые их уменьшают. Выживание (а значит, и воспроизведение себе подобных) регулирует все механизмы, которые участвуют в этих конкурирующих процессах. История нашего постоянно развивающегося генома предполагает, что каждый из нас с геномной точки зрения уникален. В первую очередь, мы уникальны потому, что все люди, кроме генетических близнецов, наследуют случайное сочетание генов двух разных людей — своих ро- дителей. Смешение родительских геномов заложено уже в самом способе формиро- вания зародышевых клеток из яйцеклеток и сперматозоидов наших отца и матери. Оно происходит в процессе, называемом мейозом, когда хромосомы вытягиваются параллельно друг другу, делятся на фрагменты и обмениваются ими. Этот процесс половой гомологической рекомбинации объясняет, почему братья или сестры, ро- дившиеся у одной пары, не идентичны друг другу. Одинаковыми генами обладают только монозиготные близнецы, потому что они развиваются из одной оплодотво- ренной яйцеклетки. Но сейчас, после всего, что мы узнали об эпигенетике, мы понимаем, что ко времени рождения даже у них имеются различия в эпигенетиче- ских системах регуляторного контроля. Если бы мы решили изучить их геномы в течение жизни, мы заметили бы, что они сильно различаются, так как их эпиге- нетические системы реагируют на различные внешние стимулы. Главной областью генома, отвечающей за нашу уникальность, является участок, который мы регулярно посещали во время нашего путешествия, — комплекс ткане- вой совместимости. Расположенный в хромосоме 6, он содержит более сотни ге- нов, кодирующих белки, и обеспечивает нашему организму иммунную защиту, а также антигенную идентичность, в частности, в процессе переливания крови или пересадки органов. Ни один другой участок генома не определяет нас более точ- но , чем этот. Наша генетическая идентичность начинается с развития эмбриона в материнской утробе и постоянно изменяется под воздействием микробов в течение всей жизни. Из-за повреждений или отклонений в этом участке возникают аутоим- мунные заболевания, такие как ревматоидный артрит, волчанка и диабет в раннем возрасте. Мы знаем, что каждый раз при копировании генома для формирования половых клеток возникают небольшие ошибки. Эти мутации не являются результатом есте- ственного отбора, и благодаря им появляются снипы, гаплотипы и гаплогруппы, позволяющие историкам отслеживать происхождение и мутации популяций. При зачатии от каждого родителя нам достается половина генома, включая зна-
чительное количество однонуклеотидных полиморфизмов, или снипов. Примерно по- ловина нашего генома вместе со снипами совпадает с геномами наших братьев и сестер. Если у вас есть идентичный близнец, то ваше эмбриологическое развитие началось с одинакового набора генов и снипов. Точно так же четверть вашего генома совпадает с геномом ваших бабушки или дедушки, одна восьмая — с гено- мом прадеда или прабабки и т. д. Но в этой упорядоченной системе есть потен- циал для изменений. Геном настолько велик, что при его копировании неизбежно будут возникать мелкие ошибки. Эти ошибки обеспечивают отличие наших генети- ческих последовательностей от тех, которые мы унаследуем от родителей. Полное секвенирование генома позволило выявить частоту мутаций генома в це- лом. Два поколения (родителей и детей) разделяют около 70 новых мутаций. Большая их часть располагается вне 1,5 % участка генома, отвечающего за коди- рование белков. В этой области одна мутация возникает в среднем каждые шесть поколений. Большая часть мутаций наблюдается в вирусных и эпигенетических ре- гуляторных участках. Мы скоро вернемся к этому вопросу, но пока что я хочу продолжить разговор о мутационных изменениях. В рамках таких изменений у меня и у вас появляются снипы, уникальные для нашего генома. Именно наличие у ге- нома подобных свойств сделало возможным существование метода так называемой ДНК-дактилоскопии. Метод генетической дактилоскопии известен как способ установления родствен- ных связей, например в тестах на отцовство, а также определения личности пре- ступников. До 1980-х годов работа криминалистов в основном строилась на отпе- чатках пальцев, но часто преступники их не оставляли. Генетическое профилиро- вание дает такую же точность идентификации, но для этого достаточно капли слюны, крови или спермы либо кусочка ткани организма, включая кости. Но чтобы этот метод мог работать, следовало решить проблему технологического характе- ра . Ни у одного криминалиста нет времени на скрининг всего 6,4 миллиарда нук- леотидов в поисках индивидуальных отличий того или иного генома. Необходимо было создать простую и надежную систему автоматического скрининга, способную находить различия между людьми с такой же точностью, как дактилоскопия. В 1985 году такую систему разработал британский генетик из Лестера Алек Джеф- фрис. Джеффрис сделал открытие случайно, изучая различия в последовательностях ДНК между членами семьи одного из сотрудников его лаборатории. Он обратил внимание на странно выглядящие последовательности ДНК из повторяющихся участ- ков генома — длинные вирусные последовательности, разбросанные по хромосомам. То тут, то там ему встречались области ДНК, содержащие повторы одной и той же группы нуклеотидов. Такие повторы были нередки в геноме в целом, но их распо- ложение в хромосомах и фактическое количество варьировались в зависимости от человека. Если бы мы решили посетить такую последовательность на нашем волшебном по- езде, то сделали бы остановку около освещенного участка пути и обратили вни- мание на четыре шпалы, с которых он начинается. Например, это могут быть Т, Ц, А и Г. Двигаясь вдоль полотна, мы увидим, что последовательность ТЦАГ по- вторяется, например, еще три раза. Поскольку эти повторы возникают парами, они называются тандемными. Джеффрис отметил, что они не играют роли в транс- ляции ДНК в белок, или, если говорить более современным языком, в геномной (генетической или эпигенетической) регуляции. Такие последовательности должны были игнорироваться естественным отбором, так как они не играют роли в выжи- вании особи или ее способности к воспроизводству. Если исследовать геномы множества людей в одной популяции на предмет тандемных повторов, можно заме- тить, что они будут существенно различаться. Среди братьев и сестер (кроме однояйцовых близнецов) сходство больше, но даже у них будут присутствовать различия, вызванные половой гомологической рекомбинацией. Говоря об этой си-
туации, ученые используют понятие «переменное количество тандемных повторов», или VNTR. Вариации тандемнохю повтора длин аллелей шести индивидуумов. Затем Джеффрис разработал простую методику, основанную на количестве повто- ров в десяти различных локациях VNTR, разбросанных по хромосомам. Почему именно в десяти? В данном случае мы можем использовать тот же простой матема- тический принцип, что и ранее при определении количества нуклеотидов, которые должны присутствовать в пересекающихся областях фрагментов хромосом для их точного соединения. Десяти локусов, в которых может встречаться от 1 до 4 по- второв, более чем достаточно для точного установления личности. Затем Джеф- фрис добавил простой генетический тест, чтобы определить, являлся ли носитель генетической информации мужчиной или женщиной. Как и следовало ожидать, эф- фективность генетического скрининга существенно повысилась за счет ПЦР, ведь теперь для выявления совпадения требовалось лишь небольшое количество мате- риала, содержащего ДНК. Так криминалисты получили поразительно точный инстру- мент для установления личности, основанный на геномной уникальности каждого человека. Теперь необходимые доказательства можно получить из мазка крови, капли другой органической жидкости, одного волоса или клеток кожи, то есть из различных материалов, которые часто находятся на месте преступления. Остава- лось лишь доказать на практике, что новая генетическая методика может быть такой же эффективной, как и традиционная дактилоскопия. Одним из первых дел, в которых применялась генетическая дактилоскопия, был поиск человека, изнасиловавшего и убившего двух девочек-подростков в графстве Лестершир. Методика Джеффриса помогла не только найти настоящего убийцу, но и оправдать мужчину, которого считали главным подозреваемым. С тех пор ее взяли на вооружение все криминологические лаборатории мира, и сегодня она использу- ется как для раскрытия преступлений, так и для ответа на множество запросов об установлении родства. Не следует путать генетическую дактилоскопию и пол- ное секвенирование генома человека. Секвенирование все еще остается сложной задачей, пускай сегодня ее и облегчают высокопроизводительные компьютерные технологии. Полное секвенирование генома проводится все чаще и чаще для раз- личных целей, и это лишь подчеркивает, насколько уникален каждый человек и как его индивидуальность выходит за рамки тандемных повторов. Одна вставка эндогенного ретровируса (локус) имеет длину примерно 10 тысяч нуклеотидов. Люди, происходящие из Африки или с Ближнего Востока, с большей вероятностью будут иметь в своих геномах локусы HERV-113 и HERV-115, чем вы- ходцы из Западной Европы или Азии. В то же время в геномах западных европей- цев будут присутствовать следы неандертальской ДНК, которая будет реже встре- чаться у выходцев из Африки южнее Сахары. Сколько информации о происхождении и миграциях человека, которую мы ранее считали утраченной или скрытой в ока- менел остях, может дать изучение этих различий? Мы лишь начинаем исследовать
последствия двух крупных волн гибридизации. При этом подобные различия не подтверждают точку зрения расистов, но указывают на то, о чем говорили еще ранние генетики, в частности Луиджи Лука Кавалли-Сфорца, — на наше единство не как вида, но как человеческой семьи. Полное секвенирование генома по определению включает в себя изучение мито- хондриального и ядерного геномов. Скрининг популяций, таким образом, открыва- ет поразительные отличия. Мы уже знаем о существенных различиях между мужчи- нами и женщинами, которые были выявлены в ходе секвенирования гаплогрупп ев- ропейской популяции. Женщины демонстрируют куда большую гомогенность, чем мужчины. Различия между полами в движениях гаплогрупп также проявляются и в недавних популяционных скринингах, например, в изучении народностей, населяю- щих Британские острова. Полное секвенирование генома может объяснить, что они означают. Как и в случает с неандертальцами, скрининг митохондриального гено- ма или, возможно, ограниченный скрининг последовательностей в Y-хромосомах может давать нам информацию, несколько отличную от той, которую мы могли бы получить при секвенировании всего генома. Было бы здорово, если бы это указы- вало на реальные различия в доисторических передвижениях обоих полов в рамках древних сообществ! Одним из первых полностью расшифрованных человеческих геномов были геномы Джона Крейга Вентера, предпринимателя и ученого, руководившего коммерческой группой по составлению проекта генома еще в 2001 году, и первооткрывателя ДНК Джеймса Уотсона. Когда корейские исследователи сравнили эти геномы с геномами китайца народности хань, представителя народа йоруба из Нигерии, женщины, больной лейкемией, и корейского ученого, они с удивлением обнаружили, что у двоих американцев было больше общего с их корейским коллегой, чем друг с дру- гом . Стоит добавить, что корейские исследователи сравнивали не все геномные последовательности ДНК, а лишь паттерны снипов, что привело к открытию 420 083 новых полиморфизмов, ранее не включенных в базу данных снипов, а также к обнаружению поразительных сходств и различий, указанных выше. Этци (реконструкция). Еще одним интересным примером может служить проведенная в 2008 году расшиф- ровка генома Эци, ледяной мумии из Тироля возрастом 5300 лет, обнаруженной
при таянии альпийского ледника. Секвенирование показало, что Эци принадлежал к митохондриальной гаплогруппе К1, которая до этого момента не соотносилась с европейской популяцией. Проведенный в 2011 году снип-анализ ядерного генома выявил у мумии недавнего общего предка с жителями побережья Тирренского моря — части Средиземноморья, находящейся к западу от Италии и включающей прибреж- ную часть Тосканы, Корсику и Сардинию. В отчете, составленном группой Келле- ра, говорится, что Эци имел карие глаза и группу крови 0 (I), непереносимость лактозы и генетическую предрасположенность к заболеваниям сердечно-сосудистой системы. В ходе скрининга древних геномов Паабо и его коллеги сделали еще несколько поразительных открытий. Различные участки наших хромосом имели разное палео- нтологическое происхождение и по времени, и по принадлежности к народностям. Судя по всему, посещая разные области геномного ландшафта на нашем волшебном поезде, мы имеем возможность взглянуть на различные народы, жившие в античные времена. Некоторые части нашего генома представляют собой недавнее эволюцион- ное приобретение, а другие остаются неизменными на протяжении миллионов лет. Когда Паабо и его коллеги попытались рассчитать время существования общего носителя «справочного современного генома» и генома неандертальцев, они при- шли к цифре 830 тысяч лет назад. При таком же расчете для народности сан в Африке было получено значение 700 тысяч лет назад. Еще более странно, что ко- гда они попытались выявить последнего общего предка для определенных участков хромосом у людей, происходящих из различных регионов планеты, оказалось, что для некоторых участков он существовал всего каких-то 30 тысяч лет назад, а для некоторых — 1,5 миллиона лет назад, еще во времена Homo erectus. Паабо пишет об этом так: «Если бы кто-то мог совершить прогулку вдоль моих хромосом и сравнить их с хромосомами неандертальца и читателя этой книги, он обнаружил бы, что в одних случаях я больше похож на неандертальца, в других — на чита- теля , а в некоторых неандерталец и читатель похожи друг на друга». Что ж, мы использовали этот метод, только вместо того, чтобы идти пешком, проехались на поезде. Поразительно, что разные участки нашего генома могут иметь различное эволю- ционное происхождение. Но, возможно, не стоит так удивляться. Подумайте, что около тысячи наших генов совпадает с генами червей и плодовых мушек. По мне- нию моего друга и коллеги, блестящего эволюционного вирусолога Луиса Вильяр- реала, мы унаследовали ключевые гены для управления ДНК и РНК от вирусов, су- ществовавших миллиарды лет назад. Иногда развитая генетическая или геномная система работает настолько хорошо, что в течение миллионов или даже миллиар- дов лет не требует изменений. Именно об этом и рассуждал Дарвин еще до публи- кации своей книги. Наши общие предки, поколение за поколением, от видов до семей, от типов до царств, восходят к самому моменту происхождения жизни на Земле. 20. Пятый элемент Я хотел, чтобы мы вступили в новую эру био- логии, создав новую форму жизни только из информации ДНК, полученной в лаборатории. Джон Крейг Вентер. Жизнь на скорости света Философы древности верили, что материя, а значит, и Земля, состоит из четы- рех элементов: земли, воздуха, огня и воды. Кроме того, они считали, что звезды в небе сделаны из удивительного и загадочного пятого элемента, который определял власть небес над жизнью. Эти метафизические элементы имеют мало об-
щего с современной концепцией химических элементов, в которой строительными блоками материи считаются молекулы, но в целом их можно сравнивать, так как в восприятии древних людей четыре элемента были «кирпичиками» при создании Все- ленной. Мы можем продолжить сравнение, соотнеся понятие пятого, метафизиче- ского элемента, с молекулами ДНК и РНК, которые сделали возможными эволюцию, наследование и развитие жизни. Мысль о том, что квазичудесный пятый элемент теперь попал в тесные объятия амбициозного человечества, пугает. К добру ли? Люди с давних времен пытались управлять жизненными процессами. Еще в камен- ном веке земледельцы научились выбирать семена пшеницы и других злаков таким образом, чтобы в следующем поколении зерна становились более крупными и пита- тельными. Сейчас почти все семена, которыми пользуются фермеры, являются ре- зультатом гибридизации — того самого эволюционного механизма полового скрещи- вания между разными видами. Человечество много тысячелетий постигает секреты природы и даже вмешивается в них, но лишь совсем недавно мы смогли сказать, что добавили еще один элемент к существующим четырем природным механизмам ге- номного творчества — к механизмам, на которые опирается естественный отбор, лежащий в основе эволюции. Этот пятый механизм — заранее рассчитанная генная инженерия живых геномов. Если раньше все генные модификации, созданные руками человека, были следст- вием случайного совпадения свойств подвергаемых скрещиванию животных или рас- тений, то сейчас — спасибо золотому веку генетики — мы взяли в свои руки преднамеренный генетический и эпигенетический контроль. Это не что-то пугаю- щее или чудесное, что ждет нас в будущем. Уже в течение целого поколения мы живем в мире генной инженерии, во всяком случае, если говорить о животных и растениях. Пока вмешательства в человеческий геном не происходило, однако, боюсь, это всего лишь вопрос времени. Первоначальная реакция СМИ на публикации о черновой расшифровке человече- ского генома показала, что мы нашли новый взгляд на самих себя. На протяжении повествования мы учились смотреть на себя с разных сторон, порой совершенно новых. Сложно рассматривать такие возможности беспристрастно. Хотя, возможно, сейчас самое время реагировать именно так. Ученые, в том числе занимающиеся молекулярной генетикой, соблюдают моральные и этические принципы. Применение инструментов наступающего золотого века «креативной генетики» (или, учитывая возрастающую важность эпигенетической регуляции, стоит использовать термин «креативная геномика»?) потенциально несет человечеству благо, в частности, в сфере медицины, а также за счет улучшения качества и количества пищи и, что менее очевидно, за счет дальнейшего изучения чудес природы. Что может быть более важным, чем понимание генетической основы болезни, ко- торое может быть использовано для лечения больных и предотвращения появления заболевания в будущем? Развитие в этой сфере уже началось и стремительно ус- коряется, например, в виде предымплантационной генетической диагностики и от- бора здоровых эмбрионов. У некоторых людей могут появиться этические или ре- лигиозные препятствия к такого рода вмешательствам. Пионеры молекулярной ге- нетики и рекомбинантной ДНК, такие как Джеймс Котсон, Сидни Бреннер и Пол Берг, указывают, что здравый способ успокоить опасающихся — донести до неспе- циалистов суть научных исследований и то, что безопасность, а также моральная и этическая составляющие являются обязательной и привычной частью таких ис- следований и всегда принимаются во внимание. Развитие современной генетики и геномики практически не касается генной ин- женерии , которая многих волнует. Большая часть фармацевтических исследований эпигенетики, включая изучение некодирующей РНК, направлена на улучшение меди- цинской терапии. Такой подход уже стал доминирующим при лечении рака. Я уве- рен, что он станет и основой для исследования различных аутоимунных заболева- ний.
Как вы увидели, наше физическое и ментальное здоровье тесно связано с гене- тикой и влиянием окружающей среды. Генетические и эпигенетические различия между индивидуумами могут определять предрасположенность к развитию наркоти- ческой и алкогольной зависимости. Схожие индивидуальные вариации могут быть важны для определения предрасположенности ко многим болезням. Это открывает новые возможности и новые сферы исследования заболеваний, такие как персо- нальная геномика и предсказательная медицина. Персональная геномика (которую часто называют интегрированным персональным профилированием - омик) — это ам- бициозная программа исследований, направленная на динамическую оценку психо- логического состояния и здоровья человека на протяжении определенного време- ни. Одно из подобных исследований проводит профессор генетики Стэнфордскохю университета Майкл Снайдер. В ходе этого исследования используются генетиче- ские, транскриптомные и протеомические данные волонтеров, которые также про- ходят регулярные обследования метаболического состояния и изменений профилей аутоантител. Идея заключается в том, чтобы определить ключевые изменения в геноме, эпигеноме и внутренней психологии, а также во взаимодействии между ними при нормальном состоянии здоровья и во время подготовки к началу болез- ни. Аналогичные проекты есть и в других странах. В Великобритании с 2006 по 2010 год при содействии благотворительной организации UK Biobank 500 тысяч человек в возрасте от 40 до 69 лет прошли медицинское обследование и сдали кровь для анализа ДНК, а также образцы слюны и мочи для проведения дальнейше- го анализа. Цель этого проекта — создать банк данных, который улучшит наше умение предотвращать, диагностировать и лечить множество болезней, в том чис- ле серьезных и смертельных, таких как рак, сердечно-сосудистые заболевания, инсульт, диабет, артрит, остеопороз, глазные болезни, депрессия и некоторые формы деменции. В 2005 году в США. доктор Джордж М. Черч объявил о запуске проекта Personal Genome («Персональный геном»), в рамках которого геном 100 тысяч добровольцев из Канады, США. и Великобритании должен был подвергнуться секвенированию (данные предполагается хранить в течение долгого времени). Со- бранная коллекция генотипов, или полных последовательностей ДНК всех 46 хро- мосом, будет опубликована вместе с дополнительной информацией о медицинских записях и физических измерениях, данными МРТ и другими, что позволит исследо- вателям изучить связь между генотипом, окружающей средой и так называемым фе- нотипом — физическими характеристиками и развитием волонтеров. Это даст воз- можность не только выявить генетические связи конкретных параметров с опреде- ленными болезнями, но и узнать реакцию общества (в частности, страховщиков и работодателей) на подобные экстраполяции от генотипа к прогнозированию здоро- вья человека. Несмотря на то, что проект потенциально может привести к дис- криминации некоторых людей, он считается весьма успешным. Похоже, что подоб- ные генетические и эпигенетические скрининговые программы, охватывающие боль- шое количество людей, будут проведены еще во множестве других стран. Со временем проекты по расшифровке личного генома могут стать основой для предсказательной медицины, позволяющей предвидеть серьезные заболевания и принимать активные меры для снижения риска их развития в будущем. Такие экс- перименты могут быть полезны и для предупреждения развития ятрогенных заболе- ваний, возникающих как побочные эффекты лечения. Недавнее исследование неже- лательных лекарственных реакций, проведенное с участием 5118 детей, получав- ших лечение (в том числе хирургическое) в британской больнице, показало, что у 17,7 % из них проявился хотя бы один побочный эффект. Авторы полагают, что фактический процент мог быть даже выше, так как они исключили из статистики возможные, но неподтвержденные случаи. Более 50 % побочных эффектов пришлось на опиаты и анестетики, а в 0,9 % случаев препараты нанесли непоправимый вред или привели к тому, что пациенту пришлось назначить более интенсивное лече-
ние. Важно понимать, что многие из этих побочных эффектов (например, рвота после общего наркоза) не представляли опасности для жизни, но, тем не менее, были неприятными для детей и запоминались надолго, в связи с чем предпочти- тельнее было бы исключить их. Опасные и даже летальные побочные эффекты могут развиваться при длительном лечении, как в больнице, так и дома под наблюдени- ем врача. Некоторые из них станет возможным предсказать и соответственно пре- дотвратить путем правильного подбора лекарств, когда в медицине начнут ис- пользоваться результаты исследований в области омик. Геном может интересовать людей и по личным причинам. Все больше людей пла- тят за секвенирование генома — кто-то из интереса к собственному генетическо- му прошлому, а кто-то для того, чтобы узнать о предрасположенности к заболе- ваниям. Например, женщина, которая из-за своей семейной истории волнуется, что может заболеть раком груди или яичника, может выяснить, является ли она носительницей определенных генов, повышающих риск заболевания, например BRCA1 или BRCA2. Это позволит ей вместе с лечащим врачом разработать план действий, чтобы снизить риски. Все подобные исследования, а также разрабатываемые на их основе варианты лечения могут вызывать этические, моральные или религиозные вопросы. Мы живем в стремительно меняющемся мире, где сложные личностные и социальные проблемы рассматриваются под такими углами, о которых никогда бы даже не подумали наши родители и деды. В обществе растет потребность в генетическом консультирова- нии, геномном прогнозировании и, возможно, в будущем — генной инженерии. Даже сегодня некоторых продолжает волновать, что более глубокие познания в генетике и развитие технологий генетического манипулирования могут создать почву для евгеники. Ряд активистов заявляет, что предымплантационная генети- ческая диагностика и выбраковка генетически поврежденных эмбрионов представ- ляют собой неприемлемую форму евгеники, даже несмотря на то, что большинство семей, оказавшихся в подобных тяжелых обстоятельствах, посчитают такой образ действий совершенно правильным. Уже сейчас коммерческая клиника в Калифорнии предлагает будущим родителям самим выбрать пол малыша. Что еще ждет нас в бу- дущем? Сможем ли мы генетически манипулировать эмбрионами, чтобы изменять их внешний вид, фигуру, спортивные или умственные способности? Смогут ли родите- ли или чиновники в будущем приказать ученым создать детей с заданными генети- ческими и эпигенетическими характеристиками? Я начал писать эту публикацию в надежде, что она даст читателю, далекому от науки, представление о том, как функционирует человеческий геном. Хочется ве- рить, что я справился с этой задачей. То, что мы можем понять эволюцию, структурный состав и функционирование генома, кодирующего жизнь, имеет эпо- хальное значение не только для ученых, но и для всего человечества. Это важно потому, что не ученые, а все общество должно принимать решение о том, куда мы будем двигаться дальше. Естественный отбор, мощная сила природы, которая вы- бирает, какое генетическое нововведение останется в популяции и изменит ее генофонд, не стремится к совершенству. Как объяснял Дарвин, естественный от- бор определяется лишь выживанием (или вымиранием) отдельных особей, в зависи- мости от которого они либо не оставляют потомства, либо вносят свой вклад в генофонд. Естественный отбор не имеет высокой цели в моральном, философском или религиозном смысле. Он не планирует и не подстраивается под достижения человеческого разума и настойчивости. Но наша способность изменять геном по своему усмотрению меняет ситуацию. Генная инженерия, примененная к человече- скому геному, обеспечивает такое продуманное планирование. Однако у нее есть и свои последствия. Возможность лечить и предотвращать серьезные заболевания, несомненно, принесет пользу обществу, но некоторые другие функции генной ин- женерии могут оказаться опасными в неумелых руках, поэтому моральные и этиче- ские факторы также важны. Думаю, не будет преувеличением, если я скажу, что
сегодня превращается в научный факт то, что раньше считалось лишь фантасти- кой. Генную инженерию начали применять к растениям и домашним животным еще в 1970-х годах. Изначально этот процесс сопровождался сопротивлением общества, причем часть протестов была основана скорее на эмоциях, чем на рациональных рассуждениях. Однако и ученые, и государственные чиновники верили в потенци- альную пользу этой технологии, например, в ее способность накормить голодаю- щих в тех регионах планеты, которые страдают от неблагоприятного климата или экологических катастроф. Критики опасались, что модифицированные гены могут «утечь» с полей в окружающие экосистемы. Перемещение генов от одного вида к другому называется горизонтальным переносом генов. Мы с вами знаем несколько ярких примеров такого перехода эволюционных границ в природе, например, гене- тический симбиоз, включая бактерии и вирусы, и гибридизацию. В 1976 году Национальный институт здравоохранения США создал консультацион- ную комиссию для анализа потенциальной опасности, исходящей от рекомбинантной ДНК. За этим последовал выпуск ряда «сложных, но не жестких» нормативов от Департамента сельского хозяйства США, Агентства по защите окружающей среды и Управления по контролю за продуктами и лекарствами. Это привело к созданию комитета под эгидой Управления науки и технологий, который занимается утвер- ждением генетически модифицированных растений под постоянным наблюдением и контролем других регулирующих органов. В 2000 году был принят Картахенский протокол по биобезопасности — международное соглашение, регулирующее переда- чу, использование и обращение с ГМО. Участниками протокола, который де-факто представляет собой торговый договор, являются 157 стран. Генетически модифи- цированные растения обычно имеют встроенные изменения, препятствующие скрещи- ванию с растениями, не являющимися ГМО. Кроме того, в их геномах имеются сво- его рода «датчики слежения», которые позволят генетикам выявить источник утечки модифицированных генов в окружающую среду, если она случится. В 2010 году исследование, проведенное американскими учеными, показало, что 83 % ди- кой канолы, произрастающей рядом с полем генетически модифицированных злаков, содержит модифицированные гены устойчивости к болезням. Несмотря на то, что ученые, занятые в исследованиях ГМО и сельского хозяйства, не видят в таких «утечках» существенного риска для окружающей среды или человека, противников генной инженерии это не убеждает. Принятое в ЕС в июне 2014 года постановление разрешает странам-участницам выращивать у себя генетически модифицированные растения по решению местных властей. Решение поддержали все члены ЕС, кроме Бельгии и Люксембурга. Стра- ны, противящиеся введению ГМО, например Франция, будут иметь право запретить их. В то же время Англия может разрешить их использование, даже если другие части Великобритании, например Шотландия и Уэльс, будут против. Но пока еще слишком рано говорить, кто окажется прав. Возможности генетической модификации человеческого генома, скорее всего, вызовут еще больше противоречий и дебатов. Большинство врачей, вероятно, будут выступать за внесение изменений в гено- мы людей, которые подвержены риску развития серьезных и потенциально смер- тельных заболеваний, если такие изменения будут возможны, а процедура их вне- сения окажется безопасной. Разве можно не хотеть спасти множество молодых женщин от рака груди или яичников, а детей — от муковисцидоза, гемофилии или болезни Хантингтона? Но как только у нас появится технология, позволяющая из- менять человеческий геном, насколько широким окажется ее применение? Мы нача- ли свое путешествие, стремясь раскрыть тайны человеческого генома, но в конце пути нас ждет ящик Пандоры, открывать который придется ученым и обществу бу- дущего . Кстати говоря, что насчет природы? У нее как раз нет никаких предубеждений
против изменения генома, поэтому ученые задаются вопросом: продолжается ли сегодня естественная эволюция человека? Современная история человечества связана с существенными изменениями окру- жающей среды и стиля жизни. Со всех сторон на нас то и дело нападали смер- тельно опасные инфекционные заболевания, такие как малярия, туберкулез, жел- тая лихорадка, пневмококковая пневмония, менинхюкокковый менингит, коклюш, корь, полиомиелит и дифтерия. Многие из этих болезней возникали волнами из поколения в поколение. Не следует забывать и о повседневных болезнях, вызы- ваемых стафилококками и стрептококками, например нарывах, ревматизме, скарла- тине и абсцессах в костях и полости рта. Я успел повидать и вылечить пациен- тов, страдающих от многих из этих заболеваний. Восприимчивость к болезням — один из самых мощных внешних факторов, влияющих на адаптивные геномные изме- нения и, в частности, затрагивающих эволюцию комплекса тканевой совместимости и эпигенетических участков генома. Кроме того, постоянное присутствие рези- дентных ретровирусов и геномных интрогрессий, возникших в результате гибриди- зации наших предков с неандертальцами и денисовцами, продолжает действовать на уровне генофонда вида. В 2006 году группа Войта из департамента генетики человека в Университете Чикаго разработала новый аналитический метод поиска снипов в геномных иссле- дованиях, направленный на выявление последствий влияния современных эволюци- онных факторов. Изучив три масштабные географические популяции (жителей Вос- точной Азии, население Северной и Западной Европы и народность йоруба из Иба- дана, Нигерия), Войт и его команда обнаружили множество указаний на недавние эволюционные изменения, в том числе гены, связанные с восприимчивостью к ма- лярии, чувствительностью к лактозе и соли с учетом климата, а также с разви- тием головного мозга. Кроме того, они выявили несколько так называемых гене- тических бутылочных горлышек, которые все еще развивались и, судя по всему, были связаны с подверженностью определенным заболеваниям. Поэтому я даже на секунду не могу предположить, что мы когда-нибудь прекратим эволюционировать. Эволюция — основа жизни. Сегодня человечеству угрожают новые вирусные враги — ВИЧ-инфекция, гепатиты А, В и С. Опасность несут и природные катаклизмы, в том числе вызванные самим человеком. Напомню, что наша эпигенетическая систе- ма развивается именно за счет реакций на окружающую среду. Эпигенетическую систему можно сравнить с очень чуткой и постоянно изменяющейся программой, которая управляет нашим генетическим аппаратом. Менее заметным фактором может быть существенное увеличение объема знаний и продление срока образования мо- лодежи в сочетании с радикальными переменами в современном обществе, которые мы наблюдаем в последние два десятка лет: это и повсеместная компьютеризация, и появление социальных сетей, и формирование «глобальной деревни». Все это оказывает огромное влияние на молодежь, которая находится на том жизненном этапе, когда физиология и эпигеном еще развиваются. Можно ли сомневаться, что такие огромные изменения участвуют в эволюции человека? Какова вероятность, что перемены в поведении и системе обучения, возникшие в результате ИТ- революции, повлияют на будущее развитие мозга? Но есть и еще одно недавнее явление, самое невероятное изменение из всех: способность генетических инженеров в будущем создавать искусственные формы жизни. Крейг Вентер, ученый и основатель компании Celera Genomics, представил в 2001 году первый коммерческий проект расшифровки человеческого генома. Во время работы над проектом его команда изобрела несколько важных инноваций и разработала концепцию EST и метод «выстрела из дробовика», применяемый при секвенировании. В своей увлекательной биографии Вентер заявляет, что наука всегда стремилась к тому, чтобы стать хозяйкой жизни: «В течение многих веков главной целью науки было, во-первых, понять жизнь на самом глубинном уровне,
а во-вторых, научиться ее контролировать». Вентер мечтает о будущем, в кото- ром ученые научатся создавать новые формы жизни и вносить изменения в челове- ческий геном для удовлетворения личных и социальных потребностей. И он уже сделал несколько первых шагов в этом направлении. Крейга Вентера никак нельзя назвать скучным человеком. Он учился в школе в Солт-Лейк-Сити, но в детстве предпочитал урокам серфинг и греблю. Впоследст- вии Вентер списывал это на синдром дефицита внимания, с которым ему пришлось долго бороться. Несмотря на то, что он не поддерживал войну во Вьетнаме, Вен- тер был призван на службу во флот и работал медбратом в полевом госпитале. Во Вьетнаме он попытался совершить самоубийство, заплыв далеко в океан, но более чем в миле от берега передумал и вернулся назад. Опираясь на свой военный опыт, он решил построить карьеру в медицине, но позже сменил ее на биомеди- цинские исследования. Будучи напористым и амбициозным по натуре, Вентер ока- зался не только проницательным ученым, но и прирожденным бизнесменом. В 2007 и 2008 годах журнал Time включал его в список 100 самых влиятельных людей в мире, а 2 года спустя он оказался на 14-м месте в списке «50 самых влиятель- ных людей планеты» от New Statesman. В 2002 году, через год после публикации расшифровки человеческого генома, Вентера выгнали из Celera Genomics из-за расхождений во взглядах с основным инвестором. В настоящее время он является президентом Института Дж. Крейга Вентера, который действует в двух областях. Первую сам Вентер называет синте- тической биологией. В рамках этой дисциплины он и его коллеги хотят научиться создавать искусственные организмы, действующие на благо отдельных людей и всего общества. Над этой задачей Вентер начал работать вместе с компанией Synthetic Genomics, которую он основал еще в начале 2000-х. Он изучил мини- мальные геномные требования для одноклеточной жизни, а затем синтезировал ос- нову генома мельчайшей из живущих на Земле бактерий, Mycoplasma genitalium, вызывающей инфекции мочевых путей у человека. По сути, он реконструировал ми- нимальный геном в несколько этапов — сначала на компьютере, а затем в лабора- тории. До этого крупнейшими из искусственно собранных подобным образом гено- мов были куда более короткие геномы вирусов (первым из них был геном вируса полиомиелита, созданный Экардом Уиммером и его коллегами). Геном Mycoplasma был длиннее в 20 раз. Преодолев множество препятствий, группа Вентера смогла заменить природный геном живой бактерии синтезированным эквивалентом и соз- дать живую бактериальную клетку. Отчет об этом научном прорыве был опублико- ван в 2010 году. Теперь ученые могут специально создавать различные формы клеточной жизни по заказу. Но загадка еще не разгадана до конца. Невероятная история изучения таинст- венного человеческого генома как всегда ставит перед нами множество новых во- просов . Прав ли Вентер, говоря, что наука всегда стремилась не только к тому, чтобы понять жизнь на самом глубинном уровне, но и к контролю над ней? Над этим нужно как следует подумать. Я немного сомневаюсь в ответе, а вот Вентер, ка- жется, уверен в своей правоте. Но почему это так? Неужели из-за того, что лю- ди слишком высокомерны? Или у нас есть какие-то причины пытаться управлять жизнью? Если Вентер прав, то мы уже сделали шаг вперед от простого размышле- ния над этим вопросом. Гораздо проще изменить с помощью генетической инжене- рии половую клетку или внести поправки в геном оплодотворенного эмбриона, чем в развитого человека. Мы уже можем делать это с растениями и животными. В ап- реле 2015 года в ходе генетического эксперимента был впервые получен искусст- венный эмбрион человека. Я считаю это таким же огромным прорывом, как и от- крытие гравитации Ньютоном, формулирование теории относительности Эйнштейном и экстраполяция эйнштейновских открытий для создания атомной бомбы. Как и эти эпохальные открытия, подобный прорыв может обернуться как добром, так и злом.
Мышление ПАСКВИЛЬ НА ЭВОЛЮЦИЮ1 Станислав Лем Вступление Несколько миллионов лет назад началось похолодание: приближался ледниковый период. Росли горы, подымались континенты; становилось все суше, и джунгли отступали перед поросшими травой равнинами. Наступление степей все более сокращало привычную жизненную среду обитавших среди ветвей четвероруких животных, среду, которая очень часто заставляла их принимать вертикальное положение (быть может, чаще, чем любое другое), до со- вершенства отточила движения кисти, большой палец противопоставила всем ос- тальным, а зрение превратила в основное чувство ориентировки. С деревьев, все более редких и в меньшей степени предоставляющих убежище, спускались различ- 1 Глава 8 из книги «Сумма технологии». 1966 г.
ные виды, чтобы испытать свои силы на дальних степных равнинах. Отказ от вер- тикального положения тела и вторичное образование вместо лица морды, напоми- нающей собачью, привело к появлению павиана. Кроме него, сохранился лишь один из тогдашних экспериментаторов, покинувших обжитые деревья. Бабуин - один из родов павианов. Напрасно искать прямую генеалогическую линию человека: попытки спуститься на землю и ходить на двух ногах возобновлялись бесконечное количество раз. В степи, где паслись травоядные четвероногие, в эту предледниковую экологиче- скую нишу пришли антропоиды, нейрально, несмотря на ковыляющую походку, уже подготовленные принимать такое положение тела, какое сформировалось у них в зарослях джунглей. У них уже были человеческие рука и глаз, но не было еще человеческого мозга. Его росту способствовало соперничество: ведя групповой образ жизни, эти животные соперничали между собой. Благодаря особым внутри- секреторным сдвигам значительно возросла продолжительность их детства, перио- да обогащения опытом под защитой группы. Мимика и издаваемые звуки служили средством общения, которому впоследствии суждено было превратиться в речь. Вероятно, тогда уже пралюди обрели долголетие, значительное по сравнению с антропоидами. Ведь в борьбе за существование выживали группы, в состав кото- рых входили особи наиболее опытные, то есть самые старые, дольше всего живу- щие. Первый раз, пожалуй, в ходе эволюции отбор привел к выживанию вида, об- ладающего продолжительной старостью, ибо впервые старость оказалась биологи- чески ценной как сокровищница информации. Пролог человека — это переход от случайного «обезьяньего» использования орудий к их изготовлению, возникшему как продолжение «обезьяньей» технологии метания камня, острого древка, мета- ния, положившего начало действию на расстоянии. Переход к палеолиту — это по- явление первых простых машин, это использование процессов окружающего мира: огня как орудия гомеостаза, обеспечивающего независимость от климата, воды как транспортного средства. Образ жизни менялся, развиваясь от свободной охо- ты к кочевому, а затем к оседлому, когда от питания собранными растениями лю-
ди перешли к их выращиванию. Но это уже произошло миллион лет спустя. Насту- пил неолит. Представляется, что мы, по всей вероятности, не происходим от неандерталь- ца, а уничтожили эту столь родственную нам форму. И вовсе не обязательно мы должны были убивать или съедать неандертальцев; борьба за существование про- является в различных формах. Неандерталец столь близок к первобытному челове- ку — Homo primogenius, что эти виды могли скрещиваться, и, вероятно, так и было. Неандерталец, загадочный большой емкостью черепа, большей, чем средняя емкость черепа современного человека, создал, правда, собственную культуру, но погиб вместе с ней. Новую культуру создал первобытный человек. Не столь уж много времени в геологическом масштабе протекло с того момента до начала пер- вой фазы собственно технологического развития. Несколько тысяч лет существо- вания ряда цивилизаций, осевших преимущественно в субтропическом поясе... Ведь это лишь мгновение по сравнению с тем миллионом лет, который сформировал человека и социальную группу. Неандерталец из пещеры Мустье (реконструкция). На этой первой фазе сначала использовались «естественные» источники энергии — и «внечеловеческой» (тягловое животное) и «человеческой» (раб). Изобретение колеса и вращательного движения, которых не знали даже некоторые высокоразви- тые цивилизации (Центральная Америка), становится основой создания машин уз- кого диапазона действия, не способных к самоадаптации. Используется энергия окружающей среды — ветра, воды, каменного угля и вскоре после этого — элек- тричества. Это последнее не только приводит в движение машины, но позволяет также передавать информацию на большие расстояния, способствуя энергичной ко- ординации действий и ускорению процесса перестройки естественной среды в ис- кусственную . Переход ко второй фазе начинается с существенных технологических изменений. Высвобождение в двигателях мощностей, сравнимых по масштабу с явлениями При- роды, позволяет преодолевать гравитацию. Наряду с атомной энергией открывают- ся возможности кибернетического конструирования, существо которого состоит в замене механической постройки машин программированием их развития и функцио-
нирования. Это явный результат подражания явлениям жизни, рассматриваемым уже, хотя и не всегда сознательно, скорее как образец, как директива к дейст- вию, нежели только как объект беспомощного восхищения, вызванного их несо- мненным превосходством. Создание все более сложных систем служит постепенному заполнению пропасти в теоретических знаниях между довольно полными сведениями о столь простых уст- ройствах, как паровая или электрическая машина, и пониманием столь сложных систем, как эволюция или мозг. Эта тенденция при полном ее развитии ведет к «общей имитологии»: человек учится создавать все, что существует, от атомов (антиматерия, искусственно создаваемая в лабораториях) до эквивалентов собст- венной нервной системы. Происходящий при этом лавинообразный рост информации показывает человеку, что манипулирование ею представляет собой особую отрасль технологии. Сущест- венную помощь в этой области оказывает исследование методов, какими пользует- ся биоэволюция. В перспективе вырисовывается возможность преодоления информа- ционного кризиса благодаря автоматизации процессов познания (например, путем «выращивания информации»). Это позволит, быть может, достичь совершенства действий, основанного на принципе построения надежных систем произвольной сложности из ненадежных элементов. И снова — благодаря знаниям об аналогичной технологии биологических явлений. Реальным становится полное высвобождение производства благ из-под человеческого надзора; параллельно вырисовываются контуры «гедонистической техники» (фантоматика и др.). Пределом этой последо- вательности является некая космогоническая техника, позволяющая создавать ис- кусственные миры, но в такой уже степени отчужденные и не зависящие от Приро- ды, что заменяют ее мир во всех отношениях. Тем самым стирается различие меж- ду «искусственным» и «естественным», коль скоро «искусственное» может пре- взойти «естественное» по любым параметрам, выбранным по усмотрению Конструк- тора. Так выглядит первая фаза технологической эволюции человека. Она — не предел развития. История цивилизации с ее антропоидальным прологом и возможными про- должениями, о которых мы говорили, представляет собой длящийся от тысячи до трех тысяч столетий процесс расширения пределов гомеостаза, то есть изменения человеком его среды. Эта власть, проникающая технологическими орудиями в мик- ро- и макрокосмос вплоть до самых далеких, лишь в общих чертах вырисовываю- щихся пантокреатических пределов, не касается, однако, самого человеческого организма. Человек остается последним реликтом Натуры, последним «подлинным творением Природы» внутри создаваемого им мира. Такое состояние не может про- должаться до бесконечности. Вторжение созданной человеком технологии в его тело неизбежно. Реконструкция вида Это явление, которому суждено стать содержанием второй фазы развития циви- лизации, можно рассматривать и толковать по-разному. Разными в известных пре- делах могут быть также его конкретные формы и направления. Поскольку в ходе дальнейших рассуждений нам не обойтись без какой-то схемы, воспользуемся наи- более простой, памятуя лишь о том, что это схема, то есть упрощение. Человеческий организм можно, во-первых, рассматривать как данный и (в своей общей конструкции) неприкосновенный. Тогда задачи биотехнологии будут заклю- чаться в устранении болезней и в их профилактике, а также в восстановлении нарушенных функций или поврежденных органов с помощью заменителей — либо био- логических (трансплантация, пересадка тканей), либо технических (протезирова- ние) . Это наиболее традиционный и близорукий подход.
Во-вторых, можно сделать так, чтобы над всеми этими действиями главенство- вала замена эволюционных градиентов Природы целенаправленной, регулирующей практикой человека. Разными могут быть в свою очередь и цели подобной регуля- ции. Так, поскольку естественный отбор, уничтожающий наименее приспособлен- ных, отсутствует в искусственной среде, созданной цивилизацией, самым важным может быть признано устранение связанных с этим вредных последствий. Эту скромную программу может, однако, заменить программа-максимум — программа биологической автоэволюции, призванной формировать все более совершенные типы человека (путем существенного изменения таких наследуемых параметров, как, например, мутабильность, подверженность опухолевым заболеваниям, физические признаки человека, межтканевые корреляции, или, наконец, путем изменения па- раметров продолжительности жизни, а может быть, также размеров и сложности мозга). Одним словом, это был бы растянутый на столетия, а не исключено, что и на тысячелетия, план создания «следующей модели Homo sapiens», создания не путем резкого скачка, а путем медленных и постепенных изменений, что сгладило бы различия между поколениями. В-третьих, наконец, ко всей этой проблеме можно подойти гораздо радикаль- ней. Можно признать неудовлетворительным данное Природой конструктивное реше- ние задачи «Каким должно быть Разумное Существо», равно как и решение, дости- жимое автоэволюционными средствами, заимствованными у Природы. Вместо того чтобы улучшать существующую модель или накладывать на нее заплаты в пределах тех или иных параметров, можно вводить любые параметры. Вместо довольно скромного биологического долголетия потребовать почти-бессмертия. Вместо уп- рочения конструкции, данной Природой, в таких пределах, какие вообще допуска- ет использованный ею строительный материал, потребовать наивысшей прочности, какую может обеспечить существующая технология. Одним словом, отказавшись от реконструкции, перечеркнуть существующее решение и разработать совершенно но- вое. Такой выход из положения представляется нам сегодня столь абсурдным, столь неприемлемым, что стоит послушать доводы, которые мог бы высказать его сто- ронник. Прежде всего, скажет он, путь решений, основанных на профилактике и протезировании, необходим и неизбежен; лучшим доказательством этого служит то, что люди уже, собственно говоря, пошли по нему. Существуют протезы, вре- менно заменяющие сердце, легкие, гортань; существуют синтетические кровенос- ные сосуды, искусственные брыжейки, синтетические кости и ткань плевральных полостей, искусственные поверхности суставов из тефлона. Разрабатываются про- тезы руки, управляемые биотоками мышц культи плеча. Подумывают об устройстве для записи нервных импульсов, управляющих конечностями при ходьбе; человек, парализованный вследствие повреждения спинного мозга, сможет ходить, переклю- чая стимулятор, который будет посылать к ногам нужные импульсы, снятые со здорового человека. В то же время растут возможности применения пересадок; вслед за роговицей, костными элементами, кроветворным костным мозгом на оче- реди жизненно важные органы. Специалисты утверждают, что пересадка легкого — вопрос недалекого будуще- го2 . Преодоление биохимической защиты организма от чужеродного белка позволит осуществлять пересадку сердца, желудка и т.п. Применять ли пересадку естест- венных органов или же использовать органы-заменители из абиологического веще- ства — это будет определяться каждый раз состоянием науки и уровнем техноло- гии. Некоторые органы легче, будет, пожалуй, заменять механическими; в других же случаях придется дожидаться разработки техники эффективных пересадок. Но что самое важное, дальнейшее развитие биологического и абиологического проте- зирования будет диктоваться не только потребностями человеческого организма, 2 G. Spencer Brown, Probability and Scientific Inference, Longmans, London, 1958.
но и потребностями новых технологий. Уже сегодня благодаря исследованиям американских ученых мы знаем, что силу мышечного сокращения можно значительно увеличить, вставляя между нервом и мышцей электронный усилитель импульсов. Модель аппарата снимает с кожи нерв- ные импульсы, адресованные мышцам, усиливает их и подводит к соответствующим эффекторам. Советские ученые-бионики и специалисты по эффекторам и рецепторам живых организмов сконструировали устройство, резко сокращающее время реакции человека. Это время слишком велико, если человек находится у штурвала косми- ческой ракеты или даже сверхзвукового самолета. Нервные импульсы бегут со скоростью всего лишь сотен метров в секунду, а ведь от органа чувств (напри- мер, глаза) они должны дойти до мозга, а оттуда по нервам до мышц (эффекто- ров) , что занимает несколько десятых секунды. Ученые отводят импульсы, идущие от мозга и бегущие по нервным волокнам, и направляют их прямо к механическому эффектору. Итак, стоит пилоту только захотеть, чтобы штурвал переместился, и он переместится. После тщательного усовершенствования подобных методов воз- никнет парадоксальная ситуация: пострадавший от несчастного случая или болез- ни после протезирования значительно превзойдет нормального человека. Ведь трудно будет не снабдить инвалида наилучшим из существующих протезов, а по- следние будут действовать быстрее, эффективнее и надежнее, чем некоторые ес- тественные органы! Что касается предлагаемой «автоэволюции», то ее преобразования должны оста- ваться в пределах биологической пластичности организма. Такое ограничение не является, однако, необходимым. Программированием генотипической наследствен- ной информации организм не может создавать ни алмазов, ни стали: ведь для этого необходимы высокие температуры и давления, немыслимые в эмбриогенезе. Вместе с тем уже теперь можно создавать протезы, вживляемые в челюсть; эти протезы, зубная часть которых изготовляется из самых твердых материалов, ка- ких организм не производит, практически не разрушаются. Ведь самое важнее — совершенство выполнения и функционирования органа, а не его происхождение. Применяя пенициллин, мы не заботимся о том, изготовлен ли он искусственно, в лабораторной реторте, или же живым грибом в питательной среде. Таким образом, планируя реконструкцию человека и обходясь теми средствами, развитие которых станет возможным благодаря информационной передаче наследственного вещества, мы напрасно отказываемся снабдить организм такими усовершенствованными систе- мами и новыми функциями, какие бы ему очень пригодились. На это мы отвечаем, что сторонник конструктивного переворота не учитывает, пожалуй, последствий им же выдвинутых постулатов. Мы имеем в виду не только привязанность человека к такому телу, каким он обладает, привязанность в ее узком понимании. Телесностью в выражении и формах, данных нам Природой, за- полнена вся культура и искусство, включая наиболее абстрактные теории. Телес- ность сформировала каноны всех исторических эстетик, все существующие языки, а тем самым и человеческое мышление в целом. Телесен и наш дух, не случайно само это слово происходит от дыхания. Вопреки иллюзиям нет также ценностей, которые возникли бы без участия телесного фактора. Как нельзя более телесна любовь в ее наименее физиологическом понимании. Если бы человек действительно решился преобразовать самое себя под давлением созданных собственными руками технологий, если бы он признал своим преемником робота с совершенным кристал- лическим мозгом, то это было бы его самым большим безумием. Это означало бы фактически самое настоящее коллективное самоубийство расы, прикрытое видимо- стью ее продолжения в мыслящих машинах, представляющих собой часть созданной технологии. Так, в конечном счете, человек позволил бы технологии, им же соз- данной, вытеснить его оттуда, где он обитал, из его экологической ниши. Эта технология стала бы тогда чем-то вроде нового синтетического вида, устраняю- щего с исторической арены вид, менее приспособленный.
Эти доводы не убеждают нашего противника. Телесность человеческой культуры мне хорошо известна, говорит он, но я не считаю, что все в ней совершенно и достойно увековечения. Вы же знаете, сколь фатальное влияние на развитие оп- ределенных понятий, на возникновение общественных и религиозных канонов имели столь случайные по существу факты, как, например, локализация органов размно- жения. Экономия действия и равнодушие к соображениям, в нашем понимании эсте- тическим, вызвали сближение и частичное объединение путей, удаляющих конечные продукты обмена веществ, с половыми путями. Это соседство, биологически ра- циональное и, кстати сказать, неизбежно вытекающее из конструктивного реше- ния, реализованного еще на этапе пресмыкающихся, то есть сотни миллионов лет назад, бросило на половой акт постыдную и грешную тень в глазах людей, когда они начали исследовать и наблюдать собственные органические функции. Нечисто- та этого акта навязывается как-то автоматически, коль скоро его реализуют ор- ганы, столь тесно связанные с функциями выделения. Организм должен избегать конечных продуктов выделения: это важно биологически. В то же время, однако, он должен стремиться к соединению полов, необходимому с эволюционной точки зрения. Сочетание этих-то диаметрально противоположных требований столь ог- ромной важности и повлияло решающим образом на появление мифов о первородном грехе, о естественной нечистоте половой жизни и ее проявлений. Наследственно запрограммированные отвращение и влечение заставляли мятущийся разум созда- вать то цивилизации, основанные на понятии греха и вины, то цивилизации стыда и ритуального разврата. Это, во-первых. Во-вторых, я не постулирую никакой «роботизации» человека. Если же я гово- рил об электронных и различных других протезах, то лишь для того, чтобы со- слаться на доступные ныне конкретные примеры. Под роботом мы понимаем механи- ческого болвана, человекоподобную машину, снабженную человеческим интеллек- том. Итак, робот — лишь примитивная карикатура на человека, а не его преем- ник. Реконструкция организма должна означать не отказ от каких-либо ценных свойств, а лишь исключение свойств, именно у человека несовершенных и прими- тивных. Эволюция, формируя наш вид, действовала с исключительной поспешно- стью. Свойственная ей тенденция сохранять конструктивные решения исходного вида так долго, как только возможно, обременила наши организмы рядом недос- татков, которые неизвестны нашим четвероногим предкам. У них таз не несет на себе груз внутренних органов, как у человека, у которого вследствие такой на- грузки образовалась мышечная диафрагма, серьезно затрудняющая родовой акт. Вертикальное положение тела оказало также вредное влияние на гемодинамику. Животным неведомо расширение вен — одно из бедствий человеческого тела. Из-за быстрого роста черепа у места перехода глотки в пищевод образовался перегиб; здесь возникают завихрения воздушного потока и на стенках глотки осаждается огромное количество содержащихся в воздухе частиц и микроорганизмов; в ре- зультате зев стал входными воротами самых разнообразных инфекций. Эволюция стремилась противодействовать этому, окружив «слабое» место защитным кольцом из лимфатической ткани, но сия импровизация не дала результатов, а явилась лишь источником новых бед: конгломераты лимфатической ткани стали излюбленным местом очаговой инфекции. Примечание автора Фрагментарная критика конструкторских решений Эволюции может местами произвести впечатление «пасквиля по невежеству», ибо по сей день мы не знаем биомеханики органов во всех ее деталях (например, полной картины неимоверно сложной работы сердца). На пути построения точных математических моделей биологических структур сделаны только первые шаги;
так, например, Н. Винер и А. Розенблют создали математическую теорию фибрил- ляции сердечной мышцы. А ведь критика конструкции, которой мы хорошенько не понимаем, выглядит необоснованной и преждевременной. И все же наше весьма не- точное знание сложности этих и подобных им эволюционных решений не может за- слонить того факта, что биологическая сложность очень часто является резуль- татом упорного переноса единожды сформированного органа от организмов одного типа к другим, образовавшимся позднее. Конструктору, который поставил бы все будущее космической техники в зависимость от одних лишь ракетных двигателей на химическом топливе, пришлось бы впоследствии строить корабли и двигатели ужасающих размеров и столь же ужасающей сложности. Он мох1 бы достичь на этом пути несомненных успехов, однако это был бы скорее показ технологической эк- вилибристики, чем наиболее рациональные решения, ведь многие трудности и ус- ложнения отпали бы при радикальном отказе от идеи химического топлива и пере- ходе к двигателям другого типа (ядерным, аннигиляционным, магнитогидродинами- ческим, ионным или им подобным). Сложность, возникшую как результат своеобразного консерватизма идеи, лежа- щей в основе творческой деятельности, сложность, созданную «концептуальной инерцией», нежеланием (или невозможностью) скачкообразных и радикальных изме- нений, такую сложность мы вправе считать излишней с точки зрения конструкто- ра, который стремится к наилучшим результатам, не оглядываясь на предпосылки, кои он не обязан принимать во внимание. Современному конструктору ракет, по- добно Эволюции, приходится преодолевать возникающие перед ним трудности, при- бегая к усложнениям, излишним с точки зрения технологии будущего (например, ядерной). Однако конструктор откажется от всех этих усложнений, как только дальнейшее развитие технологии позволит ему реализовать ядерную, фотонную или другую, нехимическую тягу. В то же время Эволюция по указанным в тексте и по- нятным соображениям не может столь же радикальным образом «отбрасывать» какие бы то ни было решения. В совсем общем плане можно сказать, что от Эволюции после нескольких миллиардов лет ее существования и деятельности не приходится ожидать каких-то совсем новых решений, сравнимых по совершенству с теми, ко- торые она выработала на заре своей деятельности. Именно это обстоятельство позволяет критиковать конструктивные решения Эволюции, даже если мы и не по- нимаем как следует их сложности. Дело просто в том, что мы считаем эту слож- ность следствием творческого метода Эволюции, с которым могут конкурировать другие, более простые и эффективные методы. И если Эволюция сама не может пустить их в ход, то тем хуже для нее, но, может быть, тем лучше для человека — конструктора будущего. Эта проблема имеет также, помимо строго конструкторского, совершенно иной аспект, которого в тексте я почти не касаюсь. Человек (это, по существу, как бы продолжение сделанного выше замечания) не знает сам себя подробно — ни в биологическом плане, ни в психическом. Несомненно, в известной мере справед- ливо высказывание (ставшее названием книги А. Каррела) «человек — существо неизвестное» (разумеется, самому себе). Загадочные и невыясненные противоре- чия скрывает в себе не только его тело как «биологическая машина», но и его ум. Так вот, позволительно спросить, допустимо ли вообще всерьез рассматри- вать возможность преобразования «естественной модели Homo sapiens», не познав детально ее действительного строения и ценности. Не могут ли процедуры, про- изводимые с наследственной плазмой (а это только скромный, первый по порядку пример), вместе с ликвидацией неких вредных генотипических признаков ликвиди- ровать и какие-то потенциально ценные признаки, о которых мы ничего не знаем? Это была бы повторная «биолого-конструкторская» постановка темы, которая (несколько более традиционно) ставится в спорах евгеников с их противниками. Не избавит ли нас, например, ликвидация эпилепсии от эпилептиков сообща с Достоевскими?
Поразительно, насколько абстрактно ведутся подобные споры. Всякое действие вообще, как об этом сказано в нашей книге (а мы, естественно, не претендуем на авторство по поводу этого «открытия»), опирается на неполное знание, ибо такова сущность мира, в котором мы живем. Поэтому, если бы мы стали ждать с «реконструкцией вида» до «полного» его познания, нам пришлось бы ожидать це- лую вечность. Частичная непредсказуемость результатов, то есть потенциальная неполноценность всякого действия, полностью дискредитировала его в глазах не- которых философов и послужила основой для высказываемого ими тезиса о «пре- восходстве бездействия над действием». Этот очень древний мотив можно просле- дить от Чжуанцзы3 через все континенты и столетия. Однако подобная критика и апофеоз «бездействия» возможны, между прочим, благодаря тому, что все-таки на протяжении сотен тысячелетий производились особые действия, в результате чего возникла цивилизация, а вместе с нею речь и письменность, без которых было бы вообще невозможно формулировать какие бы то ни было суждения и мысли. Фило- соф-апологет крайнего консерватизма (бездействия в биологической, например, или в технологической сфере) подобен сыну миллионера, который, освобожденный отцовским богатством от заботы о добывании средств к существованию, критикует владение богатством. Будь он последовательным, он должен был бы отречься от богатства. Противник «биоконструирования» не может в свою очередь ограничить- ся оппозицией по отношению к «планам реконструкции» человека, а обязан, отка- завшись от всех достижений цивилизации, от медицины, техники и т. д. , отпра- виться на четвереньках в лес. Ведь против всех решений и методов, которые он не критикует, которым он не противится (как, например, методы врачебной тера- пии) , некогда боролись с позиций, довольно близких к его теперешней. И лишь течение времени наряду с эффективностью этих решений и методов привело к то- му, что они вошли в сумму достижений цивилизации и теперь ни у кого уже не вызывают сопротивления. Ни здесь, ни в каком-нибудь другом месте мы отнюдь не намерены заниматься апологией «революционных реконструкций». Мы считаем попросту, что всякие спо- ры с историей беспредметны. Если бы человек мог контролировать и сознательно регулировать развитие своей цивилизации значительно раньше, то она, возможно, была бы более совершенной, менее парадоксальной и более эффективной, чем су- ществующая. Но именно это как раз и не было возможным, поскольку, творя и развивая цивилизацию, человек в то же время моделировал и самого себя как об- щественно мыслящее существо. Противник биоконструирования мог бы сказать, что неповторимое существование индивидуума бесценно, и поэтому непозволительно нам, невеждам, манипулировать с генотипами, устранять одни признаки, признаваемые вредными, вводить другие и т.д. Да соизволит он, однако, заметить, что его доводы доказуемы лишь в ми- ре, столь же несуществующем, сколь и похожем на наш. Ибо в нашем атмосфера Земли, когда к этому приводила глобальная политическая ситуация, на протяже- нии десятков лет отравлялась радиоактивными осадками. Большинство видных ге- нетиков и биологов подчеркивало, что это должно повлечь за собой в грядущих поколениях весьма многочисленные мутации и что тем самым каждый эксперимен- тальный атомный взрыв означает определенное количество генетических деформа- ций, заболеваний и преждевременных смертей, вызванных новообразованиями, лей- козами и т. п. К тому же эти взрывы должны были служить лишь увеличению ядер- ного потенциала заинтересованных сторон. Жертвы этой политики, которую по сей день продолжают некоторые государства, называющие себя цивилизованными, будут исчисляться, по меньшей мере, тысячами (а скорее всего, десятками тысяч). Вот в каком мире мы живем и в каком рассматриваем проблемы биоконструирования. Нельзя считать, будто все, что является результатом глобального регуляционно- 3 См. Атеисты, материалисты и диалектики древнего Китая, изд-во «Наука», 1967.
го недомогания, не отягощает нашей совести и нашего «цивилизациоиного балан- са» и что, несмотря на такое положение вещей в областях, полностью контроли- руемых нами, мы должны поступать с совершенной прозорливостью (которая ведет нас прямо к абсолютному бездействию). Человек выступает как «таинственное» существо, только если приписать ему какого-то «автора», то есть индивидуального творца. В этом случае многочис- ленные биологические и технические противоречия человеческой природы застав- ляют задуматься о тайных и непонятных для нас мотивах нашего «создателя». Ес- ли же признать, что мы возникли в результате проб и ошибок эволюции, дливших- ся миллионы лет, то «таинственность» сводится просто к каталогу решений, ко- торые можно было реализовать в данных эволюционно-исторических условиях. И тогда мы можем приступить к рассмотрению того, каким же образом надлежит пе- рестроить процессы самоорганизации с целью устранить все то, что причиняет нашему виду страдания. Все это, разумеется, не означает, будто мы сравниваем таким образом челове- ка с каким-то материальным предметом, подлежащим конструированию, или с ка- ким-то техническим продуктом, подлежащим усовершенствованию. Атмосфера мо- ральной ответственности не должна покидать сферу биоконструирования. Да, эта область связана с огромным риском, хотя, быть может, и с не меньшими надежда- ми. Ведь если человек навлекал на себя в прошедшие столетия (да и не только в прошедшие) так много страданий и мук в результате неконтролируемых цивилиза- ционно-общественных действий, то самое время идти на риск сознательно и с чувством полной ответственности, едва лишь позволит это сделать совокупность накопленных знаний, хотя эти знания и будут неполными. Я не утверждаю, что животные предки человека представляли собой идеальные конструктивные решения; с эволюционной точки зрения «идеальным» является лю- бой вид, если он способен выжить. Я утверждаю только, что даже наши чрезвы- чайно убогие и неполные знания позволяют вообразить себе такие пока не реали- зованные решения, которые освободили бы людей от бесчисленных страданий. Вся- кого рода протезы кажутся нам чем-то худшим, чем естественные конечности и органы, ибо пока что они действительно уступают им по эффективности. Я пони- маю, конечно, что там, где это не противоречит технологии, можно следовать общепринятым эстетическим критериям. Наружная поверхность тела не представля- ется нам красивой, если она покрыта косматым мехом или если она сделана из жести. Но ведь эта поверхность может ничем ни для глаза, ни для других орга- нов чувств не отличаться от кожи. Другое дело — потовые железы; известно, как заботятся цивилизованные люди об уничтожении результатов их действия, прино- сящего иным массу хлопот в личной гигиене. Но оставим эти детали. Мы ведь го- ворили не о том, что может произойти через двадцать или через сто лет, а о том, что вообще поддается воображению. Я не верю ни в какие конечные решения. Весьма вероятно, что «сверхчеловек» через некоторое время сочтет себя в свою очередь несовершенным творением, поскольку новые технологии позволят ему осу- ществить то, что нам представляется никогда не реализуемой фантазией (напри- мер, «пересадку из одной личности в другую»). Сегодня признается, что можно создать симфонию, скульптуру или картину сознательным умственным усилием. В то же время мысль о «компоновке» потомка, о какой-то оркестровке духовных и физических свойств, какие бы мы желали в нем видеть, — такая мысль представ- ляется омерзительной ересью. Но когда-то за ересь почитали желание летать, стремление изучать человеческое тело, строить машины, доискиваться истоков жизни на Земле — и от времени, когда эти взгляды были широко распространены, нас отделяют лишь столетия. Если мы хотим проявить интеллектуальную трусость, то можем, конечно, обойти молчанием вероятные пути будущего развития. Но в таком случае мы обязаны четко сказать, что ведем себя как трусы. Человек не
может изменять мир, не изменяя самого себя. Можно делать первые шаги на ка- ком-то пути и прикидываться, будто не знаешь, куда он ведет. Но это — не наи- лучшая из мыслимых стратегий. Эти слова энтузиаста реконструкции вида следует если не одобрить, то хотя бы рассмотреть. Всякое принципиальное возражение может исходить из двух точек зрения. Первая скорее эмоциональна, чем рациональна, — по крайней мере, в том смысле, что означает отказ от переворота в человеческом организме — и не при- нимает к сведению «биотехнологических» доводов. При этой точке зрения консти- туцию человека, такую, какова она сегодня, считают неприкосновенной, даже ес- ли признают, что ей свойственны многочисленные недостатки. Ведь эти недостат- ки — как физические, так и духовные — стали в процессе исторического развития ценностями. Каков бы ни был результат автоэволюции, он означает, что человеку придется исчезнуть с поверхности Земли; его образ в глазах «преемника» был бы мертвым палеонтологическим названием — таким, каким для нас является австра- лопитек или неандерталец. Для почти бессмертного существа, которому его соб- ственное тело подчиняется так же, как и среда, в которой он живет, не сущест- вовало бы большинства извечных человеческих проблем. Биотехнический переворот тем самым уничтожил бы не только вид Homo sapiens, но и его духовное насле- дие . Если такой переворот не фантасмагория, то связанные с ним перспективы кажутся лишь издевкой: вместо того чтобы решить свои проблемы, вместо того чтобы найти ответ на терзающие его столетиями вопросы, человек попросту укры- вается от них в материальном совершенстве. Чем это не позорное бегство, чем не пренебрежение ответственностью, если с помощью технологии Homo, подобно насекомому, совершает метаморфозу в этакого deus ex machinal Вторая позиция не исключает первой: по-видимому, стоя на этой второй пози- ции, разделяют аргументацию и чувства сторонников первой позиции, но делают это молча. Когда же берут слово, то ставят вопросы. Какие конкретные усовер- шенствования и переделки предлагает «автоэволюционист»? Он отказывается да- вать детальные пояснения как преждевременные? А откуда же он знает, удастся ли когда-нибудь достичь совершенства биологических решений? На каких фактах основано это его допущение? А не вероятней ли, что эволюция уже достигла по- толка своих материальных возможностей? И что сложность, свойственная челове- ческому организму, является предельной величиной? Конечно, мы и сегодня зна- ем, что в пределах отдельно рассматриваемых параметров, таких, как скорость передачи информации, надежность локального действия, постоянство функций, достигаемое за счет многократного повторения исполнительных и контролирующих элементов, машинные системы могут превосходить человека. Однако усиление мощ- ности, производительности, скорости или прочности, взятых отдельно, — одно дело, и совсем другое дело — интеграция всех этих оптимальных решений в еди- ной системе. Автоэволюционист готов поднять брошенную перчатку и противопоставить дово- дам контрдоводы. Но прежде чем перейти к дискуссии с противником- рационалистом , он даст понять, что первая точка зрения в действительности ему не чужда. Ведь в глубине души он также взбунтовался против плана реконструк- ции , как и тот, кто категорически ее осудил. Однако он считает эту будущую перемену неизбежной и именно поэтому ищет любые аргументы в ее пользу, так чтобы неизбежное совпало с результатом выбора. Он не априорный оппортунист: он отнюдь не считает, что неизбежное по самой своей природе должно быть хоро- шим . Но он надеется, что так, по крайней мере, может быть. Конструкция жизни Чтобы спроектировать электрогенератор, вовсе не надо знать историю его изо-
бретения. Молодой инженер может прекрасно без этого обойтись. Исторические обстоятельства, при которых возникли первые образцы динамомашин, являются — или хотя бы могут являться — для него совершенно безразличными. Кстати гово- ря, динамомашина как устройство для преобразования кинетической или химиче- ской энергии в электрическую, пожалуй, устарело. Когда электричество будут производить без хлопотных окольных путей — без последовательных превращений химической энергии угля в тепловую, тепловой в кинетическую и только кинети- ческой — в электрическую, когда, например, это будут делать непосредственно в атомном реакторе, — а ждать осталось уже недолго, — тогда лишь историка тех- ники будут интересовать конструкции древних генераторов тока. Биологии подоб- ная независимость от истории развития чужда. Мы говорим об этом потому, что приступаем к критике достижений эволюции. Это могла бы быть конструкторская критика одних лишь результатов, без учета всех предшествующих фаз. Люди склонны, правда, усматривать в биологических решениях совершенство, но лишь потому, что их собственные умения остаются да- леко позади биологических. Каждый поступок взрослого кажется ребенку чем-то могущественным. Надо вырасти, чтобы увидеть слабость в прежнем совершенстве. Но это не все. Сама конструкторская лояльность требует от нас оценки биологи- ческих реализаций более широкой, чем пасквиль на конструктора, который, поми- мо жизни, дал нам и смерть, а страданиями наделил в большей мере, чем наслаж- дениями. Оценка должна показать его таким, каким он был. А был он, прежде всего, весьма далеким от всемогущества. В момент старта эволюция ступила на пустую планету, словно Робинзон, лишенный не только орудий и помощи, не толь- ко знаний и способности предвидеть, но и самого себя, то есть планирующего разума. Ибо на Земле, кроме горячего океана, газовых разрядов и лишенной ки- слорода атмосферы, под палящим солнцем не было ничего. Итак, говоря, что эво- люция как-то начинала и что-то делала, мы персонифицируем первые беспомощные шаги процесса самоорганизации, лишенные не то что индивидуальности, но даже и цели. Эти шаги служили прелюдией к великому произведению, прелюдией, не знающей не только произведения в целом, но даже его первых тактов. Молекулярный хаос располагал, помимо присущих ему материальных возможностей, лишь одной огром- ной степенью свободы — временем. Не прошло еще и ста лет с того времени, когда возраст Земли оценивали в 40 миллионов лет. Сейчас мы знаем, что ей, по меньшей мере, четыре миллиарда лет. Меня самого еще учили, что жизнь на Земле существует несколько сот мил- лионов лет. Ныне известны остатки органических веществ, принадлежавших неко- гда живым существам, которые насчитывают два миллиарда семьсот миллионов лет. 90% всего времени всей прошедшей до нынешнего дня эволюции истекло, прежде чем 350 с лишним миллионов лет назад возникли первые позвоночные — костистые рыбы. Еще через 150 миллионов лет их потомки вышли на сушу и завладели возду- хом, и, наконец, после млекопитающих, которым 50 миллионов лет, около миллио- на лет назад появился человек. Легко жонглировать миллиардами. Очень трудно представить себе конструктор- ское значение таких цифр, таких гигантских эпох. Мы видим, что сокращение промежутков между следующими друг за другом очередными решениями характерно не для одной лишь технической эволюции. Прогресс ускоряется не только с нако- плением теоретических знаний в обществе, он ускоряется и с накоплением гене- тической информации в наследственном веществе. Более двух с половиной миллиардов лет жизнь развивалась исключительно в во- дах океанов. Воздух и суша в те эпохи были мертвы. Известно около 500 иско- паемых видов организмов кембрийского периода (более полумиллиарда лет назад). В докембрии же, несмотря на почти столетние поиски, удалось обнаружить лишь отдельные виды. Причины этого поразительного пробела по сей день неясны. По-
хоже на то, что количество живых форм серьезно возросло за относительно ко- роткое время — порядка миллионов лет. Докембрийские формы — это почти исклю- чительно растения (водоросли); животные почти полностью отсутствуют, их можно перечесть по пальцам. В кембрии, однако, они появляются в большом количестве. Некоторые ученые склоняются к гипотезе о каком-то радикальном, глобальном из- менении земных условий. Может быть, это был скачок интенсивности космических лучей, согласно упоминавшейся гипотезе Шкловского. Но как бы то ни было, не- известный фактор должен был действовать в масштабе всей планеты, ибо докем- брийский пробел относится ко всей совокупности палеонтологических данных. С другой стороны, не следует думать, что до начала нижнего кембрия океанские воды по неизвестным причинам содержали сравнительно небольшое количество жи- вых организмов вообще и что появлению в кембрии многочисленных новых видов предшествовал резкий рост численности предыдущих форм. Живых организмов было много уже и в археозое; геологические данные говорят о том, что отношение ки- слорода к азоту в атмосфере было близким к современному уже задолго до кем- брия. Поскольку же кислород воздуха является продуктом деятельности живых ор- ганизмов , их общая масса была, должно быть, не намного меньше, чем сейчас. Отсутствие ископаемых форм вызвано, хотя бы частично, их нестойкостью: докем- брийские формы были лишены минеральных скелетов. Что именно привело к такой «реконструкции» в кембрии, мы не знаем. Возможно, что эту проблему так нико- гда и не удастся решить. Однако, углубив наше знание биохимической кинетики, мы, возможно, сумеем раскрыть эту загадку, если нам удастся, исходя из совре- менной структуры белкового гомеостаза, выяснить, какие более примитивные фор- мы могли ему с наибольшей вероятностью предшествовать. Конечно, мы сможем ре- шить эту загадку, лишь если ее решение связано с внутренней структурой орга- низмов, а не с какой-то уникальной цепью космических, геологических или кли- матических изменений на рубеже кембрия. Окаменелость пикайи — небольшого примитив- ного хордового животного. Самое первое жи- вотное, схожее по строению с ланцетниками, имевшее что-то наподобие скелета. Встреча- ются в среднекембрийских отложениях. Веро- ятно одна из предков рыб. Окаменелость одной из плако- дерм от которых произошли ос- тальные рыбы. Плако дермы из- вестны с раннего силура по ко- нец девона (то есть после кем- брия) Мы говорим об этом, потому что «кембрийский перелом» мог быть вызван какой- то «биохимической находкой» эволюции. Но если такая «находка» и была сделана эволюцией, это все же не изменило исходного фундаментального принципа всей
архитектуры, в основе которого лежит использование клеточных кирпичиков. Эволюции жизни, несомненно, предшествовала эволюция химических реакций; праклеткам не приходилось, таким образом, питаться мертвой материей как ис- точником порядка. Они не смогли бы, кстати, решить сразу и одну из труднейших задач — задачу синтеза органических соединений из простых веществ (вроде дву- окиси углерода) с использованием энергии солнечных фотонов. Этот шедевр син- теза осуществили лишь растения, овладев искусством образования хлорофилла и целым аппаратом ферментов, улавливающих лучистые кванты. К счастью, с самого начала праорганизмы располагали, по-видимому, органическими веществами, кото- рые они могли легко усваивать. Это были остатки прежнего изобилия органиче- ских веществ, которое появилось в ходе таких процессов, как, скажем, электри- ческие разряды в атмосфере аммиака, азота и водорода. Вернемся, однако, к основной динамической проблеме элементарной клетки. Клетка должна управлять существенными параметрами своих изменений так, чтобы из области еще обратимых флуктуации они не ускользнули за пределы обратимости — не привели к разложению и, следовательно, к смерти. В жидкой коллоидной среде подобный контроль может осуществляться лишь с ограниченной скоростью, поэтому флуктуация, вызванные статистической природой молекулярных движений, должны происходить не быстрее общеклеточного обмена информацией. В противном случае центральный регулятор — ядро — утратил бы власть над процессами, про- исходящими локально, информация о необходимости вмешательства поступала бы тогда, как правило, слишком поздно. Это было бы уже началом необратимых изме- нений. Итак, размеры клетки диктуются в конечной инстанции двумя параметрами — скоростью передачи информации из произвольного места клетки к регуляторам и скоростью локально происходящих химических процессов. На ранних стадиях эво- люция, должно быть, создавала клетки, иной раз существенно различавшиеся раз- мерами. Невозможна, однако, клетка величиной с тыкву или слона. Это вытекает из упомянутых выше ограничений. Следует заметить, что для человека-технолога клетка является устройством, по меньшей мере, необыкновенным, которым можно скорее восхищаться, чем понять его. Организм столь «простой», как кишечная палочка (бактерия), делится через каждые 20 минут. В это время бактерия производит белок со скоростью 1000 мо- лекул в секунду. Поскольку молекула белка состоит приблизительно из 1000 ами- нокислот, каждая из которых должна быть соответственно «расположена» в про- странстве и «подогнана» к возникающей молекулярной конфигурации, это не столь уж легкая задача. Примерная, самая осторожная оценка показывает, что бактерия перерабатывает не менее 1000 битов информации в секунду. Это число станет особенно наглядным, если сопоставить его с количеством информации, с каким в состоянии справиться человеческий ум, — около 25 битов в секунду. Печатная страница текста с небольшой информационной избыточностью содержит около 10000 битов. Мы видим, что наибольшим информационным потенциалом клетка обладает в своих внутренних процессах, служащих продолжению ее динамического существова- ния. Клетка является «фабрикой», в которой «сырье» расположено повсюду: оно и рядом, и выше, и ниже «производящих машин» — клеточных органелл, рибосом, ми- тохондрий и подобных им микроструктур, которые на шкале величин находятся ме- жду клеткой и химической молекулой. Эти микроструктуры состоят из упорядочен- ных сложных химических структур с «прикрепленными» к ним обрабатывающими ин- струментами типа ферментов. Похоже, что «сырье» подается к «машинам» и их «инструментам» не какими-то специальными направленными силами, притягивающими нужное сырье и отталкивающими лишнее или непригодное для «обработки», а про- сто обычными тепловыми движениями молекул. Таким образом, «машины» как бы бомбардируются потоками танцующих в ожидании своей «очереди» молекул и только благодаря своей специфичности и избирательности выхватывают «надлежащие» эле- менты из этого кажущегося хаоса. Поскольку все эти процессы без исключения
имеют статистическую природу, общие соображения термодинамики склоняют нас к выводу, что в ходе таких изменений должны случаться ошибки (например, введе- ние «ложных» аминокислот в возникающую молекулярную спираль белка). Такие ошибки должны быть, однако, редкостью, по крайней мере, в норме: ведь «ложно синтезированных» клеткой белков обнаружить не удается. За последние годы ки- нетике химических реакций живого был посвящен ряд исследований. Эти реакции исследовались не как жестко повторяющиеся циклические процессы, а как некое пластическое целое, которое можно не только поддерживать в его неустанном бе- ге, но направлять быстро и эффективно к достижению важных в данный момент це- лей. После переработки «выходных параметров» моделируемой клетки большая вы- числительная машина в течение 30 часов вычисляла наивыгоднейшее сочетание скоростей реакций в целом и отдельных звеньев этих реакций в клетке. Пили Флагелла оз оль Плаз мол емма .Периплазма Кл. стенка Внеш. мембрана Строение кишечной палочки (Escherichia coli). Вот к чему приводит необходимая сегодня в науке формализация задачи: те же проблемы бактериальная клетка решает в долю секунды и, разумеется, без мозга — электронного или нейронного. Однородность клетки является подлинной, но вместе с тем и кажущейся. Под- линной — в том смысле, что ее плазма — коллоидный раствор крупномолекулярных протеидов, белков и липидов, то есть «хаос» молекул, погруженных в жидкую среду. Кажущейся — поскольку прозрачность клетки глумится над попытками под- метить ее динамические микроструктуры, а их срез и фиксирование красителями вызывают изменения, уничтожающие первоначальную организацию. Клетка, как по- казали трудные и хлопотные исследования, не является даже метафорической «фабрикой» из приведенного выше образного сравнения. Процессы диффузии и ос- моса между ядром и протоплазмой происходят не просто под действием физическо- го механизма, по градиенту осмотического давления; сами эти градиенты нахо- дятся под контролем, прежде всего, ядра. В клетке можно различить микротоки, молекулярные микропотоки (как бы миниатюрные эквиваленты кровообращения), ор- ганеллы же служат узловыми точками этих токов, представляя собой «универсаль- ные автоматы», которые оснащены комплексами ферментов, распределенных в про- странстве нужным образом. В то же время органеллы — аккумуляторы энергии, по-
сылаемой в соответствующие моменты в надлежащем направлении. Если и можно еще как-то представить себе фабрику, состоящую из машин и сы- рья, плавающих друг подле друга, то трудно понять, как сконструировать фабри- ку, которая непрестанно меняет свой вид, взаимное сопряжение производственных агрегатов, их специализацию и т.д. Клетка является системой водных коллоидов со многими потоками принудительной циркуляции, со структурой, которая не только подвижна функционально, но и меняется беспорядочно (так что можно даже перемешать протоплазму — лишь бы при этом не повредить некоторых основных структур, — а клетка будет по-прежнему функционировать, то есть жить), непре- рывно потрясаемая броуновским движением, с беспрестанными отклонениями от ус- тойчивости . Определенное управление всей совокупностью клеточных процессов возможно только статистически, с использованием немедленных регулирующих воз- действий на основе вероятностной тактики. Процессы окисления идут в клетке в виде переноса электронов сквозь «псевдокристаллический жидкий полупроводник». При этом обнаруживаются определенные ритмы, вызванные именно беспрестанным регулирующим воздействием. Это касается и других процессов, например энерге- тических циклов с аккумулированием энергии в аденозинтрифосфорной кислоте и т.п. По существу все высшие организмы лишь скомбинированы из этого элементарного строительного материала; это «выводы и следствия» из результатов и данных, заложенных в каждой клетке, начиная с бактериальных. Ни один многоклеточный организм не обладает универсальностью клетки, хотя в некотором смысле эта универсальность заменяется пластичностью центральной нервной системы. Подоб- ную универсальность проявляет любая амеба; без сомнения, очень удобно иметь ногу, которая при надобности станет щупальцем, а в случае потери тут же заме- нится другой ногой; я имею в виду pseudopodia — ложноножки амеб. Столь же по- лезна и способность «в любом месте тела открыть рот»; это тоже умеет делать амеба, обливающая протоплазмой и поглощающая частицы пищи. Амёба. Одноклеточное животное, но уже эукариот. Здесь, однако, впервые начинает сказываться система предварительно принятых посылок. Клетки, соединяясь в ткани, могут образовывать макроскопические ор- ганизмы со скелетом, мышцами, сосудами и нервами. Но в случае такого организ- ма даже самая совершенная регенерация не является уже столь всесторонней, как
универсальность функций, утраченная вместе с одноклеточностью. Строительный материал ставит предел образованию «обратимых органов». Протоплазма обладает до некоторой степени способностью и сокращаться, и проводить возбуждения, и переваривать поглощенную пищу, но она не сокращается с эффективностью специа- лизированной мышечной клетки, не проводит возбуждений так, как это делают нервные волокна, и не может ни «разжевать» пищу, ни успешно преследовать ее, особенно если эта пища энергична и удирает. Специализация, правда, — это це- левое усиление какого-либо из свойств клеточной всесторонности; но вместе с тем это и отказ от всесторонности, последствием которого (пожалуй, не наиме- нее важным) является смерть отдельной особи. Критика «клеточного постулата» возможна с двух точек зрения. Во-первых, с генетической: в этом случае жидкую (водную) среду для соединений типа амино- кислот и других органических веществ — результатов химической деятельности океана и атмосферы — мы принимаем как данную. Ведь только там могли накапли- ваться эти соединения, только там они могли друг с другом реагировать, от- стаивая начало самоорганизации в условиях, какие господствовали на Земле, на- считывавшей «всего лишь» полтора миллиарда лет. Приняв такие начальные усло- вия , можно бы задать вопрос: какова же возможность реализации «прототипа», отличного от эволюционных решений? Во-вторых, абстрагируясь от неизбежности такой ситуации, можно задуматься над тем, каким было бы оптимальное решение, не зависящее от этих ограничений. Вопрос, иными словами, состоит в следующем: были бы лучшими перспективы раз- вития самоорганизации, если бы некий Конструктор положил ей начало в твердой или газовой среде? И речи не может идти о том, чтобы сегодня мы могли соперничать (хотя бы в теоретических допущениях) с коллоидной версией гомеостаза, какую выработала Эволюция. Это не значит, что ее и в самом деле нельзя превзойти. Как знать, быть может, отсутствие некоторых атомов, некоторых элементов в сырье, в том строительном материале праклеток, каким могла располагать Эволюция, закрыло ей в самом начале путь к другим, возможно более эффективным энергетически и еще более устойчивым динамически состояниям и типам гомеостаза. Эволюция рас- полагала тем, чем именно располагала, свои материалы она употребила, вероят- но, с наибольшей пользой. Поскольку, однако, мы считаем, что процессы самоор- ганизации в космосе вездесущи и, значит, они могут появиться отнюдь не в ис- ключительных случаях, при чрезвычайном и особо благоприятном стечении обстоя- тельств, мы допускаем тем самым возможность возникновения в жидких фазах ти- пов самоорганизации, отличных от белкового, а может быть, и коллоидного, при- чем эти варианты могут быть как «хуже», так и «лучше» земного. Но что, собственно, значит «хуже» или «лучше»? Не пытаемся ли мы под этими понятиями протащить контрабандой некий платонизм, некие критерии совершенно произвольной системы оценок? Нашим критерием является прогресс или, скорее, возможность прогресса. Под последней мы понимаем выход на материальную арену таких гомеостатических решений, которые не только могут сохраняться наперекор внутренним и внешним помехам, но могут также и развиваться, то есть увеличи- вать область гомеостаза. Совершенство этих систем — не только в их адаптации к данному состоянию среды, но и в их способности к изменениям. В свою очередь эти изменения должны и отвечать требованиям среды и допускать дальнейшие пре- образования, чтобы никогда не дошло до закупорки этого пути последовательных экзистенциальных решений, до пленения в тупике развития. Земная эволюция, оцениваемая по ее результатам, заслуживает и положительной и отрицательной оценки. Отрицательной — поскольку, как об этом пойдет речь далее, и своим начальным выбором (строительного элемента) и позднейшими мето- дами формирующего действия эволюция лишила свой конечный и наивысший продукт, а именно нас, шансов на плавное продолжение дела прогресса в биологической
плоскости. Как биотехнологические, так и моральные соображения не позволяют нам действовать и дальше методами эволюции: биотехнологические — поскольку как определенное конструктивное решение мы слишком детерминированы созидающи- ми силами Природы; моральные — поскольку мы отбрасываем и метод слепых проб и метод слепой селекции. Вместе с тем решение, данное эволюцией, можно оценить и положительно, ибо при всех биологических ограничениях мы располагаем благо- даря общественному развитию науки свободой действия, хотя бы в перспективе. Представляется вполне вероятным, что «земной вариант» по введенным выше критериям — не наихудший и не наилучший из возможных. Статистические рассуж- дения о солнечной системе, строго говоря, недопустимы, ибо она насчитывает всего лишь несколько планет. И все же, если исходить из столь скудного срав- нительного материала, напрашивается заключение, что клеточно-белковый гомео- стаз, несмотря ни на что, в каком-то отношении выше среднего, коль скоро при том же времени существования другие планеты солнечной системы не создали ра- зумных форм. Но это, как я оговорился, очень рискованное умозаключение, по- скольку и временные масштабы и темпы изменений могут быть разными; возможно, что метаново-аммиачные планеты принадлежат другой эволюционной цепочке и на- шим столетиям отвечают в ней миллионы лет. Поэтому прекратим дальнейшие спе- куляции на эту тему. От «жидких» хюмеостатов перейдем к твердым и газовым. Какими, спрашивается, были бы перспективы развития самоорганизации, если бы некий Конструктор поло- жил ей начало в газовых или твердых скоплениях материи? Эта проблема имеет не академическое, а весьма реальное значение, поскольку ответ на поставленный вопрос может относиться и к возможным инженерным реше- ниям и к вероятности возникновения на непохожих на Землю космических телах других, не коллоидных, а «твердых» или «газовых» эволюционных процессов. Как известно, скорость происходящих реакций имеет здесь первостепенное значение. Конечно, не исключительное, так как течение реакций должно удерживаться в надлежащих рамках, должно допускать контроль над ними и их воспроизведение. С созданием циклических процессов возникают самые ранние, первые автоматизмы на молекулярном уровне, основанные на обратной связи и освобождающие частично центральный регулятор от необходимости безустанно наблюдать за всем, что де- лается в подчиненной ему области. Итак — газы. Реакции могут происходить в них быстрее, чем в водной среде, но очень существенными факторами являются здесь температура и давление. На Земле для инициирования реакций и их ускорения эволюция использовала «холод- ную» технологию, то есть основанную на катализе, а не на применении высоких температур. Этот косвенный метод был единственно возможным. Сложность систе- мы, вырабатывающей высокие давления и температуры, может быть, правда, мень- шей, чем сложность каталитической системы, но ведь эволюция не могла создать этой первой из ничего. В данном случае она была «Робинзоном-химиком». В по- добной ситуации решающим оказывается не «абсолютный» информационный баланс, то есть не тот факт, что количество информации, нужное для постройки соответ- ствующих насосов, для сопряжения некоторых реакций (например, для фокусирова- ния солнечных лучей), благодаря чему создаются условия для реагирования тел, является наименьшим. Наилучшей оказывается та информация, какую можно в дан- ный момент использовать и привести в действие. Твердые тела и атмосфера на Земле не представляли подобных возможностей. Могли ли возникнуть благоприят- ные условия при других обстоятельствах? На это мы не в состоянии ответить. Можно лишь строить различные предположения. Конечно, из твердых тел мы уже умеем делать хюмеостаты, хотя пока еще примитивные (например, электронные ма- шины) . Но эти решения, содержащие ряд принципиальных недостатков, можно при- знать лишь вступлением к настоящему конструированию таких хюмеостатов. Во-первых, модели, которые мы строим, это «макрогомеостаты», то есть систе-
мы, молекулярная структура которых не находится в прямой связи с выполняемыми ими функциями. Такая связь означает не просто пригодность к выполнению функ- ций, необходимую, конечно, электронной машине. Проводники машины должны иметь нужную проводимость, а транзисторы или нейромимы4 — заданную характеристику и т.п. Такая связь означает, прежде всего, что сложная система, зависящая от очень большого числа элементов, непрерывно следить за состоянием которых она не может, должна быть построена по принципу «надежность действия при ненадеж- ности компонент». Эти компоненты должны тем самым обладать автономией исправ- ления и компенсации повреждений, вызываемых внешними или внутренними причина- ми. Машины, конструировавшиеся до сих пор, этими свойствами не обладают (хотя новые, проектируемые ныне, будут ими обладать хотя бы частично). Во-вторых, такое положение вещей имеет свои последствия. Цифровая машина может требовать охлаждения некоторых частей (например, ламп), то есть понадо- бится насос для поддержания циркуляции охлаждающей жидкости. Однако этот на- сос сам по себе не является гомеостатом. Правда, благодаря этому он устроен значительно проще, чем хюмеостатический насос; но зато в случае его поврежде- ния вся машина, вероятно, скоро остановится. В то же время насос органическо- го хюмеостата, например, сердце, хотя оно и предназначено для чисто механиче- ских действий (нагнетание крови), представляет собой многоуровневую гомеоста- тическую систему. Во-первых, оно является частью объемлющего хюмеостата (сердце плюс сосуды плюс невральное регулирование); во-вторых, оно является системой с локальной автономией (автономия регуляции сокращений сердца, встроенная в его собственные нервные узлы); в-третьих, само сердце состоит из многих миллионов микрохюмеостатов — мышечных клеток. Решение очень сложное, но зато с многосторонней защитой от возмущений5. Эволюция, как уже было ска- зано, решила эту задачу на основе «холодной» технологии молекулярного катали- за в жидкой среде. Можно представить себе аналогичное решение, но с твердым строительным материалом, например как конструкцию кристаллических гомеоста- тов. По пути к такому решению идут молекулярная техника и физика твердого те- ла. О постройке такого «универсального гомеостата», каким является клетка, мы пока не можем и думать. Мы идем по пути, обратному эволюционному, поскольку, как это ни парадоксально, нам легче изготовлять узкоспециализированные гомео- статы. Эквивалентами нейрона являются, например, нейристоры6, нейромимы, арт- роны7, из которых строят соответствующие системы, такие, как MIND (Magnetic Integrator Neuron Duplicator), которая выполняет логическую функцию распозна- вания образов, состоящих из ряда информационных сигналов. По величине системы типа криотрона уже почти соперничают с нервными клетками (всего десять лет назад элементы, выполняющие подобные функции, — катодные лампы — были в мил- лион раз больше нейрона!) и превосходят их по быстродействию. Пока нам не удается воспроизвести тенденций к самоисправлению. Заметим, кстати, что и ткань центральной нервной системы не регенерируется. Но мы знаем кристалличе- ские системы, возникающие, когда в атомную решетку вводятся следы примесных атомов определенных элементов; эти системы в зависимости от способа изготов- ления ведут себя как каскадный усилитель, как гетеродин, как реле, выпрями- тель и т.п. Из подобных кристаллов можно собрать, например, радиоприемник. Дальнейшим шагом будет уже не составление произвольного функционального цело- го из кристаллических блоков, а радиоустройство (или электронный мозг) в виде 4 Нейромим — схема, имитирующая работу нейрона. 5 А.Г. Ивахненко. Техническая кибернетика, изд-во «Наукова думка», Киев, 1960. 6 Нейристор — это простейшее устройство, которое может осуществлять основное свойст- во нейронов - то есть способность генерировать всплеск или импульс. 7 Артрон - искусственный нейрон.
одного кристалла. В чем привлекательность такого решения? В том, что радиокристалл, разрезан- ный на две части, представляет собой два независимых и продолжающих действо- вать радиоаппарата, только с половинной мощностью. Эти части можно разрезать дальше и каждый раз получать «радио» до тех пор, пока последняя частица будет еще содержать необходимые функциональные элементы, то есть атомы. Таким обра- зом, мы приближаемся к тому пределу использования параметров строительного материала, которого на другом, так сказать, фронте материи — в коллоидах — достигла эволюция. Ведь и эволюция применяет «молекулярную технику», с нее она и начала всю свою конструкторскую работу. С самого начала кирпичиками служили ей молекулы, которые она сумела отобрать как по их динамической по- лезности, так и по их информационной емкости. Источником универсальных реше- ний являются ферменты: они могут выполнять любые функции разложения и синте- за, а также (как элементы генов) функции передачи внутриклеточной и наследст- венной информации. Системы, созданные эволюцией, могут работать в узком диапазоне температур, порядка 40—50 С, и то не ниже точки замерзания воды (вещества, в котором про- исходят все реакции жизни). Для молектроники предпочтительнее низкие темпера- туры и даже температуры, близкие к абсолютному нулю: благодаря сверхпроводи- мости технические молекулярные системы обретают при этом известное превосход- ство над системами биологическими (хотя, добавим честно, им далеко еще до превосходства над последними по всем параметрам, принятым во внимание жиз- нью) . Создаваемое низкой температурой системное равновесие превышает то, какое устанавливает капля протоплазмы, благодаря чему необходимость самоисправления уменьшается. Итак, вместо того чтобы решать задачу, мы как бы обходим ее сто- роной. Из других источников нам известно, что кристаллы проявляют «тенденцию к самоисправлению»: поврежденный кристалл, если его погрузить в раствор, са- мостоятельно дополняет свою атомную решетку. Это открывает определенные пер- спективы , хотя мы не научились еще их использовать. Значительно более трудную проблему создает «газовый гомеостаз». Проблема эта, насколько мне известно, не затрагивалась в специальной литературе: ведь трудно отнести к ней фанта- стическую повесть «Black Cloud» («Черное облако»), хотя ее автором является известный астрофизик Фред Хойл8. И все же, как я полагаю, описанный в этой повести «организм» — огромную туманность, скопление космической пыли, газа со стабилизированной электромагнитными полями динамической структурой — сконст- руировать можно. Другое дело, разумеется, могут ли подобные «организмы» из электричества и газов возникать в ходе межпланетной «естественной эволюции». По многим соображениям это представляется невозможным. Похоже, что мы занимаемся совершеннейшей фантастикой и давно вышли за гра- ницы допустимого. Но это, пожалуй, не так. В качестве общего закона можно вы- сказать следующее утверждение. Те и только те гомеостаты реализуются силами Природы, конечные состояния которых достижимы на пути постепенного развития, в согласии с направлением общей термодинамической вероятности явлений. Слиш- ком уж много легковесных суждений высказано о Царице Мира Энтропии, о «бунте живой материи против второго закона термодинамики», чтобы четко и ясно не подчеркнуть, сколь неосторожны такие полуметафорические тезисы и как мало имеют они общего с действительностью. Первоначальная туманность, пока она представляет собой холодное атомное облако, менее упорядочена, чем галактика, уложенная в строгую форму диска с рассортированным звездным материалом. Кажу- щийся первоначальный «беспорядок» таил в себе, однако, источник высокого по- рядка в виде ядерных структур. Когда туманность распадется в протозвездные Домашняя лаборатория 2017-05...2018-05
вихри, когда силы притяжения достаточно сожмут эти газовые шары, вдруг «рас- пахиваются двери» атомной энергии и вырвавшееся излучение начинает в борьбе с гравитацией формировать звезды и звездные системы. Если говорить совсем уж общо, то хотя большие материальные системы всегда стремятся к состояниям мак- симальной вероятности, то есть наибольшей энтропии, они проходят через столь- ко промежуточных состояний, идут столь различными путями и, наконец, столь продолжительное время, исчисляемое подчас десятками миллиардов лет, что «по пути», отнюдь не «вопреки» второму закону термодинамики, может зародиться не один и не десять, а бесконечное множество видов самоорганизующейся эволюции. Существует, следовательно, огромный, но кажущийся пока пустым (так как мы не знаем его элементов) класс хюмеостатических систем, которые возможно постро- ить из твердых тел, жидкостей или газов, причем этот класс содержит особый подкласс — множество таких гомеостатов, которые могут возникнуть без личного вмешательства Конструктора, а только благодаря созидающим силам Природы. Отсюда ясно видно, что человек может превзойти Природу, поскольку она в со- стоянии конструировать лишь некоторые из возможных гомеостатов, тогда как мы, овладев необходимыми знаниями, можем построить любые. Такой космический конструкторский оптимизм следует снабдить оговоркой, по- крытой шипами многочисленных «если». Неизвестно, добудет ли человечество всю необходимую для решения этих «строительных задач» информацию. Быть может, по- добно предельной скорости — скорости света — существует и «предел добывания информации». Мы ничего об этом не знаем. Кроме того, следует напомнить о фак- тических пропорциях задачи «человек против Природы». Людей, задумавших решить эту задачу, я сравнил бы с муравьями, дерзнувшими перенести на своих плечах Гималайский хребет с одного места на другое, причем в этом сравнении, пожа- луй , возможности муравьев недооцениваются. Может быть, их задача все же была бы легче даже в том случае, если к орудиям, которыми они располагают, то есть к их собственным челюстям и спинам, приравнять всю современную технику. Раз- ница состоит лишь в том, что муравьи могут развивать свои орудия только в рамках биологической эволюции, а мы, как уже говорилось, можем развернуть ин- формационную эволюцию, и именно эта разница, быть может, и приведет когда- нибудь к победе человека. Конструкция смерти Живым организмам свойствен ограниченный период существования, а также про- цессы старения и смерти. Однако эти процессы не нераздельны. Одноклеточные имеют свой предел как индивидуумы, но не умирают, так как делятся на дочер- ние . Некоторые многоклеточные, например гидры, размножающиеся путем почкова- ния, могут очень долго жить в лабораторных условиях без проявлений старения. Поэтому неверно, будто протоплазма всякого многоклеточного должна стареть. Старение коллоидов (их загустевание, переход из золя в гель, из жидкого со- стояния в желеобразное) нельзя, таким образом, отождествлять с биологической старостью. Да, коллоиды плазмы стареют подобно абиологическим коллоидам, но кажущаяся причина на самом деле является следствием: старение клеточных кол- лоидов есть результат потери контроля над жизненными процессами, а не наобо- рот. Замечательный биолог Дж.Б.С. Холдейн высказал гипотезу, что смерть индиви- дуума наступает в результате действия наследственных факторов — летальных ге- нов, проявляющихся в жизни организма так поздно, что они уже не поддаются се- лекции («выбраковке») путем естественного отбора. Трудно принять такую гипо- тезу.
Гидра. Не только бессмертие, но даже мафусаилово долголетие в эволюции не оправды- вает себя. Организм, хотя бы и не стареющий индивидуально (то есть «не портя- щийся») , стареет в рамках эволюционирующей популяции в том смысле, в каком прекрасно сохранившаяся модель форда 1900 года является ныне совершенно уста- ревшей как конструктивное решение, не способное конкурировать с современными автомобилями. Однако и в случае одноклеточных организмов интервал времени ме- жду делениями не может быть сколь угодно большим. Можно, правда, «принудить» их к долголетию, в десятки раз превышающему среднюю длительность индивидуаль- ного существования. Но и этого можно добиться, лишь посадив их на столь ску- пую «диету», которая едва позволяет поддерживать жизненные функции организма, но не дает материала для его увеличения — необходимого условия образования двух дочерних организмов. Старые клоны9 (популяции) простейших в известном смысле стареют: особи в них начинают погибать, и оживляет их только процесс конъюгации10, при котором происходит обмен наследственной информацией. Откро- венно говоря, что-то здесь непонятно. Проблему смерти можно рассматривать по- разному. «Встроена» ли она в организм эволюцией? Или же это скорее явление случайное, побочный результат конструкторских решений, относящихся к чему-то, отличному от индивидуального существования? Что же она такое? Эквивалент акта уничтожения, каким конструктор зачеркивает предыдущее решение, берясь за раз- работку нового, или же, скорее, непредусмотренный результат некой «усталости материалов»? Нелегко ответить на этот вопрос однозначно. Надо отличать долголетие от смертности: эти две задачи решаются по-разному. Долголетие, как мы уже об этом упомянули, становится биологически важным, если потомство требует дли- 9 Клон — совокупность особей, имеющих одну и ту же генетическую конституцию, то есть один и тот же генотип; например, совокупность особей, полученных путем вегетативного размножения одной особи (см. А. Мюнцинг. Генетика, изд-во «Мир», 1967). 10 Конъюгация — одна из разновидностей полового процесса у простейших. При конъюга- ции между двумя особями-конъюгантами образуется протоплазматический мостик, через который происходит обмен гаплоидными ядрами, то есть ядрами с половинным числом хро- мосом. После обмена два гаплоидных ядра — «свое» и «чужое» — сливаются в одно «нор- мальное», диплоидное ядро (см. М.Е. Лобашев, Генетика, Изд-во Ленинградского универ- ситета, 1967).
тельной заботы, прежде чем оно обретет самостоятельность. Но это исключитель- ный случай. В основном, когда естественный отбор произошел и потомство появи- лось на свет, судьба родительских организмов становится их «личным» делом, то есть, в сущности, — ничьим. Какие бы дегенерационные процессы ни сопутствова- ли старости, они не влияют на дальнейшее течение эволюции вида. Клыки старых мамонтов перекрещивались, обрекая их на медленную голодную смерть, но отбор («выбраковка») не мог устранить это явление, так как оно происходило после прекращения половой активности. Старость животных или растений, отодвинутая за пределы естественного отбора, не поддается уже его вмешательству. И это касается не только дегенеративных изменений, но и долголетия. Если бы долго- летие возникло случайно, как результат определенной мутации, не будучи биоло- гически полезным для судьбы потомства (каким оно было у колыбели человека), то по тем же законам случая оно было бы приговорено к исчезновению из-за от- сутствия селективного фактора, который закрепил бы его генетически. Это вид- но, кстати говоря, из того, как распределяется долголетие особей в раститель- ном и животном царстве. Если селективно значимые гены окажутся сцепленными с генами, обусловливающими долголетие, то тогда оно получит свой единственный подлинный шанс. Поэтому, быть может, долго живут черепахи и попугаи. Ведь нет четкой корреляции между характером животного и долголетием: другие птицы жи- вут , пожалуй, недолго. Иногда же долголетию благоприятствует среда; поэтому самыми долговечными организмами являются секвойи (5—6 тысяч лет). Секвойядендрон гигантский. Фактором, несомненно, необходимым для эволюции, является размножение; огра- ниченность во времени индивидуального существования является уже только его
следствием. К размножению организм должен подойти в расцвете жизненных сил; дальнейшее его существование есть как бы результат «инерции», то есть следст- вие того «динамического толчка», начало которому положил эмбриогенез. Эволю- ция подобна стрелку, желающему поразить определенную цель, например летящую птицу. Что случится с пулей после того, как она попадет в цель, куда она по- летит дальше, будет ли она вечно парить в пространстве или же сразу упадет на землю — все это не имеет значения ни для стрелка, ни для пули. Не следует, конечно, слишком упрощать этот вопрос. Трудно сравнивать столь различные ор- ганизмы, как секвойи или гидры, с позвоночными. Мы знаем, что одна сложность не равна другой сложности, что динамические законы сложных систем обладают своей иерархией. Из того, что гидра почти бессмертна, человек как «заинтере- сованная сторона» может извлечь лишь немногое. Постоянно поддерживать корре- ляцию процессов внутри организма тем труднее, чем сильнее взаимозависимость элементов его структуры, то есть чем точнее организация целого. Каждая клетка совершает в процессе своего существования «молекулярные ошибки», совокупность которых через определенное время она не может уже скомпенсировать. Во всяком случае, не может, существуя в своем прежнем виде. Деление есть что-то вроде обновления, после него процессы начинают свое течение как бы вновь. Мы не знаем, почему так происходит. Мы не знаем даже, вынуждено ли это. Мы не зна- ем, неизбежны ли эти явления, поскольку эволюция ни разу не проявила «често- любивого стремления» решить задачу о поддержании регулировки гомеостата в те- чение сколь угодно долгого времени. Все ее мастерство было обращено на другое — она стремилась к долголетию видов, к бессмертию надиндивидуальной жизни как суммы гомеостатических изменений в масштабе планеты. И эти проблемы, которые она подвергла фронтальной атаке, эволюция решила. Конструкция сознания Каждый, кто достаточно терпеливо наблюдал за амебой, отправляющейся на охо- ту в капле воды, не мог не изумиться сходству действий этой капельки прото- плазмы с рациональным, если не сказать человеческим, поведением. В отличной книге Йеннингса «Поведение низших организмов»11 (старой, но достойной внима- ния) можно увидеть и прочитать описания такой охоты. Двигаясь в своей капле воды, амеба сталкивается с другой, меньшей амебой и начинает ее окружать, вы- двигая ложноножки (псевдоподии). Меньшая делает попытки вырваться, но агрес- сор крепко держит схваченную часть. Тело жертвы начинает удлиняться, пока не произойдет разрыв на две части. Остаток спасшейся амебы удаляется с разумным ускорением, а агрессор заливает плазмой то, что поглотил, и отправляется во- свояси. Тем временем та часть жертвы, которая оказалась «съеденной», начинает быстро двигаться. Плавая внутри протоплазмы «хищника», она вдруг достигает наружной оболочки, прорывает ее и выбирается наружу. «Застигнутый врасплох» агрессор сперва позволяет трофею ускользнуть, но затем бросается в погоню. И тут мы становимся свидетелями ряда прямо-таки гротескных ситуаций. Агрессор несколько раз настигает жертву, но та каждый раз ускользает от него. После многих напрасных попыток «отчаявшаяся» амеба прекращает погоню и медленно удаляется в надежде на более удачную охоту. Самым удивительным в приведенном примере является то, в какой степени нам удается его антропоморфизировать. Мотивы действий капельки протоплазмы понят- ны нам: погоня, поглощение жертвы, первоначальное упорство в преследовании и, наконец, отчаяние при «осознании» того, что игра не стоит свеч. Мы не случайно говорим об этом в разделе, посвященном «строительному мате- H.S. Jennings, Das Verhalten der niederen Organismen, Berlin, 1910.
риалу сознания». Сознание и разум мы присваиваем другим людям, поскольку сами обладаем и тем и другим. То и другое мы приписываем в известной степени и близким нам животным, таким, как собаки или обезьяны. Чем меньше, однако, ор- ганизм по своему строению и поведению походит на наш, тем труднее нам при- знать, что, может быть, и ему знакомы наши чувства, знакомы страх и наслажде- ние . Отсюда и кавычки, которыми я снабдил историю охоты амебы. Материал, из которого «выполнен» организм, может быть необыкновенно похож на строительный материал наших тел, однако что же мы знаем об ощущениях и страданиях гибнуще- го жука или улитки? О чем догадываемся? Тем больше возражений и оговорок вы- зывает ситуация, когда «организмом» служит система из каких-то криотронов и проводничков, поддерживаемых при температуре жидкого гелия, либо кристалличе- ский блок или даже газовое облако, удерживаемое в повиновении электромагнит- ными полями. Этой проблемы мы уже касались, говоря о «сознании электронной машины». Те- перь , казалось бы, уместным лишь обобщить то, что было сказано там. Ведь если вопрос о наличии сознания у X решается исключительно поведением этого X, то материал, из которого X выполнен, не имеет никакого значения. Тем самым не только человекоподобный робот, не только электронный мозг, но и гипотетиче- ский газово-магнитный организм, с которым можно затеять беседу, — все они принадлежат к классу систем, обладающих сознанием. Проблему в целом можно сформулировать так: верно ли, что сознание — это та- кое состояние системы, к которому можно прийти различными конструктивными пу- тями, а также при использовании различных материалов? До сих пор мы считали, что не все живое сознательно, но все сознательное должно быть живым. А созна- ние, проявляемое системами бесспорно мертвыми? С этим препятствием мы уже встретились и кое-как его преодолели. Полбеды еще, пока образцом для воспро- изведения, пусть в произвольном материале, служит человеческий мозг. Но ведь мозг наверняка не является единственным возможным решением проблемы «Как сконструировать разумную и чувствующую систему». Что касается разума, наши возражения не будут слишком большими, коль скоро мы уже построили прототипы разумных машин. Хуже обстоит дело с «чувствами». Собака реагирует на прикос- новение горячего предмета; значит ли это, что система с обратной связью, из- дающая крик, когда к ее рецептору приближают зажженную спичку, тоже чувству- ет? Ничего подобного, это лишь механическая имитация, говорят нам. Это мы слышали уже много раз. Такие возражения постулируют, что, кроме разумных дей- ствий и реакций на раздражители, имеются еще некие «абсолютные сущности», Ра- зум и Чувствование, слившиеся в Двуединстве Сознания. Но это не так. Физик и автор научно-фантастических произведений в одном лице, А. Днепров, описал в своем рассказе эксперимент, призванный опровергнуть тезис об «одухо- творенности» машины, переводящей с языка на язык12. Для этого элементами ма- шины, заменяющими транзисторы или реле, стали у него люди, соответственно расставленные на большом пространстве. Выполняя простые функции передачи сиг- налов, эта построенная из людей «машина» перевела предложение с португальско- го языка на русский, после чего ее конструктор каждому, кто был «элементом машины», задал вопрос о его содержании. Никто из них, конечно, не знал этого содержания, поскольку с языка на язык система переводила как некое динамиче- ское целое. Конструктор (в рассказе) заключил из этого, что «машина не мыс- лит» . Однако один из советских кибернетиков возразил в поместившем рассказ журнале, что если расставить все человечество так, чтобы каждый человек функ- ционально соответствовал одному нейрону мозга конструктора, выведенного в рассказе, то эта система думала бы лишь как целое, и никто из участвующих в этой «игре в человеческий мозг» не понимал бы, о чем «мозг» думает. Из этого, А. Днепров, Игра, сб. «Мир, в котором я исчез», изд-во «Молодая гвардия», 1966.
однако, вовсе не следует, будто сам конструктор лишен сознания. Машину можно построить даже из шпагата или порченых яблок; из атомов газа или из маятни- ков; из огоньков, электрических импульсов, лучистых квантов и из чего только заблагорассудится, лишь бы функционально она представляла собой динамический эквивалент мозга, — и она будет вести себя «разумно», если «разумный» — зна- чит умеющий действовать универсально при стремлении к целям, устанавливаемым на основе всестороннего выбора, а не заранее запрограммированным (как, напри- мер, инстинкты насекомых). Сделать невозможной какую-либо из этих реализаций могут только технические трудности (людей на Земле слишком мало для «построе- ния» из них, как из «нейронов», человеческого мозга; кроме того, трудно было бы избежать дополнительного соединения их какими-то телефонами и т.п.). Но эти проблемы совсем не отражаются на контрдоводах, выдвигаемых против «машин- ного сознания». Когда-то я писал (в моих «Диалогах»)13, что сознание — это такое свойство системы, которое узнаешь, когда сам являешься этой системой. Речь идет, ко- нечно, не о каких угодно системах. И даже не обязательно о системах, находя- щихся вне нашего тела. В каждой из его восьми триллионов клеток находится, по меньшей мере, несколько сот ферментов, чувствительных к определенному химиче- скому веществу; активная группа фермента является здесь своеобразным «вхо- дом» . Эти ферменты «чувствуют» недостаток или избыток вещества и соответст- вующим образом реагируют. Но что мы, владельцы всех этих клеток и систем фер- ментов, знаем об этом? До тех пор пока летать могли только птицы или насеко- мые, «летающее» отождествлялось с «живым». Но мы слишком хорошо знаем, что летать могут сегодня и устройства абсолютно «мертвые». Не иначе обстоит дело и с проблемами разумного мышления и «чувствования». Суждение, будто электрон- ная машина способна в крайнем случае мыслить, но никак не чувствовать и не переживать эмоции, проистекает из такого же недоразумения. Дело ведь не об- стоит так, как если бы некоторые нервные клетки мозга обладали свойствами ло- гических переключателей, а другие занимались «восприятием ощущений»; те и другие очень похожи друг на друга и отличаются только местом, занимаемым в нейронной сети. Подобно этому клетки зрительного и слухового полей коры моз- га, по существу, однородны, и вполне возможно, что такое переключение нервных путей (если только выполнить операцию очень рано, например, у новорожденно- го) , при котором слуховой нерв доходит до затылочной доли, а зрительный нерв идет к слуховому центру, привело бы к достаточно эффективному зрению и слуху, несмотря на то, что такой индивидуум «видел бы» слуховой корой, а «слышал» — зрительной. Даже совсем простые электронные системы имеют уже устройства типа «поощрения» и «наказания», то есть функциональные эквиваленты «приятных» и «неприятных» ощущений. Этот бинарный оценочный механизм весьма полезен, так как ускоряет процесс обучения; именно поэтому эволюция и сформировала его. Итак, совсем уже в общем плане можно сказать, что класс «мыслящих гомеоста- тов» включает мозг живых существ как некоторый свой подкласс, а вне его за- полнен гомеостатами, в биологическом смысле абсолютно «мертвыми». Правда, эта «мертвость» означает лишь отсутствие белков и ряда параметров, свойственных известным нам живым клеткам и организмам. Решение вопроса о том, к какому классу следует отнести гомеостатическую систему, которая, хотя и построена, скажем, из электромагнитных полей и газа, способна все же не только выполнять мыслительные операции и реагировать на раздражители, но еще и размножаться, получать из окружающей среды «корм», двигаться в произвольно выбранном на- правлении, расти и подчинять эти и другие функции сохранению самой себя как главному принципу, доставило бы немало хлопот. Одним словом, при обсуждении вопроса о сознании гомеостатов нужны не столь- S. Lem, Dialogi, Wyd. Literackie, Krakow, 1957.
ко ответы, «проникающие вглубь», сколько определения. Не означает ли это, что мы вернулись к исходной точке, выяснив, что масло — ex definitione14 — масля- ное? Отнюдь нет. Надо эмпирически установить, какие параметры системы должны быть налицо, чтобы в ней могло проявиться сознание. Границы между сознанием «ясным» и «помутневшим», «чистым» и «сумеречным» нечеткие, и поэтому прихо- дится проводить их произвольно, точно также как лишь произвольно мы можем ре- шить, лыс ли уже наш знакомый мистер Смит или нет еще. Таким образом, мы по- лучим набор параметров, необходимый для конструирования сознания. Если все эти параметры имеются у совершенно произвольной системы (например, построен- ной из железных печурок) , то мы скажем, что она обладает сознанием. А если это будут другие параметры или несколько иные значения введенных параметров? Тогда, согласно определению, мы скажем, что эта система не проявляет сознания человека (то есть сознания человеческого типа), и это, разумеется, будет ис- тиной. А если система, обладающая этими параметрами, ведет себя как рений, который умнее всех людей, вместе взятых? Это ничего не меняет, ибо если она столь уж умна, то у нее нет человеческого сознания: ведь ни один человек не является столь гениальным. А не софистика ли это, спросит кто-нибудь. Ведь возможно, что какая-то система обладает сознанием, отличным от человеческого (в точности как у той «гениальной» или такой, которой, по ее же словам, самую большую усладу доставляет купание в космических лучах). Однако тут мы выходим за пределы языка. О возможностях «иного сознания» мы не знаем ничего. Конечно, если бы оказалось, что сознание «человеческого ти- па» характеризуют параметры А, В, С и D со значениями соответственно, 3, 4, 7 и 2; если бы у некой системы значения этих параметров равнялись 6, 8, 14 и 4; если бы она проявляла совсем необычайный, может быть и недоступный нашему по- ниманию, разум, следовало бы задуматься, дозволен ли риск экстраполяции (мож- но ли признать ее одаренной чем-то вроде «удвоенного сознания»). То, что я сказал, звучит очень уж наивно и упрощенно. Дело просто в том, что эти пара- метры, так же как и их значения, не будут, вероятно, изолированными, а явятся какими-то узлами «общей теории сознания» или, вернее, «общей теории мыслящих гомеостатов со сложностью, не меньшей сложности человеческого мозга». В рам- ках подобной теории можно будет выполнить известные экстраполяции, связанные, конечно, с определенным риском. Как же проверять экстраполяционные гипотезы? Путем создания «электронных приставок» к человеческому мозгу? Но мы сказали уже обо всем этом достаточно, а может быть, и слишком много. Разумнее всего, поэтому, здесь остановиться, добавив лишь, что мы, конечно, вовсе не верим в возможность построить мыслящий индивидуум из шпагата, порченых яблок или же- лезных печурок; ведь и дворцы трудно, пожалуй, строить из птичьих перышек или мыльной пены. Не всякий материал одинаково пригоден в качестве субстрата кон- струкции, в которой должно «зародиться сознание». Но это, конечно, столь оче- видно , что ни единого слова посвящать этому вопросу больше не стоит. Конструкции, основанные на ошибках Термодинамический парадокс о стаде обезьян, нажимающих как попало клавиши пишущих машинок до тех пор, пока из этого не получится случайно Британская энциклопедия, был реализован Эволюцией. Бесконечное количество внешних факто- ров может увеличивать смертность в популяции. Ответом является отбор на высо- кую плодовитость. Это направленный результат ненаправленного действия. Так из наложения друг на друга двух систем изменений, каждая из которых является по определению (лат.)
случайной по отношению к другой, возникает порядок все более совершенной ор- ганизации . Полы существуют потому, что они эволюционно полезны. Половой акт делает возможным сопоставление двух порций наследственной информации. Дополнительным механизмом, который распространяет в популяции «конструктивные новинки», «изобретения», или попросту мутации, и в то же время предохраняет организмы от вредных последствий проявления — в индивидуальном развитии — тех же «нови- нок» , является гетерозиготность. Зигота — это клетка, образовавшаяся из слия- ния двух половых клеток, мужской и женской, причем гены отдельных признаков — аллели — могут быть доминантными или рецессивными15. Доминантные гены обяза- тельно проявляются в развитии организма; рецессивные — только тогда, когда встретят своих рецессивных партнеров. Ведь мутации, как правило, вредны, и индивидуум, сформированный по новому генотипическому плану, имеет обычно меньше шансов на выживание, чем нормальный. С другой стороны, мутации незаме- нимы как попытка выхода из критической ситуации. Летающие насекомые произво- дят иногда на свет бескрылое потомство, которое чаще всего погибает. Когда суша опускается или море подымается, прежний полуостров может стать островом. Ветры подхватывают летающих насекомых и уносят их к морю, в котором они и по- гибают. Тогда бескрылые мутанты дают шанс продолжению рода. Таким образом, мутации одновременно и вредны и полезны. Эволюция объединила обе стороны яв- ления. Мутантный ген чаще всего рецессивен и, встречаясь с нормальным, доми- нантным, не проявляет себя в конструкции взрослого организма. Однако особи в этом случае несут скрытый мутантный признак и передают его потомству. Перво- начально рецессивные мутации выступали, очевидно, с той же частотой, что и доминантные, однако эти последние ликвидировал естественный отбор, поскольку ему подвергаются все признаки вместе с самим механизмом наследственности, вместе со склонностью к мутациям («мутабильностью»). В большинстве оказались рецессивные мутации, образуя внутри популяции ее аварийную службу, ее эволю- ционный резерв. Этот механизм, основанный, по существу, на ошибках передачи информации (а му- тации мы считаем именно такими ошибками), не является решением, которое скло- нен был бы принять конструктор, будь он личностью. В известных условиях этот механизм позволяет проявляться новым конструктивным признакам при отсутствии отбора. Это происходит в малых, обособленных популяциях, где благодаря много- кратным скрещиваниям особей, происходящих от одних и тех же родителей, благо- даря вызванному этим выравниванию генотипической конституции мутировавшие ре- цессивные признаки могут встречаться так часто, что почти внезапно появляется значительное число фенотипических мутантов. Это явление носит название «гене- тического дрейфа». Так могли возникать некоторые необъяснимые другим способом формы организмов (гигантизм оленьих рогов и т.п.). Мы не знаем, правда, этот ли именно фактор сформировал большие костные спинные гребни мезозойских яще- ров. Мы не в состоянии решить эту проблему, поскольку причиной мог быть и по- ловой отбор, ведь нам неизвестны вкусы надменных красавиц мезозоя, обитавших миллионы лет назад. Тот факт, что сама частота мутаций также является наследственным признаком и что некоторые гены увеличивают ее или уменьшают, проливает на проблему до- вольно своеобразный свет. Мутации считают случайностью, изменяющей текст на- следственного кода, то есть утратой контроля над передачей этого кода. Если мутации и были когда-то случайными, то отбор как будто не мог их исключить. А Аллельные гены (аллели) — гены, располагающиеся в одном и том же локусе (месте) хромосомы, но имеющие различную структуру. Доминантный аллель оказывает на данный признак особи более сильное (доминирующее) влияние, чем рецессивный (см. А. Мюнцинг, Генетика, изд-во «Мир», 1967).
с конструкторской точки зрения как раз очень важно, почему он не мох1 этого сделать, — потому ли, что не «хотел» (ибо немутирующий вид утрачивает эволю- ционную пластичность и при изменениях, происходящих в среде, гибнет), или же потому, что польза совпадает здесь с объективной необходимостью (мутации не- избежны как результат статистических, не поддающихся контролю молекулярных движений). С эволюционной точки зрения эта разница не имеет значения, но для нас она может оказаться существенной. Ведь если ненадежность несущих информацию моле- кулярных систем типа генов неизбежна, то как можно будет проектировать надеж- ные системы, по степени сложности сравнимые с органическими? Предположим, что нам понадобятся «кибернетические спермины», которые, вгрызаясь в кору чужой планеты, должны будут построить из ее вещества нужную нам машину. «Мутация» может привести к тому, что машина окажется ни на что не пригодной. Эволюция справляется с этим, поскольку, будучи статистическим конструктором, она нико- гда не ставит на единичное решение — ее ставкой всегда является популяция. Для инженера это решение неприемлемо. Неужели ему предстоит «вырастить» на планете (из нашего примера) «лес развивающихся машин» лишь для того, чтобы выбрать из него самую лучшую? А как быть, если нужно спроектировать систему сложнее генотипической, такую, например, которая должна программировать «на- следственное знание», как мы уже говорили. Если с ростом сложности мутабиль- ность автоматически повышается и выходит за некоторый предел, то вместо мла- денца, владеющего квантовой механикой, мы можем получить недоразвитое сущест- во . Эту проблему мы пока не можем решить: она требует дальнейших цитологиче- ских и генетических исследований. С контролем за передачей информации и с межклеточной корреляцией связан во- прос о новообразованиях. Вероятнее всего, рак является результатом цепочки следующих друг за другом соматических мутаций. Литература вопроса столь бес- предельна, что мы не можем забираться в ее дебри. Скажем только, что нет дан- ных, которые бы этот взгляд опровергали. Клетки делятся в тканях на протяже- нии всей жизни; поскольку при каждом делении возможен мутационный «ляпсус», шанс новообразования пропорционален числу делений, а тем самым и продолжи- тельности жизни индивидуума. И на самом деле заболеваемость раком возрастает в геометрической прогрессии по мере старения организма. Связано это, видимо, с тем, что определенные соматические мутации служат как бы подготовкой сле- дующих, предраковых, которые после серии дальнейших делений привходят уже к клеткам новообразований. Организм может в какой-то степени защищаться от на- шествия опухолевой гиперплазии16, но его защитные силы слабеют с возрастом, вследствие чего и этот фактор — возраст — влияет на образование раковых опу- холей. Канцерогенно действуют самые разнообразные факторы, в том числе неко- торые химические соединения и ионизирующее облучение; общим для них является то, что их влияние уничтожает хромосомную информацию. Действие канцерогенных факторов является, таким образом, неспецифическим, по крайней мере, частично; эти факторы представляют собой «шум», который увеличивает вероятность очеред- ных ошибок во время деления клеток. Не каждая соматическая мутация ведет к раку; кроме того, существуют доброкачественные новообразования, являющиеся результатом своеобразных мутаций; клетку нужно повредить, однако не так силь- но, чтобы она погибла, а только так, чтобы ее ядро как регулятор вышло из-под контроля организма как целого. Следует ли из этого, косвенно, что мутации — явление неизбежное? Это вопрос дискуссионный, ибо в равной мере возможно, что мы имеем дело с отдаленным по- следствием конструктивных предпосылок, принятых Эволюцией в самом начале. 16 Увеличение числа структурных элементов ткани за счет избыточного их новообразова- ния.
Ведь соматическая клетка содержит не больше генотипической информации, чем ее содержала половая клетка, из которой возник весь организм. Таким образом, ес- ли половая клетка допускала мутабильность, то соматическая, будучи ее произ- водной, унаследует и этот признак. Нервные клетки центральной нервной системы не подвержены новообразованиям, но они и не делятся, а перерождение возможно только в ходе очередных делений. С этой точки зрения рак является как бы ре- зультатом «решения о мутабильности», принятого Эволюцией на самых ее ранних стадиях. Вирусную гипотезу рака можно примирить с мутационной, поскольку биохимиче- ское родство вирусов и генов весьма значительно. «Ген рака» может быть в из- вестном смысле «вирусом рака». Вирусом мы называем, однако, систему, чуждую организму, врывающуюся в него извне. В этом, собственно, единственная разни- ца. Дело осложняется также большой разнородностью новообразований и такими их разновидностями, как саркомы, встречающиеся главным образом у молодых индиви- дуумов. К тому же рак не является какой-то фаталистической необходимостью, коль скоро лица, достигшие весьма преклонного возраста, вовсе не обязательно им заболевают. Объяснение заболеваемости раком одними лишь вероятностными причинами является недостаточным, поскольку можно (например, у мышей) выде- лить чистые линии, весьма существенно отличающиеся по склонности к новообра- зованиям, то есть это — наследственная тенденция. У человека такие наследст- венные тенденции, по существу, не обнаружены. Очень трудно, однако, отделить снижение частоты ведущих к раковому перерождению мутаций от возможной высокой сопротивляемости организма, который, как известно, может уничтожить раковые клетки, если они немногочисленны. Независимо от того, какое объяснение получат эти непонятные пока вопросы, следует полагать, что, в то время как терапия рака, несмотря на довольно скромные пока успехи (особенно консервативного лечения), может рассчитывать на серьезные достижения в области медикаментозного лечения (цитостатическими средствами высокой избирательности), радикальная ликвидация заболеваемости раком представляется мне нереализуемой. Ибо рак является следствием одного из тех принципов функционирования клетки, которые лежат у самих истоков жизни. Бионика и биокибернетика Мы рассмотрели как динамику передачи информации, так и технику ее наследст- венной записи (последнюю — в прологе к «Выращиванию информации»). Вместе они образуют метод, с помощью которого эволюция объединяет максимальную стабили- зацию генотипов с необходимой их пластичностью. Эмбриогенез — это не столько развертывание определенных программ механического роста, сколько «запуск» об- ладающих большой автономностью регуляторов, которым даны лишь «общие директи- вы» . Развитие плода является, следовательно, не просто «гонкой» стартующих при оплодотворении биохимических реакций, а их непрестанным взаимодействием и взаимоформированием как целого. Во взрослом организме также идет непрекращающаяся игра между иерархиями ре- гуляторов , из которых он построен. Логическим продолжением принципа «пусть справляется как может» (с поставкой различных вариантов реагирования, однако без жесткой их фиксации) служит предоставление организму индивидуальной авто- номии наивысшего порядка, возможной благодаря созданию регулятора второй сту- пени — нервной системы. Итак, организм является «мультистатом» — системой со столь большим числом возможных состояний равновесия, что лишь часть из них может быть реализована в индивидуальной жизни. Этот принцип относится в равной мере и к физиологиче-
ским и к патологическим состояниям. Последние также являются своеобразными состояниями равновесия, несмотря на аномальные значения, принимаемые некото- рыми параметрами. Организм «справляется как может» и тогда, когда в нем начи- нают повторяться вредные реакции, и эта склонность к вхождению в порочный круг регулирования (к «зацикливанию») является одним из последствий функцио- нирования мультистабильной, в высшей степени сложной пирамиды гомеостатов, каковой является каждое многоклеточное живое существо. Из этого «зацикливания» его не может уже вывести эффективный в норме меха- низм регулирования высшего порядка. Этот механизм использует обычно колебания одного параметра между двумя значениями (торможение и возбуждение; повышение или понижение кровяного давления; рост или падение кислотности крови; ускоре- ние или замедление пульса, кишечной перистальтики, дыхания, внутренней секре- ции и т.д.). Существует регулирование чисто локальное, почти не контролируе- мое мозгом (заживание ран) , которое к старости слабеет («анархия периферии организма»: дегенеративные локальные изменения, которые легко наблюдать, на- пример, на коже пожилых людей), но существует также регулирование в пределах органов, систем и, наконец, организма в целом. В этой иерархии переплетаются два метода передачи управляющей и осведомительной информации: импульсными сигналами (дискретный метод) и непрерывными (аналоговый метод). Первый приме- няет преимущественно нервная система, второй — система органов внутренней секреции. Но и это разграничение не однозначно, поскольку сигналы могут на- правляться по проводам (как в телефонной связи) или же по всем информационным каналам сразу с тем, что только тот, кому они адресованы, отреагирует на них (как при передаче радиосигналов, которые может принять каждый, но которые ка- саются только какого-то одного корабля в море). Если «дело важное», организм вводит в действие дублированную передачу информации: угроза вызывает усиление готовности тканей и органов как путем действия нервной системы, так и благо- даря поступлению в кровь гормона («аналоговое действие») адреналина. Эта мно- жественность информационных каналов обеспечивает функционирование даже тогда, когда некоторые сигналы не доходят. Мы говорили о бионике — науке, которая воплощает в техническую реальность решения, подсмотренные в царстве живых организмов; особенно большой успех да- ло здесь изучение органов чувств, которым датчики технолога, как правило, значительно уступают по своей чувствительности. Бионика является полем дея- тельности биотехнолога-практика, заинтересованного в немедленных результатах. В то же время близкое к бионике моделирование живых систем (особенно нервной системы и ее частей, а также органов чувств), ставящее своей целью не дости- жение немедленных технических результатов, а скорее познание функций и струк- тур организмов, относится к биокибернетике. Впрочем, границы между этими дву- мя новыми областями расплывчаты. Биокибернетика вступила уже широким фронтом в медицину. Она охватывает протезирование органов и функций (аппараты «искус- ственное сердце», система «сердце-легкие», прибор «искусственная почка», вживление под кожу стимуляторов сердечной деятельности, электронные протезы конечностей, аппараты для чтения и ориентировки для слепых; разрабатываются даже методы подачи импульсов в неповрежденный зрительный нерв слепого, минуя глазное яблоко, что связано с постулированной нами фантоматикой). Биокиберне- тика охватывает также диагностику, создавая «электронных помощников» врача. Это, во-первых, диагностические машины, в которые вводится информация (суще- ствуют уже два варианта таких машин — «общий диагност» и специализированная диагностическая машина), и, во-вторых, машины, непосредственно получающие не- обходимую информацию от организма больного. К последним относится аппаратура, которая автоматически снимает, например, злектрокардио— или энцефалограмму и выполняет предварительный отбор данных, отсеивает несущественную информацию и выдает готовые диагностически значимые результаты. Особую область представля-
ют «электронные управляющие приставки». Такой «приставкой» является автомати- ческий анестезиолог, который определяет значение сразу нескольких параметров организма, таких, как биотоки мозга, кровяное давление, степень окисления крови и т.д., и увеличивает в случае надобности приток анестезирующего веще- ства или его антагониста, повышает давление и т.д. Проектируются аппараты, в частности портативные, которые должны постоянно следить за некоторыми пара- метрами организма больного. К таким аппаратам относится устройство, стабили- зирующее кровяное давление при гипертонии путем систематического введения со- ответствующей дозы того или иного гипотензивного препарата. Обзор этот, ко- нечно , очень краток и неполон. Заметим, что традиционные медицинские средства — медикаменты — принадлежат к группе «аналоговых информаторов», поскольку, как правило, их вводят «вооб- ще» — в полости тела, во внутренности или в кровеносные сосуды, а лекарство должно уже «само» найти свой адресат — системы или орган. В то же время игло- терапию можно считать, пожалуй, методом введения «дискретной» информации пу- тем раздражения нервных окончаний. Таким образом, если фармакология изменяет внутреннее состояние гомеостата непосредственно, то иглотерапия воздействует на его «входы». Эволюция, как и всякий конструктор, не может рассчитывать на достижение произвольного результата. Превосходен, например, механизм «обратимой смерти», свойственной различным спорам, водорослям, склероциям и даже небольшим много- клеточным организмам. С другой стороны, очень ценна теплокровность млекопи- тающих . Соединение этих свойств дало бы идеальное решение, но оно невозможно. К нему приближается, правда, зимняя спячка некоторых животных, которая не яв- ляется , однако, настоящей «обратимой смертью». Жизненные функции — кровообра- щение, дыхание, обмен веществ — замедляются, но не прекращаются. Помимо это- го, такое состояние выходит за пределы регулирования физиологических механиз- мов фенотипа. Возможность зимней спячки должна быть запрограммирована наслед- ственно . Но состояние это является крайне ценным — особенно в эру космонавти- ки, причем наиболее ценным в том виде, в каком оно проявляется у летучих мы- шей. Летучая мышь (их 18 семейств). К моменту появления летучих мышей все экологические ниши были уже как будто заполнены. Насекомоядные птицы заполняли время дня и ночи (сова), и казалось,
будто нет убежища для нового вида ни на земле, ни на деревьях. Эволюция ввела тогда летучих мышей в «нишу» сумерек, когда дневные птицы уже засыпают, а ночные еще не вылетели на охоту. Меняющиеся плохие условия освещенности дела- ют в это время глаз бессильным, и эволюция создала ультразвуковой «локатор» летучих мышей. И, наконец, убежищем им часто служат своды пещер — также пус- тая до тех пор экологическая ниша. Но самым совершенным является гибернацион- ный механизм этих крылатых млекопитающих: температура их тела может опускать- ся до нуля. Тканевый обмен в это время практически приостанавливается. Живот- ное выглядит не как спящее, а как мертвое. Пробуждение начинается с усиления обмена в мышцах. Через несколько минут кровообращение и дыхание уже восста- новлены, и летучая мышь готова к полету. В весьма сходное состояние глубокой гибернации можно ввести человека, при- меняя соответствующую фармакологическую технику и охлаждающие процедуры. Это чрезвычайно интересно. Мы знаем случаи, когда врожденные болезни, которые яв- ляются результатом мутаций и заключаются в том, что организм не вырабатывает каких-то жизненно важных веществ, можно компенсировать, вводя эти вещества в ткани или в кровь. Но таким образом мы лишь временно восстанавливаем физиоло- гическую норму. А гибернационные процедуры выходят за эту норму, превышают возможности реакций организма, запрограммированные в генотипе. Но оказывает- ся, что регуляционные потенции, хотя они и ограничены наследственностью, мож- но расширить, применяя соответствующие процедуры. Здесь мы возвращаемся к во- просу о «генетическом засорении» человечества, вызванном косвенно тем, что цивилизация приостановила действие естественного отбора, а непосредственно — результатами цивилизации, увеличивающими мутабильность (ионизирующее излуче- ние , химические факторы и т.п.). Оказывается, что возможно медикаментозное противодействие наследственным заболеваниям и недомоганиям, не изменяющее де- фектные генотипы, поскольку лекарственные препараты влияют не на зародышевую плазму, а на созревающий или взрослый организм. Это лечение имеет, правда, свои пределы. Дефекты, вызванные ранним проявлением повреждений генотипа, на- пример талидомидовые, лечению не поддаются. Кстати, лекарственно-фармакологи- ческое воздействие представляется нам сегодня самым естественным, поскольку оно отвечает медицинским традициям. Однако устранение «ляпсусов» наследствен- ного кода окажется, может быть, процедурой более простой (хотя отнюдь не не- винной) и, конечно, более радикальной в своих последствиях, чем поздняя тера- пия поврежденных систем. Перспективы этой «антимутационно-нормализующей» автоэволюции трудно пере- оценить . Преобразования наследственного кода сначала сократили, а потом свели бы на нет возникновение врожденных соматических и психических дефектов, бла- годаря чему исчезли бы эти толпы несчастных калек, число которых достигает ныне многих миллионов и будет расти и дальше. Тем самым терапия генотипов, или, точнее, их биотехника, привела бы к спасительным последствиям. Но каждый раз, когда удаление мутантного гена окажется недостаточным и необходимо будет заменить его другим, проблема «компоновки признаков» встанет перед нами во всем своем грозном величии. Один из нобелевских лауреатов, удостоенный премии именно за изучение наследственности, то есть, казалось бы, непосредственно заинтересованный в подобных успехах, заявил, что не хотел бы дожить до их реализации ввиду ужасной ответственности, какую примет на себя тогда человек. Хотя творцы науки заслуживают самого большого уважения, эта точка зрения кажется мне недостойной ученого. Нельзя одновременно совершать открытия и стараться уйти от ответственности за их последствия. Результаты такого пове- дения, хотя и в других, не биологических областях, нам известны. Они плачев- ны. Напрасно ученый старается сузить свою работу так, чтобы она носила харак- тер добывания информации, отгороженного стеной от проблематики ее использова- ния. Эволюция, как мы это уже explicite и implicite указывали, действует бес-
пощадно. Человек, постепенно познавая ее конструкторские функции, не может притворяться, будто он накапливает исключительно теоретические знания. Тот, кто познает результаты решений, кто получает полномочия принимать их, будет нести бремя ответственности, — бремя, с которым Эволюция как безличный конст- руктор так легко справлялась, ибо оно для нее не существовало. Глазами конструктора Эволюция как творец является несравненным жонглером, исполняющим акробати- ческие номера в ситуации, чрезвычайно сложной из-за своей технологической узости. И, несомненно, она заслуживает чего-то большего, чем просто восхище- ние, — она заслуживает, чтобы у нее учились. Но если отвлечься от своеобраз- ных трудностей инженерной деятельности Эволюции и сосредоточиться исключи- тельно на ее результатах, то возникает желание написать пасквиль на Эволюцию. А вот и упреки — от менее общих к более общим. 1. Несогласованная избыточность в передаче информации и строении органов. В соответствии с закономерностью, открытой Данкоффом, Эволюция поддерживает из- быточность передаваемой в генотипе информации на самом низком уровне, который удается еще примирить с продолжением рода. Таким образом, Эволюция подобна конструктору, который не заботится о том, чтобы все его автомобили достигли финиша: его вполне устраивает, если доедет большая их часть. Этот принцип «статистического конструирования», в котором успех решает преобладание, а не совокупность результатов, чужд всему нашему психическому укладу, особенно ко- гда за низкую избыточность информации приходится расплачиваться дефектами не машин, а организмов, в том числе и человеческих: ежегодно 250000 детей рожда- ются с серьезными наследственными пороками. Минимальная избыточность свойст- венна также конструкции индивидуумов. Вследствие несогласованной изнашиваемо- сти функций и органов организм стареет неравномерно. Отклонения от нормы про- исходят в разных направлениях; обычно они носят характер «системной слабо- сти» , например слабости систем кровообращения, пищеварения, суставов и т.п. И, в конце концов, несмотря на целую иерархию регуляторов, закупорка одного лишь кровеносного сосудика в мозге или дефект одного насоса (сердце) вызывает смерть. Отдельные механизмы, которые должны противодействовать таким катаст- рофам, например артериальное объединение венечных сосудов сердца, в большин- стве случаев подводят, поразительно напоминая «формальное выполнение правил» на каком-нибудь предприятии, где противопожарных инструментов так мало (хотя они и находятся в должном месте) или же они «для парада» так закреплены, что в случае экстренной надобности ни на что, собственно говоря, и не годны. Примечание автора Рассмотренная в тексте «антистатистическая позиция» конструктора ныне, по существу, уже устарела. Надежность устройств нельзя рассматривать независимо от статистических методов. К этому с неизбежностью привел технологический прогресс, при котором серийное (массовое) производство сопровождается ростом сложности изготовляемых устройств. Если каждый элемент системы, состоящей из 500 элементов, надежен на 99%, то система в целом надежна всего лишь на 1% в предположении, что все элементы жизненно важны (для функционирования систе- мы) . Максимально достижимая надежность пропорциональна квадрату числа элемен- тов, в результате чего получение надежного продукта невозможно, особенно ко- гда он представляет собой систему высокой сложности. Системы, «подключенные» к человеку как к регулятору (самолет, автомобиль), менее чувствительны к повреждениям, поскольку пластическое поведение человека
часто позволяет компенсировать нарушение функций. В то же время в «безлюдной» системе, такой, как межконтинентальная ракета или какая-то автоматическая система вообще (скажем, цифровая машина), не может быть и речи о подобной пластичности. Меньшая их надежность вызвана не только большим числом состав- ляющих их элементов и не только новизной реализуемой технологии, она вызвана также отсутствием человека, выполняющего роль амортизатора случайных наруше- ний. Теория надежности в связи с лавинообразным прогрессом в области конст- руирования является ныне обширной областью науки. Методы, какими она сегодня пользуется, являются, как правило, «внешними» по отношению к конечному про- дукту (расчеты, многократные испытания, изучение среднего времени между отка- зами и времени старения элементов, контроль качества и т. д.). Эволюция также применяет «внешний контроль» (им является естественный отбор), а кроме того, и «внутренние» методы: дублирование устройств, встраивание в них тенденции к самоисправлению (как локальной, так и подчиненной вспомогательно-управляющему контролю центров, стоящих на более высокой иерархической ступени). И, пожа- луй, важнее всего, что в качестве регуляторов Эволюция использует устройства, обладающие максимальной пластичностью. И если, несмотря на принципиальную эф- фективность всех этих способов, организмы так часто оказываются ненадежными, то виновно в этом в значительной мере «нежелание» Эволюции пользоваться боль- шой избыточностью при передаче конструкционно-творческой информации (как гла- сит правило Данкофа). По сути дела, 99% всех страданий и старческих заболеваний связано с прояв- лением ненадежности все большего числа систем организма (потеря зубов, упру- гости мышц, зрения, слуха, локальная атрофия тканей, дегенеративные процессы и т.д.). В будущем главное направление борьбы с ненадежностью устройств в технике будет, очевидно, сближаться с эволюционным, однако с тем существенным различием, что Эволюция скорее «встраивает» в свои творения конструкции, «преодолевающие ненадежность», а человек-конструктор более склонен к примене- нию методов, «внешних» по отношению к конечному продукту, чтобы не усложнять его чрезмерным количеством элементов. Критерии деятельности в обоих случаях весьма различны. Так, например, «материальные затраты» для Эволюции не играют роли, поэтому количество расходуемого наследственного материала (спермиев, яйцеклеток) не имеет значения, лишь бы его хватило для сохранения непрерывно- сти вида. Изучение эволюции отдельных технических устройств показывает, что рост эффективности (повышение надежности) является процессом, происходящим значительно позже, чем отыскание решения, оптимального в целом. Так, принци- пиально, то есть в общем плане, самолеты тридцатых и даже двадцатых годов очень походили на современные — это были машины тяжелее воздуха, поддерживае- мые подъемной силой крыльев, приводимые в движение двигателем внутреннего сгорания с электрическим зажиганием, машины с такой, как сегодня, системой управления и т.п. Успех трансокеанских перелетов был достигнут не в результа- те увеличения размеров (ибо и прежде строили большие самолеты, иногда даже больше современных), а лишь в результате повышения надежности функций, в то время недостижимого. Количество элементов, растущее экспоненциально, резко снижает надежность очень сложных устройств. Отсюда огромные трудности создания устройств столь сложных, как многоступенчатая ракета или вычислительная машина. Увеличение надежности путем дублирования элементов и передачи информации тоже имеет свои пределы. Устройство с наилучшим резервированием вовсе не обязательно является оптимальным решением. Это немного похоже на прочность стального каната: если он слишком длинный, то никакой прирост толщины уже не поможет, ибо канат оборвется под собственным весом. Тем самым если не вмешается какой-то неиз- вестный нам фактор, то сбои в работе, вызванные экспоненциальным ростом нена- дежности, установят предел построению чрезвычайно сложных систем (скажем,
электронных цифровых машин с сотнями миллиардов или биллионами элементов). Возникает весьма существенный вопрос: станет ли когда-нибудь возможным про- изводство устройств, способных превысить этот «порог надежности», то есть бо- лее эффективных в этом отношении, чем эволюционные решения? По-видимому, нет. Аналогичные пределы подстерегают нас, пожалуй, на всех уровнях материальных явлений, то есть также в физике твердого тела, в молекулярной технике и т.п. Старение на тканево-клеточном уровне многие биофизики считают кумулятивным эффектом «элементарных молекулярных ошибок», «атомных ляпсусов», какие живая клетка допускает в ходе своего существования, причем эти «ошибки» выводят, в конце концов, систему как целое за пределы обратимых изменений. А если это так, то можно в свою очередь спросить, не вытекает ли статистичность законов микрофизики, эта характерная недостоверность результатов, тяготеющая над каж- дым самым простым материальным актом (например, над распадом радиоактивного атома, соединениями атомных частиц, над захватом этих частиц атомными ядра- ми) , из того, что все, что происходит, «ненадежно». И что, следовательно, да- же атомы и их «составные части» — протоны, нейтроны, мезоны, — понимаемые как своеобразные «машины», то есть системы, проявляющие регулярность поведе- ния, и сами не являются «надежными» элементами той конструкции, которую мы зовем Вселенной, а также не образуют «надежных устройств», входя в состав хи- мических молекул, твердых тел, жидкостей, газов. Не лежит ли, одним словом, статистическая ненадежность действия в основе всех вскрываемых Наукой законов Природы? И не построен ли Космос как древо Эволюции по принципу «Надежная система» (точнее, относительно надежная) из «Ненадежных компонентов»? И не является ли своеобразная «полюсность» космической структуры (материя — анти- материя, положительные частицы — отрицательные частицы и т. д.) как бы необ- ходимой, поскольку никакой другой космос не был бы возможен из-за подстере- гающей «ненадежности действия», которая стала бы на пути какой бы то ни было эволюции, навсегда фиксировав мир на стадии «первичного хаоса»? Такая (надо признать, полуфантастическая) постановка проблемы может показаться антропо- морфической или хотя бы открывающей лазейку для дискуссии об «Инженере Космо- са», то есть «Творце Всего Сущего», но это не так. Ведь, установив, что Эво- люция не имела никакого индивидуального творца, мы можем все же обсуждать ее конструкторское мастерство, а, следовательно, и упомянутый выше принцип по- строения сравнительно надежных систем из весьма ненадежных компонентов. 2. Предыдущему принципу экономии или прямо-таки информационной скупости противоречит принцип, состоящий в том, чтобы не исключать в онтогенезе17 лиш- ние элементы. Будто механически, по инерции передаются реликты давно исчез- нувших форм, которые предшествовали данному виду. Так, например, в процессе эмбриогенеза плод (например, человеческий зародыш) последовательно повторяет фазы развития, свойственные древним эмбриогенезам, формируя поочередно жабры, хвост и т.п. Используются они, правда, для других целей (из жаберных дуг об- разуются челюсть, гортань), поэтому, на первый взгляд, это не играет роли. Однако организм является столь сложной системой, что любой необязательный из- быток сложности увеличивает шансы дискоординации, возникновения патологиче- ских форм, ведущих к новообразованиям и т.п. 3. Следствием предыдущего принципа «излишней сложности» является существо- вание биохимической индивидуальности каждой особи. Межвидовая непередавае- мость наследственной информации понятна, так как некая пангибридизация, воз- можность скрещивания летучих мышей с лисицами и белок с мышами низвергала бы экологическую пирамиду гармонии живой природы. Но эта взаимная отчужденность Индивидуальное развитие организма от момента зарождения.
разновидовых генотипов находит продолжение также в пределах одного вида в форме индивидуальной неповторимости белков организма. Биохимическая индивиду- альность ребенка отличается от биохимической индивидуальности даже его мате- ри. Это имеет серьезные последствия. Биохимическая индивидуальность проявля- ется в яростной защите организма от любого чужеродного белка, из-за чего ока- зываются невозможными спасающие жизнь пересадки (кожи, костей, органов и т.д.). Поэтому, чтобы спасти жизнь людям, костный мозг которых потерял крове- творную способность, приходится сначала подавлять весь защитный аппарат их организмов и только после этого осуществлять пересадку соответствующей ткани, взятой у других людей — доноров. Принцип биохимической индивидуальности в ходе естественной эволюции не под- вергался нарушению, то есть отбору на однородность белков у всех особей одно- го вида, поскольку организмы построены таким образом, чтобы каждый полагался исключительно на самого себя. Эволюция не учла возможности получения помощи извне. Таким образом, хотя причины нынешнего положения понятны, это не меняет того факта, что медицина, неся организму помощь, вынуждена в то же время бо- роться с «неразумной» тенденцией этого же организма к защите от спасительных процедур. 4. Эволюция не может отыскать решение путем постепенных изменений, если ка- ждое из таких изменений не оказывается полезным немедленно, в данном поколе- нии. Аналогично этому она не может решать задачи, требующие не мелких измене- ний, а радикальной реконструкции. В этом смысле Эволюция проявляет «оппорту- низм» и «близорукость». Очень многие системы живого отличаются из-за этого сложностью, которой можно было бы избежать. Мы говорим здесь не о той «излиш- ней сложности», о которой шла речь во втором пункте, ибо там мы критиковали избыток сложности на пути к достижению конечного состояния (яйцеклетка — плод — зрелый организм) , и не о том, о чем мы говорили в третьем пункте, указывая на вредность излишней биохимической сложности. Сейчас, все более впадая в иконоборчество, мы критикуем уже основной замысел отдельных решений, касаю- щихся всего организма. Эволюция не могла, например, сформировать механических устройств типа колеса, поскольку колесо с самого начала должно быть самим со- бой , то есть иметь ось вращения, ступицу, диск и т.д. Оно должно бы было, та- ким образом, возникнуть скачкообразно, ибо даже самое маленькое колесо есть уже сразу готовое колесо, а не какая-то «переходная» форма. И хотя, по правде говоря, у организмов никогда не было большой потребности именно в таком меха- ническом устройстве, этот пример убедительно показывает, задачи какого типа не в состоянии решать Эволюция. Многие механические элементы организма можно заменить немеханическими. Так, например, в основу кровообращения мог бы лечь принцип электромагнитного насоса, при этом сердце было бы электрическим орга- ном, который создает соответствующим образом меняющиеся поля, а кровяные тельца были бы диполями или имели бы значительные ферромагнитные вкрапления. Такой насос поддерживал бы кровообращение более равномерно, с меньшей затра- той энергии, независимо от степени эластичности стенок сосудов, которые долж- ны компенсировать колебания давления при поступлении очередного ударного объ- ема крови в аорту. Поскольку орган, перемещающий кровь, основывал бы свое действие на прямом преобразовании биохимической энергии в гемодинамическую, то одна из сложнейших и, по существу, нерешенных проблем — проблема хорошего питания сердца, когда оно больше всего в нем нуждается, то есть в момент со- кращения, перестала бы вообще существовать. В схеме, которую реализовала Эво- люция, мышца, сокращаясь, в какой-то степени уменьшает просвет питающих ее сосудов, в связи с чем поступление крови, а, следовательно, и кислорода в мы- шечные волокна временно уменьшается. Безусловно, сердце справляется со своей работой и при таком решении. Тем хуже для этого решения — ведь его можно во-
все избежать. Скудный резерв избыточности при подаче крови приводит в настоя- щее время к тому, что заболевания коронарных сосудов являются одной из глав- ных причин смертности в мировом масштабе. «Электромагнитный насос» так нико- гда и не был реализован, хотя Эволюция умеет формировать как дипольные моле- кулы, так и электрические органы. Но указанный замысел потребовал бы совер- шенно невероятного и при этом одновременного изменения в двух системах, почти полностью изолированных друг от друга: кроветворные органы должны были бы на- чать производить постулированные нами «диполи», то есть «магнитные эритроци- ты», и в то же самое время сердце из мышцы должно бы было превратиться в электрический орган. А ведь такое совпадение слепых, как нам известно, мута- ций — явление, которого можно напрасно ждать и миллиард лет, и так оно и слу- чилось. Впрочем, куда уж более скромную задачу — закрыть отверстие межкамер- ной перегородки сердца у пресмыкающихся — и то Эволюция не решила; худшая ге- модинамическая характеристика ей не помеха, да и вообще она оставляет своим творениям самые примитивные органы и биохимическое «оснащение», лишь бы с их помощью они управлялись с сохранением вида. Следует заметить, что на этом этапе нашей критики мы не постулируем реше- ний, которые эволюционно, то есть биологически, невозможны, например решений, связанных с заменой некоторых материалов (костяных зубов — стальными или по- верхности суставов из хрящей — поверхностями из тефлона). Немыслимо предста- вить себе какую бы то ни было реконструкцию генотипа, которая позволила бы организму вырабатывать тефлон (фтористое соединение углерода). Зато програм- мирование в наследственной плазме таких органов, как упомянутый «гемоэлектри- ческий насос», возможно хотя бы в принципе. «Оппортунизм» и близорукость, или, вернее, слепота, Эволюции означает на практике принятие решений, которые случайно появились первыми, и отказ от этих решений лишь тогда, когда случай же создаст другую возможность. Но если однажды принятое решение блокирует путь ко всяким другим, будь они самыми со- вершенными и несравненно более эффективными, то развитие данной системы зами- рает. Так, например, челюсть хищников-пресмыкающихся десятки миллионов лет оставалась системой механически очень примитивной; это решение «протаскива- лось» почти во все ветви пресмыкающихся, если они происходили от общих пред- ков; улучшение «удалось» ввести только у млекопитающих (хищники типа волка), то есть чрезвычайно поздно. Как не раз уже правильно отмечали биологи, Эволю- ция является прилежным конструктором только в разработке решений, неоспоримо важных, лишь в том случае, когда они служат организму в фазе полной его жиз- неспособности (до полового размножения) . Зато все, что не имеет столь крити- ческого значения, оказывается более или менее заброшенным, пущенным на произ- вол случайных метаморфоз и слепой удачи. Эволюция не может, конечно, предвидеть последствий своего конкретного по- ступка, хотя бы он заводил целый вид в тупик развития, а сравнительно мелкое изменение позволило бы избежать этого. Она реализует то, что возможно и вы- годно тотчас же, нисколько не заботясь об остальном. Более крупные организмы имеют и более крупный мозг с непропорционально большим числом нейронов. Отсю- да и кажущееся пристрастие к «ортоэволюции» — медленному, но непрерывному увеличению размеров тела, которое, однако, очень часто оказывается настоящей ловушкой и орудием будущей гибели: ни одна из древних ветвей гигантов (напри- мер, юрские пресмыкающиеся) не сохранилась до наших дней. Таким образом, Эво- люция при всей своей скупости, проявляющейся в том, что она берется лишь за самые необходимые «переделки», является самым расточительным из всех возмож- ных конструкторов. 5. Далее, Эволюция как конструктор хаотична и нелогична. Это видно, напри- мер , из способа распределения ею регенерационных потенций среди видов. Орга-
низм построен не по принципу сменных макроскопических частей, свойственному человеческой технике. Инженер проектирует так, чтобы можно было заменять це- лые блоки устройств. Эволюция же осуществляет принцип «микроскопических смен- ных частей»; этот принцип проявляется непрестанно, так как клетки органов (клетки кожи, волос, мышц, крови и т.п., за исключением немногочисленных ка- тегорий клеток, например нейронов) все время заменяются путем деления; дочер- ние клетки и являются «сменными частями». Это был бы отличный принцип, лучше инженерного, если бы практика не противоречила ему так часто, как обычно слу- чается . Человеческий организм построен из триллионов клеток; каждая из них содержит не только ту генотипическую информацию, которая необходима для выполняемых ею функций, но и полную информацию — ту же самую, которой располагает яйцеклет- ка. Поэтому теоретически возможно развитие клетки, скажем, слизистой оболочки языка во взрослый человеческий организм. На практике это невозможно, посколь- ку этой информацией не удается воспользоваться. Соматические клетки не обла- дают эмбриогенетической потенцией. По правде говоря, мы не очень хорошо зна- ем, почему это так. Быть может, здесь играют роль некоторые ингибиторы (аген- ты, тормозящие рост), ибо этого требует принцип взаимодействия тканей; воз- никновение раковых опухолей, согласно новейшим работам, связано, как полага- ют, с исчезновением этих ингибиторов (гистонов) в клетках, подвергшихся сома- тической мутации. Как бы то ни было, все организмы — или, во всяком случае, находящиеся на одной и той же ступени развития — должны были бы в более или менее равной ме- ре проявлять способность к регенерации, коль скоро у них почти одинаковая из- быточность клеточной информации. Но это не так. Нет даже тесной связи между местом, которое вид занимает в эволюционной иерархии, и его регенерационными возможностями. Лягушка очень неважный «регенератор», почти столь же никудыш- ный, как и человек. А это ведь не только невыгодно с точки зрения особи, но и нелогично с конструкторских позиций. Разумеется, такое положение было вызвано в ходе эволюции определенными причинами. Однако мы сейчас не занимаемся поис- ками соображений, которые оправдали бы недостатки Эволюции как творца органи- ческих систем. Конечное состояние каждой эволюционной ветви, то есть совре- менная «модель», запущенная в «массовое производство», отражает, с одной сто- роны, фактические условия, с которыми она должна справляться, а с другой — тот длившийся миллиарды лет путь слепых проб и ошибок, какой прошли все ее предки. Таким образом, компромиссность теперешних решений отягощена дополни- тельно грузом всех предыдущих конструкций, которые также были компромиссными. 6. Эволюция не накапливает опыта. Она — конструктор, забывающий о прошлых достижениях. Каждый раз ей приходится искать заново. Пресмыкающиеся дважды «вторгались» в воздушное пространство, первый раз как голокожие ящеры, а вто- рой раз — образовав оперение. И каждый раз им приходилось заново вырабатывать адаптацию к условиям полета — адаптацию исполнительных органов и нейральную адаптацию. Позвоночные покидали океан ради суши и снова возвращались в воду, и тогда выработку «аквальных» решений им приходилось начинать с нуля. Прокля- тие любой совершенной специализации в том, что она является приспособлением только к данным условиям; чем лучше специализация, тем с большей легкостью ведет к гибели изменение этих условий. А ведь самые лучшие конструктивные ре- шения разбросаны по разным боковым, крайне специализированным линиям. Орган кобры, реагирующий на инфракрасное излучение, обнаруживает разницу температур порядка 0.001°. Электрический орган некоторых рыб реагирует на падение напря- жения порядка 0.01 микровольта на миллиметр. Слуховой орган моли, поедаемой летучими мышами, реагирует на колебания ультразвуковой эхо-локации последних. Чувствительность осязания некоторых насекомых находится уже на пороге приема
молекулярных колебаний. Известно, как развит орган обоняния у бабочек китай- ского шелкопряда. Дельфины имеют систему гидролокации; приемным экраном для пучка посылаемых ими колебаний служит вогнутая лобная часть черепа: покрытая жировой подушкой, она действует как собирающий рефлектор. Человеческий глаз реагирует на отдельные кванты света. Когда вид, который сформировал такие ор- ганы, гибнет, вместе с ним пропадают и «изобретения» Эволюции, подобные пере- численным выше. Мы не знаем, как много их погибло за минувшие миллионы лет. Если же такие «изобретения» и продолжают существовать, то нет возможности распространить их вне пределов вида, семейства или хотя бы разновидности, где они образовались. А в итоге старый человек — существо беззубое, хотя проблема была решена уже десятки раз, причем каждый раз несколько иначе (у рыб, у акул, грызунов и т.п.). 7. Менее всего мы знаем о том, каким образом Эволюция совершает свои «вели- кие открытия», свои революции. А революции она совершает, и заключаются они в создании новых типов. Конечно, и здесь она действует постепенно, ибо иначе не может. Но с учетом этого ее можно упрекнуть в том, что она действует в высшей степени случайно; типы возникают не благодаря адаптации или старательно под- готавливаемым изменениям, а в результате игры на эволюционной лотерее, в ко- торой очень часто главного выигрыша вообще нет. Мы столько уже говорили об эволюции генотипов, что то, о чем я расскажу вслед за Дж. Симпсоном18 будет, пожалуй, понятно без объяснений. В больших популяциях при низком давлении отбора образуется резерв скрытой генетической изменчивости (в рецессивно мутировавших генотипах). И напротив, в малых попу- ляциях может произойти случайная фиксация новых генетических типов; Дж. Симп- сон называет это «квантовой эволюцией» (скачок этот, однако, менее революцио- нен, чем тот, который в свое время постулировал Гольдшмидт, назвав результаты гипотетических макрореконструкций генотипа hopeful monsters — «многообещающи- ми чудовищами»). Происходит это за счет скачкообразного перехода мутаций из гетерозиготного состояния в гомозиготное; скрытые прежде признаки вдруг про- являются, причем сразу для довольно большого количества генов (такого рода явления чрезвычайно редки и могут происходить, скажем, один или два раза за четверть миллиарда лет). Изоляция и сокращение численности популяции происходят чаще всего в периоды резкого повышения смертности, вызванного какими-либо бедствиями и катастрофа- ми. Тогда-то на фоне миллионов гибнущих организмов вдруг всплывают на поверх- ность не подвергавшиеся действию отбора формы — новые «пробные» модели; они возникают, как говорилось выше, скачкообразно, и только дальнейший ход эволю- ции подвергает «практической проверке» эти модели. Поскольку выбор Эволюции всегда случаен, обстоятельства, благоприятствующие «великим изобретениям», вовсе не должны приводить к ним с необходимостью или хотя бы с какой-то веро- ятностью. Правда, рост смертности и изоляция облегчают «всплывание на поверх- ность» большого числа фенотипических мутантов из скрытого ранее в гаметах «аварийного» резерва, но сам этот резерв может оказаться не столько спаси- тельным изобретением, новой формой организма, сколько комком бессмысленных и вредных признаков. Ведь давление отбора вовсе не обязано совпадать по направ- лению с мутационным; материк может превращаться в остров, а бескрылые насеко- мые — совершенно случайно — в крылатых, что еще более ухудшает их положение. Одно столь же возможно, как и другое; только тогда, когда векторы обоих дав- лений, мутационного и селекционного, указывают в одну и ту же сторону, возмо- жен поистине значительный прогресс. Но такое явление, как нам теперь стано- O.G. Simpson. The Major Features of Evolution, N.Y., Columbia, 1953; см. также Дж.Г. Симпсон, Темпы и формы эволюции, ИЛ, 1948.
вится понятным, — редчайшая редкость. В глазах конструктора эта ситуация рав- носильна такому снабжению провиантом спасательных шлюпок корабля, когда по- терпевших после крушения будут ожидать сюрпризы, ибо в ящике с «неприкосно- венным запасом» может оказаться пресная вода или соляная кислота, банки с консервами или с камнями. И хотя это звучит гротескно, нарисованная картина, по существу, как раз и соответствует методу Эволюции, тем условиям, в которых она совершает свои самые грандиозные деяния. О том, что мы не ошибаемся, свидетельствует монофилетичность возникновения земноводных, пресмыкающихся и млекопитающих19. Ведь они сформировались только однажды, каждый из классов возник только один раз на протяжении всех геологи- ческих эпох. Очень интересно получить ответ на вопрос, что случилось бы, если бы 360 миллионов лет назад не возникли первые позвоночные? Пришлось ли бы ждать еще сто миллионов лет? Или же повторить это мутационное творение эволю- ция могла бы лишь с меньшей вероятностью? И не исключило ли это изобретение другую потенциально возможную конструкцию? Это неразрешимые вопросы, ибо что произошло, то произошло. Правда, — и мы уже об этом говорили — мутация почти всегда является сменой одной организации другой, хотя часто и «адаптивно бессмысленную». Таким образом, высокий уро- вень организации генотипа создает условия, при которых серия случайных испы- таний достаточно большой длины делает вероятность появления более прогрессив- ной разновидности или ветви, сколь угодно близкой к единице. (Под «прогрес- сивной» мы понимаем, следуя Дж. Хаксли, такую форму, которая не только доми- нирует благодаря своей организации над существовавшими до нее, но представля- ет собой также потенциальный переход к дальнейшим этапам развития.) На приме- ре «великих переворотов» Эволюции мы снова столкнулись, и очень резко, с бес- поворотно статистическим характером «природного» конструирования. Организм — наглядный пример того, как можно построить надежную систему из ненадежных компонентов. А Эволюция — демонстрация того, как посредством игры с двумя ставками — жизнью и смертью — можно решать инженерные задачи. 8. Мы переходим ко все более фундаментальной критике Эволюции, поэтому сле- дует хотя бы вскользь подвергнуть критике ее метод управления. Обратная связь, контролирующая генотипы, допускает серьезные погрешности, из-за чего и происходит «генетическое засорение» популяций. Главной нашей темой будет теперь одна из исходных и наиболее фундаменталь- ных предпосылок Эволюции — выбор строительного материала. Ретортами и лабора- ториями Эволюции являются крохотные клейкие капельки белка. Из них она изго- товляет скелеты, кровь, железы, мышцы, мех, панцири, мозг, нектары и яды. По- ражает узость «производственных возможностей» по сравнению с универсальностью конечных продуктов. Если, однако, не учитывать ограничений, накладываемых хо- лодной технологией, если нас интересует не совершенство молекулярной и хими- ческой акробатики, а скорее общие принципы рационального проектирования опти- мальных решений, то открывается поле для упреков. Как можно представить себе организм более совершенный, чем биологический? Как система детерминированная (похожая в этом смысле на живые организмы) это может быть система, поддерживающая ультраустойчивость благодаря притоку наи- более производительной, то есть, конечно, ядерной энергии. Отказ от окисления делает излишними кровеносную и кроветворную системы, легкие, всю пирамиду 19 Монофилетическая эволюция — одна из форм эволюционного процесса, которая заключа- ется в длительном направленном (не обязательно прямолинейном) сдвиге средних значе- ний признаков популяции. Основная черта этого процесса состоит в том, что наблюдает- ся не разделение популяции, а ее изменение в целом (см. Дж. Г. Симпсон, Темпы и фор- мы эволюции, ИЛ, 1948).
центральных регуляторов дыхания, весь химический аппарат тканевых энзимов, мышечный обмен и сравнительно небольшую и крайне ограниченную силу мышц. Ядерная энергия допускает универсальные преобразования; жидкая среда не явля- ется лучшим ее носителем (но можно было бы построить и такой хюмеостат, если бы кому-то это было уж очень нужно). Ядерная энергия открывает разнообразные перспективы действия на расстоянии — будь то действие по проводам, дискретное («кабели», подобные нервам), будь то аналоговое (когда, например, излучение стало бы эквивалентом несущих информацию аналоговых гормональных соединений). Излучения и силовые поля могут действовать также и на окружающую хюмеостат среду, а тогда примитивная механика конечностей с их подшипниками скольжения становится излишней. Разумеется, организм «на ядерной энергии» выглядит в на- ших глазах столь же гротескно, сколь и бессмысленно, но достаточно предста- вить себе ситуацию, в какой находится человек на стартующем космическом ко- рабле, чтобы правильно оценить всю хрупкость и узость эволюционного решения. При усиленном тяготении тело, состоящее главным образом из жидкостей, подвер- гается резким гидродинамическим перегрузкам: подводит сердце, в тканях то не- го достает крови, то она разрывает сосуды, появляются экссудаты и отеки, мозг перестает действовать почти сразу же после прекращения доступа кислорода, и даже костный скелет оказывается в этих условиях конструкцией слишком слабой, чтобы противостоять действующим силам. Человек является сегодня самым нена- дежным блоком в созданных им машинах, а также самым слабым — в механическом отношении — звеном реализованных им процессов. Но даже отказ от ядерной энергии, силовых полей и т.п. не обязательно при- водит нас назад к биологическим решениям. Совершеннее биологической будет система, обладающая одной дополнительной степенью свободы — в выборе материа- лов; система, вид и функция которой не предопределены. Система, формирующая по мере надобности приемный орган или эффектор, новый орган чувств или новую конечность либо же вырабатывающая новый способ передвижения. Одним словом, система, которая прямым путем благодаря власти над своей «сомой» достигает того, чего мы сами достигаем окольным путем, с помощью технологий, пользуясь регулятором второго порядка, то есть мозгом. Окольность наших действий можно было бы, однако, устранить; имея впереди три миллиарда лет, можно так углубиться в тайны материи, что она, эта околь- ность действий, станет излишней. Проблему строительного материала можно рассматривать двояко: либо в аспекте немедленного приспособления организмов к Природе — и тогда решение, принятое Эволюцией, имеет много положительных сторон, либо же в аспекте перспективных потенций — и тогда на первый план выдвигаются все ограничения строительного материала. Самое важное для нас — ограничение во времени. Располагая миллиар- дами лет, можно сконструировать почти бессмертие, если, разумеется, кто-то в нем заинтересован. Эволюция же проявила здесь полное безразличие. Почему мы обсуждаем проблему старения и смерти в разделе, посвященном не- достаткам строительного материала? Может быть, это скорее вопрос организации строительного материала? Ведь мы же сами говорили, что протоплазма, по край- ней мере, потенциально, бессмертна. Она — непрестанно обновляющий себя поря- док, поэтому в самом принципе ее конструкции не заложена неизбежность обрыва процессов из-за рассогласования. Это сложный вопрос. Если мы и понимаем, что происходит в организме в течение секунд или часов, то о закономерностях, ка- ким он подчиняется во времени, исчисляемом годами, мы не знаем почти ничего. Наше невежество довольно успешно маскируют такие термины, как «рост», «созре- вание», «старение», но это лишь полуметафоры — туманные названия состояний, а Экссудат, или выпот, — жидкость, выступающая из мелких сосудов в ткани или полос- ти тела.
не точные их описания. Эволюция является конструктором-статистиком; это мы уже знаем. Но усредняю- щей , статистической является не только ее видообразующая деятельность; на том же принципе основано и построение отдельного организма. Эмбриогенез — это управляемый лишь в общем химический взрыв с телеологическим прицелом, также подчиненным статистике, ибо ген не определяет ни количества, ни расположения отдельных клеток «конечного продукта». Ни одна отдельно взятая ткань много- клеточного организма умирать не обязана, такие ткани, выделенные из организ- ма, можно годами выращивать на искусственных питательных средах. Итак, смер- тен организм как целое, но не его составные части. Как это понимать? Организм подвергается в течение жизни различным возмущениям, травмам. Некоторые из них обусловлены окружением, другие же невольно вызывает он сам. И последнее явля- ется, пожалуй, наиболее существенным. Мы говорили уже о некоторых видах «вы- хода» жизненных процессов «из колеи». В сложном организме они являются, преж- де всего, потерей корреляционного равновесия. Имеется несколько главных типов подобного «выхода из колеи»: стабилизация патологического равновесия (как при язве желудка), порочный круг (как при гипертонии) и, наконец, лавинообразные реакции (эпилепсия). К таким реакциям можно отнести cum grano sails21 и новообразования. Все эти возмущения ускоряют процесс старения, однако, этот процесс идет и у лиц, ко- торые почти никогда не болеют. Можно предположить, что старость проистекает из статистической природы жизненных процессов. С какой бы точностью ни был изготовлен ствол ружья, после выстрела дробинки все больше расходятся по мере возрастания пройденного ими пути. Старение — этой такой же разброс процессов и вызванный им постепенный выход из-под центрального контроля. А когда этот разброс достигает критического значения, когда резервы всего компенсирующего аппарата оказываются исчерпанными, наступает смерть. Поэтому-то и можно подозревать, что статистика, которая столь безотказна в качестве исходного принципа возникновения подвижного равновесия (Fllessglel- chgewicht — Л. Берталанфи22) , безотказна, пока организмы, конструируемые из этих принятых как данное элементов, являются простыми. Эта же самая статисти- ка приводит к сбою, как только мы переходим определенную грань сложности. В этом понимании клетка — творение более совершенное, чем многоклеточный орга- низм, сколь бы парадоксально это ни звучало. Мы должны, однако, понять, что, говоря так, мы пользуемся совершенно иным языком, точнее, занимаемся совсем иным вопросом, чем тот, который был важен для Эволюции. Смерть является ее многократным следствием, она и продукт непрерывного изменения, и итог расту- щей специализации, и, наконец, результат того, что для работы был употреблен именно этот материал, а не какой-нибудь иной, — тот единственный материал, который можно было создать. Поэтому на самом-то деле мы вовсе не сочиняем па- сквиль на эту нашу безликую создательницу. Мы имеем в виду совсем другое. Просто мы хотим быть конструкторами более совершенными, чем она, и должны по- этому остерегаться повторения ее ошибок. Реконструкция человека Наша проблема заключается в усовершенствовании человека. Здесь возможны различные подходы. Можно придерживаться «консервативной техники», которая яв- ляется попросту медициной. Тогда норма, то есть то, что считается средним Дословно: с крупицей соли (лат.), то есть с крупицей понимания, с учетом обстоя- тельств . 22 L. Bertalanffy, Theoretische Biologie, Berlin, 1932 (2 тома).
здоровьем, является образцом, и действие предпринимается для того, чтобы каж- дый человек мог достичь такого состояния. Область таких действий мало-помалу увеличивается. Она может даже включать в себя встраивание в организм параметров, в генотипе не предусмотренных (как упомянутая выше возможность гибернации). Постепенно можно будет перейти ко все более универсальному протезированию, к преодолению защитных сил организма с целью эффективной пересадки органов. Все это реализуется уже сейчас. Осуще- ствлены уже первые пересадки почки и легкого. В значительно более широких пределах осуществляется пересадка органов у животных («резервное» сердце). В США. существует даже общество «замены органов», координирующее и поддерживаю- щее научные исследования в этой области. Итак, можно постепенно перестраивать организм, меняя отдельные его функции и параметры. Этот процесс под давлением объективной необходимости и по мере роста технологических возможностей будет, вероятно, идти по двум направлениям: в направлении биологических изменений (пересадки для устранения дефектов, увечий и т.п.) ив направлении протезиро- вания (когда механический «мертвый» протез является для «потребителя» лучшим решением, чем пересадка естественного органа или ткани). Протезирование в та- ких пределах не может, разумеется, вести к какой-то «роботизации» человека. Вся эта фаза, которая охватит, очевидно, не только конец нашего столетия, но и начало будущего, предполагает согласие с основным «конструктивным планом», данным Природой. Таким образом, ненарушенными останутся директивы по построе- нию тела, органов, функций вместе с первоначально принятой предпосылкой бел- кового строительного материала и его неизбежными следствиями — старостью и смертью. Статистическое продление жизни, то есть средней продолжительности существо- вания индивидуума, за пределы ста лет без вмешательства в наследственную ин- формацию представляется мне нереальным. Многие мудрецы говорили нам уже не раз, что «собственно-то», «принципиально» человек мог бы прожить и 140—160 лет, поскольку так долго живут отдельные люди; эта аргументация достойна той, в которой утверждается, что «собственно-то» каждый из нас мог бы быть Бетхо- веном или Ньютоном, ибо и они были людьми. Конечно, они были людьми, также как ими являются долгожители — кавказские горцы, но, говоря по правде, для популяционного среднего отсюда ничего не следует. Долголетие есть результат действия определенных генов; кто распространит их в популяции, тот сделает ее
статистически долговечной. Какую бы то ни было программу более радикальных изменений ни сегодня, ни в течение ближайшего столетия, очевидно, реализовать не удастся. Можно только размышлять о программе революционной инженерной пе- ределки организма. Примитивно, наивным образом, но все же можно. Прежде всего, надо задуматься над тем, чего мы хотим. Подобно тому, как су- ществует шкала пространственных величин, ведущая от метагалактических туман- ностей через галактики, локальные звездные системы, планетные системы, плане- ты, их биосферы, живые организмы, вирусы, молекулы, атомы вплоть до элемен- тарных частиц, существует и шкала величин времени, то есть разных его протя- женностей. Вторая в целом аналогична первой. Наиболее продолжительно индиви- дуальное существование галактик (10—20 миллиардов лет), затем по порядку сле- дуют звезды (около 10 миллиардов), биологическая эволюция как целое (от четы- рех до шести миллиардов), геологические эпохи (150—50 миллионов лет), секвойя (около 6000 лет), человек (около 70 лет), муха-однодневка, бактерия (около 15 минут), вирус, цис-бензол, мезон (миллионные доли секунды). Сконструировать разумное существо с индивидуальным долголетием, равным про- тяженности геологических эпох, представляется совершенно нереальным. Либо та- кая особь должна быть по размерам подобна планете, либо мы должны отказаться от непрерывности памяти о прошлых событиях. Здесь, естественно, открывается поле для гротескных выдумок в духе научной фантастики: долговечные существа, память которых расположена, например, в гигантских подземных «мнемотронах» города и которые связаны с резервуарами своих юношеских воспоминаний 100000- летней давности ультракороткими волнами. Таким образом, пределом реального роста долголетия представляется биологический потолок (секвойя, то есть около 6000 лет). Какой должна быть самая характерная особенность этого долговечного существа? Ведь долголетие не может быть самоцелью; оно должно чему-то слу- жить. Без сомнения, никто ни сегодня, ни через сто тысяч лет не может досто- верным образом предвидеть будущее. Поэтому основным свойством «усовершенство- ванной модели» должна быть ее автоэволюционная потенция. Чтобы это существо могло преобразовывать себя таким образом и в таком направлении, какое ему по- надобится в связи с создаваемой им цивилизацией. Итак, что же возможно? Почти все — с одним, пожалуй, исключением. Предста- вим себе, что люди, договорившись, в один прекрасный день года эдак двадцати- тысячного решат: «Хватит, пусть будет так, как теперь, пускай впредь так уже будет всегда. Давайте не изменять, не находить, не открывать ничего, ибо луч- ше , чем теперь, быть не может, а если бы даже и могло, то мы не хотим этого». Хотя в этой книге я говорил о многих малоправдоподобных вещах, эта мне ка- жется самой неправдоподобной из всех. Киборгизация Особого рассмотрения заслуживает единственный известный ныне, пока чисто гипотетический, проект реконструкции человека, выдвинутый учеными. Это не проект универсальной перестройки. Он должен служить определенным целям, а именно адаптации к космосу как «экологической нише». Это так называемый ки- борг (сокращение слов «кибернетическая организация»). «Киборгизация» заключа- ется в удалении системы пищеварения (кроме печени и, возможно, части поджелу- дочной железы), в связи с чем излишними становятся также челюсти, их мышцы и зубы. Если проблема речи решается «космически» — постоянным применением ра- диосвязи , — исчезает и рот. Киборг имеет ряд биологических элементов, таких, как скелет, мышцы, кожа, мозг, но этот мозг сознательно управляет непроиз- вольно осуществлявшимися ранее функциями тела: в ключевых точках организма расположены осмотические насосы, впрыскивающие в случае надобности то пита- тельные вещества, то активизирующие тела — лекарства, гормоны, препараты, по-
вышающие или, наоборот, снижающие основной обмен и даже вводящие киборга в состояние гибернации. Такая автогибернационная готовность может серьезно уве- личить шансы на сохранение жизни в случае какой-то аварии и т.п. Кровеносная система задумана довольно «традиционно», хотя киборг может ра- ботать и в бескислородных условиях (но, естественно, с запасом кислорода в скафандре). Киборг — это уже не частично «протезированный» человек. Это час- тично реконструированный человек, с искусственной пищеварительно-регуляцион- ной системой, допускающей приспособление к различным космическим средам. Од- нако он реконструирован не микроскопически; иначе говоря, живые клетки про- должают оставаться основным строительным материалом его тела; кроме того, ра- зумеется, изменения его организации не могут передаваться потомству (не на- следуются) . Надо полагать, что «киборгизацию» удалось бы дополнить переделкой биохимизма. Так, например, весьма желательно сделать организм независимым от непрерывной подачи кислорода. Но это уже путь к той «биохимической револю- ции», о которой мы говорили выше. Впрочем, для того чтобы сравнительно долго обходиться без доступа воздуха, вовсе не обязательно искать вещества, аккуму- лирующие кислород эффективнее гемоглобина. Киты могут находиться под водой более часа, что является результатом не только увеличения емкости легких. Они имеют специально развитые для этого системы органов. Поэтому и «у кита» можно было бы в случае надобности позаимствовать элементы требуемой переделки. Мы ничего не говорили о том, желательна киборгизация или нет. Упоминаем мы о ней, лишь чтобы показать, что проблемы этого рода вообще рассматриваются специалистами. Следует, однако, заметить, что в наши дни подобный проект, ве- роятнее всего, не удалось бы реализовать. И не только по соображениям врачеб- ной этики, но и из-за ничтожного шанса на выживание при столь массированном хирургическом вмешательстве и замене столь жизненно важных органов разными «осмотическими насосами». И это несмотря на то, что по существу проект до- вольно «консервативен». Наиболее уязвим для критики не состав предлагаемых операций, а их конечный результат. Киборг вопреки тому, что может показаться на первый взгляд, вовсе не является человеком более универсальным, чем «существующая модель». Киборг — это «космический вариант», предназначенный вовсе не для всех небесных тел, но, скорее всего, для тех, которые напоминают Луну или Марс. Итак, довольно жестокие процедуры дают на деле результат, ничтожный в смысле универсализма адаптивности. Наибольший протест вызывает, однако, сама концепция «дегенера- лизации» человека, то есть формирования различных человеческих типов более или менее по образу и подобию специализации муравьев. Может быть, эти анало- гии не приходили на ум проектировщикам, однако они напрашиваются, даже если подходить к проекту без всякой предубежденности. Находиться в состоянии ги- бернации можно и без осмотических насосов; подобно этому можно снабдить кос- монавта рядом микроприставок (автоматических или же управляемых им самим) для введения в его организм соответствующих препаратов. А уж это отсутствие рта у киборга кажется мне эффектом, предназначенным скорее для широкой публики, чем для специалистов - биологов. Я не могу не признать, что в области таких или по- добных им переделок легче ограничиться общими словами о будущей их необходи- мости, чем предлагать хотя бы технически и нереальные сегодня, но конструк- торски убедительные усовершенствования. Ведь пока промышленная химия безна- дежно отстает от биохимии организмов, а молекулярная техника вместе с ее при- ложениями к переносу информации еще находится в пеленках по сравнению с моле- кулярной технологией организмов. Однако те средства, за которые Эволюция хва- талась, если так можно выразиться, скорее «от отчаяния», чем за неимением вы- бора, стесненная в силу объективных причин «холодной технологией» и весьма узким составом элементов (практически она пользовалась только углеродом, во- дородом, кислородом, серой, азотом, фосфором и следами железа, кобальта и
других металлов), не могут представлять собой высших достижений в области конструирования гомеостатов в масштабах всего космоса. Когда синтез химиче- ских соединений, теория информации, общая теория систем продвинутся далеко вперед, человеческое тело окажется наименее совершенным элементом такого ми- ра. Человеческое знание превзойдет биологическое — знание, накопленное в жи- вых организмах. Тогда планы, почитаемые ныне за поклеп на совершенство эволю- ционных решений, будут реализованы. Автоэволюционная машина Поскольку возможность перестройки человека представляется нам чем-то чудо- вищным , мы склонны полагать, что чудовищными должны быть и применяемые для этого технические процедуры. Хирургия мозга, зародыши, выращиваемые в «кол- бах» и развивающиеся под контролем «генетической техники», — вот картины, ко- торые рисует нам фантастическая литература. На самом же деле процедуры могут быть совсем незаметными. Уже несколько лет в США. работают (немногочисленные пока) цифровые машины, запрограммированные для подбора супружеских пар. «Машинная сваха» подбирает пары из лиц, наиболее соответствующих друг другу в физическом и умственном отношении. По скудным пока данным прочность брачных союзов, заключенных с помощью машины, примерно в два раза выше, чем прочность обычных браков, В последние годы в США. снизился средний возраст лиц, вступаю- щих в брак, и 50% браков расторгается в течение первых 5 лет. Отсюда — множе- ство разведенных «двадцатилетков» и детей, лишенных нормального родительского ухода. Пока что не найден способ заменять чем-либо семейную форму воспитания, ибо проблема — не только в средствах на содержание соответствующих институтов (детских домов). Родительские чувства не имеют замены, а раннее и продолжи- тельное их отсутствие приводит не только к отрицательным воспоминаниям о дет- стве, но и к необратимым иногда дефектам в так называемой «высшей эмоциональ- ной сфере». Так выглядит дело в настоящее время. Люди образуют пары случайным методом, который можно было бы назвать броуновским, так как соединяются они после некоторого числа мимолетных контактов, встретив, наконец, «настоящего» партнера (о чем, казалось бы, должно свидетельствовать взаимное влечение). Но такое узнавание как раз и является достаточно случайным (коль скоро в 50% случаев оно оказывается ошибочным). «Машинная сваха» изменяет это положение. Соответствующие исследования снабжают машину данными о психосоматических при- знаках кандидатов, после чего она подбирает пары из лиц, оптимально подходя- щих друг другу. Машина не ликвидирует свободы выбора, так как она представля- ет не единственного кандидата. Действуя вероятностным методом, она предлагает выбор в пределах отобранной группы, заключенной в доверительном интервале. Такие группы машина может отбирать среди миллионов людей, тогда как индивиду- ум, поступая традиционно, «случайным методом», может встретить в жизни самое большее несколько сот потенциальных супругов. Итак, машина реализует по суще- ству древний миф о мужчинах и женщинах, предназначенных друг для друга, но напрасно друг друга ищущих23. Дело только за тем, чтобы общественное мнение хорошо усвоило этот факт. Правда, это аргументы только рациональные. Машина расширяет возможности выбора, но делает это опосредованно, через голову инди- видуума, лишая его права на ошибки и страдания и вообще на всякие невзгоды совместной жизни. Но ведь кто-то может как раз жаждать таких невзгод или, по меньшей мере, желает иметь право на риск. Господствует, правда, убеждение, что брак заключают для того, чтобы в нем состоять, но, быть может, кто-то предпочитает выбрать партнера легкомысленно и пройти с ним через все перипе- См. Платон, Пир, Избранные диалоги, изд-во «Художественная литература», 1965.
тии с фатальным финалом, чем жить «долго и счастливо» в гармоничном супруже- ском союзе. Однако при массовом усреднении польза от подбора супругов с пози- ции «лучшего знания», каким располагает машина, столь преобладает над недос- татками такого подбора, что подобная практика имеет значительные шансы на распространение. Когда эта практика станет культурной нормой, брак, отвергае- мый машинной свахой, будет, возможно, чем-то вроде запретного и потому маня- щего плода, а общество окружит его атмосферой, похожей на ту, какая раньше сопутствовала, например, мезальянсам24. Впрочем, может случиться, что подоб- ный «отчаянный шаг» будут считать в некоторых кругах «проявлением особого му- жества» , прямым «провоцированием опасности». Применение «машинных свах» может иметь очень серьезные последствия для на- шего вида. Когда индивидуальные генотипы будут расшифрованы и введены наряду с установленными «личными психосоматическими профилями» в машинную память, задачей «свахи» станет подбор не только лиц, но и генотипов. Отбор будет, та- ким образом, двухступенчатым. Сначала машина выделит класс партнеров, подхо- дящих друг другу психосоматически, а затем произведет отсев второй ступени, отбрасывая кандидатов, которые с существенной вероятностью могли бы произве- сти на свет детей по некоторым соображениям нежелательных, например неполно- ценных (такой отсев мы без всяких возражений одобряем) либо обладающих низки- ми умственными способностями или психически неуравновешенных (что уже вызыва- ет, по крайней мере, сегодня, некоторые возражения). Такая процедура пред- ставляется желательной для стабилизации и защиты наследственного вещества на- шего вида, особенно в эпоху, когда в цивилизационной среде возрастает концен- трация мутагенов. От стабилизирования генотипов популяции недалеко до управ- ления их дальнейшим развитием. Мы вступаем здесь в сферу такого планируемого воздействия, которое означает уже плавный переход к управлению эволюцией ви- да. Ибо подбирать генотипы к генотипам — это все равно, что управлять эволю- цией вида. Подобная техника представляется наименее радикальной, поскольку она, по существу, незаметна. Но именно поэтому она и создает щекотливую мо- ральную проблему. Согласно канонам нашей культуры, общество должно быть осве- домлено обо всех важных переменах, а ведь именно такой переменой был бы, ска- жем, некий «тысячелетний автоэволюционный план». Однако осведомлять, не при- водя при этом аргументов, значит навязывать планы, а не убеждать в необходи- мости их реализации. Но аргументы могут должным образом понять только лица, обладающие широкими познаниями в области медицины, теории эволюции, антропо- логии и популяционной генетики. Другая особенность такой техники состоит в том, что эффективность ее зависит от того, к каким признакам организма ее применяют. Сравнительно легко, например, распространять высокие умственные способности как естественный видовой признак, хотя и не столь часто встречае- мый, как было бы желательно. Это имело бы огромное значение в эпоху умствен- ного соревнования людей и машин. Труднее всего было бы достичь указанным ме- тодом глубоких изменений в структуре организма. О каких изменениях может идти речь? По мнению некоторых исследователей (таких, например, как Дарт), мы «на- следственно обременены», а точнее, отличаемся асимметрией стремлений к «злу» и «добру» из-за того, что наши предки три четверти миллиона лет практиковали каннибализм, причем не как исключение — перед лицом голодной смерти (так по- ступают «обыкновенные» хищники), — а как правило. Об этом было известно уже довольно давно, но сейчас каннибализм признают иногда творческим фактором ан- тропогенеза. При этом рассуждают следующим образом: растительная пища не мак- симизирует «разумности», ведь бананы не заставляют ищущего их разрабатывать Мезальянс (фр. mesalliance) — неравный брак, первоначально брак между людьми раз- личного социального положения, между людьми разных сословий, отличающимися по имуще- ственному положению.
ни тактику молниеносной оценки ситуации, ни стратегию нападений врасплох, борьбы и погони. Поэтому антропоиды как бы задержались, а прачеловек гораздо быстрее прогрессировал в своем развитии, так как охотился на равных себе по сообразительности. Благодаря этому интенсивнее всего отсеивались «нерастороп- ные», ибо умственно ограниченное травоядное в худшем случае иногда постится, в то время как недостаточно проворный охотник на себе подобных должен быстро погибнуть. Итак, «изобретение каннибализма» явилось ускорителем умственного прогресса, поскольку из-за внутривидовой борьбы выживали только особи с наиболее сообра- зительным умом, то есть таким, который способен к универсальному переносу жизненного опыта на новые ситуации. Впрочем, австралопитек, о котором идет речь, был всеядным. Ведь культуре камня предшествовала культура остеодонтоке- ратическая25 ибо первой, случайно — после обгрызания — возникшей палкой была длинная кость; поэтому первыми сосудами и палицами австралопитека были черепа и кости, а испарения крови сопутствовали возникновению первых обрядов. Из этого не вытекает, что мы унаследовали от предков «архетипы преступности», так как вне области инстинкта не наследуется никакое готовое знание, направ- ляющее к определенным действиям, и можно предполагать только, что мозг и тело человека сформировались благодаря непрестанной борьбе. Заставляет также заду- маться «асимметрия» истории культуры, в которой добрые намерения довольно ре- гулярно обращались во зло, до обратной же метаморфозы дело как-то не доходи- ло, а в одной из господствующих религий — в доктрине пресуществления26 — до сих пор особую роль играет кровь. Если подобные гипотезы имеют под собой ре- альную почву, если глубины нашего мозга сформировались под влиянием этих со- тен тысяч лет, то некоторое улучшение вида — в области так называемой «асим- метрии» — было бы и в самом деле желательным. Конечно, сегодня мы не знаем, нужно ли приниматься за него; мы также не знаем, как следовало бы это делать. Матримониальные машины могли бы привести к желательному состоянию только че- рез много тысяч лет, так как они могут лишь ускорить естественный, очень уж медленный темп эволюции. Австралопитек афарский (реконструкция). Остеон — кость, одон — зуб, кераэ — рог (греч.) 26 Претворения хлеба и вина в тело и кровь Христа во время обряда причащения.
Итак, ввиду столь революционного плана следует, возможно, прибегнуть к «ус- коренным» методам. Во всяком случае, протест, который вызывает в нас перспек- тива автоэволюционных преобразований, определяется не только их размерами, но и плавностью постепенного перехода к ним. «Перекройка» мозга и тела вызывает отвращение, «матримониальная машинная консультация» выглядит как довольно не- винная процедура, а ведь эти пути отличаются лишь длиной и могут вести к ана- логичным результатам. Экстрасенсорные явления Многих существенных проблем мы вообще в этой книге не коснулись. Многие рассмотрели более бегло, чем они того заслуживают. И если, приближаясь к кон- цу, мы вспомним о телепатии и родственных ей внечувственных явлениях, то лишь для того, чтобы избежать упрека в том, что, посвятив столько внимания делам будущего мира и механизировав с такой неукоснительностью проблемы духа, мы впали в слепоту. Ведь если телепатия уже сегодня возбуждает столь значитель- ный интерес даже в некоторых научных кругах, то не является ли весьма вероят- ным, что более подробное ее познание приведет к радикальному изменению наших физических взглядов? И быть может, явления этого типа даже станут доступными конструкторскому вмешательству? Если человек может быть телепатом, а элек- тронный мозг — полноценным «заместителем» человека, то напрашивается простой вывод, что и такой мозг, лишь бы он был надлежащим образом построен, проявит способность к внечувственному познанию. Отсюда уже — прямой путь к представ- лениям о новых методах передачи информации с помощью «телепатических кана- лов», «машинных телепатронов», «телекинеторов», а также к кибернетическому ясновидению. Я довольно подробно знаком с литературой, посвященной ESP (Extra-Sensory Perception — экстрасенсорному, внечувственному восприятию). Аргументы, выдви- гаемые против результатов исследований таких ученых, как Раин или Соул, и со- бранные в язвительной, но разумно написанной книге Дж. Спенсера Брауна27, представляются мне довольно убедительными. Как известно, вызываемые «спирити- ческими медиумами» феномены начала нашего столетия, с таким интересом иссле- довавшиеся тогдашним научным миром, прекратились почти одновременно с появле- нием инфракрасного оптического устройства, которое позволяло наблюдать все, что делается даже в тщательно затемненной комнате. Видимо, «духи»28 боятся не только освещения, но и инфракрасных биноклей. Явления, исследуемые Райном и Сеулом, не имеют ничего общего с «духами». Под телепатией они понимают передачу информации от мозга к мозгу без посред- ничества чувственных каналов. Под криптэстезией они понимают получение мозгом информации о материальных предметах, спрятанных любым способом и находящихся на расстоянии, также без посредничества органов чувств. Психокинезом они на- зывают пространственные манипуляции с материальными объектами с помощью чисто G.S.Brown, Probability and Scientific Inference, Longmans, London, 1958. Вопреки мнению автора критика статистической стороны экспериментов Раина и Соула, приведен- ная Дж.С. Брауном, является неубедительной. См. в этой связи также Дж. Томсон, Пред- видимое будущее, ИЛ, 1958, стр. 167—168; А. Тьюринг, Может ли машина мыслить, Физ- матгиз, 1960, стр. 48. 28 Дух — в мифологии сверхъестественное существо, наделённое волей, способностью воспринимать предметы и различными сверхъестественными способностями и возможностя- ми, при этом само остающееся (почти) всегда недоступным для восприятия. Духам часто приписывают невидимость, разум, ясновидение, способность к полёту, исчезновению и появлению.
умственного усилия, опять-таки без материального эффектора. И наконец, под ясновидением они понимают способность предвидеть будущие состояния материаль- ных явлений без умозаключений на основе известных фактов («взгляд духом в бу- дущее»).29 Такие исследования, особенно проводившиеся в лаборатории Раина, дали большой статистический материал. Соблюдаются строгие условия контроля, статистические результаты получаются довольно весомыми. При изучении телепатии часто пользуются так называемыми картами Зенера30, а при изучении психокинеза — машинкой для бросания играль- ных костей: экспериментирующий пытается увеличить или уменьшить число выпа- дающих очков. Спенсер Браун критикует статистические методы, утверждая, что в длинных се- риях случайных испытаний некоторые маловероятные последовательности результа- тов могут повторяться, и притом с тем большей вероятностью, чем длиннее се- рия. Всем играющим в азартные игры известны такие явления, как «полоса везе- ния» (или невезения). Браун считает, что по воле чистейшей случайности в про- цессе проведения длинной серии испытаний может возникать сколь угодно большое отклонение от среднего значения. И действительно, этот тезис подтверждается фактом, известным всем, кто занимался составлением так называемых таблиц слу- чайных чисел: не раз аппаратура, которая должна выдавать такие числа с совер- шенно хаотическим разбросом, выдает серию из десяти, а то и из ста нулей под- ряд (или любой другой цифры). Это как раз и есть результат случая. Статисти- ческий аппарат, используемый учеными в экспериментах, никогда не бывает «пус- тым», поскольку он «заполнен» материальным содержанием явлений. В то же время длительное наблюдение за совершенно пустой, то есть лишенной связей с какими бы то ни было материальными явлениями, серией случайных испытаний может при- водить к появлению весьма «многозначительных», казалось бы, отклонений. Их несущественность, то есть акцидентальность, можно доказать тем, что они не- воспроизводимы и через некоторое время «сами» расплываются и исчезают, после чего дальнейшие результаты снова очень долго колеблются вблизи ожидаемого статистического среднего. Таким образом, если мы ожидаем явления, которого нет в природе, и используем с этой целью в эксперименте серию случайных испы- таний, то на самом деле мы просто фиксируем поведение этой серии, оторванной от каких бы то ни было материальных явлений. При этом время от времени возни- кают «весомые статистические отклонения», чтобы потом пропасть без следа. Ар- гументы Брауна исчерпывающи, однако я не буду приводить их полностью, так как в том, что рассматриваемые явления не существуют, меня убеждает нечто другое. Если бы телепатические явления были реальностью, если бы они служили свое- образным каналом передачи информации, не зависящим от всех тех помех и шумов, которым подвержена информация, принимаемая органами чувств, то биологическая эволюция, несомненно, воспользовалась бы таким феноменом, поскольку он очень серьезно увеличил бы шансы вида на выживание в борьбе за существование. На- сколько легче было бы вожаку наводить на след стаю хищников (скажем, волков), которая преследует жертву в темном лесу и рассеивается во время бега деревья- ми ; насколько легче было бы ему это делать, если бы он находился со стаей в 29 Автор неточен в терминологии; криптэстезия — «разновидность» ясновидения. То, что автор называет ясновидением, называется в парапсихологической литературе проскопией. Аналогично ретроскопией называют способность «видеть» прошлые события, а психометри- ей — способность считывать информацию о владельце с принадлежащих ему личных вещей. — Прим. ред. 30 Карл Э. Зенер, американский психолог, предложил использовать в парапсихологиче- ских экспериментах карты, подобные игральным, но с пятью геометрическими фигурами. Это круг, квадрат, крест, звезда и волнистые линии. Стандартная колода карт Зенера состоит из 25 карт, по пять карт каждого достоинства.
телепатическом контакте, который, как нам говорят, не зависит ни от атмосфер- ных условий, ни от видимости, ни от наличия материальных преград. И уж, во всяком случае, Эволюции не приходилось бы прибегать к хлопотливым и хитроум- ным способам для того, чтобы помочь партнерам обоих полов найти друг друга. Обычный «телепатический зов» заменил бы обоняние, зрение, гидролокационное чувство и т.д. и т.п. Единственный случай, который заставляет задуматься, это casus31 одной ноч- ной бабочки, привлекающей половых партнеров на расстоянии в несколько кило- метров. Из других источников известно, однако, сколь чувствительны обонятель- ные или тактильно-обонятельные органы на усиках насекомых. Ночная бабочка приманивает партнеров, будучи помещенной в клеточку из сетки32. Ничего не из- вестно, однако, о том, повторяется ли явление, если бабочку закрыть в герме- тическом сосуде. Ранее мы показали на примерах, какой чувствительности дости- гают отдельные органы чувств животных. Эти достижения Эволюции были бы излиш- ними, если бы телепатические явления не подчинялись законам естественного от- бора. Пока действует этот отбор, нет никаких признаков организма, которые, однажды проявив себя, могли бы ему не подчиняться. И коль скоро какие-то ноч- ные бабочки, люди или собаки демонстрируют в экспериментах телепатию, то, значит, она свойственна живым организмам и телепатические явления должны были проявляться уже у их мезозойских предков. Если же Эволюция за два-три миллиарда лет не сумела аккумулировать это яв- ление сверх этой едва обнаружимой во многих тысячах экспериментов меры, то и без анализа самого аппарата статистики можно прийти к выводу, что вся эта проблематика никаких перспектив на будущее не открывает. Впрочем, в какую бы среду мы ни заглянули, мы везде заметили бы чрезвычайную потенциальную полез- ность телепатических явлений и в то же время полное их отсутствие. Глубоководные рыбы живут в полной темноте. Так не предпочтительней ли им воспользоваться телепатической локацией вместо примитивных люминесцентных ор- ганов, которыми они лишь в небольшом радиусе освещают место своего нахожде- ния, чтобы избегать врагов и искать партнеров? Не должны ли существовать ис- ключительно сильные телепатические связи между родителями и их потомством? Однако самка, если спрятать ее детенышей, будет искать их зрением, нюхом, но только не «телепатическим чувством». Не должны ли были выработать сильную те- лепатическую связь ночные птицы? Летучие мыши? Таких примеров можно привести сотни. Поэтому мы с чистой совестью можем не касаться перспектив развития «телепатической технологии». И даже если в статистических сетях протоколов увязла какая-то крупица объективной истины, какого-то неизвестного явления, то она не имеет ничего общего с внечувственным познанием. Примечание автора Ввиду значительного интереса к проблемам внечувственных явлений нелишним будет, пожалуй, добавить следующее. Люди очень любят повторять истории о «ве- щих снах» или рассказывать о происшедших с ними и с их близкими случаях, до- казывающих будто бы существование телепатии, криптэстезии и т.п. Поэтому надо разъяснить, что такие рассказы, даже из уст очевидцев, с научной точки зрения никакого значения не имеют. Отклонение их наукой вовсе не вытекает, как склонны полагать некоторые, из пренебрежения, якобы проявляемого ученым по отношению к «простому человеку», оно попросту вытекает из повелений научного метода. Для начала приведем простой пример, заимствованный у С. Брауна. Пусть Случай (лат.) 32 Это случай использования феромонов. Феромоны (др.-греч. «несу» + «возбуждаю, по- буждаю») — собирательное название веществ — продуктов внешней секреции, выделяемых некоторыми видами животных и обеспечивающих коммуникацию между особями одного вида.
500 психологов в какой-нибудь стране начнут исследовать статистическими мето- дами наличие телепатии. Согласно статистике, половина из них получит резуль- таты ниже средних или средние, а вторая половина вследствие отклонения от статистически ожидаемых результатов — положительные. Пусть теперь сто из этих пятисот психолоров получат исключительно «важные» результаты. Это утвердит их в убеждении, что «здесь, однако, что-то есть». Среди этих ста половина в ходе дальнейших исследований получит мизерные результаты, которые склонят их оста- вить исследования, но вторая половина еще сильнее утвердится в убеждении, что они обнаружили телепатические явления. В конце концов, на поле боя останется 5—6 человек, которые несколько раз подряд получили положительные результаты, и эти уже «потеряны». Им никак уже не объяснишь, что сами они стали жертвами статистики, с помощью которой воевали. И совсем уже в общем плане: отдельные случаи не могут иметь значения для науки, коль скоро простой расчет показывает, что если каждую ночь нескольким миллиардам людей снятся сны, то содержание этих снов «исполнится» по меньшей мере, в нескольких ста случаев из этих миллиардов. Если добавить к этому ес- тественную неясность и туманность снов, а также их эфемерный характер и вкусы публики, смакующей «загадочные» явления, то дальнейшее распространение подоб- ных рассказов становится очевидным. Что же касается явлений, совсем уже непо- нятных, вроде каких-то видений и т. п., или приостановки законов природы (то есть «чудес»), то наука склонна скорее признавать их обманом чувств, галлюци- нациями, чем-то, что померещилось, и т.п. Это не должно обижать заинтересо- ванных, поскольку ученые исходят при этом не из каких-то «академических» со- ображений, а только из интересов науки. А наука является сооружением слишком спаянным, воздвигнутым ценой слишком многих скрупулезных усилий, чтобы ради первого же, второго или десятого варианта явлений, не соответствующих фунда- ментальным, открытым на протяжении столетий законам природы, ученые готовы были бы вышвырнуть за борт эти достоверные истины и заменить их непроверяемы- ми — прежде всего из-за их неповторяемости — феноменами. Ведь наука занима- ется явлениями, повторяемыми и только благодаря этому может предвидеть явле- ния, подобные исследуемым ею, чего никак уже нельзя сказать о ESP. Лично я считаю решающим «эволюционный» аргумент. Ибо количество людей, ви- девших, слышавших или переживавших «телепатические явления», каким бы оно ни было, близко нулю по сравнению с количеством «экспериментов», какие провела естественная эволюция за время существования видов, на протяжении миллиардов лет. И если эволюции не удалось «накопить» телепатических признаков, то это значит, что нечего было накапливать, отсеивать и сгущать. Здесь нам могут возразить, что эти явления свойственны якобы не только высшим организмам, та- ким, как люди или собаки, но и таким, как насекомые. Но эволюция насекомых продолжалась несколько сот миллионов лет, и этого времени, по меньшей мере, достаточно, чтобы заполнить весь класс членистоногих одними без исключения телепатами. Ведь трудно представить какой-нибудь признак, сильнее помогающий выжить в борьбе за существование, чем возможность добывать информацию об ок- ружающей среде и о других существующих в ней организмах, минуя органы чувств, «телепатическим информационным каналом». Если статистика, собранная Райном или Сеулом, что-то отражает, то этим «чем-то» являются, вероятно, некоторые динамические структуры человеческого мозга, подвергаемого испытанию на «уга- дывание» длинных случайных серий. Полученные результаты могут свидетельство- вать о том, что каким-то непонятным для нас способом система типа мозга может иной раз «нечаянно» напасть на след наивыгоднейшей стратегии угадывания по- следовательностей этого типа и тем самым поднять получаемые результаты не- сколько выше среднего. Но, говоря это, я сказал даже лишнее, поскольку с та- ким же успехом речь может идти о совпадении двух псевдослучайных серий (серии «извлечений карт» Зенера и серии «извлечений» испытуемым их мысленных эквива-
лентов) в результате «везения» и ни о чем более. Во время чтения корректуры этого издания я познакомился с книгой «Разум во Вселенной» Макгоуэна и Ордуэйя. Они полагают, что создание «разумных автома- тов» является закономерностью развития всех биологических цивилизаций Космо- са. На Земле же этому будет благоприятствовать антагонистическая ситуация, поскольку сторона, которая подчинится управлению стратегической машины, обре- тет преимущество над противником. Начатое в сфере вооружений и перенесенное в эту новую область соперничество должно привести к объединению, так как на вы- сокой ступени уже автономной, то есть планируемой и управляемой этими машина- ми, эволюции людей они убедятся в том, что сотрудничать полезнее, чем укреп- лять антагонизм. Это должно открыть эпоху всеобщего благоденствия, за которое биологическим существам придется расплачиваться значительной потерей личных свобод. Через некоторое время автомат-правитель, установив, в конце концов, контакт с подобными же правителями других планет, покидает своих подданных, дабы отправиться в «лучшие края» Космоса. Осиротевшее биологическое общество строит себе очередной автомат, и этот цикл многократно повторяется. Его нача- ло, в понимании авторов, не лишено признаков «правдоподобия», чего нельзя уже сказать о следующих этапах (благоденствия под властью машины и ее «исхода» в Космос). Миграции электронных экс-правителей по Галактике являются вымыслом чистейшей воды. Правление автоматов носит, согласно этим авторам, черты «про- свещеннейшего абсолютизма», объединяющего интересы обеих сторон. Ведь механи- ческий Разум, будучи рациональным, «во всем разбирается лучше, чем люди», а поэтому управляет поведением людей также и ради их блага, поскольку оно сов- падает с его собственным. Это идеальное совпадение интересов представляется сомнительным, о чем мы уже не раз упоминали, к тому же управление людьми, ра- циональное на 100%, является занятием рискованным и неблагодарным. В «First and last Men» («Первые и последние люди») Стейплдон, рассказав об ослепитель- ном начале и катаклитическом конце правления «Великих мозгов», проявил себя, пожалуй, более проницательным знатоком психосоциологии. Хотя авторы об этом не упоминают, их фантастическая версия социальной эволюции представляет собой еще один вариант ответа на вопрос о причинах «silentlam Universi» (молчания Вселенной). Ведь биологическое общество (это уже мой вывод) без ведома своего Правителя не могло бы установить контакт с Другими. Правитель же может ока- заться незаинтересованным в контакте с цивилизациями «низшего», то есть био- логического уровня, ибо полученная ими информация, пожалуй, отбила бы у них охоту к продолжению кибернетических работ. Поэтому Правитель может применять информационную технику, которую цивилизация, подобная нашей, обнаружить не в силах. Однако вся эта гипотеза подразумевает детерминизированную «одноколей- ность» развития с привкусом прямо-таки сказочного упрощения. В ней больше элементов из области Science Fiction, научной фантастики, чем трезвого пред- видения . Что же касается психокинеза, то хватит, пожалуй, и нескольких фраз, чтобы показать ненужность каких бы то ни было статистических экспериментов. Ведь достаточно установить струнный гальванометр Эйнтховена33 должной чувствитель- ности и попросить какого-нибудь «духовного атлета», чтобы он переместил, ска- жем, на одну тысячную миллиметра световой пучок, отраженный от зеркальца гальванометра и падающий на шкалу. Сила для этого нужна в десять с лишним ты- Струнный гальванометр был одним из первых измерительных электротехнических прибо- ров примененных в медицине. Он был создан голландским физиологом Виллемом Эйнтхове- ном в 1895 году и состоял из очень тонкой кварцевой проволоки (настолько тонкой, что она колебалась под воздействием воздуха), удерживаемой под напряжением в магнитном поле.
сяч раз меньшая той, которой требует повертывание игральных костей, падающих на стол из стаканчика (повертывание, достаточное, чтобы изменить результат — увеличить или уменьшить число выпадающих очков по сравнению с ожидаемым со- гласно теории вероятностей). Струнный гальванометр Эйнтховена. Германия, 1900-е гг. «Психокинетический атлет» должен быть благодарен нам за это предложение, ибо на игральные кости можно влиять лишь краткое мгновение, пока они, выпадая из бокала, катятся по столу, а сидя перед гальванометром, он сможет сосредо- точиваться целыми часами и даже днями, воздействуя на его кварцевую нить, об- ладающую несравненной чувствительностью.
Литпортал ПРОЕКТ «ФЕНИКС» Франк Тилье Живые организмы существовали на Земле, не зная для чего, более трех тысяч мил- лионов лет, прежде чем истина осенила, наконец, одного из них. Ричард Докинз. Эгоистичный ген ...Разум стремится объять не только то, что можно и нужно делать, но и то, что делать можно, но верней всего не нужно. Умберто Эко. Имя Розы Пролог Август 2009 года В тот день не должно было быть хорошей погоды. И не должно было быть у людей на этой земле права смеяться, бегать по пляжу и дарить друг другу подарки. Кто-то или что-то должно было им помешать. Нет, не имели они права ни на счастье, ни на беззаботность. Потому что там, в ком- нате-холодильнике, находившейся в самом конце лабиринта ужасных коридоров, под лампами дневного света лежала девочка и мерзла. Теперь она всегда будет мерзнуть. Всегда. Согласно официальному сообщению, неопознаваемое тело девочки - предположи- тельно от семи до десяти лет - было найдено вблизи дороги регионального зна- чения, между Ниором и Пуатье. Когда новость дошла до лилльской бригады крими-
налистов, Люси Энебель, даже не разузнав точно, при каких обстоятельствах об- наружили труп ребенка, сразу понеслась туда. Больше пятисот километров на чистом адреналине, несмотря на усталость, на нестерпимую душевную боль, на терзающий ее страх перед непоправимым, с одной стучащей в голове фразой: «Господи, только бы не одна из моих дочек, Господи, пожалуйста, только бы не одна из моих дочек!». Люси, которая никогда не знала молитв, которая забыла запах свечей и ладана, истово молилась. Она отчаянно надеялась, что там ока- жется другой ребенок, другая девочка, которая исчезла, но не успела попасть в полицейские сводки. Может быть, ту девочку похитили вчера. Или сегодня. И то- гда несчастными станут другие родители, не она. О, пожалуйста, только не она! Люси снова и снова убеждала себя: речь о совсем другом ребенке. Не важно, что от Сабль-д'Олон, места, где пропали Клара и Жюльетта Энебель, до места, где нашли тело, довольно близко, - это просто дело случая. И то, что между исчезновением девочек и моментом, когда она ступила на парковку Института су- дебной медицины Пуатье, прошло всего пять дней, - тоже случайность. Другой ребенок... Но тогда почему Люси здесь, совсем одна, так далеко от до- ма? Тогда почему резкая кислота то и дело подкатывает к горлу и кажется, что ее вот-вот вырвет? Конец дня, а асфальт обжигает сквозь подошвы. Воздух насыщен парами этого расплавленного асфальта, пахнет разогретой резиной - отрава, а не воздух. От- пуск 2009 года - время, проведенное в аду. В ее личном, ее частном аду. А ведь самое худшее еще впереди. Оно впереди, вместе с ужасным словом, которое стучит у нее в голове: «неопознаваемое». Девочка, которая там лежит, это не моя дочка, это не одна из моих близня- шек. Люси снова взглянула на дисплей мобильника, открыла «входящие», хотя отсут- ствие конвертика в нижней части маленького экрана указывало, что сообщений не поступало. Но вдруг в пути были проблемы с сетью, вдруг она прямо сейчас по- лучит срочное сообщение: Клару и Жюльетту нашли, девочки чувствуют себя хоро- шо и скоро вернутся домой, к своим игрушкам. За спиной хлопнула дверь грузовичка, и она, вздрогнув, вернулась к реально- сти . Сообщений не было. Люси положила сотовый в сумку и направилась к зданию. По институтам судебной медицины она могла ходить с закрытыми глазами - все они были устроены одинаково. Напротив входа приемная и регистратура, на пер- вом и втором этажах лаборатории, морг и прозекторские в подвале - символично: мертвецы не имеют права на солнечный свет. Осунувшаяся, с потухшим взглядом, лейтенант полиции Энебель подошла к сек- ретарше за справкой. Говорила неуверенно, еле слышно, с трудом подбирая сло- ва. Связки сели после криков, рыданий, бессонных ночей. В журнале регистрации записано, что труп - вот еще одно ужасное слово, от которого сжимается серд- це, - доставлен в 18 часов 32 минуты. Вероятно, судмедэксперт уже произвел предварительный осмотр тела, и наверняка сейчас, в эту самую минуту, патоло- гоанатом готовится читать историю последних минут жизни погибшей, исследуя ее плоть изнутри. Другая девочка. Не Клара и не Жюльетта. Люси с трудом стояла на ногах, колени подгибались, ее шатало. Она шла по коридорам, держась рукой за стену, шла медленно, словно во тьме, а там, на улице, был разгар лета, люди пели и танцевали. Сложнее всего было смириться именно с этим контрастом: кругом продолжается жизнь, а здесь... Полминуты спустя она приблизилась к двери с врезанным в створку овальным стеклом. Тут просто воняло смертью, и не существовало никаких средств изба- виться от этого жуткого запаха. Люси приходилось вести по таким же мрачным коридорам родителей, братьев, сестер - на «опознание», и многие падали в об-
морок, еще не увидев тела. В том, что приходишь сюда, уже есть что-то невыно- симо бесчеловечное. Что-то противоречащее природе. Она замерла у стекла, через которое было видно, как по ту сторону двери че- ловек в маске идет к столу из нержавеющей стали. Стола, впрочем, она не виде- ла - просто знала, что такой стол там есть. Сколько раз она переживала подоб- ные сцены, и сколько раз чувствовала при этом, что вот оно - начало нового дела, нового расследования, сколько раз надеялась, что дело будет волнующим, даже необычным, выдающимся. Она была совсем как этот чертов судмедэксперт, для которого мертвый ребенок всего лишь еще один объект изучения и который, вернувшись домой с работы, нальет себе рюмочку и сядет смотреть телевизор. Но сегодня для нее все иначе. Сегодня она полицейский и потерпевшая в одном лице. Она и охотник, и добыча. И мать у тела мертвого ребенка. Только не одна из моих дочек. Неизвестная девочка. Чужая девочка. Другие родители скоро будут плакать здесь - на том месте, где сейчас стою я. Почерпнув в этих заклинаниях немного мужества, Люси взялась обеими руками за дверную ручку, вдохнула так глубоко, как только смогла, и шагнула вперед. Пятидесятилетний мужчина припарковался в глубине стоянки Института судебной медицины позади фургончика, в котором привезли оборудование. Стратегически удобная позиция: отлично видно, кто входит в здание, кто выходит, а сам не привлекаешь ничьего внимания. Трехдневная, по меньшей мере, щетина, глаза за темными очками с кое-как склеенной и обмотанной скотчем дужкой, лоб в мелких капельках пота - незнакомец смахивал на злоумышленника. Эта жара, эта прокля- тая жара, как она давит, до чего липкий, плотный воздух... Не переставая обду- мывать ситуацию, он приподнял очки, вытер носовым платком веки. Что лучше: пойти туда первым и первым узнать, что там с телом девочки, или подождать, пока выйдут ребята из судебной полиции, присутствовавшие при аутопсии, и рас- спросить их? Притулившись на заднем сиденье своей машины, Франк Шарко массировал виски. Долго-долго. Сколько же часов он не спал? С каких пор по ночам он только во- рочается в постели с боку на бок, съежившись под одеялом, как провинившийся мальчишка? Из радиоприемника лилась тихая музыка, в открытые окна врывался не легкий ветерок, а все тот же удушающе-жаркий воздух, веки сами собой опуска- лись, голова клонилась набок, но, не дав ей соприкоснуться с подголовником, он рывком вернулся в вертикальное положение - телу хотелось спать, мозг не давал ему заснуть. Комиссар полиции из Центрального управления по борьбе с преступлениями про- тив личности плеснул из бутылочки на ладони теплой минеральной воды, провел мокрыми ладонями по лицу и вышел из машины немного размяться. От жаркого воз- духа одежда еще сильнее прилипла к телу. Франк казался себе идиотом. Он мог войти в институт, предъявить служебное удостоверение с трехцветной полосой, ему разрешили бы присутствовать при вскрытии. Он получил бы сведения из пер- вых рук, все было бы сделано на автомате, профессионально. Если ты двадцать пять лет работаешь в полиции, и двадцать из них - «на земле», сколько раз ты уже видел останки, искромсанные остро заточенными инструментами судмедэкспер- та? Двести? Втрое больше? Но только не детей: он больше не мог видеть, как вскрывают детское тельце, как сверкает скальпель над хрупкой, неестественно белой детской грудью. Будто поцелуй Зла. До чего же ему нравилось встречаться глазами с малышками Энебель - там, на пляже. Они игра ли в мяч, бегали по лужам, а их мама наблюдала за ними нежным взглядом. Это были каникулы, это была беззаботность, это было простое счастье на четверых. А потом, Господи, потом голубоглазые двойняшки пропали. Пропали из-за него. Почти неделю назад.
Одна из самых долгих, самых мучительных недель после того, как не стало его собственной семьи. Что покажет вскрытие, что покажут биологическая, токсикологическая экспер- тизы? Какими дьявольскими письменами покроется белая бумага, которую выплюнет лабораторный принтер? Шарко знал наизусть маршрут смерти, его неумолимую по- следовательность внутри полной непоследовательности. Он понимал, что даже по- сле смерти человеческое существо не находит упокоения ни в руках полицейских, ни в руках медиков до тех пор, пока не закончится следствие по делу об убий- стве . Мгновение назад это тело было полно жизни - и вот оно уже просто пред- мет , не более чем объект исследования. Франку претило подобное отношение. А если говорить о людях, способных убить ребенка... Комиссар сжал руки так, что фаланги пальцев побелели. Поблизости зарокотал мотор, и Шарко сообразил: кто-то паркуется. Спрятался за фургончик и минуты две переминался с ноги на ногу, даже через подметки ощущая жар асфальта. Все суставы хрустели, как сухое дерево. Не выдержав, он вернулся в свою старенькую машинку. Он чувствовал себя совершенно больным, прямо-таки на пределе сил, но боролся, боролся... Но тут, почти в ту же секунду, показалась она, и все внутри него оконча- тельно рассыпалось на кусочки. Джинсы, серая, не заправленная под пояс майка, кое-как собранные в конский хвост волосы. Небесно-голубые глаза уже не осве- щают лицо. Люси Энебель напоминала сейчас выцветшее, поврежденное полотно ве- ликого мастера, как и он сам, наверное. Видеть ее такой, видеть, как она по- шатывается , словно ноги отказываются ей служить, было нестерпимо больно. Значит, она тоже в курсе, она узнала сразу же. Она же следила за сводками, следила за всеми бригадами криминалистов, которым поручались дела, связанные с детьми, сама звонила, и ей звонили. И она примчалась сюда по первому же сигналу. Только, черт побери, что Люси собирается делать здесь, в этом скле- пе? Присутствовать при вскрытии собственного ребенка? Даже он, Шарко, тогда, много лет назад, не решился участвовать в посмертном изучении его малышки Элоизы. Такое хуже, чем проглотить гранату с выдернутой чекой. Он не решился, а как же мать, любящая мать, как она найдет в себе силы на подобное? Откуда эта потребность в страдании, это желание снова и снова раз- жигать в себе ненависть? А если сейчас погибла неизвестная девочка? Тогда Лю- си Энебель обречена ездить из морга в морг, искать своих дочерей до тех пор, пока сама не сгорит на медленном огне? А если она найдет одну, а вторую нет? А если вторая не найдется никогда? Как тут не сойти с ума? Он сидел, вцепившись в руль, и думал, что теперь делать. Идти за ней? Оста- ваться здесь и ждать, пока она выйдет? Но разве, когда пьяная от горя, полу- мертвая Люси выйдет оттуда, он усидит на месте, разве он сможет не броситься к ней? Не прижать ее к себе изо всех сил, не шепнуть на ухо, что когда-нибудь черная полоса кончится, и все пойдет лучше, гораздо лучше? Нет. Никакого другого решения нет и быть не может: он должен бежать. Он слишком любит эту женщину. Он повернул ключ в замке зажигания и выехал со стоянки. Он двинулся в направлении Парижа. Когда зловещий силуэт Института судебной медицины исчез из зеркала заднего вида, Шарко понял, что, скорее всего, они больше никогда не встретятся. Никогда в жизни его не терзали такая печаль и такая ненависть. Скорее, скорее, плевать на головную боль, плевать на обжигающие слезы и да- же на детские ручонки, скребущиеся где-то внутри. Скорее, скорее отсюда - от этого места, отмеченного печатью смерти. Люси ничего не ела, ничего не пила, ее тошнило. Она действовала на адреналине, на нервной энергии, неслась, не обращая внимания на ограничения скорости. Фонари на обочинах шоссе мелькали,
сливаясь в светящиеся линии. Если она врежется в парапет, - что ж, тем лучше! Гнать, гнать на бешеной скорости, рулить до полного изнеможения, оставляя по- зади себя километр за километром, чтобы не думать, никогда больше не думать. Но, несмотря ни на что, образы сами собой всплывали и затопляли память. Люси видела перед собой маленькие, чересчур маленькие для таких огромных прозек- торских столов тела под не дающей тени хирургической лампой, слышала веселое позвякивание инструментов... Пусть этого не случится. Пусть не падет на нее это проклятие: опознать соб- ственное дитя. Одну из своих дочек, своих близняшек. Этих источников жизни, которые она носила в себе, которые были с ней восемь лет. Они были с ней все- гда - днем и ночью, когда болели и когда веселились на школьных праздниках, и каждую их черточку, каждую самую крошечную подробность лица и тела, скрытую от любых других глаз, она знает наизусть. Кровь от крови ее. Надо набраться терпения, теперь секунды, подобно медленному яду, потекут по ее жилам, а там, в конце пути - страшное. Либо ее мертвая девочка, одна из двух, либо обе ее девочки еще в руках палача. Ужас или ужас из ужасов. Какое чудовище их похитило? Зачем? Девочки пропали на пляже Сабль-д'Олон, когда отправились покупать мороженое. Меньше чем за минуту растворились в толпе. Несчастный случай или за ними давно следили? С какой целью? Люси не переставая прокручивала в голове всевозможные сценарии, один страшнее друго- го, она уже изнемогала, но конца крутящимся перед глазами кошмарам не предви- делось . И все это произошло из-за Франка Шарко. Она не желает больше видеть его - никогда в жизни, пусть сдохнет к чертям. Нет, не так: она готова придушить его собственными руками. Что ждет ее в ближайшее время - ожидание анализов, результатов расследова- ния и поисков убийцы? Какой дьявол мог так сорвать зло на ребенке? Где бы он ни спрятался, хоть на другом конце земли, Люси отыщет его, на это ей сил хва- тит. Это не Клара и не Жюльетта. Она там сегодня видела не Клару и не Жюльетту. Это... это совсем другое. Три часа ночи. За окном ее квартиры в студенческом квартале Лилля застенчи- во мерцает лампа. Симпатичная квартирка, всегда полная жизни, разговоров, че- ловеческого тепла. На бульваре перед домом сейчас пусто, светофор подмигнет то красным, то зеленым, то желтым глазом, и в этой монотонности есть что-то от конца света. Люси страшно подниматься к себе. В четырех стенах без Клары и Жюльетты хуже, чем в гробу. Ее мать, Мари Энебель, держалась на кофе и лекарствах. Сейчас, в три часа утра, эта полная энергии женщина с обесцвеченными прядками в коротких воло- сах, этот сгусток энергии, казалась постаревшей на десять лет. Из-за работы дочери растить близняшек пришлось ей, она меняла им памперсы, кормила из бу- тылочек, сидела с ними, когда они болели или когда их мать в ночной засаде подстерегала злоумышленника. А сегодня - о боже! - сегодня... Люси замерла в дверном проеме лицом к матери, на скулах обозначились желва- ки. Если бы она могла сбежать, если бы она могла удрать куда-нибудь далеко, подальше отсюда, и никогда не возвращаться. Идти и идти по длинному песчаному языку, уводящему в океан. Она уже думала о том, что будет завтра, о том, как она станет просыпаться по утрам (если, конечно, научится засыпать) и видеть пустые кроватки в розово-зеленой детской, игрушки, ожидающие, когда их при- ласкают. Слоненка, которого Жюльетта выиграла на ярмарке. И бегемотика, с ко- торым Клара так любила обниматься. Все эти милые памятные вещи - как развер- стые раны.
Поскольку Люси не двигалась, мать сама подошла к ней, обняла - со вздохом, не сказав ни слова. А что можно сказать в такую минуту? Что близняшек, в кон- це концов, найдут живыми и все кончится хорошо? Люси, лейтенант полиции, и Мари, мать лейтенанта полиции, - они лучше кого бы то ни было знали, что по- сле сорока восьми часов шансы обнаружить похищенного ребенка живым стремятся к нулю. Так устроена жизнь, такова статистика. Мари заметила, что дочь сжимает в побелевшем кулаке прозрачный пакет, и сразу поняла. Там была маска, пластиковая пробирка, пара резиновых перчаток, розовый картонный прямоугольник в герметичной упаковке и три стерильных ват- ных тампона на палочках, какими берут анализ на ДНК. Дочь прошептала ей в спину: - Как я сделаю это, мама? Как я с этим справлюсь? Измученная Мари села на кушетку. Несмотря на то, что этой высокой изящной женщине было уже под шестьдесят, она не утратила привлекательности, и даже сейчас, когда все ее существо взывало о помощи, она держалась, держалась... - Я буду здесь. Я всегда буду с тобой. Люси, шмыгнув носом, кивнула. - Ребенок, девочка, на прозекторском столе... Я прокляла ее, я ее прокляла, мама, за то, что она не избавила меня от сомнений. Это не мой ребенок. В глу- бине души я уверена: это не мой ребенок. Как могла бы одна из моих девочек оказаться там? Как они... как они могли бы сделать ей больно? Нет-нет, это не- возможно . - Я знаю, что невозможно. - Я уверена... уверена, что это чудовище, этот зверь, уверена, что он стоял и смотрел, когда разгорался огонь. Он смотрел. - Люси... - Может быть, они быстро его поймают, очень быстро. Может быть, он удержи- вает у себя других девочек, а мои дети... - Может быть, Люси, может быть... В голосе Мари звучало смирение, и для Люси это был знак: мать покорилась судьбе, ее не переубедишь. Сил говорить не осталось. Люси, не зажигая света, зашла в ванную, вымыла руки - каждая рука весила тонну, вскрыла пакет, который ей дали в лаборатории криминалистики, достала и надела перчатки, вернулась в гостиную, посмотрела на Мари, Мари посмотрела на нее - и отпрянула, прижав к губам дрожащие паль- цы. Офицер судебной полиции знает, как это делается. Люси осторожно ввела в от- крытый рот одну из стерильных палочек, так же осторожно провела несколько раз белой ваткой, впитывающей слюну, по внутренней поверхности щеки, стерла пле- чом слезы с лица: ничто не должно влиять на ее действия, даже материнское го- ре . Она понимала, что совершает сейчас нечто до ужаса нереальное: с помощью собственной ДНК ищет доказательства, что одна из ее дочерей мертва. Она плотно прижала ватный тампон к указанному на розовой пластинке месту, чтобы ее ДНК туда впечаталась. Потом вернула пластинку в предназначенный для нее пакетик и наглухо заклеила большой пакет толстым красным скотчем с надпи- сью : «Не вскрывать! Опечатано полицией». Завтра рано утром мазок будет отослан в частную лабораторию, где окажется рядом с сотнями других. Ее будущее - их будущее - зависит от обычной молеку- лы, которую и увидеть-то невозможно. Последовательность из миллионов букв А, Т, Г, Ц4, складывающаяся в уникальный генетический код, которая столько раз 4 А(аденин), Т(тимин), Г(гуанин), Ц(цитозин) - химические элементы, из которых со- стоит ДНК.
помогала следствию. Несмотря на веру, несмотря на надежду, Люси не могла не думать о том, что, возможно, очень скоро ей придется жить без своих звездочек. Но если такое случится, как она тогда сможет существовать? В Год спустя Группа Маньяна из Парижского уголовного розыска прибыла на место преступле- ния первой. Драма разыгралась на территории Венсенского леса, поблизости от зоопарка и озера Домениль, откуда до знаменитого дома тридцать шесть по набе- режной Орфевр5 - всего-то несколько километров. Голубое небо, прозрачная вода озера, прохладно - все-таки начало сентября. Летом погода постоянно менялась, часто налетали ураганы с проливным дождем, и сейчас город наконец-то смог пе- редохнуть . Набережная Орфевр, 36 (Париж). Тело нашел на рассвете пробегавший мимо джоггер. Мобильник висел у него на груди, и он сразу же набрал 112б. Меньше чем через час информация от дежурно- го полицейского поста долетела до коммутатора уголовного розыска, а оттуда на третий этаж лестницы «А», подняв на ноги дежурных офицеров. Мужчину лет сорока на вид, сидевшего за рулем зеленого «поло», похоже, не- сколько раз ударили в грудь холодным оружием, причем неожиданно: он даже не успел отстегнуть ремни безопасности. Джоггера удивило положение головы жертвы - подбородок упирался в грудь. Стекло со стороны водителя было опущено дони- зу. 5 В доме № 36 по набережной Орфевр на острове Сите расположено Региональное управле- ние судебной полиции Префектуры полиции Парижа. 6 112 - единый для стран ЕС номер экстренного вызова.
Франк Шарко, номер второй в группе из четырех офицеров, постарался обогнать других и выйти на место первым, его непосредственный начальник и коллеги от- стали метров на десять. Он пересек границу, обозначенную двумя полицейскими с дежурного поста, и приблизился к машине, стоявшей на окруженной деревьями по- лянке , незаметной для посторонних взглядов. На набережной Орфевр, разумеется, прекрасно знали Венсенский лес, особенно ту часть, что ближе к бульварам, ну и местечки, где собирались поочередно трансвеститы, проститутки и транссексуалы, участок же, где нашли тело, был чуть в отдалении и считался спокойным. Хотя, если подумать: с одной стороны - зоосад, с другой - озеро, чем не идеальное место для убийства? Ни тут, ни там никаких свидетелей. Шарко, в висевших мешком джинсах, черной майке и своих любимых, готовых развалиться легких туфлях, натянул резиновые перчатки, просунул руку в откры- тое окно машины, схватил жертву за подбородок и резко повернул голову убитого к себе. Капитан Маньян, который из пятидесяти лет жизни двадцать два года от- дал работе «на земле», кинулся вперед и в бешенстве потянул Шарко за рубашку: - Ты что это делаешь, черт тебя побери? Комиссар аккуратно вернул голову трупа на место, осмотрел запятнанную кро- вью одежду, бледное лицо, заглянул в мертвые глаза. - Кажется, я его знаю... А ты? Ну-ка, глянь! Маньян метал громы и молнии. Он продолжал тянуть к себе комиссара, будто тот был не коллегой, а обычным правонарушителем. - Тебе что - совсем наплевать на установленный порядок? Смеешься надо мной или как? - Фредерик Юро... Да-да, конечно же это он, Фредерик Юро. Он был у нас фигу- рантом лет десять назад. Я тогда вел это дело, а ты был у меня в подчинении, припоминаешь ? - Сейчас меня интересуют не дела десятилетней давности, а ты! Шарко внимательно смотрел на начальника, звание которого было ниже его соб- ственного . Вот только когда Франк подал ходатайство о перемещении по службе, он остался комиссаром лишь по званию - ну и иногда его окликали: «Привет, ко- миссар !». По должности он был теперь простым лейтенантом. Такова была цена возврата на «землю», к подонкам, к грязи и мерзости, после нескольких лет в чистеньком кабинете в Нантерре, где он, не вставая с кресла, занимался анали- зом поведения преступников. Но Шарко сам хотел, чтобы его перевели на эту ра- боту, пусть даже в результате он оказался в подчинении у такой сволочи, как Маньян. Его ходатайство удивило всех прежних коллег: просьбы о понижении офи- цера в чине для французской полиции - большая редкость. Франку предложили то- гда возглавить группу в уголовке, но он отказался - хотел закончить карьеру так, как начал: «на земле», с оружием в руках, лицом к лицу с преисподней. - А помнишь, за что его тогда осудили? - спросил он сухо, будто не слыша воплей начальника. - За то, что он убил двух девчушек, которым и десяти-то не было. Своих собственных дочерей. Маньян достал чинарик, прикурил, ногти у него были обгрызены. Тощий нервный мужичонка, кожа лица - как папиросная бумага: серовато-белая, шершавая, туго натянутая на кости. Он много работал, мало ел и очень редко смеялся. Для одних это был человек, от которого лучше держаться подальше, для других - просто мразь и подонок, для самого Шарко - то и другое вместе. Бертран Маньян не церемонился: - Ты меня достал! С тех пор как тебя перевели в мою команду, ты непрерывно мне гадишь. Неуправляемые мне в бригаде не нужны! У Белланже освобождается место, так что вали туда без лишнего шума. Оно будет лучше и тебе, и мне. Шарко согласился: - Да легко.
Маньян успокоился и теперь уже затягивался с наслаждением, щуря глаза за облаком голубоватого, медленно таявшего дыма. - Скажи, а с каких пор ты не спишь? Я имею в виду: не спишь больше двух ча- сов в сутки? Шарко потер лоб с тремя строго параллельными глубокими морщинами. Седеющие волосы отросли, из-за них оттопыривались уши: всю свою жизнь в полиции прохо- дивший с ежиком, он уже бог1 знает сколько месяцев не был у парикмахера. - Что-то я не понимаю... - Да брось ты, прекрасно понимаешь! Физиологически невозможно долго протя- нуть без сна. Лично я уверен, что сразу загнулся бы, если бы не спал столько, сколько мне надо. У тебя тормоза слетели, комиссар, тебе не стоило покидать насиженное местечко в Нантерре. Ты вспомнил этого типа, которого не видел де- сять лет, но не в состоянии вспомнить, куда положил свою пушку. Ладно, давай- ка возвращайся домой и выспись как следует. Дрыхни, пока тебя не вызовет Бел- ланже. Иди, иди, избавь меня от своего присутствия. С этими словами Маньян двинулся к группе. Твердая, как у солдата, походка - мерзавец из мерзавцев и сам этим гордится. Подошел к оперативникам и кримина- листам, выгружавшим из машин свои чемоданчики, свои папки с бумажками и свои надутые физиономии. «Всегда одно и то же, - подумал Шарко, - стая насекомых- мертвоедов, готовых накинуться на труп, время идет, ни хрена не меняется...». Он, прикусив губу, в последний раз взглянул на жертву - зрачки убитого уже подернулись пленкой, в глазах навеки застыло удивление: Фредерик Юро умер, скорее всего, не осознав, что пришел его час. Глубокой ночью, в полной темно- те - здесь ведь ни одного фонаря. Кто-то постучал в стекло, стекло поехало вниз, дальше этот кто-то просунул в открытое окно нож (или какое там было у него холодное оружие?) и несколько раз ударил водителя в грудь. Преступление свершилось меньше чем за двадцать секунд, без единого крика, без сильного кровотечения. И без свидетелей. Теперь будут искать отпечатки пальцев, делать вскрытие, осматривать в поисках улик местность и опрашивать - если найдут - свидетелей. Многократно обкатанная последовательность действий, благодаря ко- торой раскрывают девяносто пять процентов уголовных дел. Остаются пять, и ты- сячами страниц, скопившихся в ходе их расследования, забиты кабинеты в верх- нем этаже уголовной полиции. Горсточка особенно хитрых и ловких убийц усколь- зает сквозь самые мелкие ячейки любой сети. Охотиться на таких - дело тонкое, не каждому под силу. Словно бросая вызов начальству, Шарко еще разок обошел место преступления, побаловал себя даже осмотром машины, после чего исчез, ни с кем не попрощав- шись . Все смотрели ему вслед молча - все, кроме Маньяна, который продолжал драть глотку. Плевать. В эту минуту Шарко и впрямь видел не особенно ясно, и ему очень хотелось спать. Ночь. Шарко стоит посреди ванной на новеньких электронных весах. Весы отка- либрованы с точностью до ста граммов, все выверено, ни малейшей ошибки быть не может, на циферблате семьдесят килограммов двести граммов. Столько он ве- сил в двадцать лет. При росте метр восемьдесят пять! Стали, как прежде, видны брюшные мышцы, резко обозначились ключицы. Он с гадливостью ощупал это боль- ное тело. Сделал отметку на графике, начерченном на листке бумаги и приклеен- ном к стене несколько месяцев назад. Отметкой обозначался его сегодняшний вес. Линия, представлявшая собой изменения в весе, неуклонно шла вниз - если так пойдет и дальше, бумаги не хватит и придется продолжать прямо на кафеле. Как был, полуголый, он вернулся в спальню - комната выглядела нежилой. Кро- вать, шкаф, разобранные и сваленные горой в углу рельсы от железной дороги, миниатюрные поезда. Радиобудильник, звука которого он не слышал уже целую
вечность, показывал три часа семь минут. Уже скоро. Он сел по-турецки посреди матраса и принялся ждать. Веки его подрагивали, глазами он впился в наглые красные цифры. Три восемь... Три девять... Шарко помимо воли стал мысленно отсчитывать секун- ды : шестьдесят, пятьдесят девять, пятьдесят восемь, пятьдесят семь... Ритуал, от которого ему никак не удавалось отделаться, повторявшийся из ночи в ночь. Адское пламя в его сожженном мозгу. Цифры, обозначающие минуты, менялись. Три десять. Ощущение взрыва, конца света. Год и шестнадцать дней назад, ровно в это время, у него зазвонил телефон. В ту ночь он тоже не спал и сразу узнал мужской голос, прозвучавший в трубке: голос сотрудника лаборатории научно-технического подразделения полиции Пуа- тье, сообщившего ему самое страшное. Слова доносились будто с того света: Результат определенно положительный. Сравнительное исследование ДНК Люси Энебель и сожженной в лесу жертвы показало, что погибшая девочка - либо Кла- ра , либо Жюльетта Энебель, на данный момент мы не можем сказать более точно. Очень сожалею. Шарко, совершенно измученный, нырнул под одеяло и натянул его до подбородка в тщетной надежде поспать хотя бы пару часов. Просто чтобы выжить. Лишь те, кто по-настоящему страдает бессонницей, знают, как долги ночи, как беснуются по ночам призраки... как отдается громом в голове каждый ночной шорох... как жгут голову ночные мысли... Пытаясь избавиться от привычной пытки, старый полицей- ский перепробовал, кажется, всё - и всё напрасно. Он пробовал лежать не ше- лохнувшись , пробовал разные снотворные, пробовал ровно дышать, пробовал даже изнурять себя спортом. Он падал от усталости, тело сдавалось, мозг - нет. А советоваться с психотерапевтом он не желал: довольно с него врачей, которые и так чересчур долго доставали его в связи с шизофренией. Никогда, никогда не дождаться ему душевного покоя. Он закрыл глаза и попытался представить себе желтые воздушные шары, подни- мающиеся и опускающиеся вместе с волной, - может быть, шарики помогут ему за- снуть . Некоторое время спустя он услышал, наконец, гул прибоя, услышал шепот ветра и шелест песка. Руки Франка отяжелели, тело начало цепенеть, он ощущал даже, как сердце гонит кровь в его истощенные мышцы. Но как всегда, стоило ему задремать, пена на гребнях волн окрасилась алой кровью, а наполовину сду- тые шарики выбросило на пляж, по которому тянулись только черные тени ребяти- шек. И он подумал о ней, снова о ней. О Люси Энебель. Вспомнил ее лицо, ее улыб- ку , ее слезы - всё, из чего складывался теперь ее образ. Где она, что с ней? Из своих источников Шарко узнал, что через несколько дней после ареста убийцы и трагедии, которую, кажется, невозможно перенести, Люси подала в отставку. Но с тех пор? Удалось ли ей вынырнуть из черного омута или, подобно ему само- му, она до сих пор на дне пропасти? Каковы ее ночи, из чего складываются ее дни? Истерзанное сердце больного полицейского забилось сильнее. Слишком сильно, так и вовсе не осталось надежды заснуть. Что делать? Шарко повернулся на бок и попытался начать все сначала: волны, воздушные шарики, разогретый песок пляжа... В понедельник шестого сентября телефон зазвонил в двадцать две минуты вось- мого, когда он в одиночестве пил привычный с некоторых пор кофе без кофеина, тупо глядя в не разгаданный даже на треть кроссворд. Прочитал: «Бог зла и на- силия», написал в клеточках: «Сет», и снова надолго задумался, не сводя глаз с газеты: слишком он был взбудоражен. Раньше он покончил бы с таким кроссвор- дом за пару часов, но теперь...
Голос в трубке, а звонил Николя Белланже, его новый начальник, предложил ему как можно быстрее приехать в Мёдон: там, в четырех километрах от Парижа, находится Центр приматологии, в котором, в одной из клеток, найден труп жен- щины, по-видимому, растерзанной шимпанзе. Надо разобраться. Шарко сухо попрощался. М-да, карьера его близится к концу, ему поручают допрашивать обезьян. Он ясно увидел, как коллеги, один за другим, отбрыкива- ются от этого дела и сбагривают его «старику». Он прекрасно представлял себе насмешки, косые взгляды, все эти: «Эй, комиссар, теперь ты колешь мартышек?» Казалось бы, когда печаль так глубока, ни о чем другом уже не думаешь, но он, тем не менее, подумал: «Вот я и пал ниже некуда». Обогнув участок, который занимала Мёдонская обсерватория, Шарко с черепашь- ей скоростью двинулся по узкой лесной дорожке. Рядом сидел новый коллега из команды Белланже - Жак Леваллуа, тридцатилетний, спортивный, с физиономией мальчика-отличника. Жак поступил на работу в уголовную полицию год назад, превосходно пройдя конкурс на лейтенантскую должность при активной поддержке дяди, заместителя начальника бригады по борьбе с наркотиками. В то утро комиссар был, мягко говоря, не слишком разговорчив. Они с Левал- луа пока еще не работали вместе, но Жак, как и все остальные, отлично знал о бурном прошлом своего нового напарника. О множестве пойманных им жестоких убийц... О сложнейших распутанных им делах... О трагической гибели жены и дочери... И о странной болезни, которая поселилась в голове Шарко, а потом неожиданно отступила... Комиссар был для Жака человеком, уцелевшим в катастрофе, одним из истинных героев, волею судьбы оказавшихся на самом дне, героев, к которым от- носятся либо с восхищением, либо с ненавистью. Вот только Жак еще не решил, как ему самому относиться к Шарко. Единственное, в чем он не сомневался: ко- миссар был превосходным следователем. Местность, по которой сейчас ехали полицейские, казалась отрезанной от ми- ра , хотя находилась в двух шагах от столицы. Сколько видит глаз, деревья, мягкий свет, пышная растительность... Скромная табличка, оповещавшая: «Центр приматологии, НИО 6552 ЭЭЭ». - «ЭЭЭ» означает «Этология-Эволюция-Экология», - объявил Леваллуа, чтобы разрядить атмосферу. - «Этология-Эволюция-Экология» - с чем это едят? - Честно говоря, не имею понятия. Шарко свернул и припарковался на стоянке, где стояло уже штук десять машин, принадлежавших, видимо, сотрудникам Центра приматологии, и одна полицейская. Центр, расположенный посреди леса и огороженный высоким частоколом, напоминал укрепленный лагерь, но калитка сейчас - а как могло быть иначе при таких об- стоятельствах? - была распахнута настежь. Офицеры, молодой и старый, молча прошли на территорию и двинулись по направлению к группе оживленно беседовав- ших в конце грунтовой дорожки мужчин и женщин. Здесь, в центре, все выглядело естественно. Огромные вольеры по обе стороны дорожки создавали впечатление, что животные находятся на свободе: решетки бы- ли совсем незаметными, а проволочная сетка между деревьев выкрашена под цвет листвы. Обезьяны всех пород и размеров играли в вольерах или, покрикивая, ви- сели, уцепившись хвостами за ветки. Лемуры, сбившись в кучки, разглядывали новоприбывших огромными зелеными глазами. Тропические джунгли на парижский лад. Заметив новоприбывших, от группы отделилась темноволосая женщина с усталым осунувшимся лицом. Когда она приблизилась, стало видно, что ей лет пятьдесят и что она немножко похожа на Сигурни Уивер в фильме «Гориллы в тумане». Ле-
валлуа гордо протянул ей служебное удостоверение с трехцветной полосой в уголке. - Парижская уголовная полиция. Я - лейтенант Леваллуа, а это... - Комиссар Шарко, - подхватил тот. Рукопожатие женщины оказалось неожиданно крепким. - Клементина Жаспар. Я приматолог и руководитель центра. То, что у нас про- изошло , ужасно. - Одна из ваших обезьян напала на сотрудницу? Жаспар печально покачала головой. Шарко, глядя на ее прожаренную явно не французским солнцем кожу, на пальцы в трещинах, подумал: эта женщина всю жизнь прожила на природе, а шрам на ее предплечье мог остаться от удара маче- те . - Я не понимаю, что произошло. Шери из тех, кто и мухи не обидит. Она про- сто не могла поступить так жестоко. - Шери - это... - Моя обезьяна. Шимпанзе из Западной Африки, она уже очень давно живет у меня. - Покажете нам, где это случилось? Клементина кивнула и показала пальцем на длинное белое одноэтажное строе- ние: - Там у нас питомник подопытных животных и лаборатории. До вас уже приехали двое полицейских из ближайшего участка, один сейчас внутри, а другой... точно не знаю, но, кажется, он осматривает участок и одновременно говорит по теле- фону. Пойдемте со мной. Приезжие издали поздоровались с сотрудниками центра, судя по всему чрезвы- чайно взволнованными произошедшим. Сотрудников было четверо или пятеро, все они держали в руках пластиковые стаканчики с кофе и что-то горячо обсуждали. Шарко внимательно всмотрелся в каждого из них, потом повернулся к Жаспар: - Чем именно занимается ваш центр? - Главным образом - этологией. Мы пытаемся понять, как формировались в ходе биологической эволюции сообщества приматов - ведь почти все обезьяны и боль- шинство полуобезьян живут группами, как формировались их познавательные спо- собности. С этой целью мы изучаем, как наши подопечные перемещаются с места на место, как применяют различные орудия, как размножаются. Здесь, на восьми гектарах земли, проживает сотня приматов. Прибыли они сюда из десяти разных стран, но в основном из Африки. Ни Шарко, ни его коллега ничего не записывали, они даже блокнотов не доста- ли: а зачем, если уже практически все ясно и дело можно заранее считать рас- крытым? На ветках деревьев, время от времени меняя высоту, лениво покачива- лись рыжие мохнатые комья, это была семья орангутанов, к груди одной из самок прочно приклеился малыш. - А жертва? Что она тут делала? Тоже, пожалуйста, поточнее. - Ева Лутц училась в университете Жюсьё, специализировалась в эволюционной биологии. Здесь у нас она прожила три недели, готовила свою научную работу. - А что такое «эволюционная биология»? - Скажите сначала, а вам известно, что такое «геном»? - Очень приблизительно. - Геном - это совокупность всех генов организма, его полный хромосомный на- бор. Основу генома составляет молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты, ДНК. Поскольку в каждом геноме присутствуют двадцать три пары различных хромосом, мы получаем последовательность из более чем трех миллиардов данных, которая является своего рода инструкцией по строительству нашего организма. Так вот, исследуя геномы, мы восстанавливаем историю жизни. Задача эволюционной биоло- гии - разобраться, как появляются новые виды и породы живых организмов, отку-
да берутся новые вирусы - скажем, вирус СПИДа или вирус атипичной пневмонии, почему одни вирусы исчезают, а другие живучи. А одновременно - ответить на множество вопросов, касающихся эволюции жизни. По какой, например, причине мы стареем и умираем. Вероятно, вы слышали о естественном отборе, о мутациях, о генетических, наследственных заболеваниях? - Естественный отбор? Что-то такое связанное с Дарвином и его компанией? Смутно себе представляю. - Хорошо. Вот мы и пришли. Клементина открыла дверь в питомник. Миновав небольшой кабинет с нескольки- ми компьютерами, они оказались в просторном помещении, заставленном клетками разного размера. Одни пустовали, в других резвились лемуры. На полках стелла- жей громоздились игрушки из яркого пластика: разноцветные геометрические фи- гуры, пазлы из крупных кусков, какие-то емкости. Пахло тут неприятно: старой кожей и нечистотами. Взволнованная Жаспар остановилась и указала пальцем: - Вон там это случилось. Можете подойти и посмотреть. А я, простите, оста- нусь здесь, мне тяжело это видеть снова. - Понятно. Шарко и Леваллуа подошли к усатому оперативнику, дежурившему на месте пре- ступления, пожали ему руку. В последней по счету клетке, большом, состоявшем из решеток кубе с ребром метра в три, на полу, среди стружек и соломы, они увидели жертву - девушку лет двадцати трех или двадцати четырех. Поза у девушки была такая, словно она прилегла позагорать: руки свободно закинуты назад. На правой щеке глубокая, доходящая до подбородка рана, совершенно явно - от укуса. Блузку на девушке разодрали в клочья, туфли сорвали с ног и выбросили из клетки, теперь они ва- лялись посреди комнаты, в нескольких метрах от тела. Под затылком - лужа кро- ви, посередине лужи - тяжелое металлическое, то ли бронзовое, то ли медное, пресс-папье. В правом заднем углу той же клетки сидела, сжавшись в комок, обезьяна - вся в крови. Кровь блестела на ее шерсти, на всех четырех конечностях. Обезьяна была большая, черная, с мощной спиной, с длинными тонкими, поросшими волосом руками. Когда парижские полицейские подошли к клетке, Шери подняла голову, посмотрела на них, и комиссар за долю секунды успел прочесть в ее глазах глу- бокую тоску. Потом обезьяна повернулась к наблюдателям спиной и опять съежи- лась . Усатый дежурный крутил в пальцах давно погасшую сигарету. - Тут ничего не поделаешь. Эта чертова макака не желает сдвинуться ни на сантиметр. Только и ждем вашего указания, чтобы усыпить ее. Шарко обратился к Жаспар, по-прежнему стоявшей у двери: - Кто обнаружил тело? Вопроса она не услышала: быстро подойдя, она уставилась на усатого сумрач- ным взглядом: - Шери никакая не макака. Она самка шимпанзе, и я работаю с ней уже больше тридцати семи лет. Дежурный полицейский пожал плечами: - Макаки они или кто, но, в конце концов, рано или поздно, эти твари всегда на нас нападают. Вот вам и доказательство. Лейтенант Жак Леваллуа как можно вежливее предложил усачу выйти подышать. Атмосфера становилась все более напряженной, казалось, в воздухе копится электричество. Шарко спокойно повторил вопрос: - Кто обнаружил тело? Клементина стояла теперь рядом с ним - маленькая, коренастая, она нервно выкручивала себе пальцы и прилагала все усилия для того, чтобы не смотреть в сторону несчастной жертвы. Шарко знал, что, когда первый прилив любопытства
угасает, большинство людей не в состоянии находиться лицом к лицу со смертью. А видеть эту растерзанную девушку было и впрямь невыносимо. - Эрве Бек, он у нас ухаживает за подопытными животными, и каждый день при- ходит ровно в шесть утра чистить клетки. Когда Эрве вошел сегодня в питомник и увидел то, что увидел, он немедленно вызвал полицию. - Дверца клетки, когда он вошел, была заперта? - Нет, распахнута настежь. Эрве сам закрыл ее сразу же, как увидел тело: на случай, если Шери захочет сбежать. - Где сейчас Эрве? - Там, снаружи, со всеми остальными. - Отлично. А это пресс-папье за головой жертвы... откуда оно? - Из кабинета, в котором работала Ева. - Как вы думаете, зачем ей понадобилось посреди ночи открывать клетку? И зачем она вошла к обезьяне с пресс-папье? - Шери - талисман нашего центра. В отличие от всех других животных в клетке она только спит, а остальное время проводит там, где ей нравится, и ходит ку- да угодно. Иногда она тащит к себе какие-то предметы, причем особенно ей нра- вятся блестящие. В обязанности Евы входило, заканчивая ежедневные наблюдения за Шери, возвращать шимпанзе в клетку и запирать ее там. Надо еще сказать, что днем Ева чаще всего отсутствовала, она и приходила на работу поздно, и уходила последняя. Мы ей доверяли во всем. Клементина посмотрела на свою злосчастную коллегу. - Шери, повторяю, мухи не обидит, она совершенно неопасна. Все приматологи Франции знают эту обезьяну и ценят в ней доброжелательность, ум, а главное - способность выражать свои мысли. - Способность выражать свои мысли?! - Да. Шери владеет амесланом, языком жестов, который называют еще американ- ским языком глухонемых. Она научилась ему больше тридцати лет назад в Инсти- туте коммуникации между человеком и шимпанзе, в Элленсбурге. Всю свою жизнь я провела рядом с ней, восхищаясь тем, как она быстро продвигается вперед, деля с ней радости и огорчения. И готова повторять снова и снова, что она не спо- собна... Жаспар вдруг замолчала, похоже, только сейчас осознав очевидное: обезьяна вся в крови, жертва - у ее ног, причина смерти Евы - удар по голове и укус. Но что же такое здесь произошло? Как Шери могла совершить подобное? Клементи- на попробовала заговорить с животным через решетку, но, несмотря на все уси- лия приматолога, обезьяна даже не пошевелилась, она словно оцепенела. - Шери не хочет разговаривать с нами. Думаю, она сильно травмирована, - вздохнула мадам Жаспар. Шарко и его молодой коллега обменялись понимающими взглядами. Лейтенант вы- шел, на ходу набирая номер на мобильнике, Шарко пошарил в карманах мешковатых джинсов. Ему было не по себе перед этим несчастным, съежившимся в углу живот- ным и трупом совсем молодой женщины, в глазах которой нечего было прочесть, кроме пустоты. - Мадам, вот-вот будет возбуждено уголовное дело, уже началось предвари- тельное следствие. Мой напарник вызывает сюда бригаду криминалистов, которые соберут улики, и полицейских для опроса свидетелей. Казалось, слова Шарко немножко успокоили директора центра. Но ведь она не понимала, что это все - формальности. Даже если кто-то повесился в запертой изнутри комнате, требуется провести расследование, чтобы подтвердить, что это действительно самоубийство, а не инсценировка, маскирующая преступление. Шар- ко, разглядывая обезьяну, на минутку задался вопросом, а можно ли снять у жи- вотного отпечатки пальцев. - Вы же понимаете, что всем им нужно будет войти в клетку, нужно будет
взять кое-какие анализы у вашей... э-э-э... вашей подопечной, осмотреть ее десны, ее ногти, чтобы убедиться, есть ли там следы крови жертвы: это свидетельство- вало бы о нападении. Стало быть, мы вынуждены будем ее усыпить. Клементина Жаспар некоторое время молча смотрела на толстые прутья решетки, потом не слишком уверенно согласилась: - Да, понимаю. Но пообещайте мне не делать ей больно и не причинять зла, пока не откроется, что случилось на самом деле. Эта обезьяна более человечна, чем большинство окружающих нас людей. Я подобрала ее в джунглях умирающей, раненной браконьерами, мать Шери убили на ее глазах, она мне как ребенок, в ней вся моя жизнь. Кто-кто, а Шарко знал, что такое потерять любимое существо, не важно - че- ловека или животное, и он попытался найти для ответа самые нейтральные слова: - Не могу ничего обещать, мадам, но постараюсь сделать все, что от меня за- висит . Жаспар печально вздохнула и еле слышно сказала: - Хорошо, спасибо, комиссар. Пойду принесу пистолет для подкожного впрыски- вания . Шарко подошел к клетке поближе, присел на корточки, стараясь не задевать решетку. Не могло быть никаких сомнений: след на лице жертвы оставили челюсти животного. Вполне вероятно - обезьяны, и вполне понятно, как все происходило. Шимпанзе ударила девушку по голове пресс-папье и укусила ее, скорее всего не осознавая, почему и зачем это делает. Комиссар слышал о внезапных приступах ярости у приматов, способных в таком состоянии без всякой видимой причины уничтожить собственное потомство. Может быть, Ева вела себя недостаточно ос- торожно, может быть, она потребовала чего-то от шимпанзе в неудачное время. Одно точно: ничего хорошего этой бедолаге с оттопыренными ушами без мочек и тяжелой челюстью не светит. - Тебе тридцать семь, старушка уже, да? А знаешь, тебе ведь столько же лет, сколько женщине, которую я любил... Понимаешь? Свихнуться никогда не поздно, да? Почему ты не хочешь объяснить, что на самом деле произошло? Вошла Клементина с предметом, странно напоминавшим краскораспылитель. Шарко выпрямился и бросил взгляд на потолок. - А тут ведь повсюду камеры видеонаблюдения. Вы не подумали, что... - Это ничего не даст. Именно Ева должна была включить охранную сигнализацию и вообще всё, в том числе и камеры, только после того, как запрет двери. Клементина вздохнула и направила пистолет на обезьяну. - Прости, мое солнышко, деточка моя... Именно в этот момент Шарко обернулся и взглянул женщине прямо в глаза. Вся напряженная, она медленно приближалась к клетке, рука с оружием дрожала. - Нет, простите, я не смогу! Шарко взял пистолет с лекарством из рук приматолога: - Ладно, не надо, я сам. Обезьяна, которая так и оставалась в углу, слегка выпрямилась, протянула вперед руки ладонями наружу, потом, чуть отпрянув и вжавшись в решетку спи- ной, поднесла ладони к лицу. Шарко прицелился, но Жаспар вцепилась в его ру- ку: - Погодите, погодите! Она наконец-то заговорила! Шери сделала еще несколько знаков: опустив ладони к полу, помахала руками на уровне ушей, будто пугая ребенка, затем прикрыла губы правой рукой и уро- нила ее вниз. Эту серию жестов шимпанзе повторила три, нет, четыре раза, по- сле чего подошла к телу Евы Лутц и нежно погладила девушку по щеке с укусом. Шарко показалось, что он сроду не видел столько чувства, столько волнения во взгляде живого существа. Это животное действительно прямо-таки излучало глу- бокую человечность. Сердце старого полицейского сжалось. Какого черта он так
расчувствовался из-за этой обезьяны? - и что же она говорит? - Она все время повторяет одно и то же: «страх, чудовище, злой... страх, чу- довище, злой...» В Клементине пробудилась надежда. - Я же вам говорила: Шери невиновна! Сюда кто-то приходил. Кто-то, кто убил Еву. - Спросите у Шери, видела ли она раньше это «злое чудовище». Шимпанзе внимательно смотрела на руки и губы приматолога, передававшие ей серию знаков. - В ее словаре больше четырехсот пятидесяти слов. Если точно сформулировать вопрос, она все поймет. Шери подумала и покачала головой. Комиссару не верилось: вот прямо рядом с ним женщина разговаривает с обезьяной - нашим родственником, стоящим на со- седней ступеньке эволюции. - Спросите ее, зачем это чудовище сюда явилось. Снова жесты Клементины, и снова ответ Шери. Большой и указательный палец правой руки - как буква «V», потом обезьяна быстро прикрывает это «V» откры- той ладонью левой. Затем указывает на труп. И перевод: - Убить. Убить Еву. Шарко почесал подбородок, он был озадачен и настроен, в общем-то, скептиче- ски. - Что, на ваш взгляд, значит для Шери слово «чудовище»? - Жестокое, агрессивное существо, намеренное причинить зло. Она совершенно точно говорит не о человеке, потому что в этом случае сказала бы прямо - «че- ловек» . Это... это мне трудно понять. - А что, обезьяны способны придумать или просто соврать? - Если речь об инстинкте самосохранения, о выживании, им случается «обманы- вать». Скажем, в стае начинается драка, все - в кучу, бьются не на жизнь, а на смерть. В этом случае наблюдающая за сражением обезьяна может подать сиг- нал о нападении извне с единственной целью: чтобы все разбежались, друг друга не покалечив. Раз Шери сказала, что видела чудовище, значит, она действитель- но видела чудовище. Может быть, другую, более крупную и очень злобную обезья- ну , которую восприняла как чудовище. Комиссар просто не знал, что и думать. Он смертельно устал и до крайности запутался, хотя все вроде было предельно ясно. Еще бы не ясно: обезьяна, клетка, труп с прокушенной щекой и даже тяжелый предмет, которым нанесено смертельное ранение, налицо - всё как в стандартном детективе. Но как-то уж слишком хорошо все сходится. И возможно, здесь побывало «чудовище». А в таком случае говорящая обезьяна из категории подозреваемых переходит в категорию свидетелей преступления. Ему бы выпить еще кофе, ему бы хоть что-то проглотить... Пока Шарко размыш- лял, шимпанзе снова удалилась в тот же угол и повернулась к нему спиной. Ко- миссар снова прицелился. - Я бы очень хотел поверить тебе, Шери, но сейчас у меня нет выбора. Он выстрелил. Стрела с красным кончиком впилась в спину обезьяны, та попы- талась ее вырвать, но не успела - рухнула всего в нескольких сантиметрах от трупа Евы Лутц. У Жаспар выступили на глазах слезы. - Прости, моя родная... у нас действительно не было выбора. Шарко передал приматологу пистолет и спросил: - Как вы думаете, мог быть у «злого чудовища» мотив? С чего бы ему нападать на Еву? - Не знаю. Правда, позавчера я открыла кое-что, касающееся Евы, что, может быть, и связано с...
- Что же? Жаспар в последний раз взглянула на труп, потом на безжизненное тело Шери, тяжело вздохнула и, наконец, заговорила: - Пойдите выпейте кофе, комиссар, вы же беспрерывно зеваете! Потом я вам все объясню, а пока... пока извещу родителей Евы о том, что случилось. Шарко придержал ее за запястье: - Нет, погодите. Еву убили, это произошло внезапно, и родителям о смерти ребенка не сообщают вот так, по телефону. Мы сами это сделаем: к несчастью, это - составная часть нашей работы. ЕЗ Для большинства учеников начальной школы начало занятий - время самое, что ни на есть радостное. Позади два месяца разлуки, каждый снова окружен друзья- ми, каждый рассказывает, как провел каникулы, хвастается новым ранцем с Чело- веком-пауком или сумкой с Дорой Маркес в розовой футболке и фиолетовых шор- тах. Запах новенькой кожи, нетронутых пока карандашей и ластиков... Ребятишки меряются ростом, здороваются, подтрунивают друг над другом, задирают друг друга. Красочный, сияющий мир детства. Когда Люси в то утро понедельника подошла к школьной ограде, дети уже со- брались во дворе, в крытой галерее. Писк, визг, крики, а то и плач. Пройдет несколько минут, прозвенит звонок - мальчики и девочки разойдутся по классам. Впереди целый год учебы. Некоторых, главным образом малышей, только что вы- пустившихся из детского сада, привели родители. Для всех начинался важный этап жизни. Частная школа Святой Елены - не та, куда Люси водила девочек до трагедии. Детский психиатр сказал ей, что не существует готовых рецептов того, как ре- бенку жить после смерти сестры, тем более, когда речь о близнецах. Исходя из этого, Люси решила для начала сменить школу: новая обстановка, новые товари- щи , новые учителя, новые привычки - может быть, так Жюльетте будет легче. Да и самой Люси тоже пойдет на пользу, если она перережет пуповину, связывавшую с прошлым. Она не хотела, чтобы ее потихоньку рассматривали, как всегда быва- ет в подобных случаях, не хотела, чтобы с ней заговаривали только с традици- онной для подобных случаев преамбулой: «Глубоко вам соболезную...». Здесь никто ее не знает, никто не станет разглядывать. Здесь она - просто мама, очередная из целой толпы. Прижавшись к решетке ограды, Люси сквозь прутья вглядывалась в детишек под крышей галереи, пыталась найти в разноцветной гурьбе Жюльетту. Да вот же она - наконец-то! Малышка улыбалась, было заметно, что она сгорает от нетерпения, ей очень хотелось скорее начать учиться. Несколько секунд Жюльетта постояла посреди безразличной к ней оравы школьников, потом двинулась туда, где уже начинали строиться, таща за собой новенький ранец на колесиках. Дети - они ведь давно знали друг друга - не обращали на новенькую внимания, смеялись, разговаривали. Учительница повернулась к ограде, где толпились родители, взглядом давая им понять, что всё в порядке, и вернулась к своим обязанно- стям. Земля вертится по-прежнему, жизнь продолжается. Когда закончилась перекличка, дети были уже в коридоре, а большая часть ро- дителей ушла, Люси поспешила во двор и нагнала учительницу: - Простите, мадам! Есть одна очень важная вещь, о которой я забыла спросить раньше. Это касается переменок. Скажите, учителя всегда выходят во двор вме- сте с учениками, они следят за детьми? И еще: эта калитка, вы всякий раз ее запираете, когда кто-то заходит или выходит? - Калитку запирают, как только школьный двор покинут последние из родите- лей. Не тревожьтесь о вашем ребенке: если есть место, где дети в полной безо-
пасности, то оно именно здесь. А вы - мадам... - Энебель. Мама Жюльетты. Учительница, казалось, задумалась. - Жюльетта Энебель... Нет, не помню, простите, у меня еще не уложились в го- лове имена и лица. Ничего, скоро все будет в порядке. А теперь, если позволи- те... Женщина взбежала по лестнице и исчезла за дверью. Люси вышла со двора успокоенная: учительница права, тревожиться не о чем. Эта школа - одна из тех лилльских школ, которые славятся заботой о детях и об их безопасности. Одинокая, втянув голову в плечи, сунув руки в карманы, она медленно подни- малась пешком по бульвару Вобан, одному из студенческих кварталов города, где расположены Коммерческая школа, Католический институт искусства и ремесел, Высший институт электроники и цифровых технологий... Тротуары заполнены молоде- жью, служащими в строгих костюмах, курьерами всех мастей. После двух месяцев летней истомы город оживает. Давно пора, подумала Люси. Взглянула на часы - восемь тридцать пять. Надо как-то убить время: до нача- ла работы в бюро претензий поблизости от Евралилля7, который всего в двух ки- лометрах отсюда, больше часа. С девяти сорока пяти до восемнадцати тридцати плюс сорок пять минут обеденного перерыва. Дебильный контракт на полгода - «в соответствии с трудовым законодательством», - вынуждающий тебя целый день на- рываться на оскорбления, зато не оставляющий времени и сил жевать привычную жвачку. В ее обстоятельствах идеальная работа. Она поколебалась. Можно посидеть до начала работы в кафе и истратить за час несколько евро, а можно зайти домой, и выгулять щенка-Лабрадора. Люси решила, что второй вариант предпочтительнее: никаких лишних расходов. И потом, если она сумеет взять себя в руки, у нее найдется время на то, чтобы хоть немножко заниматься спортом, как раньше: почему бы, например, не бегать вместе с соба- кой каждое утро полчаса вокруг Цитадели? Надышаться, напитать кислородом моз- ги и мышцы - это явно пойдет ей на пользу. Телу пора оживать. Люси свернула к дому - одному из тех, в которых вперемежку селились посто- 7 Евралилль в Лилье - суперсовременный бизнес-центр рядом с железнодорожным вокзалом для высокоскоростных поездов.
янные съемщики и студенты. Здание, характерное для этого квартала: темный кирпич, выверенная, надежная, без всяких завитушек архитектура. Довольно дол- го Люси хотелось все бросить - поменять город, лица, обстановку, начать с ну- ля. А потом она подумала: зачем? К чему она, в конце концов, придет? Да и на какие деньги все это делать? Кроме того, уехать из Лилля означало уехать от матери, а на это Люси в свои тридцать восемь еще не чувствовала себя способ- ной. - Люси? Она остановилась, услышав оклик. Узнала этот голос: низкий, гудящий. Она обернулась и замерла: да, это ее бывший начальник из Управления судебной по- лиции Лилля. - Майор Кашмарек? Вы? За год он ничуточки не переменился. Та же предписанная уставом стрижка ежи- ком, то же квадратное лицо, та же бульдожья челюсть. И черные джинсы все та- кие же, и вечные его ботинки «Доктор Мартене» на шнуровке и с задранными нос- ками, но голубая в полоску сорочка делает майора почти элегантным. На сколько же он старше Люси - лет на десять? Кашмарек подошел, она протянула руку, он склонился было, чтобы поцеловать, оба сразу почувствовали себя глупо, так что дело ограничилось рукопожатием и неловкими улыбками. Бывший начальник молча смотрел на Люси. Не сказать, что выглядит она хоро- шо , но он ожидал худшего. Светлые волосы отросли до лопаток, щеки немного за- пали, но черты лица от этого стали тоньше, а голубые глаза, которые она те- перь не подводила, казались огромными. Настоящая женщина, красивая, но в тол- пе, спешащей на работу, такую, пожалуй, не заметишь, а уж о личной ее траге- дии и вовсе не догадаешься. В общем, почти та же Люси, какую он знал прежде. - Пригласишь меня на чашечку кофе? - Ну... мне скоро в присутствие, и... - Я ненадолго. Мне надо сказать тебе кое-что важное, но лучше не здесь. Сердце Люси сжалось: внезапное появление бывшего шефа, майора полиции, явно не сулило ничего хорошего. - Это связано с Царно? - Давай поднимемся к тебе. Пожалуйста. От одного имени убийцы ее дочери Люси ощутила приступ тошноты. Ее может вы- рвать прямо тут, так что действительно лучше подняться, мелькнула мысль. Люси собралась с духом, стараясь выглядеть сильной, и повела Кашмарека наверх, мысли ее крутились с бешеной скоростью. Что он собирается сказать? Грегори Царно дали тридцать лет, из них двадцать пять - строгого режима. Эта сволочь сидит в тюрьме городка Вивонн, в шестистах с лишним километрах отсюда. Может быть, его перевели? Может быть, он женился там, прямо в камере? Может быть, он написал книгу о своей подлой жизни? Кашмарек молча вошел в квартиру. За все годы, что они работали вместе, он ни разу не переступал порога своей подчиненной: оба уважали субординацию. К нему, виляя хвостом, бросился палевый Лабрадор. Полицейский с удовольствием погладил пса - он любил собак. - Как мальчика зовут? - Кларк. - Привет, Кларк! А сколько ему? - Скоро год. Дверь из прихожей вела в комнату, заваленную детскими вещами. Игрушки, рас- краски , одежда, видеоигры, книжки с заданиями на лето. - У меня жуткий бардак, простите, - сказала Люси. Майор посмотрел на нее с печальной улыбкой: - Да брось ты, не извиняйся.
В гостиной, на низком шкафчике с посудой, десятки фотографий близняшек. На первый взгляд Клару от Жюльетты не отличишь, но Люси когда-то объяснила ему, что у одной из девочек, Кашмарек забыл у которой, на радужке черное пятнышко. Он стиснул зубы. Сколько же он видел у себя в кабинете несчастных родителей с навеки запечатлевшейся на лицах болью! Зачем Люси эта выставка? Она же таким образом обрекает себя на вечную муку, вечное истязание. Или для нее это спо- соб преодолеть трагедию, способ противостоять горю? А что на самом деле чув- ствуют родители, потерявшие детей? Невозможность понять и принять случившее- ся? Вечный гнев? Вечное: «Почему это досталось именно мне?» Если они католи- ки, то отвергают ли в таких случаях Бога или, наоборот, обращаются к Нему за помощью? Как много вопросов, и как странно, что до сегодняшнего дня он нико- гда не задавался ими. Они прошли на кухню, и Люси включила кофеварку. - Прежде чем вы спросите меня, как мне живется, скажу: не проходит ни се- кунды, чтобы я не думала о случившемся. Когда это произошло, майор, я оказа- лась по ту сторону границы. Я оказалась с теми, кто всегда был рядом с нами, но не особенно занимал наше внимание: с потерпевшими... нет, с жертвами. С жертвами, которые еще дышат и даже иногда смеются. Жизнь на оставшемся им от- резке пути продолжается, и, значит, я - в порядке. Насколько можно, в поряд- ке . Она взглянула на двух кукол в углу, одинаково одетых, одинаково причесан- ных. - Ну и потом... у меня же осталась Жюльетта... И мне нужно теперь сделать для нее всё. Кашмарек перевел тяжелый взгляд с кукол на хозяйку дома. Она заметила это и сочла нужным объяснить: - Вас, кажется, удивили эти куклы? Две куклы, а дочь только одна... Люси подошла к куклам, взяла одну в руки, поправила серую жилетку. - Для Жюльетты Клара жива. Психиатр сказал, что нужно время, чтобы девочка физически отделила себя от сестры. Может быть, на это уйдут многие годы, но, в конце концов, это случится. А пока у малышки в голове нечто вроде защиты: механизм, который призывает Клару, когда Жюльетта в ней нуждается. Тот самый механизм, что иногда делает нас терпимыми к душевной боли, что помогает нам перенести куда больше, чем мы можем себе представить. В любом случае таинст- венная связь между однояйцевыми близнецами не исчезает никогда. Клара так и останется жить в голове у Жюльетты. И в моей тоже. Даже через пятьдесят лет. Клара будет жить всегда... И я хочу этого сейчас больше всего на свете. Чтобы она продолжала жить. В голове моей дочки и в моей. Полицейский взял стул и уселся, поставив локти на стол и опершись подбород- ком на сжатые кулаки. Он молча взглянул на Люси, потом снова огляделся: ни единой бутылки спиртного, ни единой упаковки таблеток или порошков. И ни ма- лейшего признака распущенности, неопрятности - всё по местам, посуда вымыта, приятно пахнет лимоном. - А ты сама? Ты обращалась за помощью? Я имею в виду, к психиатру или пси- хологу? - И да и нет. Походила к одному, в самом начале, но... мне показалось, что это ничего не дает. Я даже не помню, что было на этих сеансах. Думаю, что мо- ему сознанию самому удалось справиться: я поставила барьер. Люси замолчала. Кашмарек решил, что лучше сменить тему. - Нам, в бригаде, очень тебя не хватает. Нам ведь это тоже далось непросто, ты же знаешь? - Это всем далось непросто. - А как у тебя с деньгами? - Нормально... Если не выпендриваться, работа найдется всегда.
Люси нажала на кнопку, чашки быстро наполнились. Время шло, стрелка часов звучно отмеряла секунды. Восемь пятьдесят. Через час начнутся звонки, начнет- ся ругань в трубке, аж в ушах загудит. Поставив перед майором чашку с кофе, Люси села напротив и спросила без обиняков: - Так что там с Царно? - Его обнаружили в тюремном карцере мертвым. Погиб от потери крови. ЕЗ Приехали заместитель прокурора, отдавшего приказ забрать тело Евы Лутц, и четверо криминалистов. Заместитель в костюме и при галстуке, криминалисты - в белых стерильных комбинезонах, придававших им сходство с карнавальными зайчи- ками, но позволявших не оставлять лишних следов на месте преступления. Прак- тически следом за ними появились оперативники, ветеринар центра и работники морга, так что вскоре здесь собралось и засуетилось человек десять, все с единственной целью - установить истину. Пока Леваллуа допрашивал Эрве Бека, в обязанности которого входил уход за подопытными животными, Шарко с Клементиной Жаспар прогуливались по аллейкам между вольерами, где содержались колонии различных обезьян. Ветки деревьев трепетали на ветру, шелестели листья, то тут, то там раздавались пронзитель- ные крики, другие непривычные для полицейского уха звуки. Равнодушные к разы- гравшейся в центре трагедии приматы жили своей обычной для начала дня жизнью: искали друг у друга блох, собирали со стволов термитов, играли со своими чет- верорукими детенышами. Клементина остановилась перед небольшой башенкой, откуда можно было наблю- дать за животными сверху, оперлась локтями на горизонтальный брус. В руках у директора Центра приматологии была папка для бумаг с резинками, и Шарко снова обратил внимание на то, какие толстые и корявые у Клементины пальцы. - Евина диссертация была посвящена основным принципам биологической эволю- ции, а в связи с этим - латерализации у крупных обезьян различных функций, например, формированию праворукости или леворукости. Это помогло бы понять, почему люди куда чаще рождаются правшами, чем левшами. - За этим она и приехала в ваш центр? - Да, и должна была остаться здесь до конца октября. Ева приступила к рабо- те еще в две тысячи седьмом году, но собственно литерализацией занялась толь- ко в конце лета две тысячи девятого. Ее заинтересовали тогда пять видов круп- ных приматов: люди, бонобо, шимпанзе, гориллы и орангутаны. Здесь у нас ей для начала надо было составить статистические таблицы. Она наблюдала за раз- ными видами обезьян, отмечала и регистрировала, какой рукой приматы хватают палку, чтобы собирать муравьев, как изготовляют для себя орудия и как раска- лывают орехи. Потом из всего этого предстояло сделать выводы. Шарко тем временем допивал четвертую чашку кофе без кофеина. - Ева работала одна? - Совершенно одна. Существовала здесь, как свободный электрон. Милая, скромная девушка, очень любившая животных. «Жаспар, наверное, тоже любит животных, - подумал Шарко. Смотрит на своих приматов с такой какой-то особенной нежностью в глазах, будто каждый из них - ее обожаемое дитя». Клементина протянула полицейскому папку: - А теперь читайте внимательно. Это результаты наблюдений Евы за животными со времени прихода в центр, то есть за двадцать дней. Папка лежала на пись- менном столе - вероятно, Ева вчера собиралась взять ее, уходя... Шарко снял резинки. - А что, собственно, мне скажут эти результаты?
- По каждой из обезьян каждой из колоний Ева должна была записывать целый набор параметров: повторения у одной и той же особи некоторых жестов, отме- ченных в левой колонке ее протоколов, свидетельствовали бы о наличии или от- сутствии у животного латерализации. Комиссар открыл папку, проглядел несколько листков. Сплошь таблицы. Сверху напечатаны сведения, имеющие, видимо, отношение к обезьянам, сгруппированным по видам. От руки не вписано ровно ничего - все клетки таблиц пусты. - Получается, Ева Лутц не работала? - Получается так. Или работала не над той темой, которая обозначена ее на- учным руководителем. Но при этом мне говорила обратное: рассказывала, что за три недели довольно далеко продвинулась и точно успеет уложиться в срок. - А зачем ей было приезжать сюда, если она не собиралась ничего делать? - Затем, что ей надо было выполнить требования научного руководителя, за- тем, что у нее были бы неприятности, узнай он, что его подопечная не выполня- ет его требований. Оливье Солерс не церемонится со своими учениками и не вы- носит нарушений дисциплины. Если бы Солерс разозлился на Еву, плакала бы ее степень. - А она была честолюбива? - Весьма! Я это поняла сразу, почти ничего еще о ней не зная. Несмотря на молодость, Ева успела уже очень серьезно изучить латерализацию у некоторых видов птиц и рыб, более того - успела опубликовать материалы об этом, причем точность и глубина ее исследований были отмечены в статьях авторитетных науч- ных журналов. Согласитесь, такое крайне редко случается, когда автор материа- лов - двадцатипятилетняя девушка. Ева Лутц была блистательным ученым, она уже мечтала о Нобелевской премии и банкете по этому поводу... Шарко не смог сдержать улыбки. Услышав, до чего необычными предметами инте- ресуются ученые, он - со своими самыми, что ни на есть заурядными, обыденными делами - сразу показался себе безнадежно отсталым. - Простите, но... как-то я не очень уловил. Зачем нам знать, правша какая-то рыба или левша? Какая и кому от этого польза? Да и трудно представить, в чем может выражаться праворукость у рыбы! У обезьяны - понятно, но у рыбы? - Да-да, понимаю, что вас смутило. У вас же все донельзя конкретно: охоти- тесь за убийцами, сажаете их за решетку. - К несчастью, так и есть. - А мы, мы хотим узнать, откуда мы взялись такие, для того, чтобы понять, куда придем. Мы следуем за нитью жизни, и наблюдение за тем, какие виды, по- роды, сорта она создает - будь то растения, вирусы, бактерии или животные, - помогает нам разобраться в нас самих. Латерализация у некоторых рыб, живущих в сообществах, стаях, более чем значима. Случалось ли вам видеть, как ведет себя косяк рыбы, когда к нему приближается хищник? Все рыбы сворачивают в од- ном и том же направлении, чтобы так и остаться всем вместе, чтобы на них было труднее напасть. Они не раздумывают, они не говорят себе: «Тревога! Сейчас мне надо повернуть налево, как все мои товарищи!» - нет, это социальное пове- дение составляет часть их природы, оно заложено в их гены, если вам нужен бо- лее или менее точный образ. Благодаря латерализации в случае с рыбами выжива- ет наиболее способный, наиболее пригодный к рыбьей жизни, только он и выжива- ет - вернее, его выбирают для жизни. - «Выбирают»? Кто выбирает? Высший разум? - Конечно же, нет. Тезисам сторонников креационизма типа: «Господь создал человека, равно как и все живые существа, населяющие Землю» - нет места ни в нашем центре, ни в любом другом научном сообществе. Конечно же, не высший ра- зум. Его выбирает Эволюция - с большой буквы. Эволюция создает условия для всего, что благоприятствует распространению генов, причем не просто генов, а генов лучших особей, остальные же уничтожает.
- Пресловутый естественный отбор, при котором хромая утка не выживает? - Можно сказать и так. Но вернемся к рыбам. Когда весь косяк сворачивает влево, некоторые особи сворачивают в другую сторону, потому что не умеют, ли- шены способности вести себя так же, как остальные. Генетический дефект? «Хро- мые утки», так вы сказали? Как бы там ни было, эти «некоторые» умирают первы- ми , позволяя себя, например, съесть, потому что они не приспособлены к жизни, потому что они слабее других. Вот вам одно из проявлений естественного отбо- ра. Если бы у человека-левши были хоть какие-то жизненные преимущества, ско- рее всего, мы все превратились бы в левшей и вели бы себя в каком-то смысле подобно косяку рыбы. Проблема в том, что нам это не нужно, никаких преиму- ществ леворукость человеку не дает, но, тем не менее, левши существуют. Поче- му? Зачем эволюция благоприятствовала асимметрии между правшами и левшами? Почему, зачем именно такая пропорция: в мире, где все продумано и приспособ- лено для правшей, каждый десятый все-таки рождается левшой? В своей диссерта- ции Ева Лутц пыталась найти ответ на все эти вопросы. Шарко подумал, что ему-то никогда в жизни не доводилось задаваться подобны- ми вопросами, просто потому, что вся эта научная ерунда нисколько его не ин- тересует. На его взгляд, существует слишком много куда более важных и серьез- ных тем для исследования, но ведь вкусы у всех разные. Тем не менее, пора бы- ло возвращаться к конкретным вопросам, к тому, зачем он сюда пришел. - Вы говорили, что Ева Лутц приходила на работу позже других. Каждый день? - Да, она приходила к пяти часам вечера, когда двери центра уже, как прави- ло, запираются. Говорила, что хочет работать в тишине, хочет иметь возмож- ность наблюдать за обезьянами, не влияя на их привычки. - Но судя по тому, что все графы ее таблиц пусты, приходила она сюда по ве- черам просто для того, чтобы отметиться, обозначить свое присутствие... С какой целью? Чтобы никто, а главное, научный руководитель, не уличил ее в обмане? - А может быть, она целые дни занималась чем-то другим? Знаете, я сама ужасно удивилась, когда обнаружила эти пустые страницы. Ну почему, почему та- кая серьезная девушка вдруг начала врать? Чем таким она могла увлечься на- столько, чтобы поставить под удар свое будущее? - У вас есть какие-нибудь идеи на этот счет? - Нет, пожалуй. Но ведь если Ева изучала латерализацию в человеческих попу- ляциях прошлого и настоящего и если она занималась этой темой больше года, ей, видимо, приходилось черпать информацию из многих и совершенно разных об- ластей... А дня два-три назад - да, не больше - она сказала мне по секрету, что столкнулась с чем-то совершенно невероятным. - В каком же роде? - К сожалению, не знаю. Но я по глазам Евы видела, что девочка говорит правду. В самом начале своих исследований она регулярно отсылала отчеты о них научному руководителю, чтобы тот мог следить за ходом ее работы и, когда нуж- но, корректировать. Потом, как рассказывал мне Оливье, эти отчеты стали по- ступать все реже и реже. Начиная с июня. Такое уже случалось, и профессор не стал сразу же бить тревогу. Знаете, это дело обычное: научный руководитель хочет держать в руках вожжи, а диссертант стремится на волю, рвется работать самостоятельно. Однако в середине июля, то есть за месяц до приезда сюда, Ева вдруг отказалась присылать в лабораторию какую бы то ни было информацию, ста- ла утаивать суть своей работы, отделываясь обещаниями, что сделает доклад, который - она гарантирует - прозвучит «настоящей сенсацией», если, конечно, ее исследования окажутся плодотворными. Шарко нервно вертел в руках пустой стаканчик, не видя, куда бы его выбро- сить , а мысленно пытался посмотреть на дело под другим углом. Лутц в ходе своих изысканий встречается с новыми людьми, круг ее знакомств расширяется. Тем или иными образом, притворившись, например, журналисткой, она наталкива-
ется на нечто «жареное» и после этого замыкается в себе. Хлопнула дверь, и комиссар вернулся к реальности. Увидел вдалеке, у дверей питомника, санитаров с носилками. Труп Евы Лутц в черном пластиковом мешке напоминал обгоревшее дерево. Ибо прах ты и в прах возвратишься8... Потом сани- тары вернулись в здание с пустыми носилками, и Клементина прижала к губам сжатые кулаки: - Они пошли за Шери. Почему они хотят увезти ее в морг? - Судмедэксперт должен взять у вашей обезьяны материал для анализа, больше ничего, не волнуйтесь. - Впрочем, Шарко и не дал собеседнице времени на вол- нения: - У Евы был возлюбленный? - Как-то, оставшись наедине, мы немного поговорили о ее личной жизни. Нет, для Евы это не было главным: прежде всего - карьера. Девочка была очень оди- нока и совершенно помешана на экологии. Призналась мне, что у нее нет дома телевизора, что она не пользуется мобильным телефоном. А еще она сильно увле- калась спортом, даже участвовала, когда была совсем юной, в нескольких чем- пионатах по фехтованию. В здоровом теле - здоровый дух. - Но с кем-то же Лутц дружила? С кем-то делилась, доверяла кому-то? - Вот чего не знаю - того не знаю, мы были не так близко знакомы, чтобы... Но ведь это я не знаю, а вы полицейский, ну и попробуйте порыться в ее вещах. Наверняка вы там сможете найти и записи с результатами ее исследований. - Не услышав ответа и понимая, что Шарко настроен скептически, Жаспар сменила те- му: - Посмотрите последний раз внимательно, комиссар, и скажите мне, что вы видите, - попросила она, показывая на обезьян. - Что я вижу? Вижу обезьяньи семьи. Вижу животных, которые живут вполне мирно, в гармонии с собой. - Вы должны были увидеть крупных обезьян, увидеть существа, очень похожие на нас. - Простите, но я вижу только приматов! - Так мы же и сами приматы! Шимпанзе генетически куда ближе к нам, чем, на- пример , к горилле. Часто говорят, что у нас более девяноста восьми процентов ДНК общей с шимпанзе, но я вам скажу по-другому: более девяноста восьми про- центов нашей ДНК - это ДНК шимпанзе. Шарко несколько секунд обдумывал услышанное. - Звучит вызывающе, но с такой точки зрения - действительно... - Никакого вызова, самая, что ни на есть реальная реальность! А теперь, по- жалуйста, представьте себе, что у вас отняли речь и посадили голым в клетку. Вот сюда - рядом с ними. И что тогда? А тогда вас станут принимать за того, кто вы и есть: за третьего шимпанзе, пусть и отличающегося от обыкновенного африканского или карликового - за шимпанзе без шерсти и прямоходящего. Вот разве что никто из наших родичей окружающую среду сознательно не разрушает. За все данные нам эволюцией преимущества, такие как речь, разум, способность заселить всю планету, тоже ведь заплачено дарвиновской монетой: мы - живот- ные, способные распространять вокруг себя огромное зло. Однако эволюция «со- чла», что за такие преимущества цена невелика. На данный момент... В голосе директора центра звучала сила и одновременно покорность судьбе. Шарко почувствовал, что взгляд Клементины пронизывает его насквозь, ему стало не по себе от ее резкости. Вероятно, эта женщина пережила в джунглях и саван- не что-то совершенно небывалое, вероятно, она знает больше тайн жизни, чем кто-либо другой, и сильнее, чем кто-либо другой, убеждена, что наша деятель- ность заводит в тупик. Жаспар отпустила деревянные перильца башенки. Быт 3:19.
- У вас есть дети, комиссар? Шарко, закусив губу, покачал головой: - Была маленькая дочка... Ее звали Элоизой. Они замолчали и молчали долго. Оба знали, что такое говорить о ребенке в прошедшем времени. Шарко еще раз взглянул на обезьян, глубоко вздохнул и пробормотал: - Я сделаю все, от меня зависящее, чтобы добиться правды. Обещаю вам, Кле- ментина . Люси так потрясли слова бывшего начальника, что она выронила на кухонный стол кусок сахара. Прикрыла лицо руками и тяжело вздохнула. - Царно мертв... Нет, это невозможно! А что случилось? - Ему удалось пальцами вырвать артерию из собственной шеи. - То есть самоубийство? Но почему? Известна причина? Кашмарек не притронулся к кофе. Рассказывать такое - удовольствие ниже среднего, но ведь Люси рано или поздно все узнает, так уж лучше от него, чем от кого-то по телефону. - Он стал буйным. - Да, знаю. - В последнее время - особенно. Он оскорблял всех, кто к нему приближался, и нападал на всех. Он укусил и почти до смерти забил одного из заключенных на прогулке. Его постоянно переводили в карцер. Его ненавидели все охранники, иметь с ним дело было для них пыткой. Кроме последнего раза, когда они нашли его плавающим в собственной крови. Для того... для того, чтобы такое совершить, нужен был очень серьезный мотив. Люси встала, обхватила себя руками, будто замерзла, подошла к окну, выгля- нула наружу. Бульвар, обычные, беззаботные люди. - Когда? Когда это произошло? - Два дня назад. Последовала долгая пауза. Новость была настолько страшной, что Люси показа- лось : ее окутало серым туманом. - Даже не знаю, что должна чувствовать: облегчение или наоборот. Я ведь так хотела, чтобы он страдал. Чтобы он страдал каждый день и каждый час. Чтобы он на себе ощутил, какое причинил зло. - У подобных людей, Люси, все не так, как у тебя или у меня, ты же это зна- ешь лучше всех. О да, она это знала! Она столько их видела в прошлом. Психи, серийные убий- цы, маньяки - эти гнусные отбросы, ничего общего не имеющие с нормальными людьми. Она вспомнила старые добрые времена, когда была простым бригадиром в Дюнкерке и смотрела из окна кабинета, как волны разбиваются о корпуса прогу- лочных катеров. Новорожденные близняшки агукали, лежа в колыбельке. Дни она проводила за бумагами, в которых слово «психопат» если и встречалось, то было для нее чистой абстракцией, а в свободное время услаждала себя чтением специ- альной литературы о подонках типа Царно. Если бы она тогда знала... Если бы она знала, что самое ужасное зло может постучаться к кому угодно и когда угодно. В любую минуту. Она вернулась к столу и пригубила кофе, едва его не расплескав, настолько дрожали руки. В конце концов, от этого разговора с бывшим шефом, может быть, станет легче: не будет так давить в груди. - Целыми ночами я пыталась представить себе, что эта сволочь делает там, в тюрьме, как проводит время. Я видела, как он ходит, разговаривает с другими, даже смеется. Я представляла себе, что он ведь может рассказать кому-то, как отнял у меня Клару, и как чуть не отнял Жюльетту. Каждый день я говорила се-
бе: нет, ну что за чудо, что после тринадцати дней, проведенных в запертой комнате, Жюльетту нашли живой... - Полицейский прочел в глазах Люси такую боль, что не решился прервать ее, и она продолжала говорить, выплескивая слова, долго-долго копившиеся в душе: - Стоило мне закрыть глаза, я сразу же видела маленькие черные глазки Царно, эти его мерзкие, приклеившиеся ко лбу волосы, всего его - здоровенного, как дуб... Вам даже не представить, как долго его фи- зиономия не выходила у меня из головы. Все дни, все ночи я чуть ли не ощуща- ла , что он дышит мне в затылок. Вам даже не представить, в каком аду я жила с минуты, когда было идентифицировано тело одной моей дочери, до минуты, когда увидела другую живой. Семь дней ада, семь дней, когда я не знала даже, кото- рая из девочек погибла: Клара или Жюльетта. Семь дней, когда я воображала та- кое... и меня все время накачивали лекарствами, чтобы я могла держаться... чтобы я не свихнулась окончательно... - Люси... - И она оказалась жива. Господи, господи, моя малышка Жюльетта оказалась живой, - я сама это увидела, когда приехала с оперативниками к Царно. Это бы- ло так... так неожиданно, так необыкновенно! Я была совершенно счастлива, хотя другую мою дочь нашли сгоревшей за неделю до того. Я была счастлива, несмотря на то, что горе едва меня не убило... Люси опустила руку на стол, царапнув ногтями скатерть. - Шестнадцать ножевых ранений, майор! Он убил Клару в своей машине, в сотне метров от пляжа шестнадцатью ударами ножа, потом спокойно проехал больше ста километров, чтобы бросить ее в лесу. Он облил мою девочку бензином, поджег и до-о-олго смотрел, как она горит, а Жюльетта в это время кричала и плакала у него в багажнике. Потом он вернулся домой, запер мою уцелевшую девочку и не трогал ее, кормил, поил. Будто ничего не произошло. Когда Царно арестовали - там, у него дома, - руль его машины был весь в крови, он даже не вытер руль. Почему? Почему так? Люси принялась размешивать кофе ложечкой, хотя сахар так и лежал на столе. - Теперь, когда он мертв, я не узнаю главного, я не получу ответов на мои вопросы. Я не получу этих чертовых ответов. Кашмарек колебался: стоит ли продолжать разговор. На самом деле он предпо- чел бы вообще не приходить сюда, не растравлять ее раны, но сейчас выбора не было, поскольку она пристально на него смотрела, ожидая реакции. Он ответил: - Ты никогда бы их и не получила. Подобное поведение необъяснимо, в нем нет ничего человеческого. Единственное, что известно точно: Царно в течение всего этого года был не в себе, и его состояние ухудшалось. Он неожиданно и без всякого повода впадал в ярость, тюремный психиатр утверждает, что спустя се- кунду после того, как Царно был кроток как ягненок, он вдруг вцеплялся кому- то в горло и начинал душить. - Майор вздохнул, казалось, он взвешивает каждое свое слово. - Наверное, мне не стоило бы этого говорить, но я понимаю, что рано или поздно ты все равно узнаешь: доктор добивался проведения судебно- психиатрической экспертизы, потому что поведение его пациента позволяло пред- полагать серьезные нарушения психики. Он видел, что Люси может не выдержать напряжения. Он поймал ее руку, прижал к столу, накрыл своей ладонью. - Между нами, Люси, это же хорошо, что Царно мертв. Это хорошо, Люси. Люси покачала головой. Резко отняла у майора руку. - Нарушения психики? Что еще за нарушения психики? Какого рода? Кашмарек порылся во внутреннем кармане легкой куртки, вытащил пачку фото- графий , положил их на стол: - Вот такого. Люси взяла снимки, посмотрела. Прищурилась. - Это что еще такое?
- То, что он нарисовал на одной из стен своей камеры фломастерами, украден- ными в тюремной мастерской. На фотографии был морской пейзаж: солнце, скрывающееся за горизонтом, скалы в сиянии закатных лучей, птицы в небе, парусники. Вот только этот пейзаж был нарисован в метре от пола вверх ногами. Люси вертела в руках снимок. Майор прихлебнул кофе, горький вкус не уходил. - Странно, да? Словно заключенный рисовал, будучи подвешен, наподобие лету- чей мыши, к потолку камеры. Но, кажется, он стал так рисовать незадолго до того, как его посадили. - Да почему он рисовал все вверх ногами? - Знаешь, мало того, что он рисовал все вверх ногами, он говорил, что и ви- дит все вверх ногами. И видел он так все чаще. По его словам, это могло длиться несколько минут, могло и дольше. Как будто он надевал очки, линзы ко- торых переворачивали весь окружающий мир. И когда это случалось, он терял равновесие и падал мешком. - Бред... - Вот-вот. Тюремный психиатр предполагал, что у Царно галлюцинации. Может быть, даже... - Шизофрения? Полицейский кивнул. - Ему было двадцать три года. Душевные болезни нередко проявляются или обо- стряются в заключении, особенно у людей этого возраста. Люси выпустила пачку фотографий из рук, снимки упали на стол, рассыпались. - Вы хотите сказать, что у Царно, возможно, были проблемы с психикой? - Она закусила губу, сжала кулаки, было видно, каких усилий ей стоит не заорать, не завыть. - А я не хочу, чтобы причину смерти моего ребенка объясняли, исходя из мерзких спекуляций психиатров. Царно отдавал себе отчет в своих действиях, и на нем лежит ответственность за совершенное. Кашмарек поспешно согласился: - Разумеется! Потому его и осудили, потому он и окончил свои дни в тюрьме. Как Люси ни пыталась скрыть свои чувства, майор понимал, насколько она оше- ломлена , потрясена. - Все позади, Люси. Сумасшедший Царно или нормальный, теперь уже не имеет значения. Дело закончено: завтра его похоронят. - Не имеет значения, говорите? Наоборот, майор, наоборот! Очень большое значение имеет, куда уж больше! Люси снова встала и принялась ходить взад-вперед по кухне. - Грегори Царно отнял жизнь у моей девочки. Если... если версия о его сума- сшествии может рассматриваться всерьез, я должна это знать. - Слишком поздно, Люси. - Как фамилия тюремного психиатра? Полицейский взглянул на часы, допил кофе и поднялся. - Не хочу больше отнимать у тебя времени. Да мне и самому пора на работу. - Его фамилия, майор! Кашмарек вздохнул. Разве не следовало этого ожидать? Они несколько лет про- работали вместе, и Люси никогда не надеялась на то, что все как-нибудь решит- ся само собой. Если проанализировать ее поведение, скорее всего, обнаружится, что в ней еще живут первобытные охотничьи инстинкты. - Доктор Дюветт. - Добейтесь для меня пропуска туда. На завтра. Он сжал челюсти, но все-таки нехотя кивнул, соглашаясь. - Попробую - в надежде, что это поможет тебе видеть яснее и навести хоть какой-то порядок в голове... Но ведь ты постараешься быть осторожной, обещаешь? Люси тоже кивнула. Теперь на лице ее не было никаких эмоций. У Кашмарека,
очень хорошо знавшего это выражение лица своей бывшей сотрудницы, все внутри задрожало. - Обещаю, - сказала она. - И не раздумывай, если тебе понадобится помощь бригады, помни, что нам всем только в радость тебе помочь. Люси вежливо улыбнулась. - Простите, майор, теперь все это не для меня. Но передайте всем от меня привет и скажите... скажите, что все у меня в порядке. Кашмарек стал было собирать со стола фотографии, Люси остановила его: - Если можно, я бы оставила снимки себе. Хочу их сжечь. Доказать себе таким образом, что все уже почти закончилось. И... спасибо, майор. Он смотрел на Люси, как смотрят на близкого друга. - Ромуальд. Думаю, что теперь ты можешь называть меня просто Ромуальдом. Она проводила гостя к выходу, перед тем как переступить порох1, он добавил: - Если ты когда-нибудь захочешь вернуться к нам, помни: двери для тебя все- гда открыты. - До свидания, майор. Она закрыла за ним дверь, вздохнула, не отпуская ручки. Сегодняшнее утро оказалось совсем иным, чем она планировала. Вернувшись на кухню, она встала на стул и провела рукой по верху буфета, где были спрятаны коричневый конверт, зажигалка «Зиппо» и полуавтоматический пистолет калибра 6,35 миллиметра. Оружие музейное, но в отличном состоянии. Его Люси трогать не стала. В конверте лежали две недавние фотографии Царно - фас и профиль. Скотина с приплюснутым носом, выпуклым лбом, глубоко сидящими в орбитах глазами. Рост - метр девяносто пять, устрашающая морда, атлетическое сложение. «Ему удалось пальцами вырвать артерию из собственной шеи». Слова бывшего начальника все еще звучали в ее голове. Она прекрасно себе представляла эту кошмарную сцену в карцере. Юный колосс валяется в луже собственной горячей черной крови, вцепившись руками в шею... Действительно ли виной всему его безу- мие? Но что за галлюцинации заставили Царно поступить с собой таким вот обра- зом? Люси смотрела на фотографии, не чувствуя ничего, кроме злобы и горечи. С тех пор как не стало Клары, ей ни разу не удалось взглянуть на Царно как на человеческое существо, пусть даже по необъяснимой причине он пощадил Жюльет- ту. Для нее Грегори Царно был всего лишь ошибкой природы, паразитом, единст- венное назначение которого - сеять зло. И сколько ни ищи этому объяснений, сколько ни сваливай на садизм, на извращенность натуры, на аффект, никакого вразумительного ответа не найдешь. Грегори Царно был исключением, он стоял в стороне от всего остального мира, Кларе и Жюльетте не повезло оказаться у не- го на пути, так некоторых людей прямо при выходе из аэропорта кусает комар - переносчик опасной болезни. Роковая случайность, совпадение. Но никакое не сумасшествие. Нет, душевная болезнь ни при чем... Фотографии Царно были уже не раз изорваны в клочья и склеены снова. Люси положила их вместе со снимками его рисунков, сделанных в камере, на дно мой- ки. - Да, это хорошо, что ты сдох, Царно. Гори теперь в аду вместе со всеми своими грехами. Ты целиком ответствен за все, что совершил, и ты за это за- платишь . Она покрутила колесико зажигалки. Первым пламя пожрало лицо убийцы. Люси не ощутила ни удовлетворения, ни облегчения. Пожалуй, она чувствовала себя как человек, которому ожог третьей степени смазали гелем.
в Ни одно расследование уголовного дела, ведущееся на набережной Орфевр, не обходится без визита на другую набережную - Рапе. Нет, полицейские приходят сюда отнюдь не затем, чтобы полюбоваться Сеной, баржами и шлюпками. Открываю- щееся им здесь зрелище куда менее привлекательно. Шарко стоял, скрестив руки на груди, между двумя прозекторскими столами па- рижского Института судебной медицины. Слепые стены, бесконечные коридоры, свет неоновых ламп, как нельзя больше соответствующий унылым краскам поздней осени. Да еще этот запах тления, который после долгого пребывания здесь про- питывает каждый волосок на твоем теле. Бледный Леваллуа за спиной у комиссара привалился спиной к стене. Перед тем как войти сюда, он по секрету сообщил Шарко, что ему не слишком-то нравятся эти аутопсии. Было бы странно и даже тревожно, если бы нравились! Судмедэксперт Поль Шене расценил нынешнее свое занятие как, мягко говоря, своеобразное, ведь обезьяну в этих стенах видели впервые. Спящее животное, раскинувшись, лежало на левом столе для вскрытий. Длиннющие пальцы были чуть- чуть согнуты, будто сжимали яблоки. На столе справа под безжалостным светом лампы покоилось обнаженное тело Евы Лутц. Такие лампы используются и в опера- ционных, потому что не дают ни малейшей тени. Шарко молча тер подбородок. Сходство двух неподвижных тел, лежащих рядом в почти одинаковой позе, впечатляло. «Девяносто восемь процентов нашей ДНК - это ДНК шимпанзе», - сказала ему Жаспар. К тому времени, когда пришли полицейские, Шене только что закончил внешний осмотр тела человека. Голова девушки была побрита наголо, так что стали хоро- шо видны и рана, и обширная гематома в области затылка. Бедняжка Ева Лутц, которую вот так вот выложили на всеобщее обозрение на прозекторском столе, потеряла и то немногое человеческое, что у нее оставалось. - Тут все что угодно, только не несчастный случай. Если позволите влезть в вашу епархию, «Чита» тут ни при чем. Первая хорошая новость за день. Клементина Жаспар получит свою шимпанзе, свою «деточку» тридцати семи лет, целой и невредимой. Но с другой стороны, это означало, что и впрямь имеет место преступление и что впереди непростое дело. - Удар по голове оказался роковым. Скорее всего, жертва сразу после него упала, и кровотечение из раны ускорило ее кончину. Смерть наступила между двадцатью часами и полуночью. Синюшность на лопатках и ягодицах говорит о том, что тело после смерти не перемещали. Что же до укуса, то трудно сказать, был он до или после того, как жертва перестала дышать. За пятнадцать лет Шене разделал не одну тонну человеческого мяса. Аккурат- ная бородка, маленькие круглые очочки, но выражение лица выдает человека же- сткого и неуступчивого. В этом халате Поля запросто можно было принять за профессора медицинского факультета, да, кстати, он и поистине ошеломляющими познаниями обладал в самых разных областях медицины. Этот человек был неис- черпаемым кладезем научной информации, и у него находился ответ практически на любой вопрос. С Шарко они были знакомы достаточно хорошо. Комиссар молча обошел вокруг стола, изучая распростертое на столе тело в разных ракурсах. Первый, неизменно тяжелый момент позади, и вот перед Шарко уже не обнаженное тело молодой женщины, но лишь территория, которую предстоит исследовать, территория, по которой расставлено множество сигнальных флажков- улик. - Тебе показали пресс-папье? - Да. Никаких сомнений - это орудие убийства. - А почему ты исключаешь участие обезьяны? Все-таки есть укус, и только что
стало известно, что шимпанзе хватала это пресс-папье. Так почему же она не могла нанести им удар? - Если обезьяна его и хватала, то, скорее всего, уже после убийства девуш- ки. И в любом случае размеры укуса не соответствуют тем, какие могли бы оста- вить челюсти данного примата. Следы укуса очень четкие. Диастема, щель между центральными резцами верхней челюсти, другая. И расстояние между челюстями другое. Добавлю еще, что на деснах этой обезьяны отсутствуют следы крови. Что же до крови на ее шерсти и конечностях, то как ей там не быть, если обезьяна дотрагивалась до жертвы после смерти. Убийца надеялся совершить идеальное преступление, но он не настолько хитер, чтобы нас обмануть. Судмедэксперт повернулся к погруженной в наркотический сон обезьяне и про- изнес : - Шерочка без машерочки, счастлив тебе объявить, что ты еще очень долго сможешь есть бананы! Его шутка разрядила атмосферу, и снова посыпались конкретные вопросы: - В таком случае кем или чем мог быть произведен такой укус? - Кем-то, у кого челюсти помассивнее, чем у данного экземпляра. Форма челю- стей и диастема точно обезьяньи, и, по мнению ветеринара, речь может идти о семействе больших обезьян, но он исключает при этом гориллу и орангутана. Он считает, что это мог быть другой шимпанзе, более крупный и сильный. Во всяком случае, животное, которое при определенных обстоятельствах становится агрес- сивным . Шене кивнул в сторону стола у раковины, где стояли закупоренные стеклянные пробирки: - Я сейчас отправлю в лабораторию образцы крови, взятые из раны. Попрошу исследовать их. И слюну тоже. Надеюсь, удастся получить ДНК обезьяны- агрессора , а следовательно, и узнать, к какому виду она принадлежит. - Это разве возможно? Узнать вид животного по ДНК? - Прочитав последовательность нуклеотидов генома в обоих направлениях, вполне возможно получить полный и подробный перечень генов, характерный для данного вида или данной породы. Леваллуа подошел к химическому столу с выложенной плиткой столешницей, взял в руки крошечный флакончик, на вид - почти пустой. - М-да... прогресс не останавливается! Что там внутри? - Похоже, микроскопический обломок зубной эмали. Я нашел его, исследуя рану на лице жертвы. В этом обломке тоже содержится ДНК, и эту ДНК тоже можно про- анализировать - в случае, если слюна растворится в крови. Теперь, я бы ска- зал, дело за биологами. - А что ты еще обнаружил? - спросил Шарко. Судмедэксперт улыбнулся: - Чем больше тебе даешь, тем больше ты требуешь! - Ты же меня знаешь... - Я немало рассказал, разве нет? Ну а теперь мне пора заняться вскрытием. Шарко протянул приятелю руку, тот машинально пожал ее и только потом уди- вился : - Как? Ты уходишь? Леваллуа сверкнул глазами, но Шарко не дал лейтенанту времени произнести хоть что-то и бросил уже на пути к двери: - Что-то нет сегодня настроения любоваться потрохами. Коллега прекрасно обойдется без меня. Аутопсия - его любимое зрелище. - Мы же собирались вместе пообедать? Когда ты меня должен был пригласить? - Не волнуйся, Поль, еще приглашу. А пока выпьешь пива за мое здоровье. Он распахнул двустворчатую дверь и вышел не оборачиваясь. На улице он глубоко вдохнул. Хоть и привык, но все-таки вид трупов плохо на
него действовал. Неудобоваримое зрелище! Шарко позвонил Клементине Жаспар, сообщил ей, что она сможет получить свою обезьяну целой и невредимой, и попросил, как только это случится, сделать по- пытку вытащить из шимпанзе еще какие-нибудь сведения. Клементина пообещала позвонить, если попытка окажется удачной, и от всего сердца поблагодарила ко- миссара. И он был уверен: она сделает все, что только сможет, чтобы ему по- мочь , он чувствовал, что эта женщина отличается не только абсолютной искрен- ностью, но и подлинной человечностью. Он потихоньку добрался до железной скамьи на набережной, сел. Народу тут было немного: близость Института судебной медицины и множество полицейских машин отпугивали случайных прохожих. Порт Арсенала с его катерами и тяжелыми лодками поблизости, приятный легкий ветерок, ласковое сентябрьское солнце. А Ева Лутц больше ничего этого не увидит. Кто-то, кого шимпанзе назвала «чудо- вищем» , лишил Еву основного права человека: права дышать. А потом бросил в клетке, будто она просто кусок мяса. Шарко думал о родителях девушки. Им ска- жут не всю правду, им скажут, что «совершено преступление», но не сообщат подробностей. И пообещают «приложить все силы, чтобы найти того, кто это сде- лал» . Отец и мать, наверное, даже не услышат конца фразы, потому что с первых же слов мир для них внезапно померкнет. Шарко потер висок и, сняв солнечные очки, одна из дужек которых была кое- как склеена и обмотана скотчем, подставил лицо солнцу. Лучи ласково скользили по щекам. Комиссар закрыл глаза и легко представил себе, как убийца появляет- ся в питомнике вместе с крупной агрессивной обезьяной. Первый наносит смер- тельный удар, вторая, движимая звериным инстинктом, прокусывает жертве щеку. Может быть, это и было «чудовище», о котором говорила Шери. Кто-то из ей по- добных . Обезьяна. Приглушенные голоса людей и шум моторов. Плеск воды... Дыхание ветра... Тени, танцующие под опущенными веками... Все это внезапно рассыпалось, словно горсть песка, брошенная к небу: на плечо Шарко легла тяжелая рука, и ему потребова- лось несколько секунд, чтобы сообразить, где он находится. Комиссар, помор- щившись , помассировал шею и поднял глаза. Перед ним стоял Леваллуа. - Взял и вот так спокойненько бросил меня в прозекторской! Мы с тобой толь- ко начинаем работать вместе, а ты уже показываешь, на что способен. Шарко посмотрел на часы, оказывается, прошло больше часа. Он удержал зевок. - Прости, но сейчас мне это трудновато. - Судя по тому, что говорят, тебе уже целую вечность это трудновато! И еще говорят, что вы с Маньяном до того друг другу обрыдли, что он тебя выгнал. - Больше слушай, что говорят! Мало где услышишь столько гадостей, сколько на Орфевр, тридцать шесть. В любом коридоре сплетни, слухи - и большей частью необоснованные. Ну и как тебе вскрытие? - Ты ничего не потерял. Оставаться там, чтобы увидеть такое, ей-богу... Шене орудует своими ножичками, как скрипач смычком. Просто ужас какой-то, омерзи- тельно! Если я что-то и ненавижу в нашей работе, так именно это. - Жертва была изнасилована? - Нет. - Значит, сексуальный мотив отбрасываем. - Неужто? Жак Леваллуа, явно нервничая, сунул в рот мятную жвачку и тоже снял темные очки. Красивый он, однако, парень, смахивает немножко на Брэда Питта в «Се- ми» , подумал Шарко. Между тем его молодой напарник продолжил: - Черт возьми... Не хотелось бы рассказывать ничего такого жене. - Ну и не рассказывай, делов-то!
- Легко сказать! Слушай, кое-чего никто у нас не понимает... Ты мог бы в Нан- терре зарабатывать вдвое больше, имея вдвое меньше проблем. Тебе осталось меньше десяти лет до пенсии. Какого черта ты вернулся в уголовку за черствым хлебом? Почему сам ходатайствовал о том, чтобы из комиссара стать лейтенан- том? В жизни такого не видел, это ни с чем не сообразно. У тебя что - денег куры не клюют? Плевать на бабки? Второй раз после того, как вышел на улицу, Шарко сделал глубокий вдох. Он сидел, свесив руки между коленями, словно одинокий старик, присевший на ска- мью покормить голубей. Его коллеги почти ничего не знали о последнем рассле- довании Центрального управления по борьбе с преступлениями против личности, в котором он принимал участие: политические, научные и военные задачи требова- ли, чтобы дело о «синдроме Е» осталось относительно секретным. - Деньги не столь уж важны. А переход в уголовку, тут личное... Леваллуа, сунув руки в карманы и глядя на реку, пожевал свою жвачку и ска- зал: - Но все-таки ты какой-то кислый и сварливый. Надеюсь, не все к концу карь- еры становятся такими? - От тебя ничего не зависит. Станешь таким, каким судьбе будет угодно. - Так ты еще и фаталист? - Скорее реалист. Шарко еще немножко полюбовался лодкой, потом встал и двинулся к машине. - Ладно, пошли. Поедим где-нибудь, и надо будет наведаться домой к Еве Лутц. - Слушай, а может, просто перехватим что-нибудь по дороге и двинем к Еве Лутц прямиком? От всех этих мерзостей, увиденных в институте, у меня начисто пропал аппетит. В Это было обычное жилье одинокой студентки. Большая библиотека, книги, сло- женные стопками штук по десять, битком набитые полки, угловой письменный стол, занимающий половину комнаты, стойка с дисками и новейшая техника - мо- нитор, процессор, принтер, сканер. Двухкомнатная квартира Евы Лутц находилась в двух шагах от Бастилии, на улице Рокетт, узкой, мощенной булыжником улочке, ведущей, кажется, в средневековый город. Для того чтобы войти сюда и произвести обыск, им пришлось звонить слесарю, иначе было дверь не открыть. Вообще сотовые телефоны полицейских работали се- годня безостановочно - все, кто участвовал в расследовании, обменивались ин- формацией. Как только было доказано, что имело место преступление, бригада Белланже, дополнительно укомплектованная из других групп, взялась за дело. В то самое время, когда Шарко и Леваллуа работали здесь, другие допрашивали на- учного руководителя Евы, ее родителей, ее друзей, проверяли ее банковские счета. Знаменитый конвейер под названием «Орфевр, тридцать шесть» был запущен на полный ход. Жак Леваллуа, надев перчатки, направился прямо к компьютеру жертвы, а Шарко тем временем стал медленно обходить комнаты, изучая обстановку, приглядываясь к вещам. Богатый опыт расследований научил его тому, что человеку, который захочет выслушать вещи, вещи всегда шепнут, зачем и почему они здесь. Спальня изобиловала фотографиями в рамках, на которых комиссар увидел Еву, надевающую на себя резинки, чтобы прыгнуть с моста, Еву с парашютом, Еву в снаряжении фехтовальщика. Снимки явно делались в разные годы, но, взглянув на любой, можно было понять, насколько гибкой, быстрой и подвижной она была. Рост примерно метр семьдесят, кошачья пластика, удлиненные пропорции тела, зеленые глаза, длинные загнутые ресницы. Надев, по примеру напарника, перчат-
ки, Шарко принялся тщательно осматривать и прощупывать все, что находилось в спальне. Один угол комнаты был оборудован тренажерами. Напротив кровати боль- шой разноцветный плакат, на котором изображено генеалогическое древо гомини- дов от австралопитека африканского до кроманьонца. Можно подумать, эта Лутц даже во сне разгадывала тайны жизни. Неоантропы Человек разумный Человек идалту ^ Человек хельмеи ^^^^ ^^ " f '^ r h Человек из Схула и Кафзеха Человек гейдельбергский .^^^ '''' ^^^^ш^ш Африки _ Человек I** Sit Палеоантропы Человек предшествующи^ Человек прямоходящий. Африки Человек работающий Человек умелый Ранние Хомо неандертальский §| Европы и Западной Азии §1 Человек гейдельбергский Европы # н"":г у"'""'" ' ""'"'" Человек из Каллао Человек Человек гейдельбергский нармадский Азии (Человек денисовский] .Синантроп из Китая Человек из Нгандонга Человек прямоходящий Человек микроголовыйф ...Азии ^ „ ,. .,,.... - Человек рудольфский ^ ,^^ # Человек из Самбунгмачана Питекантроп '""' V' " острова Ява АрхаНТрОПЫ ,♦ • Человек из Мата Менге Человек *■ ^-- ■■• изДманиси -^^^^^^~ -- ■• •-:,?-ri--- Человекфлоресскии Австралопитек гари Австралопитеки грацильные Кениантроп плосколицый # Австралопитек дейремеда# Австралопитек ш бахр-эль-газальский Австралопитек афарский < Австралопитеки ранние Австралопитек анамский # Ардипитек рамидус # Человек гаутенгенский Человек наледи 7 ♦'" Человекообразные -Шимпанзе карликовый (бонобо) •• ■• Шимпанзе обыкновенный Парантроп ьойса #Парантроп эфиопский •Австралопитекседиба ; ^Горная горилла Австралопитек африканский !--ул Западная береговая тоилла Парантроп массивный Восточная береговая горилла - . Ардипитек кадабба j Оррорин ф Сахелантроп ф Австралопитеки массивные " :Орангутан острова Калимантан :•■' Орангутан ост^ова_СуМШЭ. Накалипитек • Пургаториус л Чорорапитек ^**„..;;..... i; ;/S^г .„._ Хоратпитек Эволюционное древо человека Составил Георгий Попов (к-я.рф) по данным портала Антропогенез ру. март 2018 г. Гигантопитек '60 to '40 'зо ]го «^^мнплионов лет назад а Ю1 Т9Т8 т7 !б Ъ Ч !3 Шкала времени в логарифмическом масштабе ЬО0!Щ) :300 '200 I 1001 ] ] ] ] '50 40 '30 '20 _^0| тысяч лет назад Д Эоцен Огитаэ( [Плиоцен Плейстоцен Голоцен Палеогеновый пе- риод 66-23 млн л Неогеновый период. 23-2.6 млн л Антропогеновый (четвертичный) период. 2.6 млн л - современность
Шарко продолжал обыск, методично обшаривая полки шкафа, ящики... А когда уже собрался уходить из спальни, у него будто щелкнуло в голове. Он вернулся к фотографии поединка на рапирах и, нахмурив брови, провел пальцем по оружию Евы и ее соперницы. - А вот это очень любопытно. Озадаченный открытием, он снял фотографию со стены, сунул под мышку и пошел дальше по квартире. Ванная, коридор, хорошенькая кухонька. Папа с мамой, судя по первым результатам расследования, представители свободных профессий, види- мо, неплохо свою Еву обеспечивали. В буфете и холодильнике полно диетических продуктов, белковых концентратов в порошке, энергетиков, фруктов. У молодой женщины, похоже, было все, что надо как для мозгов, так и для тела. Шарко вернулся в гостиную-кабинет, подошел к письменному столу, быстро ос- мотрел комнату. Как и говорила Жаспар, телевизора нет. Он полистал книжки с полок и те, что лежали стопками, последние Ева, скорее всего, читала недавно. Биология, проблемы эволюции, генетика, палеоантропология - первобытный мир, о котором он почти ничего не знал. Еще здесь оказались сотни научных журналов, на которые девушка, вероятно, была подписана. На стене висел план подготовки диссертации и докладов на конференциях, напечатанный на обороте какого-то другого документа. Огромная нагрузка, неудобоваримая тематика: палеогенетика, микробиология, таксономия, биофизика. Лейтенант Леваллуа, не обращая внимания на бумажные завалы и заумные книги, сконцентрировался на содержимом компьютера. Шарко посмотрел на напарника и хлопнул перчатками. - Эй, что ты там нарыл? - Тут клавиатура для левшей, так что пользоваться ею непросто, тем не менее мне удалось проверить датировку всех содержащихся в компьютере файлов. По- следний был создан год назад. - А насчет латерализации что-нибудь нашел? - Ничего. Ни единого упоминания нигде. Очевидно, кто-то здесь до нас побы- вал , и все старательно уничтожил. Включая саму научную работу Евы. - Мы можем вытащить содержимое жесткого диска? - Как всегда, это зависит от того, какая использовалась файловая система. В некоторых документ можно полностью восстановить только в том случае, если он не был фрагментирован, то есть все его данные располагались на диске последо- вательно . Так что иногда при восстановлении файла можно собрать лишь россыпь кусочков, а иногда и вовсе ничего не соберешь. Шарко глянул в сторону прихожей. - Ключей от квартиры не оказалось ни у жертвы, ни в ее вещах, оставшихся в центре, а входная дверь была заперта. Устранив Лутц, убийца спокойно явился сюда, похозяйничал как следует и, уходя, закрыл за собой. Хладнокровный тип наш убийца. Леваллуа ткнул пальцем в снимок, который комиссар так и держал под мышкой: - Зачем ты его-то стащил? Фанатеешь от боя на рапирах? - Ну, взгляни сам, - отозвался Шарко. - Ничего не замечаешь? - Кроме двух девушек-фехтовальщиц, похожих со своими рапирами на гигантских комаров? Нет, ничего. - А это в глаза бросается. Они же обе левши! Когда знаешь, что левшой рож- дается только каждый десятый, такое, согласись, может показаться странным. Молодой полицейский, смутившись, взял фотографию, присмотрелся: - А ведь точно! И леворукость - тема ее диссертации. - Диссертации, которая пропала. Шарко оставил напарника раздумывать над находкой и занялся ящиками письмен- ного стола. Там оказалось все вперемешку: канцтовары, пачки бумаги, научные журналы... Слово, крупно набранное на одной из обложек, привлекло его внимание:
«НАСИЛИЕ» - такова была тема номера. Знаменитый американский журнал «Сайенс», номер 2009 года. Комиссар пробежал глазами оглавление: материалы, посвященные нацизму, бойням в учебных заведениях, агрессивному поведению некоторых живот- ных, серийным убийцам. Короткая аннотация по-английски состояла из одних во- просов : где искать причину насилия? В обществе? В историческом контексте? В образовании и воспитании? В генах? Он со вздохом закрыл журнал. Он-то, с его жутким опытом, приобретенным в прошлогоднем расследовании, - он, возможно, и нашел бы ответы. Шарко отложил журнал и спросил, показывая на компьютер: - А на какие сайты в Интернете она заходила чаще всего? Леваллуа отложил фотографию, покачал головой: - Никаких закладок, никакой истории, то есть не определишь предпочтений среди сайтов, все куки стерты или их прием был отключен изначально. И в почте ничего интересного. Надо будет обратиться к ее провайдеру: вдруг да удастся установить, куда она в Сети заходила, и какие у нее вообще имелись контакты. Шарко заметил, что везде - и в частности, на подставке с картой полушарий - сохранились какие-то чуть клейкие следы. Похоже, что отсюда оторвали цветные листочки с записями. И оторвал их наверняка убийца. Следующим объектом, на котором застрял взгляд комиссара, была стойка с дис- ками. - Меня бы сильно удивило, если бы оказалось, что Ева Лутц не сохраняла на дисках самое важное из того, что у нее было в компьютере. - Я уже это проглядел, ну и если копии хоть каких-нибудь данных раньше бы- ли , теперь их в любом случае нет. - Надо, чтобы сюда пришли криминалисты, осмотрели все как следует, и прове- рили всю технику. Тут на мобильник Леваллуа кто-то позвонил, он поговорил несколько минут, а отключив сотовый, сказал Шарко: - Две новости. Первая не имеет никакого отношения к этому делу - она насчет трупа в Венсенском лесу, трупа некоего Фредерика Юро. Наш шеф просил тебе пе- редать, что твой бывший начальник хочет видеть тебя в своем кабинете как мож- но скорее. Прямо сейчас. - Меня? Ну-ну... а вторая? - Робийяр справился в картотеке полицейского управления, и оказалось, что меньше месяца назад Ева Лутц запрашивала справку об отсутствии у нее судимо- стей , кстати, ее досье криминалистического учета и впрямь пустое. Эта справка была ей нужна, чтобы получить разрешение посещать пенитенциарные учреждения. - Тюрьмы? - Ну да, она приложила список, по меньшей мере, из десяти. Можно подумать, наша жертва собиралась объехать чуть ли не всю Францию с единственной целью: встретиться с разными заключенными. А отсюда вопрос: зачем бы исследователь- нице, наблюдающей за обезьянами, добровольно погружаться в тюремный ад? Что она там забыла? В В понедельник с утра Люси занялась сборами в Вивонн близ Пуатье. Она броси- ла в рюкзак кое-какую одежду и несколько бутылочек воды, потом сняла упаковку с нового мобильника и показала телефон матери: - Купила для Жюльетты. Если она будет постоянно носить его в ранце, я все- гда ее найду. Да знаю я, что она еще маленькая, но сама она не сможет зво- нить : это такая специальная опция, благодаря которой... которой я в любую мину- ту смогу узнать, где она находится. Всегда буду рядом с дочкой. Что ты об этом думаешь?
Мари Энебель не ответила. Она сидела на диване, нахмурившись, держа руки между коленями. В течение последнего года она так часто приходила в квартиру дочери, что квартира эта, можно сказать, стала ее вторым домом, и Люси даже превратила свой кабинет в спальню матери. По телевизору передавали какие-то музыкальные клипы. Мари встала, выключила телевизор и сказала очень серьезно: - Люси, ради бога, не впутывайся в это дело, хватит с тебя и тех бед, какие уже случились. Не надо ездить в эту тюрьму, не надо ходить на похороны этой мрази. Тебе станет только хуже, ты же помнишь, доктор сказал, что нужно от- влечься, подальше отойти от... от всего такого. - Плевала я на то, что сказал доктор! У меня нет выбора. - Конечно же, есть. Есть выбор. Мари Энебель прекрасно понимала, чем кончится затея дочери. Если она поедет туда, откроются старые раны, Люси придется лицом к лицу столкнуться со злом, посмотреть ему в глаза, и она снова станет искать ответ на вопросы, ответов на которые не существует. После долгого раздумья Мари, сцепив до боли руки, все-таки решилась: - Мне нужно кое-что тебе сказать. - Не сейчас, мама. Сейчас я пойду к Цитадели - погуляю с Кларком и Жюльет- той. Цитадель (Лиль). Встревоженная Мари провела рукой по лицу. - Это связано с историей нашей семьи, с тем, как у нас было с двойнями... Вот тут Люси заинтересовалась и, убедившись, что Жюльетта не собирается вы- ходить из детской, подошла к матери: - А как у нас было с двойнями? Мари закусила губу, осмотрела свои ногти, она словно боялась поднять глаза на дочь. Потом усадила Люси рядом с собой. - Понимаешь, после того, что случилось, я стала общаться с одним человеком... - С мужчиной? - Нет, с женщиной. Она одновременно специалист по генеалогии и психотерапии и работает в основном над разрешением конфликтов, связанных с генными мута- циями . Психогенеалогия - так называется ее наука. И мне бы хотелось, чтобы ты сходила со мной хотя бы на один сеанс.
Люси почувствовала, что кровь бросилась ей в лицо: вот только этого ей не хватало! - Еще один мозхюправ? Почему ты не сказала раньше? - Люси, пожалуйста! Мне и сейчас было трудно заговорить с тобой об этом. Дочь решительно покачала головой: - Можешь делать все, что тебе угодно, но на меня не рассчитывай: меня и так уже достали психиатры! - Ты не поняла, она не психиатр. Она помогает нам увидеть... разглядеть наше прошлое, разобраться в отношениях с нашими предками. В кровных узах. Мари опустила голову, словно она налилась свинцом, и на одном дыхании выпа- лила: - У меня тоже была сестра-близнец. Люси показалось, что ее ударили в солнечное сплетение, у нее сразу перехва- тило дыхание, и она отпрянула. - Сестра... сестра-близнец? ! - Да. Ее звали Франс. В июне пятидесятого она появилась на свет первой. Это было в родильном отделении больницы Льевена. Комок в горле не дал Люси ответить. Мать почти никогда не рассказывала о своем прошлом, о своей юности - она словно бы заперла все это в старом сунду- ке, ключ от которого сразу же потеряла. Люси мало, что знала о собственной семье, о своих предках. Все эти души, все эти тела рассеялись в пространстве, как горсточка пыли. - Когда... когда случилась трагедия, нам было по четыре года. Мы еще жили в Калонне... Помнишь фотографии старого дома бабушки и дедушки, Люси? Люси молча кивнула. Разумеется, она помнила. Маленький кирпичный домик в шахтерском поселке. Печка, которую топили углем, пестренькие плитки пола, здоровенный таз - в нем все члены семьи купались по очереди... Дедушка был шах- тером, а бабушка, стоя на краю черного колодца, раздавала лампочки тем, кого недра этого колодца поглощали каждый день ровно в шесть утра. Рабочие люди. Люси была с ними едва знакома: обоих слишком рано унесла болезнь всех, кто глотает угольную пыль. В голосе Мари звучала боль, она роняла слова, словно камешки, обкатанные временем: - Это случилось летом. Мы с Франс играли в саду: рыли палочками ямки в зем- ле поблизости от малиновых кустов позади папиного... дедушкиного курятника. Франс была куда более ловкой, чем я, и она вдвое быстрее раскапывала твердую черную землю. И она выкопала гранату. Твой дедушка к тому времени уже показы- вал нам гранаты, и объяснил, что, когда вдруг натыкаешься на оставшееся от войны оружие, главное - до него не дотрагиваться. В угольном бассейне люди нередко находили снаряды, мины, каски и даже скелеты фрицев, засыпанные ко- гда-то землей. Пальцы Люси нервно теребили край джемпера, а мать продолжала: - Разумная для своих четырех лет, я велела Франс не трогаться с места, пока я сбегаю к родителям и скажу, что мы нашли гранату. Но когда подбегала к до- му , раздался взрыв. Она терла и терла руки, как делала, наверное, все эти долгие годы, вспоми- ная о трагедии. Люси почувствовала, что на глаза у нее наворачиваются слезы. - Смерть Франс стала в семье запретной темой, Люси, об этом никогда никто не заговаривал. Мои родители, мои тети и дяди, мои двоюродные братья и сестры - все делали вид, что Франс никогда и не было на свете. Мы отказались от нее, мы загнали эту постыдную тайну в самую глубину души. Не сохранилось ни единой фотографии, ни одного предмета, который напоминал бы о Франс. Даже я сама, в конце концов, забыла сестру, но разве мне оставили выбор?.. Четыре года... я была такая маленькая... Я даже сомневалась порой, а была ли у меня сестра на
самом деле? И не находила в себе уверенности сказать: да, конечно, была. Люси встала, подошла к матери, обняла ее. - Мама, мама... ну почему ты мне никогда не говорила об этом? Мари прижалась к дочери, погладила ее по спине, еле сдерживая слезы, и с трудом продолжила: - А я, выжившая двойняшка, в двадцать два года забеременела. И первый же ультразвук показал, что... Люси чуть отодвинулась, заглянула матери в глаза, прочитала там вину, глу- бокую печаль - и поняла. У нее все внутри сжалось, и она, как на автомате, договорила за Мари: - Что ты беременна двойней. Но родился только один ребенок, потому что за время беременности поглотил другого... Потому что я пожрала свою сестру. - Ты... ты - моя единственная дочь. Дочь отстранилась, сжала кулаки. Ее душило отвращение. История маминой бе- ременности была Люси известна и в свое время совершенно потрясла ее. Началось все с чудовищных головных болей в подростковом возрасте. Люси долго исследо- вали , не находя причин, и, только когда ей уже было почти шестнадцать, обна- ружили этот ужас: врач извлек у нее из головы кожистую кисту - все, что оста- лось от ее так и не развившейся сестры-близнеца. Которую поглотил в первые месяцы после зачатия «доминирующий близнец». Она, Люси. Ничего подобного в медицине еще не встречалось. Это открытие изменило характер Люси. Специалисты рассматривали этот случай всего лишь как проблему, связанную с зачатием, но для подростка он стал пово- дом считать себя мерзким чудовищем, стыдиться себя. Какие гнусные, какие низ- менные инстинкты заставили ее вытеснить сестру из материнской утробы? Зароды- шевый каннибализм у песчаных акул, о котором она узнала позднее, произвел на нее большое впечатление. У акул этого вида более жизнеспособные зародыши по- едают более слабых. Естественный отбор осуществляется, таким образом, еще во внутриутробный период. Люси долго обдумывала этот феномен. Неужели она, как эти акулята, наделена самыми подлыми из инстинктов хищника? А не сохранились ли в ней эти инстинкты, унаследованные от первобытных предков, которые у дру- гих людей дремлют обычно где-то глубоко внутри? Неужели она пошла в полицей- ские именно для того, чтобы преследовать таких же хищников, как она сама? Она внимательно посмотрела на взволнованную мать. - А в прошлом году Клара... Господи! Нет, я все-таки не могу поверить, что... Люси замолчала, ей не хватало сил отрицать очевидное. Мать взяла ее руки в свои. - Факты говорят сами за себя. Что-то мешает близнецам в нашей семье выжить. Не знаю, рождались ли двойняшки у наших дедов, у наших прадедов - тут нужно изучать историю семьи, но одно точно: неразрешенные конфликты, тайны, недо- молвки переходят из поколения в поколение. Ты даже и представить себе не мо- жешь , сколько подобных примеров привела докторша! Уже Фрейд допускал возмож- ность передачи зла через бессознательное, общее для членов одной семьи. Юнг, Дольто - они говорили о коллективном бессознательном, о совпадении внешних событий и внутреннего состояния. И это существует, существует! - Это невозможно. - Да ты только вспомни историю! Вот, например, Артюр Рембо. Ему не удалось справиться с семейными проблемами, и он ушел от жены, оставив сына. Точно так же, как поступили его отец и его прадед... А Кеннеди, Рокфеллер? Ведь над ними словно проклятие висит! Есть вещи необъяснимые, Люси, но они же есть. На се- ансе у психотерапевта я познакомилась с юношей, почти подростком, который с детства страдал кошмарами: стоило ему закрыть глаза, видел горящих людей. Та- кие сны преследовали мальчика до тех пор, пока дедушка не признался, что его чуть не сожгли в концлагере, признался ему первому, всю жизнь он хранил это в
тайне. И с этого дня кошмары у юноши прекратились. В генах, в биологических механизмах происходят какие-то сбои, из-за которых нам приходится оплачивать долги своих предков, пусть даже и неизвестные нам. ДНК передает из поколения в поколение нечто, чего мы еще не знаем, я уверена, что это так и есть. Люси покачала головой. Она долго проработала в полиции и была слишком ра- циональна, чтобы верить в байки о семейных проклятиях. Полицейский основыва- ется на фактах, на конкретных доказательствах, а не на фантастических предпо- ложениях . - Ты хочешь сказать, что не сделали бы в нашей семье тайны из гибели твоей сестры-близнеца, я не пожрала бы свою сестру еще в утробе, а Царно нашел бы себе другую жертву? Прости, но звучит невыносимо глупо. - Ничего подобного я не говорила, и все это гораздо сложнее... Единственное, о чем сейчас тебя прошу: не езди завтра в эту тюрьму, пойдем лучше вместе к моему психотерапевту. Доктор откроет тебе глаза на твое собственное прошлое. - Все это не имеет ни малейшего смысла. - Ты отказываешься от помощи, Люси. - А ты... ты ищешь объяснений там, где их не найти. Для меня все это - цепь совпадений, очень печальных, да, но просто совпадений. Я работала в полиции, я знаю, что такое смерть. Нет в ней ничего магического, ни при чем тут про- клятия . Все дело в химии и биологии, мама. Ну а теперь, если позволишь... Люси вздохнула и пошла в детскую, к Жюльетте. Ей казалось, что от беседы с матерью внутри стало как-то особенно пусто. Е Кабинеты уголовной полиции... Закрыв за собой дверь, комиссар увидел Бертрана Маньяна и Марка Леблона, его правую руку. Первый, прямой, будто палку проглотил, восседал в своем слу- жебном кресле, второй с безразличным видом примостился на подоконнике выхо- дившего на Сену окна. Старомодная обстановка, липкая атмосфера. - Присаживайся, Франк. Шарко молча повиновался. Грубый деревянный стул. Страдает не только задни- ца , но и кости, наверное, потому, что он чересчур отощал. Обычно в этой ком- нате, спланированной по принципу «открытого пространства», размещается чело- век пять-шесть офицеров полиции, которые согласно стучат по клавиатурам своих компьютеров. А сейчас либо все остальные на задании, либо их вежливо попроси- ли на время очистить территорию. Марк Леблон подошел к шефу и сел рядом. Вы- сокий, худой блондин лет сорока, и, как обычно, в сапогах с острым носком и скошенным каблуком и с пачкой дешевых сигарет. Лицом напоминает гада, репти- лию с узкими глазами и порочным взглядом. До того как прийти в уголовку, этот тип пять лет работал в полиции нравов, надевал наручники шлюхам, в случае не- обходимости предоставляя им сервисное обслуживание. Шарко никогда не любил Марка, и это чувство было взаимным. Светловолосый гад заговорил первым. Хриплый голос, тон человека, не терпя- щего возражений. Эта сволочь явно наслаждалась ситуацией. - Расскажи-ка нам о Фредерике Юро. Фредерик Юро... Тот, чье тело найдено в машине, в Венсенском лесу. Глядя на коллег, Шарко сумел принять равнодушный вид. Он скрестил руки на груди и не- принужденно откинулся на спинку стула. В конце-то концов, он сейчас на своем прежнем месте. - Что я вам могу рассказать? Что вы имеете в виду? - Как тебе удалось его застукать? Когда? Комиссар нахмурился, хотел было встать, но Маньян, привстав и протянув руку над столом, хлопнул его по плечу:
- Подожди минутку, комиссар, пожалуйста! Вот уже двое суток мы колупаемся с этим делом. Никаких свидетелей, никаких явных мотивов преступления. Юро не только не был завсегдатаем публичных домов, он даже трахаться уже не мох1 - из-за таблеток, которыми его перекормили в психушке. Так что же его привело в Венсен? У него было там назначено свидание? Вдруг захотелось проветриться? Но почему так далеко от всего? Короче, на данный момент мы в тупике: одни вопро- сы без ответов. - И ты, убрав меня из бригады, хочешь, чтобы я помог вам выбраться из тупи- ка? - Признай, ведь тебе самому стало лучше! И твоя помощь была бы, как бы это сказать... услугой за услугу. Я просто задаю тебе вопросы, которые помогут нам продвинуться. Ты когда-то выследил Юро, ты арестовал его. Ты его знаешь. Вот и расскажи о нем и о его связях. - Все это можно найти в его деле. - Ну, какой смысл копаться в бумагах, когда можно поговорить с человеком? Потому нам и хочется получить важную информацию от тебя. Впрямую. Очень скоро моих ребят могут перекинуть на «обезьянье дело», и мне нужно поскорее продви- нуться вперед в том расследовании, на которое всем чихать. Шарко совсем расслабился. - Да вряд ли я расскажу вам что-то, чего вы не знаете. Это было в начале нулевых годов. Юро только что развелся, прожив с женой десять лет, причем инициатором развода была жена. Развод он пережил тяжело, не мог переносить свалившегося на него одиночества. Ему тогда только перевалило за тридцать, он работал на шинном заводе, и у него была маленькая квартирка в Бур-ла-Рен. Од- нажды он взял на выходные своих дочерей - тут-то все и произошло. Полицейский проглотил слюну, перевел дыхание, стараясь, чтобы голос не вы- дал волнения. Он держал себя в руках, хотя вовсе не забыл кошмара, представ- шего его глазам на пятом этаже обычного жилого дома. - Девочек обнаружила мать в воскресенье вечером. Обе были в пижамках, обе утоплены в ванне. Хотите подробностей? - Пока нет. Что было дальше? - Отследив продвижение его банковских счетов, мы две недели спустя взяли Юро в Мадриде, где он остановился в занюханном отельчике. При аресте объяс- нил, что в момент преступления потерял рассудок и совершенно не помнит, как убивал девочек. Провели психиатрическое освидетельствование, эксперт поставил диагноз: кратковременный аффективный психоз, вызванный стрессом из-за разво- да. Когда он увидел плавающие в ванне трупы детей - сильно испугался и сбе- жал . Адвокаты Юро основывали защиту на статье сто двадцать два прим Уголовно- го кодекса: «Не подлежит уголовной ответственности лицо, которое в момент со- вершения деяния было подвержено какому-либо психическому или нервно- психическому расстройству, лишившему его способности осознавать или контроли- ровать свои действия». Процесс получился долгим и сложным, привлекалось мно- жество психиатров, но, в конце концов, защита выиграла дело. Осужденного по- местили на неопределенный срок в психиатрическую больницу Святой Анны, что же до матери... Несколько попыток самоубийства... Ей уже никогда не оправиться. Маньян, не спуская глаз с комиссара, вертел в руках авторучку. Жесты у него были резкие, нервные. - А ты? Ты-то сам что думаешь? Ты тоже считал, что он не подлежит уголовной ответственности? - Какая разница, что считал я. Я свое дело сделал, остальное меня не каса- ется. - Не касается? Привет! Тебя же видели в зале суда! Ты так усердно посещал все заседания, будто это очень даже тебя касалось! - Я вообще часто присутствую на заседаниях суда, когда рассматриваются наи-
более серьезные из моих дел. Ну а тут я еще и в отпуске был. - Вот я, когда у меня отпуск, еду на рыбалку или в горы. - Он повернулся к Леблону: - А ты? Гад растянул узкие губы в подобии улыбки, и взгляд Маньяна вернулся к Шар- ко . Теперь хозяин кабинета был спокойным и насмешливым: - А ты, значит, предпочитаешь зал суда... Ну что ж, каждому свое. Скажи, а тебе известны враги Юро? - Среди всех родителей, живущих во Франции? Долгая пауза, в течение которой действующие лица мерили друг друга взгляда- ми. Наконец Маньян бросил на стол ручку и наклонился вперед, буравя глазами комиссара: - Ты знал, что его выпустили? Шарко ни секунды не колебался и ответил вполне искренне: - Да. Последние годы Юро пробыл в больнице Сальпетриер: его перевели туда, чтобы подготовить к освобождению. А я там лечился в течение нескольких меся- цев - думаю, знаете от чего. Леблон неприятно улыбнулся. - И вы там встречались? - Хочешь сказать, в палате для буйно помешанных с мягкими стенами? - Зачем же так? Что-то больно ты нервный сегодня. Шарко потер лоб. Солнце весь день било в окна, но стены оставались сырыми, будто зараженные грибком. Все помещение было пропитано накопившимися за годы запахами пота, табака, старой мебели. - Нет, представляешь? - ответил он гаду. - Пока ты драил в армии сортиры, я уже делал ровно то, что тебе надо делать сейчас. Сажал за решетку. Вы за кого меня принимаете, а? За идиота? Вам хочется мне напакостить? Отравить мне жизнь только из-за того, что я был знаком с жертвой? Почему? За что? Только за то, что мне хотелось работать в другой команде? - Иди ты со своей паранойей! Тебя просят немножко помочь, не более того. И напоминаю: мы говорим без свидетелей. Так встречались вы с Юро в больнице или нет? - Случалось. Наши отделения были рядом. - А после того, как он выписался из психушки, ты его видел? - Два дня назад, в Венсенском лесу, и не в лучшем состоянии. - Ты и сам не в лучшем состоянии, приятель, - парировал гад. - С тех пор, как ты потерял жену и дочь, ты не можешь отделаться от черных мыслей, и тебе везде мерещатся заговоры. Не понимаю, как можно держать на работе человека с поехавшей крышей! На то, чтобы вскочить, с грохотом отбросив стул, и кинуться на Леблона, Шарко хватило секунды. Одинаково мускулистые и сильные, они натолкнулись на перегородку, уронили мусорную корзинку, перевернули стул. Маньян, поморщив- шись , разнял их, не дав пустить в ход кулаки. - Да успокойтесь же, черт побери! Какая муха вас укусила? Обменявшись полными ненависти взглядами, они почти сразу же вновь заняли свои места. Шарко чувствовал, как пульсируют сосуды на висках. Леблон, чтобы прийти в себя, отошел к окну покурить. Маньян, внешне спокойный, попытался все уладить: - Ладно, прости его. Естественно, ты выходишь из себя, слыша басни, которые про тебя распространяют, естественно и нормально. Ты, комиссар, жил себе в тепле и холе и вдруг стал дерьмо разгребать. В твоем положении я реагировал бы точно так же. - Ты не в моем положении. Маньян пропустил реплику мимо ушей и вернулся к теме: - Значит, после больницы ты до субботы Фредерика Юро не видел?
- Если память мне не изменяет, нет, не видел. Но ведь ты знаешь: Бур-ла- Рен, Л'Аи-ле-Роз - это совсем рядом. И вполне возможно, что я, вовсе не соби- раясь за ним следить, когда-нибудь с ним пересекся. Ты же сам говорил, что порой я не в состоянии вспомнить, куда положил свою пушку. Маньян повернулся к Леблону, глянул на него с усмешкой, потом продолжил разговор. Казалось, он стал еще спокойнее, он почти что улыбался. - «Вовсе не собираясь за ним следить» - отлично. Перейдем к сегодняшнему дню и к тому, зачем мы тебя сюда позвали на самом деле, не возражаешь? Ты знаешь, что на одежде жертвы найден волосок из брови? - Нет, я этого не знал. Какая мне разница, что там нашли. - Очень трудно не оставить следов, которые нельзя было бы обнаружить со всей нашей современной техникой. Я бы даже сказал - практически невозможно не оставить следов. Не станешь спорить? Кожа - чешуйки и корочки, пото-жировые выделения, отпечатки пальцев... - Ну и что? - Из волоска извлекли ДНК, сравнили с данными из картотеки НАКГО9. И все сошлось. Если основываться только на науке и полностью исключить присущий нам как ищейкам нюх, можно сказать: преступник у нас в руках. - Случайно не моя это оказалась ДНК? - Шарко заметил, как сглотнул Маньян, как задергалось его веко. - А не потому ли мы не так давно сдали свой биома- териал и теперь образцы ДНК каждого из нас тоже включены в картотеку НАКГО, что мы тоже «загрязняем» место преступления? - продолжал комиссар. - Такое бывает всегда, и так будет в этом «обезьяньем» деле, которое мне сейчас пору- чено . ДНК шимпанзе, уборщика, приматолога, всех полицейских. Куча отпечатков на прутьях клетки! Ну и, черт побери, зачем ты позвал меня сюда? Чтобы обви- нить? Чего ты добиваешься? Испортить несколько лет, которые мне остались? Маньян немножко поколебался, потом заговорил снова, вроде бы даже искренне: - Не в этом дело, комиссар. Проблема в том, как ты повел себя там, на месте преступления. Ты трогал труп, ты лез везде и везде наследил. Как будто хотел затоптать возможные улики и не дать нам шанса найти убийцу. А может, ты по- просту хотел досадить мне, чтобы я прогнал тебя из бригады? Говори, наконец, правду, комиссар, мы же с тобой на одном поле пашем, не забыл? - Я не спал ночь. Я думал сразу о тысяче вещей. Окно автомобиля было откры- то , ну и мне захотелось глянуть, что за физиономия у парня, который решил прогуляться ночью в этой глуши. Да, сунулся внутрь машины, да, не принял ни- каких мер предосторожности, да, свалял дурака. Это ты хотел услышать? Леблон в глубине комнаты молча выпускал дым в форточку, Маньян вернулся к разговору: - Знаешь, а ведь возможно, убийца, который целился абсолютно хладнокровно, не надевал маски... Даже наверняка не надевал: хотел, чтобы Юро видел его лицо в минуту, когда получит отверткой в брюхо. Потому что... не знаю... потому что, может быть, хотел показать, что ничего не забыл, что считает Юро ответствен- ным за свои действия... Судья принял доводы защиты, и он просидел всего-навсего девять лет в психбольнице, а признали бы тогда, что он в здравом уме, дали бы вдвое больше в тюряге. Мы, полицейские, не выносим таких людей, потому как из-за них нам кажется, что вкалываем зря. Теперь что скажешь? Шарко в ответ только пожал плечами, и Маньян продолжал гнуть свою линию: - Чуть больше года назад ты был аналитиком, и у тебя должен найтись ответ на вопросы такого рода. - Есть другие аналитики, они еще работают, проконсультируйся у них. Шарко посмотрел на часы и встал, на этот раз - спокойно, без шума. 9 НАКГО - Национальная автоматизированная картотека генетических отпечатков.
- Я оттрубил здесь почти тридцать лет. И за эти тридцать чертовых лет заса- дил за решетку немало парней раз в десять страшнее Юро. Я вкалывал так, как тебе, скорее всего, и не снилось. А ты решил меня уничтожить, как уничтожил тут многих до меня. Кроме ДНК, которую обнаружили на месте преступления, у тебя нет против меня ни-че-хю. Да, я наследил там, но почему же ты не преду- предил об этом экспертов-генетиков? Потому что они тебя не любят? Потому что ты бывал уже чересчур крут с подозреваемыми и даже с собственными сотрудника- ми? Я уже знаю, как ты осатанеешь, как будешь стараться потопить меня, ты ведь хуже стервятника. Тебе что - скучно, делать нечего? - Комиссар, накло- нившись над столом, приблизил лицо к лицу Маньяна. - Говорю тебе это первый и последний раз в надежде, что усвоишь. Я не имею ни малейшего отношения к смерти Юро. Я такой же полицейский, как ты. Я вернулся в уголовку, потому что мне осточертел кабинет в Нантерре, неужели это непонятно? А если ты все еще сомневаешься, дам тебе и твоему болвану добрый совет: будьте впредь поосто- рожнее и смотрите, куда вляпываетесь. - Сам будь поосторожнее! Мне нужен преступник, нужен как можно скорее, и можешь быть уверен - я его вот-вот найду, - ответил Маньян и бросил вслед на- правлявшемуся к двери комиссару: - Пока все это останется между нами, я ни слова никому не скажу. Что касается ДНК, тут ты прав: она остается повсюду, как отпечатки пальцев на отправленном по почте письме. И я не хочу, чтобы у тебя из-за этого были неприятности. Видишь, мы все-таки заботимся о том, как ты будешь выглядеть в глазах людей! Шарко, хлопнув дверью, вышел и быстро зашагал к автомату в конце коридора. Ему необходим был глоток воды, а потом - кофе. Крепкий, как можно крепче. Держа в руке стаканчик, он свернул к своему кабинету, в котором теперь по- селился Леваллуа. За окнами закатное солнце позолотило крыши домов, но влаж- ность оставалась невыносимой. Шарко поставил обжигающий напиток на стол, тя- жело опустился в кресло на колесиках. Он был измучен, разбит. Этот день, это подобие допроса выкачали из него ту малость энергии, какая еще оставалась. Он кивнул в сторону бланков с заявлениями на отпуск: - Дай-ка мне один листок, хочу взять отгул. - Что-то не так? С Маньяном проблемы? - Да нет, ничего. Просто мне надо спать, спать и еще раз спать. Словом, вы- спаться . Леваллуа передал ему бланк, и Франк принялся медленно заполнять графы. Его новый начальник, Белланже, увидит заявление у себя на столе сегодня вечером или завтра утром. Возможно, он будет недоволен, ну и пусть. Его это нисколеч- ко не волнует. - Какие новости насчет Евы Лутц? - все-таки спросил он. - Только что виделся с Робийяром, он с утра носом землю роет. Уже дал мне список пенитенциарных учреждений и заключенных, с которыми встречалась наша фигурантка. Как минимум одиннадцать человек, и все с длительными сроками. Шарко подписал заявление, вздохнул и протянул руку. Леваллуа передал ему список заключенных. - Известно, зачем она с ними встречалась? Теперь Леваллуа стоял с пустым термосом от кофе в руках. - Пока неизвестно. Робийяр завтра продолжит поиски. Надо еще порыться в ее банковских счетах, в чеках. Но, в общем-то, Робийяр неплохо продвинулся. Лад- но, извини, мне надо быть дома до восьми. Пока! Увидимся в среду... а ты вы- спись хорошенько в свободный день. Лейтенант испарился - только дверь легонько хлопнула. Шарко некоторое время просидел с полузакрытыми глазами, наслаждаясь тишиной. В голове у него шуме- ло, перед глазами стояли рожи Маньяна и Леблона. Они уже и так его достали, но вполне могут сделать его жизнь совсем невыносимой. Если они начнут распро-
странять сплетни, все, просто все, станут смотреть на него косо. Шарко - ши- зик, Шарко - завсегдатай психушек, крыша у него до сих пор не на месте. А ин- тересно, комиссар покрывал убийцу или сам кого-то укокошил? Это у него резьбу сорвало или просто от чрезмерного напряга? Такое перед пенсией случается, многие полицейские, вволю накупавшись в дерьме, становятся алкоголиками, впа- дают в депресняк. Сделав над собой усилие, он поднял веки и пробежал глазами список заключен- ных. Смотрел, не видя. Сконцентрироваться не удавалось. Слишком болела голо- ва, слишком вымотался, всё - слишком. Есть только одно решение. Вернуться домой. Лечь в постель и попытаться за- снуть . На часок, может, чуть побольше. Проспать хотя бы до трех, когда он вздрогнет от холода. Как каждую ночь. Шарко собирался уже положить бумагу на стол, когда взгляд его задержался на одной строке списка. Последней. Там была записана дата встречи Евы Лутц с за- ключенным: 27 августа 2010 года, в пятницу. Десять дней назад. От адреса тюрьмы и имени заключенного у него кровь застыла в жилах. Вивонн. Грегори Царно. щ Расклад внезапно изменился. О том, чтобы отправиться спать, не может быть и речи. Ева Лутц за два дня до смерти встречалась с Грегори Царно. С человеком, ко- торый всё разрушил. Шарко жадно проглотил еще стаканчик кофе. Почувствовал во рту вкус выжжен- ной земли. Кофе и адреналин придали сил, и теперь он вышагивал по практически пустым коридорам уголовной полиции более или менее бодро. В этот час здесь остава- лись немногие. Несколько теней, склонившихся над бумажками, - те, чьи дела были самыми «горячими». Дежурные офицеры, парни из бригады по борьбе с нарко- тиками или попросту ребята, которым не хотелось возвращаться домой, настолько поглощала их работа. Поскрипывал под ногами освещенный мертвенным светом не- оновых ламп паркет, в котором ему была знакома каждая трещинка и выбоинка, он любил эту обстановку, эти пустые коридоры, этот запах старого навощенного де- рева. Прошло тридцать лет, а здесь почти все осталось по-прежнему. И он, пусть до пенсии рукой подать, почти такой же, как прежде, разве что более ху- дой и усталый, бродит тут как призрак, исполненный горечи и злости. Он зашел в пустой кабинет Робийяра, лейтенанта, которому было поручено по- работать с документами Евы Лутц: счетами, чеками, абонементами, проездными билетами - словом, со всем, что способно было рассказать о расходах девушки. Позади, в маленьком окошке, был виден тонущий в ночи Париж. Это окошко, све- тившее во тьму, было пустым обещанием: «Спите спокойно, дорогие парижане, мы бережем ваш покой». Шарко включился в работу. Надо изучить распорядок жизни жертвы и опреде- лить , случались ли в нем нарушения. Перед ним были две стопки бумаг: те, что успел прошерстить Робийяр, и остальные. Сначала он подвинул к себе первую стопку - с просмотренными документами, и очень скоро наткнулся на копии брони авиабилетов, полученные из бюро путешествий «Эр Франс». Почти два месяца на- зад, 16 июля 2010 года, Ева Лутц взяла билет эконом класса на рейс в Мексику. Посадка в международном аэропорту Абрахам Гонсалес города Сьюдад-Хуарес. Об- ратный билет был забронирован на 21 июля, то есть Ева собиралась провести в Мексике пять дней. Восемь дней спустя после возвращения Лутц снова отправилась в аэропорт Ор-
ли, чтобы лететь в Бразилию, в Манаус. На этот раз на неделю: обратный рейс предполагался 5 августа. Комиссар в задумчивости потирал подбородок. Два путешествия в Латинскую Америку, одно за другим, как раз перед тем, как девушка пришла работать в Центр приматологии. Не очень это похоже на каникулы. Сьюдад-Хуарес был Шарко известен как один из самых опасных городов мира. Его зловещей репутации нема- ло поспособствовало «дело об убийстве женщин»: с 1993 по 2005 год их там ис- чезло около пятисот. Три четверти жертв похищения были потом найдены, всех их избивали, насиловали, после чего душили. Одна из самых жутких криминальных историй всех времен, загадка, которая никогда не будет разгадана. Но что было делать в этом разбойничьем притоне двадцатипятилетней девушке, наблюдающей за тем, в какую руку обезьяна берет плод, собираясь его съесть? Заинтригованный комиссар отложил бланки «Эр Франс» в сторону и занялся ле- жавшими под ними счетами за тот же период. Робийяр уже успел извлечь из них кое-какую информацию. Выяснилось, что в Мексике Ева Лутц никуда не выезжала из отеля «Лас-Мисьонес», расположенного в самом центре города, и ужинала там же, скорее всего в гостиничном ресторане, зато в Бразилии все было иначе. Здесь студентка в первый же день использовала свою золотую банковскую карточ- ку «Виза Интернешнл». Прилетев, Ева сразу же сняла с нее при посредстве одно- го из банкоматов Манауса больше четырех тысяч реалов, то есть около двух ты- сяч евро, и в дальнейшем, видимо, расплачивалась только наличными, потому что никаких документальных следов ее пребывания в стране не осталось. Робийяр накопал еще кое-что любопытное: Еве предстояло новое путешествие в Манаус. Во всяком случае, об этом свидетельствовала гостиничная бронь. Отлет планировался через два дня. Стало быть, Ева Лутц собиралась вернуться в Бразилию. Париж - Сьюдад-Хуарес - Париж в середине июля 2010 года. Пять дней в Мекси- ке . Париж - Манаус - Париж в конце июля 2010 года. Семь дней в Бразилии. И снова Париж - Манаус - Париж: с 8 по 15 сентября 2010 года - так было на- мечено . Вот только этого путешествия Еве никогда уже не совершить. Наткнувшись на новую тайну, Шарко вспомнил слова приматолога Клементины Жаспар: «Она мне сказала по секрету, что столкнулась с чем-то совершенно не- вероятным» . - Допустим, ты действительно столкнулась с чем-то невероятным, - произнес он вслух, - допустим. Но какого оно рода? И есть ли хоть какая-то связь между этими полетами в Латинскую Америку и твоей смертью? Он включил компьютер и вывел на монитор карту Бразилии. Страна величиной с двадцать пять Франций отделена от Мексики Боливией. Где находится Манаус, по- лицейский точно не знал, но, запросив информацию о городе, выяснил, что рас- положен тот на северо-западе Бразилии и является столицей штата Амазонас. После этого комиссар выяснил в Википедии, что Манаус стоит на слиянии рек Рио-Негро и Солимоэнс, как раз в том месте, где эти реки, встречаясь, образу- ют Амазонку. Огромный город с почти двумя миллионами населения долго жил только за счет экспорта каучука, который добывали в амазонских лесах, но сей- час он вполне современный: оживленное движение, множество предприятий, «Мак- доналдсы» и супермаркеты, большой грузовой порт. Лакомый кусочек для тури- стов . Выйдя из Википедии, Шарко потер глаза: горят, ну и ладно. Комиссара задело за живое, ему хотелось разобраться до конца, найти что-то, что позволит ему сделать хоть какие-нибудь выводы из своих рассуждений. Скорее всего, сегодня тоже предстоит бессонная ночь. Он перешел ко второй стопке - той, которой Робийяр еще не успел коснуться.
Снова выписки из счетов, суммы, суммы, суммы... Он быстро пробегал глазами по столбцам цифр - ничего конкретного. Получение денег по вкладу, какие-то рас- ходы... Еще лист, еще... И вдруг - строка, удержавшая его взгляд, привлекшая вни- мание : для того чтобы снять деньги, Ева Лутц воспользовалась карточкой во французской деревушке под названием Монтемон. Савойя... Она сняла двести евро в субботу 28 августа 2010 года, вечером. Вот, напечатано: в 21.34. На следующий день после встречи с Грегори Царно. в Манаус Полицейский откинулся в кресле, пригладил назад волосы. Стало быть, сразу после Вивонна Ева Лутц метнулась в Альпы. Это больше семисот километров. А что, если студентка за чем-то охотилась? Какой такой ветер гнал ее из городов Латинской Америки к самым высоким горам Европы в то самое время, когда ей бы- ло положено, сидя за письменным столом, прилежно изучать правшей и левшей? Почему обычное исследование проблем латерализации привело Еву к необходимости столько путешествовать, а может быть, и к ужасной смерти? С чего бы это вдруг чисто научная работа заставила ее взять курс на убийц и приблизиться вплотную к подонку Царно? И зачем ей после этого надо было воз- вращаться в Бразилию? Царно... Самый ненавистный комиссару человек в мире... В связи с расследованием у него появилась возможность встретиться с ним лицом к лицу. Этого он и хо- тел. Чтобы разобраться с ним самому, в одиночку. Шарко сжал челюсти, как бы нечаянно уронил выписку из банковского счета на пол и носком ботинка задвинул листок бумаги под ящик на колесиках. Небо казалось траурным. Когда автомобиль с лилльским номером добрался до города Вивонна, там шел дождь. Впрочем, этот черный, как стая мух, дождь бил в ветровое стекло «Пежо- 206» уже добрые два десятка километров, и казалось, этому нет ни конца, ни края. За время пути Люси остановилась только один раз - чтобы глотнуть на заправ-
ке какого-то кислого кофе и сгрызть печенье. Она ехала всю ночь и весь день и думала о материнской исповеди. На самом деле истории с семейным проклятием нагнали-таки на нее страху. Она посмотрела на часы. Ровно в четыре пополудни на муниципальном кладбище Рюффиньи, в десяти километрах от Пуатье, зароют в землю эту сволочь. В том самом городе, где Царно прожил большую часть своей жизни простым рабочим. Лю- си хотела видеть, как гроб скроется в черной яме, ей было необходимо видеть, как похоронят подонка, жизненно необходимо. А если мать этого не понимает, тем хуже для нее. Раньше Люси нужны были ответы на вопросы. Но случилось то, что случилось, - там, за стенами с колючей проволокой сверху, за стенами гнетуще серого цвета, которые вот прямо сейчас встают перед ней. В сверхсовременной тюрьме, где Грегори Царно приговорил себя к смерти и казнил. Вивонн. Майор Кашмарек верен себе, он все предусмотрел, все сделал как нельзя луч- ше . После того как Люси предъявила в проходной удостоверение и сдала ключи, мобильник и бумажник с документами, охранник показал ей, как пройти в особое крыло здания, где находится тюремная психиатрическая служба, главные цели ко- торой - выявление всяческих отклонений в психике и оперативная медико- психологическая помощь наиболее уязвимым с этой точки зрения заключенным. На- до сказать, что за последние несколько лет тюрьмы Франции превратились в на- стоящие рассадники душевных болезней. Люси молча шла по коридору, в который выходили двери одиночных камер - чис- теньких, современных. В каждой по арестанту - либо валяющемуся на постели, либо сидящему на идеально вымытом линолеуме. Для места, где царит безумие, обстановка скорее спокойная, самое большее, что можно услышать, - шепот или храп. Она шла, а ее мерили из-за решеток отупевшими взглядами: кому-то из за- ключенных не лень оказалось дотащиться до двери, чтобы посмотреть на нее и вспомнить, как выглядит женщина. Неприятные шепотки за спиной, кажется, бран- ные слова, языки, облизывающие потрескавшиеся от нейролептиков губы... Люси старалась выдержать эти взгляды, эти слова - пока еще хватало сил. Тот, кто похитил ее ребенка, кто сеял зло, был той же породы, что эти. В чем бы ни со- стояли их преступления, каковы бы ни были обстоятельства их ареста, все они были одинаково ей противны. Отвратительны. Мерзки. Все без исключения должны
гореть в аду. Она резко остановилась перед пустой камерой. Сердце в груди сжалось. Она медленно подошла к двери, взялась за ледяные прутья решетки. В реальности на- рисованный Царно перевернутый пейзаж бил по нервам еще сильнее, чем на фото- графии. Настоящая многоцветная фреска, не меньше полутора метров в ширину, исполненная с ювелирной точностью. Море, вспененные волны, солнце... Люси в первый раз пришло в голову: а вдруг этот мерзавец дошел в своей извращенности до того, что изобразил пляж в Сабль-д'Олон? Охранник вставил ключ в замочную скважину находившейся прямо перед ней тяжелой двери. - Доктор позволил ему дорисовать это до конца. Сроду никто из нас такого не видел! Представляете, он даже головы не наклонял, чтобы рисовать вверх нога- ми! Со стороны все выглядело так, будто он рисует нормально... Тут скоро сдела- ют ремонт и все закрасят, станет, как было до него. Нам хочется забыть Царно - и поскорее. Охранник подождал. Люси молчала и стояла неподвижно. - Так вы пойдете дальше, мадам? Люси еще несколько минут смотрела на пустую кровать, чистый, как в больни- це , пол. Как легко представить себе здесь Царно - похожего на зверя громилу с маленькими черными глазками садиста. Как легко представить себе его орудующим фломастерами, смеющимся или развлекающимся на этих нескольких квадратных мет- рах. - Он часто плакал? Грегори Царно часто плакал? - Не знаю, мадам. А почему вы об этом спрашиваете? - Просто так. Люси медленно пошла дальше. Переход в административное крыло, лязганье предохранительных затворов при входе и выходе. Лязганье, от которого вздрагиваешь, отзвуки которого переда- ются все дальше и дальше по бесконечным коридорам, затухая перед анфиладой кабинетов. Все кабинеты одинаковые, в последнем, доверху загроможденном бума- гами, разместился Франсис Дюветт, один из психиатров, отвечающих за душевное здоровье арестантов. Лысый, бледный человек лет сорока, с впалыми щеками, в нескладно сидящем халате. Поздоровавшись, доктор предложил Люси кресло. - Мы никогда не встречались, мадемуазель Энебель, и, прежде всего, я должен сказать вам, что вовсе не стремлюсь снять с моего пациента ответственность за совершенное им. Но Грегори Царно страдал психическим заболеванием, и мой долг состоял в том, чтобы разобраться в причинах этого заболевания. Люси нервно одернула полы жакета. До того как случилось несчастье, она пре- клонялась перед тюремными психиатрами, психологами, врачами, которые посвяща- ли свою жизнь облегчению чужой участи и, возможно, были в куда большей степе- ни узниками, чем их пациенты. Но сегодня смотрела на вещи иначе: она предпо- чла бы, чтобы этого типа, который сейчас сидит перед ней, и вовсе не сущест- вовало . - Какого же рода заболеванием он, как вы говорите, страдал? - Его состояние больше всего напоминало состояние шизофреника в фазе, со- провождающейся бредом. Яркие видения, внезапные приступы ярости, неуправляе- мость, которая способна довести до самого плохого исхода. Видимо, из-за всего этого Царно и покончил жизнь самоубийством. Он слишком остро чувствовал свой недуг и часто жаловался на невыносимые головные боли. - То есть Царно был шизофреником? - Нет, не думаю, и это, пожалуй, самое странное. У него не отмечалось ха- рактерной для шизофрении деперсонализации, которая создает у больного ощуще- ние, что он раздваивается, дробится на части. У него не было галлюцинаций, то есть он не видел несуществующих персонажей как реальных. В диагнозе, постав- ленном ему мной, нет слова «шизофрения», речь скорее о регулярно повторяющих-
ся приступах бреда. И несмотря ни на что, я убежден, что его способность «ви- деть мир вверх тормашками» вполне реальна, это никакая не галлюцинация. Его рисунки слишком проработаны для галлюцинации, слишком тщательно отделаны. По- пробуйте сами нарисовать хотя бы одно дерево вверх корнями - сразу поймете, как это трудно. - Но если это не галлюцинации, то что? Объясните, пожалуйста. - Не знаю. Насколько мне известно, подобные симптомы в медицинской литера- туре не описаны. Надо было сделать МРТ, то есть магнитно-резонансную томо- грамму его мозга в процессе деятельности, - может быть, исследование показало бы реальную органическую дисфункцию в области зрительной коры или хиазмы, места, где правый и левый зрительные нервы, сливаясь у основания черепа, об- разуют зрительный перекрест. Неврологи уже сталкивались с такой проблемой, как гемианопсия - выпадение части поля зрения каждого глаза, человек, стра- дающий этим недугом, видит от каждой картинки, например, только половину или четверть, но симптомы, подобные тем, какие наблюдались у Царно, повторяю, ни- где не описаны. Зрительные нервы и перекрест - хиазма (выделены красным). - А как со вскрытием? - Его, к моему величайшему сожалению, не делали. Констатировано самоубийст- во, ни у кого никаких сомнений, а правила в тюрьме, знаете ли, несколько от- личаются от обычных. Царно был приговорен к тридцати годам, из них двадцать пять - особо строгого режима. И вот его нет. Что же до его приемных родите- лей... они не потребовали расследования причин смерти. Доктор взял листок бумаги и начал рисовать. - Глаз работает как линза. Предмет, который человек видит в реальном мире, на сетчатке оказывается перевернутым. И вот тогда в игру вступает мозг, а именно - зрительная кора, которая и восстанавливает правильное положение, то, что определяется силой тяжести. Так вот, вполне можно предположить, что чуть больше года назад работа этой зоны мозга у Царно начала мало-помалу разлажи- ваться, и дело кончилось настоящей неврологической дисфункцией. - Следовательно, все это началось еще до того, как он сорвал зло на моих детях? - Да, именно так. Он говорил, что начал рисовать все вверх дном еще на бу- маге - до того, как совершить преступление. Только, видите ли, лист бумаги
можно перевернуть, и все будет выглядеть нормально, ну и поди знай, говорит пациент правду или лжет. Но как бы там ни было, эти приступы особенно часто и неуклонно повторялись у Царно в последние недели. - А скажите, эти перевернутые изображения... они могли быть так или иначе связаны с его жестокостью? С насильственными действиями, которые он совершал? Дюветт, похоже, взвешивал каждое слово, перед тем как его произнести. - Думаю, вам, как и мне, известно прошлое Грегори Царно. Его воспитывали любящие приемные родители, католики. Детство у мальчика было самое, что ни на есть нормальное. Учился он средне, но был спокойным ребенком, не шалил, не хулиганил, не бузил. Ребенком Царно почти не дрался, консультации у психиат- ров в анамнезе не значатся. Да, скорее всего, никто его и не задирал - такого здоровяка: в тринадцать лет росту в нем было уже сто восемьдесят сантиметров, и он от природы был очень силен. Поскольку мать оставила его в роддоме, и имя ее неизвестно, я даже не пытался отыскать анамнезы его биологических родите- лей. Это белое пятно в его карте. Вообще, все, что нам известно об особенно- стях Царно с медицинской точки зрения, - непереносимость лактозы: стоило ему выпить каплю молока, у него начинались безудержная рвота и диарея. Иногда другие заключенные развлекались тем, что подливали немножко молока в его пи- щу, им доставляло удовольствие видеть, как он мучается. - Вот уж что волнует меня меньше всего на свете, так это его мучения! От напряжения Люси до синяков исщипала себе ноги. Все это из-за царящей здесь атмосферы безумия и смерти. Она ведь тоже интересовалась прошлым убийцы своей дочери. Родился 4 января 1958 года в Реймсе у женщины, пожелавшей ос- таться неизвестной, был усыновлен семейной парой из того же города, верующими тридцатилетними людьми. Все они вскоре перебрались в Пуату, поскольку прием- ного отца Царно перевели туда по службе. Когда Царно подрос, он устроился ра- бочим на местную фабрику по производству ящиков для льда. Никаких проблем у него не было, работал нормально, не прогуливал, люди оценивали его положи- тельно , и так продолжалось до тех пор, пока он не совершил непоправимое. Едва не прокусив себе щеку, Люси вернулась к настоящему. Стоило ей подумать о безоблачном прошлом убийцы своей дочери, самообладание ей отказывало. И так каждый раз. Она не хотела знать ничего, что могло бы снизить степень ответст- венности Царно. Он умер? Пусть так, но она хочет, чтобы груз его вины оста- вался на нем, чтобы он унес этот груз с собой в геенну огненную. - Люди, чье детство было абсолютно нормальным, могут стать весьма порочны- ми, извращенцами из извращенцев, - сухо сказала она. - Этому немало подтвер- ждений. Для этого не требуется каких бы то ни было аномалий мозга, не требу- ется дурной наследственности. И мучить животных в детстве тоже не обязатель- но . Многие из убийц, с которыми я сталкивалась, были до того, как совершили преступление, вполне доброжелательными людьми - из тех, кому грехи отпускают без исповеди. Того и гляди, живыми в рай возьмут. - Да, я прекрасно это знаю. Но, учитывая реальное положение вещей, не могу не констатировать, что у Царно наблюдались периоды особой агрессивности, рав- но как и периоды проблем со зрением, сопровождавшиеся головными болями. В по- следнее время те и другие явления участились, усилились, причем те и другие в одинаковой пропорции. Не исключено, что одно связано с другим. Мозг - сложное устройство, и нам известны далеко не все его тайны. Психиатр, всем своим видом выражая покорность судьбе, приподнял связку бу- маг и уронил - так, словно это кирпич. - Все это очевидно, просто в глаза бросается. Царно страдал чем-то, что, усиливаясь, с каждым днем ухудшало его состояние - примерно так, как бывает при раке. Нет сомнений в том, что, будь Царно на воле, можно было бы поста- вить более точный диагноз, найти способы лечения. Нет сомнений и в том, что Царно давным-давно нужно было сделать МРТ и провести полное обследование. Но
здесь, вы же понимаете, все происходит очень медленно из-за этих чертовых бу- мажек и жестокой нехватки средств. А теперь мой пациент мертв. Люси наклонилась над столом, чтобы стать ближе к собеседнику. - Вот так, глаза в глаза, прошу вас: скажите, вы считаете, что Грегори Цар- но мог совершить свое чудовищное преступление из-за каких-то проблем с моз- гом? Вы считаете, что спустя целый год после ареста и приговора он вдруг за- думался о своей ответственности? Вы считаете, что двенадцать присяжных, при- знавших его вину, ошиблись? Доктор откашлялся, отвел на минутку глаза, потом опять прямо посмотрел в лицо посетительницы и больше уже не отворачивался. - Нет. В то время он отдавал себе полный отчет в том, что делает. Люси, прикрыв рот ладонью, упала в кресло. Ответ ее не удовлетворил: врач говорил вяло, в голосе не хватало уверенности, он соврал, чтобы не надо было пересматривать вердикт присяжных, чтобы она и сама успокоилась, и его остави- ла в покое. Да-да, именно так. - В то время... А вы совершенно уверены в сказанном? Может быть, вы просто хотели меня успокоить, сделать так, чтобы я больше не думала об этом? Дюветт принялся перекладывать бумажки, как будто вдруг решил навести поря- док на своем письменном столе. Теперь он прилагал все усилия, чтобы, не дай бог, не встретиться взглядом с Люси. - Совершенно уверен. Я сказал вам ровно то же самое, что другому полицей- скому, тому, что приходил до вас. Царно был вменяем и должен был нести ответ- ственность за свои действия. Люси нахмурилась. - До меня приходил еще какой-то полицейский? Когда? - Ровно два часа назад. Он приехал рано утром из Парижа. Работает в уголов- ной полиции, на набережной Орфевр. Выглядел так, будто не спал тысячу лет. Он дал мне свою визитку... Да ее и визиткой не назовешь, просто картонка... Он открыл ящик, достал из него белый картонный прямоугольничек и протянул Люси. Люси показалось, что ее ударили под дых. По белому прямоугольничку наискосок было написано авторучкой: «Франк Шар- ко». - Все в порядке, мадемуазель Энебель? Вы хорошо себя чувствуете? Люси вернула карточку. Пальцы у нее дрожали. Среди контактов в ее мобильни- ке больше не значился Франк Шарко, она стерла его номер, стерла вместе с чув- ствами, какие могла бы испытывать к этому полицейскому. По крайней мере, ей так казалось. И увидеть его имя снова, здесь и сейчас, так внезапно, при та- ких обстоятельствах... - В уголовной? Вы точно знаете? - Абсолютно точно. Они долго молчали, Люси никак не удавалось поверить в происходящее. - А что ему было надо? Зачем Франк Шарко приезжал сюда? - Вы с ним знакомы? - Была знакома. Лаконичный ответ, после которого откровенности ждать не приходится. Психи- атр и не ждал, предпочел вернуться к теме: - Ваш коллега задавал мне вопросы о Еве Лутц, студентке, приезжавшей к Цар- но дней десять назад. А теперь, по его словам, эту девушку убили. Голова у Люси пошла кругом. Царно мертв, но призрак его рядом, близко, как никогда. Она думала о Шарко. Значит, он все-таки работает, причем уже не в Нантерре, а в Париже, в уголовке... Почему он не бросил эту растреклятую служ- бу, как собирался до того, как похитили близнецов? Да еще и вернулся «на зем- лю», туда, где кровь, где вспоротые животы, грязь? Вернулся к тому, с чего
начинал. Она глубоко вздохнула: чересчур много сразу свалилось на нее. Ей надо дей- ствовать более спокойно, более методично - как действуют полицейские, как действовала она сама, когда служила в полиции. Сначала она задала несколько вопросов об обстоятельствах преступления. Пси- хиатр объяснил, что знает немногое - только то, что ему захотел сообщить ко- миссар Шарко: тело Евы Лутц было найдено в Центре приматологии неподалеку от Парижа. На лице девушки был след укуса, из ее квартиры похищены какие-то дан- ные . Известно, что эта студентка просила разрешить ей посещение нескольких особо жестоких преступников, находящихся в разных тюрьмах Франции. Люси пыта- лась получить максимум информации, сопоставить факты, выстроить их в соответ- ствии с логикой. Помимо ее воли мозг бывшего лейтенанта полиции заработал на полную катушку, и она чувствовала, как возвращаются, казалось бы, утерянные рефлексы ищейки. - Зачем? Зачем Еве Лутц понадобились встречи с этими преступниками? - Все они левши. Доктор заметил, как взволновал собеседницу этот невинный ответ, и постарал- ся уточнить: - Я не имею в виду, что все преступники левши, это она сама, Ева Лутц, от- бирала из преступников только левшей. Причем отбирала из самых жестоких, са- мых агрессивных, тех, кто убивал по неясным мотивам и в большинстве случаев был не способен объяснить, как это произошло. - Но... но почему, зачем? Какая у нее была цель? - Думаю, целью была научная работа, диплом или диссертация. Когда Ева сюда приехала, она хотела подробнейшим образом расспросить Грегори Царно, но за- ключенный был не совсем в форме, и мне пришлось служить посредником. Она хо- тела, например, узнать, были ли левшами родители Царно, заставляли ли его пи- сать или делать что-то другое правой рукой, когда он был ребенком. Ну и еще кучу подобных вопросов задала - на их основании можно составить статистиче- ский отчет или выдвинуть какую-то гипотезу. А вы знаете, что Царно большей частью действовал правой рукой? - Мне это все равно. - Как мне объяснила Лутц, он ел и рисовал правой рукой, потому что приемные родители заставляли его быть правшой. С древнейших времен леворукость воспри- нималась людьми как недостаток, если не проклятие или метка дьявола. Особенно в Средние века. Ну а Царно, стало быть, являлся лжеправшой, он был вынужден стать правшой под давлением родителей-католиков. Так уж его воспитывали. Люси задумчиво посмотрела на психиатра и, помолчав, сказала: - И, тем не менее... он зарезал мою дочь левой рукой. Шестнадцать ударов но- жом без малейшего колебания. Дюветт встал и принес две крохотные чашечки кофе. Люси продолжала размышлять вслух: - Так, будто леворукость спряталась в нем и никогда его не покидала... - Именно, именно. И вот такие детали больше всего интересовали Еву Лутц. Возможно, леворукость передается по наследству, по сути, это явление генети- ческое, и при определенных обстоятельствах воспитание, будучи не способно ни- чего противопоставить генам, сдает позиции. Мне кажется, здесь она искала подтверждения именно этой теории. Люси покачала головой, глаза ее смотрели в пустоту. - Но этим нельзя оправдать его преступление. Этим нельзя оправдать убийст- во. - Наверное, нет, нельзя. Но мне нужно сказать вам еще кое-что. Во-первых, мадемуазель Лутц непременно хотела увезти отсюда фотографии Царно: ей, дес- кать, нужны фотографии, чтобы «легче было припомнить» каждого из опрошенных,
когда дело дойдет до написания работы. Ну, я отдал ей копии фотографий из до- сье, сделанных по системе Бертильона: фас и профиль, - к антропометрическим данным доступ не закрыт. А во-вторых, понятия не имею, какое отношение это имеет к леворукости, но я видел, как изменилось поведение Евы Лутц, стоило ей увидеть стену камеры Царно с перевернутым рисунком. Она буквально засыпала меня вопросами о происхождении «фрески»: когда Царно это нарисовал? Зачем? Пытался ли кто-нибудь получить от него объяснения? Казалось, при виде этого рисунка она сильно возбудилась, прямо-таки распалилась. - И вы не поняли почему? - Нет... Но понял, что после этого изменилось и ее мнение о Грегори Царно. Увидев рисунок на стене, она стала смотреть на моего пациента, как... как зача- рованная... Люси вздрогнула. Быть зачарованной чудовищем? - Она уехала, ничего для меня не прояснив, и больше я ее не встречал. А се- годня узнал, что девушка мертва. Все это очень странно. Люси молча допила кофе, ей никак не удавалось прийти в себя, слишком ее по- разило все услышанное. Но здесь больше не о чем говорить, здесь больше нечего делать. Для того чтобы свернуть разговор, она задала несколько дежурных во- просов, поблагодарила Дюветта и вышла из тюрьмы. Рухнув на сиденье машины, она несколько минут вертела в руках небольшой полуавтоматический пистолет, всегда лежавший в бардачке рядом с парой старых шерстяных перчаток и стопкой ни разу не прослушанных дисков. Ей стало легче, когда она взяла в руки писто- лет . Тяжесть рукоятки, холодок металла успокаивали ее... Она приехала сюда за ответами, а уезжает с еще большим количеством вопро- сов . Что творилось в голове у этой Евы Лутц? А в голове Царно? А в головке Клары, когда к ней наклонился этот почти стокилограммовый гад? Столько неиз- вестного, столько непонятного, чего, похоже, уже никогда не прояснишь и не поймешь. Люси положила пистолет на место. Она завела себе оружие, потому что в глу- бине души всегда надеялась разрядить его в убийцу своей девочки. Проникнуть тем или иным способом в здание суда и выстрелить ему в голову - так, чтобы сразу. Но ей не хватило смелости это сделать. Потому что была ведь еще Жюль- етта, и материнский долг предписывал ей неусыпно заботиться о единственной теперь дочери. Тронувшись с места, Люси глянула в зеркало заднего вида и поняла, что вот- вот расплачется. Она резко затормозила, вынула мобильник и набрала номер Жюльетты, ее телефон всегда находился в школьном ранце. И если та сейчас в классе, не важно. Ей нужно поговорить со своей девочкой, услышать ее голос, убедиться, что все в порядке, пусть даже звонок помешает учительнице вести урок. К сожалению, она попала на автоответчик. И оставила на нем длинное сообще- ние, полное любви... ЕВ Франк Шарко с непокрытой головой шел под проливным дождем. Ветер усилился, от его ледяных шлепков горели щеки. Комиссар поднял воротник и, сунув руки в карманы, двинулся дальше по кладбищу. Траурную процессию он обнаружил в конце шестой аллеи. Черные силуэты вы- строились в ряд, и единственным признаком того, что это живые люди, была их борьба с зонтами, так и норовившими вырваться или вывернуться наизнанку. Ско- рее всего, тут приемные родители Грегори Царно, родственники - тетки, дядья. Люди, для которых этот убийца оставался подобием человека. Люди, терзаемые вопросами, на которые они никогда не получат ответов. Вымокшие насквозь мо-
гилыцики опускали в черную дыру деревянный ящик. Холод пробирал до костей. Шарко огляделся и заметил застывшую фигуру, - как и он сам, стоявшую в стороне от остальных. Зонтика над ней не было, только длинный плащ с капюшоном, полностью скрывавшим лицо, виден был только кончик носа. Незнакомец или незнакомка явно делал все, чтобы оставаться в мертвой зоне по отношению к могиле Грегори Царно, - видеть все, оставаясь невидимым. Почему? Комиссара это заинтересовало, и он решил посмотреть, кто это, но так, чтобы застать неизвестного врасплох. Для начала он убедился, что пистолет на месте, потихоньку обогнул могилы и оказался за спиной человека в плаще. Камешки под подошвами башмаков расползались, но благодаря дождю и ветру шаги оставались неслышными. Подойдя вплотную, Шарко положил руку на плечо наблюдателя, тот рывком обер- нулся, и Франку почудилось, что земля уходит у него из-под ног. Несмотря на сумерки, это озябшее, все в струях дождя лицо он узнал мгновен- но. - Люси? Ей потребовалась доля секунды, чтобы понять, кто перед ней. Но неужели это действительно он? Тот крепкий, импозантный мужчина, с которым она познакоми- лась больше года назад? Куда делся его цветущий вид, его стать? К кому она обращается - к тени, к призраку или все-таки... - Франк? Это... это ты? Люси замолчала: спазм, стиснувший внутренности, не давал говорить. Господи боже мой, что с ним? Что его так изменило? Смерть Клары? Их внезапный разрыв? Из какого ада он поднялся сюда? В глубине его глаз, во всем его облике - чув- ство вины, страдание, каких хватило бы на целый мир. Скулы выступили вперед, черты заострились, лицо, словно высеченное из камня, потемнело. Не раздумы- вая, повинуясь, то ли рефлексу, то ли порыву чувств, она бросилась ему на грудь, прижалась, обхватила руками. Она слышала, как бьется его сердце, ощу- щала под ладонями бугорки лопаток. Затем она резким движением оторвалась от него, отступила на шаг. Капюшон упал, длинные светлые волосы рассыпались по плечам. Шарко смотрел на нее с нежностью. Она настолько же хороша, насколько безобразен он сам. Ему было больно, ужасно больно. Старая рана открылась. - Мне не надо было приходить сюда. Он медленно засунул мокрые руки в карманы, развернулся и пошел по дорожке, благословляя дождь за то, что помогает ему скрыть свою печаль, свои слишком заметные чувства. Ему - человеку, который так редко плакал. Он был уже до- вольно далеко, когда услышал слово, которого очень ждал и которого так боял- ся: - Подожди! Он остановился, сжал кулаки. Она, не обращая внимания на ливень, догнала его. - Год назад Царно разлучил нас, а сегодня соединил, пока не знаю зачем. Но думаю, нам надо поговорить. Если ты согласен. Долгое молчание. Чересчур долгое, подумала Люси. Почему он так долго мол- чит? О чем он думает? Он ненавидит ее за то, что так резко все оборвала, бро- сила его? Но, в конце концов, хриплый голос отозвался сквозь дождь: - Согласен. Только недолго. Люси повернулась к едва видной отсюда могиле Царно. Вода текла по ее лицу, губы дрожали, она безумно замерзла. - Мне надо видеть, как земля накроет его гроб. Шарко кивнул, не двигаясь с места. И тогда она добавила, словно высекая на мраморе: - Одной.
ЕЕ Он ждал, сидя в уголке кафе, обнаружившегося поблизости от кладбища, руки его обнимали большую чашку дымящегося кофе. Бешеные струи дождя с шумом би- лись в стекла окон, отделяя этот придорожный кабачок от мира вокруг1. Две тени маячили у барной стойки с пивным насосом - завсегдатаи, приходящие сюда, что- бы вернее погубить свою печень. Никаких красок вокруг, кроме замшелой серой, выцветшей черной, потускневшей медной. Всё тут словно бы потихоньку сползало в бездонную пропасть, по дну которой, должно быть, струится бесконечная пе- чаль . Люси сняла в полутьме промокший плащ, дала последним каплям стечь с него на половик у входа, повесила и направилась к человеку, в одиночестве сидевшему за столиком. Прихватила по дороге стул, поставила напротив него, села и смах- нула платком еще бежавшие по лицу капли. Некоторое время они исподтишка рассматривали друг друга. Их рты приоткры- лись одновременно, но слова так и не прозвучали. Люси первой ринулась на по- иски выхода из положения. - Я думала о тебе, Франк... мне случалось думать о тебе после... после того, что произошло. И я всегда видела тебя в твоем безупречно сидящем костюме, та- ким сильным, крепко стоящим на ногах, уверенным, выносливым. - Она кивнула на дверь, как бы в сторону кладбища. - Я представляла тебя так далеко от всей этой грязи, всей этой мерзости. Я думала, ты, может быть, забыл. Шарко жалко улыбнулся, и Люси от этой улыбки стало еще больнее. В какой мрак он сейчас погружен? - Чем больше проходит времени, тем глубже становится рана. Как бы я мог за- быть? Люси чувствовала, что он покорился, пропал. Воин, покинувший поле битвы. Нет смысла спрашивать его, как он, что делал эти долгие месяцы, все и так на- писано на его исхудалом лице, в его пустых, без единой искорки, глазах. На- верняка хватается то за одно дело, то за другое, лишь бы прошел еще один день, лишь бы миновала еще одна ночь. Наверняка погряз в работе, утонул в крови. Средство не хуже других, чтобы вымотаться, отупеть. Только бы не ду- мать , только бы не думать, как, собственно, и она в своем бюро претензий. Лю- си попыталась абстрагироваться от боли, от горечи, попыталась собраться, что- бы перейти наконец-то к цели назначенной ею же самой встречи. - Я побывала в вивоннской тюрьме, и тамошний психиатр всё мне рассказал. О том, что ты приезжал туда, о деле некой Евы Лутц, которое ты сейчас расследу- ешь . Ты тоже должен мне рассказать - ты должен открыть мне всё, что знаешь об этом. Шарко хотел было ответить, но сдержал порыв - надо успокоить ее, надо за- ставить ее вернуться на север и все забыть. Как можно скорее. - Грегори Царно мертв, Люси. Он умер и похоронен. Тебе больше нечего здесь делать. Возвращайся домой. Забудь все это раз и навсегда, живи своей жизнью. - Ты ведь вроде бы в уголовку вернулся, да? Ну и где же твой напарник? По- чему ты здесь один, ведь так не бывает, не должно быть? Ты же не по службе сюда приехал, так? Тогда зачем? Шарко водил пальцем по краю чашки, но это ему не помогало, он боялся даже поднять на нее глаза. - Вижу, ты не утратила своей наблюдательности... - Зачем ты приехал сюда, Франк? Он искал слова, чтобы парировать удар, искал, но не находил, справиться с Леблоном или Маньяном ему было бы вдесятеро легче. А стоило оказаться лицом к лицу с Люси, все внутренние барьеры пали. Молчание затягивалось, и он решился в конце концов сказать правду:
- Я приехал сюда, чтобы посмотреть Царно в глаза. Чтобы посмотреть, что сейчас происходит с этой сволочью. Но он умер... Люси начало трясти, и она тщетно пыталась сдержать дрожь. Она любила этого человека, потом, как ей казалось, возненавидела его больше всех на свете, а сегодня ее уверенность в этом разбилась вдребезги. Значит, Франк Шарко нико- гда не забывал их: ее, Клару, Жюльетту. Значит, он жил с их призраками в ду- ше, и это они подтачивали его изнутри - как болезнь, ведущая к трагическому исходу. Люси жестом показала официанту, что никакой выпивки ей не надо, и снова повернулась к комиссару. - Тебе одному не справиться, Франк. Позволь, я помогу! Мне нужно разобрать- ся, мне нужно знать. Мне нужно... необходимо делать хоть что-нибудь! - Ты больше не служишь в полиции. - В душе я оттуда не уходила и остаюсь полицейским. Нельзя отступиться от того, что в тебе есть, пусть хоть весь мир старается тебя заставить. Сделай что-нибудь, Франк. Скажи хоть, в каком направлении двигаться. Я смотрю тебе в глаза и прошу тебя. Очень прошу. Наведи меня на след, дай зацепку. То, что ты здесь, доказывает: Царно мертв не до конца, и тебе это известно. Шарко прижал к губам кулак, как будто предстоявшее ему решение должно было иметь необычайную важность. Что за роковая случайность свела их тут сегодня, тут, так далеко от дома, под этим словно с цепи сорвавшимся дождем? Она его умоляет, она смотрит на него, как нищенка. - Нет, прости меня, не могу. Это слишком рискованно. Мои коллеги сейчас начнут обзванивать по списку все одиннадцать пенитенциарных учреждений, где побывала Лутц, рано или поздно они доберутся до Вивонна и узнают... - Если ты скажешь, что сам уже позвонил сюда и им звонить не надо, то ниче- го не узнают. Шарко оставался непреклонным, а на лице Люси был написан гнев. Тем не ме- нее , поднявшись, она предприняла последнюю попытку: - Значит, ты позволишь мне уйти вот так, ничего не добившись? Даже малень- кого шанса получить ответы не дашь? А что я скажу Жюльетте, когда она подрас- тет, - что? Как я объясню ей произошедшее? Почти выкрикнув эти слова, Люси двинулась к вешалке. Шарко, едва дыша, смотрел ей вслед, и ему казалось, что мир вокруг рушится. Он провел рукой по лицу и прошептал: - Господи... Мысли в его голове бешено завертелись, и, когда она уже взялась за ручку двери, он крикнул: - Ладно! К нему обернулись сумрачные лица завсегдатаев. Люси снова устроилась рядом с ним. Он встал, подошел к стойке, взял лист бумаги и карандаш, вернулся за столик. - Ты могла бы освободиться прямо сейчас? На два-три дня? Люси почувствовала, как в ней растет нечто гибельное, нечто, как ей каза- лось , давно утерянное: опасный азарт, который стирает в порошок все обещания, все благие намерения. Включая главное: заботиться о Жюльетте, никогда не ос- тавлять ее одну, провожать ее каждый день в школу и встречать у школьных во- рот после уроков, в тот час, когда ворота распахиваются и лица расцветают улыбками. Да попросту исполнять свои материнские обязанности. Хищница, кото- рую она считала давным-давно умершей, оказывается, только дремала в ней и вот-вот проснется. - Да, могу. - Я бы предпочел, чтобы ты сказала «нет». - Я и сама бы предпочла. Но я говорю «да». Пауза. Последние сомнения, которые еще способны все изменить...
- В таком случае слушай меня внимательно. Я полночи разбирался в чеках, счетах, расходах по кредитной карточке Евы Лутц. И обнаружил нечто крайне лю- бопытное . По банковским документам выходит, что двадцать восьмого августа Лутц сняла со своей «Виза Интернешнл» деньги через банкомат в деревушке Мон- темон. Это в Савойе, недалеко от горнолыжного курорта Валь-Торанс. А накануне она как раз встречалась в этой самой тюрьме с Грегори Царно и его психиатром. Комиссар продолжал рассказ, только о двух путешествиях в Латинскую Америку предпочел пока умолчать: чересчур далеко, чересчур рискованно и на сегодняш- ний день чересчур непонятно, а Люси лучше оставаться на периферии расследова- ния. Пусть у нее создастся ощущение, что она работает и полезна, этого до- вольно . - Она сняла со счета двести евро довольно поздно вечером, но Монтемон в об- щем-то дикое захолустье - так вот, использовала ли она эти деньги, чтобы оп- латить там ночлег? С учетом суммы и того, что в Центре приматологии ее не хватились, просто не заметили отсутствия, ночевка должна была быть с субботы на воскресенье. Но почему Лутц так внезапно рванула именно туда, в Альпы? Это тем более любопытно, что - во всяком случае, так сказал мне утром психиатр - в беседе с ней ни доктор Дюветт, ни сам Царно никаких Альп и никакой Савойи не упоминали. Даже намеком. Деревня Монтемон. Шарко записал на бумажке название затерянной в горах деревушки и подвинул листок к Люси. - Только туда и обратно. И что касается этих дел, я должен оставаться твоим единственным собеседником, понимаешь? Никто, ни один человек на свете, не должен знать, что мы вдруг стали снова работать вместе. Мы больше не знаемся, и точка. - Ладно. - Как ты и предлагала, я скажу своим коллегам, что звонил в Вивонн, хотел
узнать, что там понадобилось Лутц. А ты попытаешься разобраться, куда ее но- сило, передашь мне всю информацию, какую нароешь, и вернешься домой, в Лилль. Ты не против? - Ни в коем случае. Сменить тошнотворное бюро претензий на горы - одно удо- вольствие. За год я ни разу не брала отпуск: то замещала кого-то, то просто не получалось. Так что, наверное, пора. Поеду прямо отсюда, смена белья у ме- ня с собой. - Только помни, что ты больше не служишь в полиции. - Спасибо за напоминание! У тебя есть фотография жертвы? Комиссар вынул из внутреннего кармана пиджака снимок и положил его на сто- лик перед Люси. - Лутц была красивой молоденькой девушкой, почти ребенком. Незамужней, как ты, и обладавшей неимоверной жаждой жизни. Она прыгала на резинках с мостов, фехтовала, вкалывала как черт и намеревалась сделать блестящую карьеру. Я хо- чу найти говнюка, который отправил ее на тот свет. Я заставлю его расплатить- ся! Люси почувствовала озноб. Глаза у Франка были такие печальные, голос такой странный... Рассыпав по столу монеты, Шарко вытянул из толстенькой пачки три купюры по сто евро и протянул их Люси. - Вот - на расходы. Это мое расследование, и тебе нет нужды тратиться. Люси хотела отказаться от денег, но он вложил купюры ей в руку, и сжал ее в кулачок. - Бери-бери! Ты же знаешь: чего у меня хватает, так это денег. Он тяжело поднялся. Ему хотелось задать ей кучу вопросов, поговорить с ней о Жюльетте, но он не мох1 себе этого позволить. Надо сохранять дистанцию. Лю- бой ценой держаться подальше от Люси, подальше от опасного чувства, которое уже овладевает им. Он снял со стоявшей прямо позади него вешалки так и не просохший плащ. - Отлично. А теперь мне пора возвращаться, завтра на работу. Еще раз повто- ряю: все, что связано с Вивонном, останется между нами, хорошо? Люси продолжала сидеть. Она спрятала деньги, потом ткнула пальцем в фото- графию Евы Лутц. - Дай мне свой телефон, Франк. Он у меня не сохранился. Шарко молча написал на обороте снимка номер, наглухо застегнул плащ и вдруг, неожиданно для самого себя, но ведь неожиданной была и встреча с Люси, тихо спросил: - Скажи мне, что говорит тебе Жюльетта, Люси. Она рассказала тебе, что было с ней в те тринадцать дней плена? Она прибегает к тебе ночью, будит? И чего от тебя хочет? Она тебя слушается? Люси помедлила, прежде чем ответить. - Жюльетта - просто ангел. Что бы она ни сделала и что бы ни сказала, мне всегда только приятно. Шарко уже злился на себя, сожалел о том, что втянул Люси в свое расследова- ние. Ей надо вернуться домой, отдохнуть. Он хотел было забрать у нее бумажку с названием горной деревни, но Люси быстро прикрыла листок ладонью. - Почему, Франк? Шарко не ответил, только кивнул, прощаясь. Надо же было поддаться слабости! Как он был сам себе противен в эту минуту! - Позвони мне только в том случае, если что-то узнаешь. И после этого сразу домой. Он решительно двинулся к двери и вышел под ливень. Снаружи гремело, молнии рассекали темное небо, комиссару чудилось, будто он слился с природой. А оказавшись, наконец, в машине, он прошептал: - Почему? Потому что мы оба прокляты, Люси.
ЕЕ Едешь, едешь, а ощущение, что вокруг - безвоздушное пространство... С тех пор как ближе к полуночи она миновала Шамбери, ориентироваться прихо- дилось только по навигатору. И если верить ему, пути оставалось еще километ- ров пятьдесят. Одна, никому не известная, смертельно уставшая от дороги с бесконечными по- воротами, Люси чувствовала себя затерявшейся в звездной пустыне, но боялась только одного: как бы чего не случилось с машиной здесь, в этом апокалиптиче- ском пейзаже, где вокруг ни души и ни огонька, даже небесного. Может быть, днем горы и прекрасны, но ночью они кажутся разгневанными великанами, застыв- шими чудовищами с обледенелыми телами, рвущими горизонт и заглатывающими лю- бой светлый лучик. Люси представляла себе Еву Лутц в той же ситуации и пыта- лась понять, какая неведомая сила вынудила девушку преодолеть немалое рас- стояние в самый разгар работы над диссертацией, понять, что влекло ее во тьму. Нотр-Дам-де-Крюэ, селение-призрак, затерянное в горах, она проехала за не- сколько минут. Казалось, все тут вымерли, не шелохнулась ни одна тень. Легко было представить, что все местные жители покоятся в своих могилах. Люси часто думала, чем люди могут заниматься в такой глуши, где ближайшая больница кило- метрах в пятидесяти, а самая большая площадь размером с парижскую однокомнат- ную квартиру. Четверть часа спустя Люси, наконец, добралась до Монтемона. Глаза уже не видели, челюсти ныли, затылок разламывался. Перед ней на приборном щитке была фотография Евы Лутц. Хорошенькая улыбающаяся девушка, брызжущая молодостью и силой. Рядом с фотографией - пустая бутылочка от воды, упаковка от сандвича, листок бумаги с телефоном Шарко. Люси вновь увидела его в полутемном кафе. Он выглядит как наширканный под завязку неизлечимый наркоман. Тигр превратился в котенка, стал слабым и уязвимым. Как только ему удается каждое утро поднимать себя с постели и выискивать в себе мотивировку для очередного рабочего дня? Я хочу найти говнюка, который отправил ее на тот свет. Я заставлю его распла- титься! Он сказал это таким холодным, таким бесстрастным тоном. Она успела разглядеть крупные купюры в его бумажнике - там, наверное, не меньше двух ты- сяч наличными. Люси знала, что после смерти жены и дочери Франку выплатили громадную страховую сумму. Он мог бы обеспечить себе прекрасный отдых, жить где-нибудь на солнышке, но он предпочел снова выйти «на землю» и топать по грязным улицам. Почему он обрек себя на ежедневное страдание? Дорога опять стала узкой. Около полутысячи душ рассеяно по этой чаше среди гор. Желтоватые пятна усталых уличных фонарей, облупившиеся фасады, немного- численные спящие автомобили по обочинам. Городок, отрезанный от мира, гор- сточка домов, брошенная Господней рукой с неба в самое сердце Альп. Навигатор показал, что Люси прибыла на центральную улицу, где находился банкомат. Свет фар выхватил несколько жалких витрин. Должно быть, Лутц, как и она сама, припозднилась, приехала сюда ночью, и ей понадобились деньги, чтобы оплатить ночлег. После десятиминутного кружения по ближайшим к банкомату ули- цам внимание Люси привлекла светящаяся вывеска, на которой красовался доволь- но-таки аляповатый сурок. Здравствуй, безвкусица! Гостиница «Десять сурков» стояла чуть в стороне от дороги, на другом конце деревни. Обычный, ничем не примечательный дом с выбеленным фасадом, деревян- ными балкончиками и воротами в ограде. Сколько тут может быть номеров? Макси- мум десять. Люси припарковалась на посыпанной гравием стоянке, вылезла из ма- шины и долго с наслаждением потягивалась. Правда, воздух оказался прохладным, ветерок пронизывающим, и она вынуждена была натянуть на себя куртку. Достала из машины сумку, где, кроме джинсов, двух футболок и белья, ничего не было...
Было около двух часов ночи, когда она поздоровалась с портье, дядькой лет шестидесяти в нижнем белье, с обычной для горца здоровенной бородой, седыми волосами и черными глазами. Он смотрел на первом итальянском канале передачу о животных, если, конечно, это можно назвать «смотрел». - Добрый вечер! Найдется у вас номер? Портье взглянул на новоприбывшую сонными глазами, затем перевел взгляд на доску, заполненную ключами больше чем на три четверти. Очереди из клиентов здесь явно не наблюдалось. - Si, signora10. Восьмой свободен. Ваше имя? Итальянец с ярко выраженным акцентом, долгое раскатистое «р». Люси с ходу сочинила: - Амели Куртуа. Портье записал имя и фамилию в журнал. - Сколько вы у нас пробудете? - День или два, как получится. - Туристка? Люси показала ему фотографию Евы Лутц: - Эта девушка, возможно, побывала здесь дней десять назад. Если точно, то двадцать восьмого августа. Вы ее видели, узнаёте? Горец посмотрел на фотографию, потом на Люси, потом снова на фотографию, вид у него при этом был встревоженный, и Люси читала в его угрюмом взгляде: человек устал и меньше всего хочет лишних забот на свою голову. - Вы из полиции? - Нет. Ева - моя единоутробная сестра. Она уехала за границу, не оставив нам адреса. Я делаю все возможное, чтобы ее найти. Мне говорили, что вроде бы она заезжала сюда и останавливалась в вашей гостинице. Вы тут один работаете? Портье недоверчиво взглянул на нее, нацепил на нос очки, изучил фотографию как следует, открыл свой журнал, перевернул пару страниц и указал пальцем на строку с какими-то каракулями: - Да. Вот. Ева Лутц. Люси сжала кулаки - вот и закончился первый этап. А портье молчал и, похо- же, старался что-то припомнить. Затем он снова вгляделся в фотографию, и гла- за его слегка блеснули. Люси поняла: вспомнил! Вспомнил, она уверена. Но за- говорила просительным, неуверенным тоном: - Подумайте, пожалуйста... Ева стояла там, где стою сейчас я. Попытайтесь вспомнить! Портье так сжал губы, что его рот совсем исчез в бороде, и показал на номер телефона, записанный в журнале как раз под именем молодой женщины. - Это телефон моей сестры? - спросила Люси. Бородач, почесывая в седой шевелюре, вытащил из кармана мобильник. - Pazienza, pazienza11! Мне кажется, этот номер... он есть в адресной книжке моего собственного телефона. Curioso12! В секунду Люси забыла об усталости, обо всех своих проблемах: она напала на след девушки, с которой даже не была знакома, в ней проснулся охотничий азарт, она ощутила прилив адреналина. Охота - лучший из наркотиков, помогаю- щий забыть самые страшные беды. - Ну да. Вот он. Это номер его мобильного. На экранчике телефона портье высветились имя и фамилия: Марк Кастель. Люси почувствовала, что в горле у нее сохнет. Да, синьора (итал.). Погодите-погодите! (итал.) Странно (итал.).
- Кто это? - Марк... проводник по высокогорью. Я часто рекомендую его туристам, которые намереваются полазить по скалам или подняться в горы. Наверное, я записал его номер в журнал, чтобы девушка списала, но точно не помню. Люси нахмурилась. - А куда Ева собиралась с этим проводником? Зачем он ей понадобился? - Понятия не имею. Все, что я могу вам о ней сказать, это то, что номер она взяла на две ночи и в понедельник с утра уехала совсем... Вам бы лучше у самого Марка спросить. Он живет в Валь-Торансе. Могу объяснить, как туда добраться. - Замечательно. - Только предупреждаю: выехать надо рано-рано, чтобы добраться до места максимум... да, максимум к семи. Потому что потом Марк уйдет в горы, и ищи- свищи его до вечера. Портье нарисовал приблизительную схему пути до Валь-Торанс, протянул бумаж- ку Люси, она поблагодарила и протянула ему только что полученный ключ от но- мера. - А можно мне поселиться в шестом? Если верить вашему журналу регистрации, Ева останавливалась именно в нем. Шестой номер оказался уютным, но совсем крохотным. Туалет с душем, где спи- на упирается в стенку, односпальная кровать, телевизор размером с книжку. Единственное окошко выходило на что-то черное и бесконечное - наверное, как раз на гору. При слабом свете ночника Люси опустилась на кровать, со вздохом облегчения скинула обувь и, задумавшись, долго-долго растирала ноги. Перед глазами мелькали лица: Шарко, Лутц, Царно... Что их связывает? На первый взгляд ничего. Но что-то же есть? Что? Цепь случайностей, простое совпадение, судь- ба? Или что-то более существенное? Она осторожно вытащила из кармана джинсов и засунула под перину маленький прозрачный медальон - овальную пластиковую рамочку с крючком, в которую была заключена фотография двойняшек. Последний совместный снимок ее девочек. Живая слева, погибшая справа. Люси сделала больше десятка таких медальонов и при- крепляла их, где только могла - в машине, дома, цепляла к одежде. Куда бы она ни направлялась, дети были с ней. Они будут с ней до ее последнего вздоха. Целых десять минут она писала эсэмэску дочери. Завтра утром Жюльетта полу- чит ее и прочтет за завтраком - перед тем, как положить телефон в новенький ранец. Раздевшись, помывшись и настроив будильник мобильного телефона, она села на кровать, взвесила в руке свой «Манн 6,35», погладила рукоятку, со вздохом до- тронулась до спускового крючка. Пистолет словно возвращал ей запахи бригады: крепчайшего кофе, только что распечатанных на принтере документов, сигарет, которые курили коллеги. Сколько уже времени она не думала об этом отрезке жизни? Оружие было заряжено, достаточно снять его с предохранителя и... Раз уж она снова влезла в шкуру полицейского, надо играть роль до конца. И все-таки она надеялась, что пистолет никогда ей больше не понадобится. Потому что из него убивают. Вещь из прошлого... Люси положила пистолет на тумбочку, откинулась на матрас, заложила руки за голову и уставилась в потолок. Этот номер нагоняет депрессию, внушает желание покончить с собой. Ни звука, только вода иногда побулькивает в трубах. Так тихо, что кажется, слышишь дыхание гор. Мрачные черные легкие, гранитные аль- веолы... Она повернулась на бок, погасила свет и свернулась клубочком. Кромешная тьма. Вдруг ей вспомнилась Ева Лутц. Люси же ничего не знает об этой несчастной девушке! Встретилась ли жертва глазами со своим убийцей? Поняла ли в послед-
ние мгновения, за что ее убивают? Вот Клара не поняла... Она ушла из этого ми- ра , крича: «Мама! Мама! Мама!» А мамы не было. Мамы никогда не было там, где нужно. Но она отдаст Жюльетте время, которое недодала Кларе. Она все наверстает с Жюльеттой. Манн 6,35 - что тебя привело в эту крысиную нору, Ева? Что ты хотела найти в горах? Люси, не вытирая слез, закрыла глаза, готовая отдаться постоянно возвращав- шемуся, преследовавшему ее со дня трагедии кошмару. Все эти обгорелые тела в ряд - как могилы на кладбище. Несмотря на вопли, не умолкавшие в мозгу, несмотря на то, что Люси очень боялась заснуть, сон окутал ее, как толстое теплое одеяло. ЕЕ Пейзаж поразил Люси. От шале Марка Кастеля, построенного на той же высоте, что Валь-Торанс, открывалась великолепная панорама национального парка Вану- аз: сколько видит глаз, заснеженные вершины, могучие, торжественные, как буд- то берущие штурмом хрустальное небо. Ближе - кажется, протяни руку и дотро- нешься, - рыжие, зеленые, желтые горы, играющие всеми красками рассвета. Этим ранним утром природа щедро делилась своей красотой, но при этом отнюдь не одаряла теплом. На высоте более двух тысяч метров Люси в своей тоненькой кур- точке и черных шерстяных перчатках уже промерзла до мозга костей. Внешность мужчины, открывшего ей дверь, могла соперничать с красотой пейза- жа . Волнующий взгляд зеленых глаз, короткие темные волосы, ангельское лицо делали его похожим на Индиану Джонса. Он был выше Люси на голову и обладал развитой, как у всех альпинистов, мускулатурой. И не пытался скрыть, что гос- тья разбудила его. - Простите, что побеспокоила, но... но владелец гостиницы «Десять сурков» по- советовал мне приехать пораньше, чтобы застать вас, пока вы не ушли в горы. Он смотрел на нее сверху вниз, как на инопланетянку: - Вы знаете, который час, мадам? Семи нет! Кто вы такая? Люси поступила так же, как в гостинице: протянула хозяину шале фотографию Евы Лутц. И заговорила властным, категоричным тоном: раз этот тип такой аг- рессивный, долой церемонии! - Меня зовут Амели Куртуа, я из парижской уголовной полиции, и мне надо знать, зачем сюда приезжала эта девушка. Он машинально, не сводя глаз с Люси, взял фотографию. - Зайдите на минутку. Я себе все уже отморозил.
Национальный парк Вануаз. Люси прошла вслед за красавчиком в отделанное деревом жилище и закрыла за собой дверь. Ей очень нравились такие горные шале: медового цвета стены, гладкая - даже сквозь подошву чувствуется - поверхность полов, грубые балки. Вид через стеклянную стену гостиной - ни дать, ни взять открытка. Как, навер- ное, приятно просыпаться под облаками, вдали от грязи больших городов, от не- она реклам и гудков автомобилей. Хозяин шале смотрел на нее, как экзаменатор на ученика: - Из уголовной полиции? Ну и что же вам нужно от Марка? - От Марка? Так вы - не Марк? - Всего лишь его друг. Люси скрипнула зубами: что, этот болван не мог раньше об этом сказать? Вздохнув, она стала рассматривать развешанные по стенам большие фотографии. Сурки, муфлоны, горы, теряющиеся за тучами. Вся красота и роскошь мира, дос- тупного лишь избранным. - Я хотела задать Марку несколько вопросов об одной из его клиенток. Где он сейчас? Движением головы он указал на горы за стеклянной стеной: - Там, наверху... Разве вы не видели вертолетов, когда ехали сюда? - Видела, конечно. Они летают вверх и вниз, перетаскивая какие-то огромные рулоны. - Да, летают с половины седьмого утра. И Марк в одном из этих вертолетов. Вот уже несколько дней он принимает участие в экспедиции по спасению самых уязвимых частей ледника Жебрулаз. Для этого поверх льда будут расстелены ги- гантские «одеяла», составленные из тех самых рулонов и отражающие солнечные лучи, они должны защитить его от таяния в летнюю жару. - То есть вы укрываете ледники? - Ничтожно малую часть. Из-за глобального потепления, начавшегося в послед- ние годы, все ледники планеты, особенно альпийские, начинают подтаивать, а за столетие некоторые из них уже потеряли восемьдесят процентов площади. В ны- нешнем году проводится эксперимент по предотвращению таяния Жебрулаза - такой же, как недавно в Швейцарии, в Андерматте. Шесть тысяч квадратных метров льда
предстоит упаковать в две разные пленки толщиной всего в четыре миллиметра, чтобы защитить их от ультрафиолетовых лучей, жары и дождя. - Ну а эта девушка? - А вот о ней надо спрашивать не у меня. Я здесь всего несколько дней. - Ладно, а когда Марк вернется? - Не раньше вечера. А днем он будет на леднике. Сожалею, но что поделаешь... Люси сунула обратно в карман фотографию, подумала и поняла, что у нее всего два варианта: сидеть здесь смирно и ждать или... - Проводите меня к вертолетной станции, - сказала она. Войдя в лифт своего дома, Шарко повернул в замочной скважине ключ и нажал на кнопку «-1», чтобы попасть на частную подземную стоянку. Ночью он глаз не сомкнул - все время думал о Люси. И, не в силах совладать с беспокойством, в десять минут четвертого отправил ей эсэмэску: «Как дела?». Около шести пришел лапидарный ответ: «Все в порядке». В лифте он смотрел в зеркало. Впервые за целую вечность Франк зачесал назад отросшие волосы с проседью и слегка намазал их гелем, который пролежал так долго, что даже затвердел. А еще, повинуясь непонятному порыву, он надел ут- ром свой старый темно-серый костюм - один из тех, в которых вел свои самые серьезные дела. У каждого сыщика найдется свой талисман - у кого трубка, у кого пуля, у кого медаль, а у него почему-то вот эти тряпки. Брюки с него спадали, и, чтобы проделать в черном ремне еще одну дырочку, он воспользовал- ся машинкой, выбивающей косточки из вишен. Пиджак тоже висел на нем как на вешалке. Словом, выглядел он как Лорел в одежде Харди13, но какая разница! В костюме хорошего покроя он лучше себя чувствует, да и выглядит более здоро- вым. Приблизившись к своему старенькому «Рено-21» и заметив тень, внезапно вы- нырнувшую из угла, где лежало старое барахло на выброс, в частности километры тоненьких рельсов и килограммы полиуретановых украшений для игрушечной желез- ной дороги, он вздрогнул: - Черт возьми, ты меня напугал! Тень оказалась не кем иным, как Бертраном Маньяном. Хмурое лицо, черные крысиные глазки. Маньян уже сунул в рот сигарету и сейчас крутил колесико за- жигалки , чтобы прикурить. Щелчок отозвался эхом в бетонных стенах подвала, желтым огоньком высветилась вырубленная из кремня физиономия. Из всех капита- нов уголовной полиции Маньян обладал самым темным и неоднозначным прошлым. Он успел поработать везде - от полиции нравов до Управления по борьбе с наркоти- ками, он, как никто, знал дно Парижа. Он знал тайные бордели, садомазохист- ские клубы, знал все гнусные, все подозрительные злачные места, и кое-кто сталкивался с ним там в неслужебное время. Не говоря уже о его продолжитель- ной деятельности на ниве борьбы с торговлей людьми и с эксплуатацией прости- туции третьими лицами. В подразделении, прославившемся жесткостью действий, в том числе и по отношению к несовершеннолетним. Впрочем, сам Бертран Маньян гордился своими «подвигами», как гордятся спи- ском заслуг и почестей. - Неплохой костюмчик! И волосы уложил. Что-то переменилось в твоей жизни, Шарко? Бабу, наконец, завел? - Чего тебе от меня надо? Стен Лорели, Оливер Харди - знаменитый комедийный дуэт. Харди был толстяком, а Лорел - очень худым.
- Еду вот от Фредерика Юро. Бедняга ведь обитал всего-то километрах в трех отсюда, вы были почти соседями. Ну и решил заглянуть сюда. Сколько времени Маньян здесь торчит? Как проник в подвал? Почему он один? И что еще за намек на присутствие женщины в его, Шарко, жизни? Комиссар хотел было отпереть дверцу машины, но Маньян, опередив его, положил руку на капот: - Минутку. Почему ты всегда так спешишь? У Шарко перехватило дыхание: пока Маньян караулил здесь, кто-то другой вполне мог следить за ним вчера, когда он ездил в вивоннскую тюрьму, или за- браться к нему в квартиру и всё там перерыть. Нет никого продажнее и изворот- ливее , чем полицейский, преследующий другого полицейского. - Чего тебе от меня надо? - Хорошенькое у тебя тут местечко, комиссар, - и для такой дрянной тачки! Я и не знал, что «Рено-21» еще существует! А почему ты не оставляешь машину на улице? - Потому что есть эта подземная стоянка, и эта подземная стоянка принадле- жит мне. Рено-21. Маньян выдержал паузу, пристально глядя на Шарко, потом обошел автомобиль, рассматривая его так, будто собирался разобрать на части. - Можешь мне сказать, где был в пятницу вечером? Шарко поклонился появившемуся рядом соседу, дал тому отойти в сторону и от- ветил , стараясь говорить потише: - Ты продолжаешь свои происки. Я нашел тебя здесь, на своей стоянке, одно- го, в восемь утра. Ты решил сам заняться расследованием. Так почему бы тебе не допросить шлюх и сутенеров, которые болтались поблизости от места преступ- ления той ночью? Почему ты не выполняешь своих обязанностей как положено? - Наоборот, выполняю: я все время при деле и делаю именно то, что предписы- вает долг. И потому спрашиваю: надо полагать, в ту самую пятницу около полу- ночи ты был у себя дома? - От тебя ничего не скроешь. - Вот только никто не может этого подтвердить? - От тебя ничего не скроешь. Маньян, лукаво улыбаясь, достал блокнот, показал его Шарко: - Знаешь, что тут? - Откуда? Конечно нет. Там адрес твоей последней возлюбленной? Ну и кто на
этот раз? Румынка восемнадцати лет? - Не надо так вести себя, комиссар! Знаешь, когда ты загадил место преступ- ления, я погрузился в одну забавную игру. Я подумал: а что, если разобраться, кто он на самом деле, этот комиссар с таким тяжелым прошлым? Дело Юро, согла- сись , замечательно подходящий повод тобой поинтересоваться. - Как грустно, что тебе совсем нечего делать... - Опять мимо. Просто я все это принял слишком близко к сердцу. Ну и побесе- довал немножко со сторожем твоего дома. И он мне сообщил кое-что интересное. Маньян снова взял паузу, рассчитывая, что в Шарко проснется любопытство и его слабая сторона станет очевидна. Но комиссар и бровью не повел. Сцена на- поминала поединок двух кобр: вот они встали на хвосты и молча смотрят одна на другую перед решающей схваткой. Маньяну ничего не оставалось, как продолжить объяснения: - За то время, что этот сторож тебя знает, ты почти всегда оставлял машину на ближайшей к дому стоянке. В нескольких метрах от его служебного помещения. Если б ты завел себе БМВ, я бы понял твое внезапное желание укрыть ее от не- настья и возможных преступников. Но эту груду ржавого железа... - Маньян накло- нился, провел тыльной стороной ладони по чистому бетонному полу. - Тут все как новенькое. Твой сосед по стоянке заверил меня, что это место всегда пус- товало, а поскольку стоянка узкая, он парковался наискосок, занимая часть принадлежащей тебе площадки. Но вдруг, на прошлой неделе, ты сообщил ему, что намерен сам парковаться в подвале, поэтому он больше не должен посягать на твое пространство... Голос резонировал, возвращался от стен эхом. Слышался шорох шин: люди уез- жали на работу. Шарко снова почувствовал, как в нем растет напряжение. - и что? - спросил он. - Хочешь посмотреть мои последние анализы? Мое ны- нешнее физическое состояние не позволяет носить тяжести, а коробки с водой, с молоком, они, знаешь ли, тяжелые. Оглянись и увидишь: там, за твоей спиной - дверь лифта, который доставляет меня прямо в квартиру. А если я паркуюсь сна- ружи, мне, чтобы попасть домой, нужно пройти не меньше двухсот метров и под- ниматься по ступенькам. Признаюсь, мне трудно понять твои намерения, трудно понять, почему ты любой мой поступок расцениваешь как повод меня на чем-то поймать. Клуб дыма, выпущенный Маньяном, вполне мог запустить датчики противопожар- ной охраны. Он совершенный псих, он опасен, Шарко видел его в действии, ви- дел , как он одним пинком посылал подозреваемых в нокаут. - Сторож официально засвидетельствовал, что в ночь убийства твоя машина стояла на месте. - Естественно, раз я был дома. - Ты сфабриковал себе отличное алиби, комиссар. Более того, и в последующие дни ты продолжаешь парковаться здесь же. Блестяще, просто блестяще! Так изме- нить свои привычки! Открывать пультом гараж, маневрировать в этой тесноте на твоей-то колымаге... Когда ты перестанешь играть в прятки и снова начнешь пар- коваться на улице? Шарко удалось, наконец, открыть дверцу машины. Садясь за руль, он ответил спокойно и уверенно: - Ты не расслышал того, что я тебе сказал, но это не так уж важно. Может быть, я ошибаюсь, может быть, я ни хрена не понимаю в профессии полицейского, только разве наличие неопровержимого алиби автоматически превращает его обла- дателя в подозреваемого? Маньян не отступал, словно голодная собака, которая вцепилась в мозговую косточку: - Венсенский лес отсюда далеко. Поскольку ты тогда оставил дома свою разва- люху, ты был вынужден взять такси, сесть в автобус или - самое удобное - в
метро. А в метро везде есть камеры видеонаблюдения. - Разумеется. Валяй просматривай, что там накопилось на всех камерах горо- да , тебя это надолго займет. Затянувшись до упора крошечным остатком сигареты, Маньян отошел и щелчком отправил окурок точнехонько под заднее колесо машины комиссара. - Не провожай меня, выберусь сам. И мы в любом случае увидимся на набереж- ной Орфевр. Но тебе не стоит беспокоиться: это дело останется между нами. Я разгрузил Леблона, думаю, он через несколько дней переключится на ваше дело. Менее всего мне хотелось бы, чтобы мои предположения пошатнули твою и без то- го... как бы это сказать... неоднозначную репутацию. В тишине шаги Маньяна по бетонному полу гулом отдавались в ушах. Шарко про- сидел не шевелясь довольно долго... ощущение было такое, будто его хорошенько двинули в солнечное сплетение. Была среда, и, как всегда по средам, он отправился на кладбище к жене и до- чери, но избавиться от мыслей о том, что произошло в гараже, не удалось и там. А полчаса спустя он уже сидел с Жаком Леваллуа в двух шагах от набережной Орфевр - за столиком кафе на углу бульвара Пале и набережной Марше-Нёф. В та- кое время дня жизнь здесь обычно бурлит, бурлила и сейчас: пешеходы, автомо- били, орды мотоциклов - люди шли и ехали на работу. Завсегдатаем этого места молодой лейтенант полиции стал еще до поступления на службу, и сейчас он, одетый в легкую бежевую куртку, устроившись на террасе, задумчиво размешивал сахар в чашке кофе и глядел на проплывавшие баржи. Его мощный скутер на 250 кубов с двумя передними колесами был припаркован у тротуара. Шарко тоже зака- зал кофе и сел лицом к напарнику, как-то странно на него посмотревшему. - Слушай, где ты выкопал этот костюм? - спросил Жак, наглядевшись. - Тебе не кажется, что он тебе великоват? Шарко не ответил, он глаз не сводил с полицейских машин, подъезжавших к зданию Дворца юстиции. Полицейские в мундирах, судьи в мантиях, подозреваемые в наручниках... Бесконечное кружение, тонны дел, находящихся в производстве, таких, которые еще только предстоит рассматривать, и таких, которые пора сда- вать в архив. Тюрьмы набиты под завязку, преступность постоянно растет, а са- ми преступления становятся все более жестокими. Но где решение? Шарко пришел в себя, заметив перед глазами ладонь Леваллуа, привставшего и наклонившегося над столиком. - Ты, похоже, не в форме, Шарко: восемь утра, а ты уже спишь на ходу! Ро- бийяр сказал, что ты заходил к нему вчера вечером и тоже запрашивал список заключенных, особенно интересуясь теми, кто в конце. Достойное занятие для выходного дня! Одним глотком Шарко осушил полчашки кофе: надо запустить внутренние меха- низмы, любой ценой раскочегарить топку. - Мне надо знать, что было нужно от арестантов нашей жертве. Ладно, давай- ка, рассказывай, что у нас нового по делу Лутц. - Что нового... Наши компьютерщики, обследовав все машины центра, не обнару- жили ничего интересного, зато из компа Лутц им удалось вытащить текст ее дис- сертации. Файл рассыпался на фрагменты по всему диску, но в результате все было собрано, ничего не потерялось: слава богу, убийца не догадался дефраг- ментировать диск. Полная копия документа уже отправлена Клементине Жаспар. - Отлично. А сам-то ты успел просмотреть документ? - Где там, разве что бегло: там больше пятисот страниц да еще с какими-то графиками и совершенно непонятными разглагольствованиями на биологические те- мы . У меня сегодня свидание с Жаспар, надеюсь, она расскажет, в чем суть ра- боты: у нее эти материалы уже с середины вчерашнего дня. - Ты научился делегировать полномочия, это хорошо. И - я по глазам вижу -
сказал еще не все. Перед улыбкой Леваллуа не устояла бы ни одна женщина, и Шарко подумал: ин- тересно, что за жена у этого парня? Есть ли у него дети? Чем он увлекается, как проводит свободное время? Куда ездит отдыхать? Комиссар ни о чем не спра- шивал своего молодого напарника, ему уже не хотелось новых привязанностей, чем меньше знаешь - тем лучше. А молодой напарник, пробежав глазами записи в блокноте, заговорил снова: - Окружение Евы Лутц... Информации совсем немного. Соседи не замечали ничего странного или необычного. Жертва, как легко догадаться, была незамужняя, да и с друзьями довольно давно не общалась, - в общем, уже с год, как Ева полно- стью отрезала себя от мира ради работы. Научный руководитель Лутц не открыл нам ничего нового. Больше того: профессор чуть в обморок не упал, услыхав о путешествиях Лутц в Америку: она ему и словом об этом не обмолвилась. Что же до родителей... ну, тут ты сам понимаешь. Отец с матерью совершенно убиты, ни- чего не понимают. Ева была их единственной дочерью. Шарко печально вздохнул: - Да, они потеряли все и вряд ли скоро придут в себя. А родителям-то было хоть что-нибудь известно о ее путешествиях? - Нет. Они виделись с Евой раз или два в месяц, да и то совсем не подолгу. Налетала и улетала - как вихрь. Лутц гуляла, как говорится, сама по себе, бы- ла весьма независимой. А благодаря родителям у нее был очень приличный счет в банке, и она многое могла себе позволить. Леваллуа снова заглянул в блокнот. - Что касается тюрем, то раз ты виделся с Робийяром, ты уже знаешь... - Да. Лутц интересовалась только жестокими убийствами, все преступники, о которых она расспрашивала, были молоды, крепко скроены, в «анамнезе» каждого - детоубийство, все орудовали ножом, мотивы для убийства у всех более чем шаткие. Вопросы она задавала однотипные: был данный преступник левшой, была ли леворукость наследственной, переучивали ли его, ну и так далее. - И она пыталась выяснить, влияла ли как-то леворукость на жизнь преступни- ков, на их поступки... И всякий раз просила, чтобы ей дали фотографии этих за- ключенных - лица крупным планом. Говорила, что снимки нужны ей для научной работы. Только странно: мы же не нашли никаких таких снимков, верно? Скорее всего, их украл убийца Евы Лутц. - А что говорит биологическая экспертиза? Глаза Леваллуа вдруг загорелись. - О-о, тут интересно! Эксперт позвонил мне вчера вечером, почти ночью, и сказал, что в ране нашелся обломок зубной эмали. И анализ ДНК подтвердил, что речь идет о зубах обычного шимпанзе. Леваллуа взял бумажную салфетку и что-то на ней написал. - Любишь загадки? - спросил он. - Только не с утра, - ответил комиссар, взял протянутую ему салфетку и удивленно спросил: - Две тысячи? Что это значит? - Это возраст обломка эмали. Шарко, который собирался допить кофе, замер, потом поставил чашку. - Ты хочешь сказать, что... - Угу. Ископаемое, окаменелость. Возможно, убийца проник в Центр приматоло- гии, имея с собой обезьяний череп двухтысячелетней давности, убил Еву Лутц, ударив ее по голове пресс-папье, после чего попросту приложил челюсти древне- го примата к ее щеке и с силой сжал эти челюсти. Подтверждается версия еще и тем, что эксперты не обнаружили ни на теле, ни в крови жертвы даже признаков слюны животного. Шарко потер подбородок. Эпизод, достойный фильма ужасов, и эпизод этот до- казывал, что они имеют дело не просто с организованным и хорошо продумывающим
свои действия преступником, но к тому же с очень хитрым и изворотливым злоде- ем. - Вот почему Шери запомнила «чудовище», - задумчиво произнес комиссар. - Устрашающий обезьяний череп, по которому быстро растекалась кровь Евы Лутц, - как шимпанзе было не испугаться! Леваллуа кивнул: - Само собой. Убийца хотел замаскировать свое преступление, заставить нас поверить, что на жертву напала обезьяна, и тем самым пустить по ложному сле- ду. Но в том-то, очевидно, и заключалась ошибка! В распоряжении убийцы - мо- жет быть, даже у него дома - были челюсти, череп или, если предположить самый крутой вариант, скелет ископаемого шимпанзе целиком. Преступник не оставил ни единого отпечатка пальцев, но этот кусочек зубной эмали выдал его с головой. Короче, этот тип наверняка имеет отношение к палеонтологии, к палеонтологам. Он может быть коллекционером, ученым, директором, хранителем музея, даже про- стым сотрудником. И в стране не так уж много мест, где мы можем попытаться найти его. Все-таки скелеты возрастом в две тысячи лет на дороге не валяются! 4 * Л' Череп ископаемого шимпанзе. - Национальный музей естественной истории... - Ну да, в Ботаническом саду. Я собираюсь поехать туда к открытию, сразу, как кофе допьем. Свидание с Клементиной Жаспар, кстати, там и назначено. Мы уже познакомились с живыми обезьянами в Центре приматологии, пора переходить к ископаемым в музее. Шарко положительно начинал нравиться этот парнишка, о котором он ничего не знал. Комиссар опустошил чашку и кивнул в сторону скутера: - Ладно, ближе к делу. Надеюсь, для меня шлем найдется? ЕЕ Сверху Альпы производили еще более сильное впечатление. Казалось, наложен- ные один на другой громадные листы алюминия были смяты каким-то мощным движе- нием. Поблескивающие гнейсы, разноцветные сланцы, разбросанная пятнами по склонам растительность... Колоссальных, титанических размеров зубцы, вырвавшие-
ся из-под земной коры сотни миллионов лет назад. Люси убаюкивал этот бескрай- ний пейзаж, эта красота мира, которая когда-то породила жизнь на Земле. Перед взлетом к красно-желтому вертолету ЕС 145 Управления по гражданской обороне был прицеплен поднятый с помощью лебедки громадный рулон специальной пленки. Для того чтобы попасть на борт, Люси шла напролом, она через слово вставляла юридические термины, объясняла, что в рамках уголовного дела, воз- бужденного в Париже прокурором Республики, она обязана как можно скорее до- просить в качестве свидетеля Марка Кастеля, и уловка сработала! На всякий случай она и тут представлялась Амели Куртуа, и никто, слава богу, даже и не подумал ни поинтересоваться ее служебным удостоверением, ни проверить, правду ли она говорит. Ее доставят наверх вместе с материалами - вот и все. Зеленоглазый красавец Жордан сводил ее в магазин спортивных товаров, при- надлежавший какому-то его приятелю, и она обзавелась там всем необходимым: курткой на меху, теплыми штанами из водонепроницаемой ткани, горными ботинка- ми. Она не забыла ни о перчатках, ни об очках, защищающих от ультрафиолетовых лучей, ни даже о губной помаде с маслом какао. Полная перемена облика оконча- тельно оторвала Люси от рутины, и она почувствовала себя куда лучше. Когда они обогнули один из пиков, внезапно показался Жебрулаз - гигантский ледяной язык, покоящийся в гранитной колыбели. На серебристо-белом фоне дви- гались разноцветные фигурки - люди переносили материалы, натягивали брезент. Еще дальше, напротив Жебрулаза, открывался Валь-Торанс, похожий на забавную серую башенку посреди моря зелени. Ледник Жебрулаз. Вертолет, снабженный двумя газотурбинными двигателями, свернул на запад и завис метрах в двадцати над относительно плоским участком. Внизу твердые руки подхватили рулон, уравновесили, отцепили от него карабины, и тяжелая пленка рухнула на снег, вздымая белую пыль. Как только тросы были подтянуты назад, второй пилот, поговорив с кем-то по рации, помог Люси надеть прочную сбрую и прикрепил к освободившейся лебедке теперь уже ее. Потом объяснил кое-какие технические подробности, прикрепил к ее ботинкам кошки, протянул черную шер- стяную шапку-шлем, которую она тут же нацепила, и сказал: - Удачи! И до скорого! Не сказал - прокричал: лопасти вертолета вращались, воздух гудел в ушах.
Люси подняла большой палец, показывая, что готова, - и спуск начался. Медлен- ный-медленный. Хрупкое женское тело, выглядевшее таким крохотным в этом без- мерном пространстве, долго покачивалось в пустоте. У Люси кружилась голова, от ощущения свободы она как будто опьянела. На большой высоте ее мышцы отяже- лели, сухой воздух сжигал легкие, но ощущение, будто лучше, чем тут, не было никогда, ее не покидало. Невероятно! Едва она оказалась отрезанной от мира, все демоны и все неприятности отступили. Лед встретил незваную гостью сурово: давление на колени и лодыжки было сравнимо разве что с тем, что бывает при приземлении на парашюте. Люси под- хватили чьи-то руки, вокруг нее загалдели какие-то люди, она увидела, как мгновенно отцепленный карабин поплыл вверх и несколько секунд спустя вертолет уже стал набирать высоту. Вскоре шум вращающихся лопастей растаял в безмол- вии. - Похоже, вы меня искали? На нее смотрел загорелый мужчина. Сухое, словно выдубленное солнцем и вет- рами, лицо, белые от крема губы, глаза, скрытые за круглыми, кажущимися не- прозрачными стеклами. Люси попыталась было снять очки, сразу же почувствова- ла , как режет глаза, и зажмурилась. - Нет-нет, не снимайте очки! Вы что, никогда не были в снегах? Ничего не знаете о том, как солнце отражается от снега? - Там, где я живу, снег скорее цвета угля... Глазам Люси понадобилось время, чтобы приспособиться, постепенно она начинала различать формы, цвета. - Но теперь-то передо мной Марк Кастель, да? - Собственной персоной. Люси повернулась, под ногами скрипнули кристаллики снега. Ледник дышал, трепетал, как артерия живого существа. - Предпочла бы, конечно, встретиться с вами в менее опасной обстановке. На севере поверхность земли несколько более плоская. - На севере? Мне сказали по радио, что вы из Парижа. Амели Куртуа из Пари- жа. Люси принялась сочинять: - Я работаю в Париже, но живу на севере, и приехала поговорить с вами о... Она вцепилась зубами в перчатку, стащила ее и полезла в карман. - О Еве Лутц, - закончил за нее Кастель. Люси не стала вытаскивать фотографию, надо было поскорее снова надеть об- ратно перчатку. - Какое же преступление девушка совершила, чтобы вынудить вас подняться сю- да? - спросил Марк. - Она мертва. Ее убили. Это известие Люси явно поразило проводника. Его светлые брови приподнялись, он застыл в неподвижности, потом схватил бутылку воды и стал пить большими глотками. Позади него члены экспедиции уже раскатали рулон толстой пленки и принялись его резать большими ножницами. - Как же это случилось? Почему? - Как случилось? Знаете, убийство произошло при таких ужасных обстоятельст- вах, что я предпочла бы избавить вас от деталей. А вот чтобы понять почему, я сюда и приехала. Расскажите мне о Еве. Марк стал подниматься выше. Он был высокий, крепкий, Люси подумала, что во- все он не гомосексуалист и Жордан употребил слово «друг» в прямом и невинном смысле. - Идите рядом со мной - здесь нет трещин. При ходьбе как следует вбивайте кошки в лед. Новичку непонятно, зачем это нужно, но тут часты оптические эф- фекты, а дорога крутая. Люси послушалась. Ей казалось, что ботинки весят несколько тонн. Она с тру-
дом дышала - разреженный воздух резал легкие. Зато Марк Кастель двигался и говорил с легкостью, вызывавшей у нее зависть. Этот тип, словно высеченный из горной породы, небось и вырос в горах, где сам воздух целебный. - Энергия в этой девушке била ключом. Она была невысокая, но сильная, неза- висимая и чертовски хорошенькая. Она приехала ко мне по совету Марио. - Портье из «Десяти сурков»? - Ну да, точно. У нее было все, что нужно для похода в горы: ботинки, рюк- зак последней модели и даже фотокамера. Отличный аппарат - зеркалка, Canon EOS-пятьсот! Она сказала, что занимается научными исследованиями, а конкретно - изучает «человека неандертальского». - Неандертальца? Она сказала, что изучает неандертальца? Именно так? Проводник шагал широко, уверенно, и Люси с трудом поспевала за ним. На вы- соте больше трех тысяч метров воздух разреженный, чем выше поднимаешься - тем меньше в нем кислорода, оттого и каждое движение дается тут с трудом. - Именно так. Она пыталась разобраться, почему эта ветвь человеческого рода исчезла с лица земли тридцать тысяч лет назад, a Homo sapiens, наоборот, про- должает жить и развиваться. Ева была чрезвычайно хорошо подкована в своей об- ласти . Но Шарко вроде бы говорил, что эта Лутц интересовалась проблемами леворуко- сти? Правшами и левшами? А при чем же тогда неандертальцы? Кастель показал на казавшуюся бесконечной змейку дороги, которая развернулась перед ними. - Единственной целью приезда Евы в Савойю был подъем в горы. Она хотела, чтобы я провел ее сюда, к Серному перевалу, в зону аккумуляции ледника. Здесь полгода назад была обнаружена пещера. А обнаружена она была потому, что льды стали таять из-за... - Глобального потепления. Климат меняется, я знаю. Он смотрел на Люси сквозь свои темные очки с улыбкой, обнажавшей великолеп- ные - хоть на рекламу пасты - зубы. - Мы поднялись тогда очень быстро. Малышка была в потрясающей физической форме, прыгала по горам как газель. - Чего не скажешь обо мне... - На самом деле в вас полно скрытой энергии, я чувствую. Нам с вами пред- стоит еще примерно час подъема и переход по мосткам и лестницам через здоро- венную расщелину. Вы к этому готовы? Люси остановилась, чтобы перевести дыхание. Она чувствовала, как от сухого воздуха леденеют изнутри ноздри. Примерно такое же состояние бывает, если подняться пешком, ни разу не остановившись, на самую верхушку Эйфелевой баш- ни. Неужели она так сдала за последнее время, что это ей теперь не под силу? - Да... да, и я вас увижу... без очков и шапки... Только... только идите не так бы- стро, ладно? И скажите... а что там... в пещере? - Вам не следует сбивать дыхание, поговорим, когда доберемся до места. А пока двигайтесь след в след за мной, понятно? Вы хоть немножко занимались спортом? Спортивной ходьбой, бегом? - Да... занималась... и... скоро... начну снова. - Ну что ж! Рискнем, пожалуй! Поговорив с коллегами и нагрузившись кое-каким снаряжением, Марк обвязал себя и Люси одной веревкой и познакомил ее с главными правилами передвижения по леднику. Говорил он уверенно и твердо, здесь была его территория, здесь все принадлежало ему - и горы, и кислород. Началось восхождение. Обмотанная вокруг талии веревкой, увешанной карабина- ми, с ледорубом в руке, Люси как заправская альпинистка подтягивалась и лезла вверх, чувствуя, как начинают работать ослабевшие мышцы. Лед похрустывал, по- скрипывал . Солнечные лучи играли на его поверхности, полупрозрачная синева под подошвами отражала их. Когда они прошли мимо уже накрытых «одеялом» уча-
стков, перед ними оказались гнейсовые склоны, пространство растягивалось и растягивалось, утопая вдали в сумраке, и чудилось, будто нет ему конца. Все вокруг было таким грандиозным, таким величественным, что человеку оставалось только признать собственное ничтожество: среди гигантов любая другая форма жизни теряет всякую значимость. Сил уходило так много, что Люси очень скоро потеряла счет времени. Работа организма сконцентрировалась на одной задаче: поднимать тело туда, вверх, к этим выступам льда, камня, сераков. Она не могла произнести ни слова, не мог- ла пожаловаться и молча, сцепив зубы, штурмовала уступы и крутые откосы, одо- левала хрупкие деревянные мостки и лесенки над глубокими расщелинами. Адрена- лин в крови... кислота в мышцах... огонь в трахеях... Восхождение все больше напоминало путь на Голгофу, и она стала думать о Жюльетте, о своей малышке, которой она отправила рано утром эсэмэску с поже- ланием хорошего дня. Сегодня среда14 - интересно, как она ее проводит. Бабуш- ка наверняка поведет ее в зоопарк, а оттуда на ярмарку с каруселями. И еще Жюльетта обожает аттракцион со сталкивающимися автомобильчиками. Мысли о до- чери придали ей сил, тяжесть отступила. Наконец показалась природная впадина у кромки ледника. Горизонтальный полу- месяц , уходящий в глубь горы. Люси, дождавшись, наконец, возможности попить, не отрывалась от бутылочки, а Марк тем временем достал из рюкзака два цилинд- рических фонаря с прищепками. - Мы пришли. Люси, положив руки на колени, старалась выровнять дыхание. Сейчас ей каза- лось , что она поднялась по вертикали над миром. Выше всех. - А как Ева... откуда она могла... узнать о существовании... этой пещеры? - Когда пещеру обнаружили, в некоторых научных журналах появились статьи об этом. Проводник подошел к краю впадины. Лед словно втекал ручьями внутрь и терял- ся во мгле. Марк ткнул пальцем в черную отметину на скале как раз над входом в пещеру, в нижней части пока еще закупоренную льдами. - Видите эту линию? Это старый уровень высоты ледника. Гляциологи считают, что такого уровня ледник достигал менее полувека назад. То есть пятьдесят лет назад пещера, в которую мы с вами сейчас войдем, была полностью накрыта льдом, а значит - недоступна. - Потрясающе! - Ну, я бы сказал, катастрофично! Ледники - это термометры нашей планеты, и нашу планету лихорадит. Марк снял со своей спутницы связывавшую их веревку, свернул ее кольцом и положил в рюкзак. Люси со страхом глядела на вершину. Прямо перед собой она видела не имевшие ни начала, ни конца бороздки в камне, снега , до которых рукой подать, синеву неба, спорившую яркостью с ослепительной белизной ледни- ка . Молодой человек покашлял, чтобы привлечь ее внимание: - Понимаю, что все здесь не похоже на Париж или на ваш север, но нам надо идти. - В нагромождении социальных домов тоже есть своя прелесть. Марк потянул спутницу за собой к самому краю черной пасти. - Тут невысоко, всего метр, мы прыгнем вниз и окажемся под нынешним уровнем ледника. Потом нам придется пройти немножко, буквально несколько шагов, по льду, и мы достигнем ровного места. И войдем внутрь скалы. Предупреждаю, там очень холодно. Конечно, когда все было закупорено льдом и туда не проникал ни один солнечный луч, было еще хуже, но и сейчас... Чтобы вам было понятно: кро- Среда во французских школах - выходной день.
мешная тьма в этом гроте царила в течение тридцати тысяч лет. - Тридцать тысяч лет? Впечатляет! - Очень скоро доступ в эту пещеру будет регламентирован, если не запрещен вообще, так что, пока местные политики дерутся между собой за обладание ею, мы воспользуемся тем, что она еще не принадлежит никому, и осмотрим ее. Он стал спускаться первым: сел на ледяную ступеньку и съехал вниз к злове- щей черной пасти. Одежда терлась об лед, шуршала. Затем, став напротив моло- дой женщины, он протянул ей руку: - Ну, вперед! Люси, в свою очередь, запрыгнула в машину времени. Синеватые слои льда по- зади нее, пласты, скопившиеся здесь за века и спрессованные временем, напоми- нали торт «наполеон» в разрезе. Сразу же прихватило морозом лицо, шею, все участки незащищенной кожи. Пар, который шел не только изо рта, но и от тела, образовывал в лучах резкого света причудливые спирали. Марк снял очки. Оказа- лось, что глаза у него голубые, еще более светлые, чем у самой Люси. Здесь, в этом пространстве вне времени, их взгляды встретились в первый раз. - Мне всегда казалось, что женщина-полицейский должна быть... ммм... здоровен- ной такой уродиной. - А мне всегда казалось, что у горного проводника должны быть голубые гла- за . Так что вы не отступаете от правил. - Зато вы, к счастью, составляете исключение! Только вот зачем настолько красивые женщины идут работать в полицию? - Только ради того, чтобы заполучить при случае бесплатного проводника и отправиться с ним на прогулку по нехоженым дорожкам. Он широко улыбнулся. - Ладно, вернемся к нашим баранам. Сейчас мы находимся в святилище, появив- шемся еще до возникновения самого ледника. В месте, куда не ступала нога со- временного человека. Несмотря на теплую одежду, Люси дрожала как осиновый лист, ей казалось, что лицо у нее окаменело. - Тем не менее, мы-то сюда ступили, - отозвалась она. - И теперь ничто не помешает нам приступить к завоеванию этого мира. Марк кивнул и указал в глубь пещеры: - Пещера довольно большая, метров тридцать в глубину. И именно там, в самой глубине, итальянские археологи обнаружили людей изо льда. Люси вытаращила глаза. Может, она ослышалась? - Людей изо льда? Скольких? - Четверых. Они совершенно невероятным образом мумифицировались и отлично сохранились при низкой температуре. Мне рассказывали, что выглядели эти чет- веро так, будто их продержали тридцать тысяч лет в морозилке. - Тридцать тысяч лет... всего лишь... - Да пустяк, если представить себе путь эволюции! - Тем не менее... Марк глотнул воды из бутылки. Люси искоса его рассматривала. В этого типа, не слезающего со своей горы, запросто можно влюбиться... А он, вытерев губы, продолжил объяснения: - Воздух тут сухой, и вода из тел мгновенно испарилась, глаза тоже исчезли, но мышцы лишь высохли и почернели. Поскольку кислорода в атмосфере ничтожно мало, тела не разложились, и все осталось, как было: волосы, лоскутья меха, орудия, лежавшие рядом с телами. Они просто высохли, как... как виноград, когда он превращается в изюм. - Если я правильно помню школьный курс истории, это должны были быть кро- маньонцы? На ледяном полу пещеры лежал тонкий слой свежего сухого снега. Пляшущие в
свете горящего факела снежинки превращались в золотые искорки, и зрелище было каким-то нереальным. Марк медленно двинулся вперед, Люси за ним. Проход су- жался , потолок становился ниже, и им приходилось двигаться к цели согнувшись. Пробираться в глубину горы, сквозь тесное, зловещее ее горло. - Здесь все несколько сложнее. Конечно, я не специалист, и меня не было ря- дом, когда нашли эту четверку, но палеонтологи, приезжавшие сюда, говорили почти с полной уверенностью, что только один мужчина кроманьонец, а трое ос- тальных - мужчина, женщина и ребенок - неандертальцы. К сожалению, больше я ничего не знаю. Ученые действовали быстро, соблюдали полную секретность и старательно охраняли место работы, чтобы, не дай бог, не повредить мумии. Все, что мне известно: и сами мумии, и остатки их одежды, и их орудия - все было тщательно упаковано и загружено на вертолет при строгом соблюдении тем- пературных условий и требований гигиены. Да, вот еще что: находку отвезли в Лион, в палеонтологическую лабораторию Высшей школы, чтобы там хорошенько ис- следовать . - Лион отсюда не так уж близко. Почему туда? Почему не в Шамбери или Гре- нобль? - Думаю, потому, что в Лионе исследования такого рода ведутся на более вы- соком уровне, и у них есть новейшее оборудование для самых разных анализов. Ученые, которые прилетали сюда, все сфотографировали, так что, поехав в Лион, вы сможете узнать подробности. Голос Марка порождал под сводами пещеры странные отзвуки, и Люси мерещи- лось, будто они движутся к тесному склепу, чтобы, взломав его, добраться до древней тайны, похороненной во льдах, в самом сердце горы. Желтоватые лучи плясали по складчатым стенам, почва перестала быть скользкой, зубья кошек при контакте с ней зловеще позвякивали. Уверенность, с которой Люси прилетела сю- да , словно испарилась. Куда ее понесло, к каким чертям, в какую преисподнюю? Может быть, если заговорить, обстановка станет менее гнетущей? - То ли я не помню, то ли скорее не знала, что кроманьонцы и неандертальцы жили вместе... - Да, жили вместе несколько тысяч лет. Потом неандертальцы с лица Земли ис- чезли, a Homo sapiens продолжал развиваться. Из-за чего конкретно вымерли не- андертальцы , неизвестно, хотя несколько версий существует. Особенно популярна гипотеза о том, что все дело в похолодании, к которому неандертальцы так и не смогли приспособиться. Но у Евы были на этот счет свои идеи, она считала, что неандертальцев извели кроманьонцы. - Как это «извели»? Речь о чем-то типа геноцида? - Вот именно. Геноцид... Опять этот термин, обозначающий человеческое безумие! Расследова- ние новое, а сталкивается она с тем же, с чем и год назад. Люси постаралась отогнать нахлынувшие на нее воспоминания и сосредоточиться на сегодняшнем дне. - Доисторический геноцид... Неужели такое могло быть? - Гипотеза, которая имеет право на существование наравне с другими. Ева считала, что кроманьонец был крупнее, сильнее, агрессивнее неандертальца. А те, кто сильнее, намного лучше воспроизводятся, потому как при любом удобном случае убирают со своего пути соперников. Люси не ответила. Она вспомнила о детенышах песчаных акул, пожирающих своих более слабых братьев, об этом внутриутробном состязании, конечная цель кото- рого - распространить свои гены для умножения себе подобных. Потом ей вспом- нился свойственный большинству людей врожденный страх перед змеями, пауками. Откуда берутся могучие инстинкты, делающие одних хищниками, других - храните- лями, собирателями? Неужели они записаны в наших генах и передаются по на- следству от прежних поколений?
Неандерталец (слева) и кроманьонец. Они осторожно обогнули кучку черной золы, готовую, казалось, разлететься во все стороны от малейшего ветерка. Следы древнего как мир огня. Люси предста- вила себе почти обезьяньи лица в рыжеватых отблесках, закутанные в шкуры тела с острым запахом зверя. Вот они собрались вместе, вот сели поближе к огню... Она будто слышала их гортанные крики, видела капли пота на крепких кряжистых телах, уродливые тени, протянувшиеся по стенам пещеры. Ей стало жутко, она оглянулась, замерла на месте. Полупрозрачная ледяная стена исчезла, равно как и малейшие признаки дневного света. Прыжок в доисторические времена. Тут все по-настоящему. Ее воображение работало на полную катушку, подсказывая самые невероятные ходы. А если вдруг громадная лавина, и они с Марком окажутся за- сыпанными здесь, в пещере? А если ей не суждено больше никогда увидеть свою девочку? А если... Люси бросилась вперед, нагоняя спутника, который ушел уже довольно далеко. Ей необходимо было заговорить, ей необходимо было снять напряжение. - Марк, простите, ведь эти люди изо льда... они ведь больше не здесь? - Разумеется, нет. - Тогда зачем мы сюда пришли? И зачем Ева Лутц поднималась в горы, зная за- ранее, что тут ничего нет? Проводник оглянулся и посмотрел ей прямо в глаза. Изо рта у него вылетали маленькие облачка пара. - Затем, что кое-что здесь все-таки имеется. Люси почувствовала, как сжимается горло, как стынет в жилах кровь. Голова у нее слегка закружилась. Такие усилия, такая высота, замкнутое пространство... Еще минут десять, и страх перед этим замкнутым пространством убьет ее. В ушах звучали крики Клары. Клара, Клара, Клара... Мамы там не было, мамы не было ря- дом. Она судорожно вздохнула, оперлась на стену. У нее оставалось единствен- ное желание: увидеть Жюльетту, прижать ее к себе. Марк заметил, что со спут- ницей творится неладное. - Вы как? - Ничего-ничего... все в порядке... пойдемте дальше... Наконец они добрались до самого конца пещеры. Круглое помещение, завершаю- щееся подобием купола. Проводник поднес факел к стене. Глаза Люси едва не выскочили из орбит. Она увидела десятки рук, изображений рук - грубых, толстых, ужасных, обве- денных красной краской или охрой. Марк подошел к одному из изображений и на- ложил на него собственную ладонь.
- Вот что сделала Ева, как только сюда попала. - Ага... все руки - правые, да? Много-много правых рук... - Вот именно. Доисторические люди прислоняли свою правую руку к стене и вы- дували краску из трубки, которую держали в левой, ведущей, направляющей руке. То есть они были левшами... Люси, обхватив себя руками, чтобы согреться, и стараясь дышать через шарф, рассматривала рисунки на стене. Она представила себе этих людей каменного ве- ка - первобытных, диких, но уже стремившихся запечатлеть свои умения, пока- зать культуру своего племени, оставить следы своего существования. Коллектив- ная память, которой десятки тысяч лет. - Ева сделала несколько снимков, и это открытие было для нее... ну, как за- куска, если можно так сказать. То, что ее заинтересовало по-настоящему, нахо- дится позади вас. На другой стене. Люси быстро обернулась и увидела нечто невообразимое. На многоцветной фреске было изображено стадо туров. Дюжина скачущих живот- ных , красных, желтых, черных, - казалось, они убегают от невидимого охотника. Четкие, точные линии, проработанная композиция, ничего общего с той примитив- ностью, часто приписываемой искусству доисторического человека. Вот только все туры были нарисованы вверх ногами. Как пейзаж в камере Грегори Царно. Потрясенная увиденным, Люси подошла поближе, провела пальцами по гладкой поверхности стены. Эти первобытные существа показались ей вдруг совсем близ- кими . Как будто шепнули ей что-то на ухо. - Когда, вы сказали, была открыта эта пещера? - В разгар лыжного сезона. В январе нынешнего года. А забавные эти рисунки вверх ногами, да? Не понимаю, откуда у кроманьонца или неандертальца - вод и пойми, кто тут рисовал, - могла взяться подобная ясность сознания? И главное, с чего он вдруг нарисовал все вверх тормашками? С какой целью? Люси напряженно думала. Пещеру открыли в январе 2010 года. Грегори Царно посадили за решетку в сентябре 2009-го. И если верить психиатру, он уже тогда рисовал эти свои картинки шиворот-навыворот. Стало быть, он никак не мог знать о существовании этой фрески. Надо признать очевидное. У двух человек, живших с разницей в тридцать тысяч лет, имелись одинаковые симптомы. И оба, по-видимому, были левшами. Необычный случай, ничего подобного в литературе по неврологии не описано, сказал тюремный психиатр. А Люси столкнулась с этим дважды за два дня. Два случая, разделенные тысячами и тысячами лет. У Люси возникло ощущение, будто они с Марком осквернили могилу. Что тут произошло, в этой пещере? Эти люди изо льда, они были застигнуты бурей, по- гибли от холода или им не хватало пищи? Зачем один кроманьонец и целая семья неандертальцев забрались сюда, в глубь горы? Эти существа разной породы жили бок о бок, что бы там ни утверждали ученые сторонники первобытного геноцида? Могли ли у них рождаться общие дети, несмотря на генетические расхождения? Если могли, то нормальные дети или чудовища? Может быть, в наших клетках еще живет капелька неандертальца? «Вполне возможно, Ева Лутц, увидев эту фреску в каком-нибудь научном журна- ле, решила посмотреть на нее собственными глазами», - подумала Люси. Вполне возможно, исследовательнице захотелось почувствовать этих существ из другой эры. Понять, как они жили, как действовали, что означали их рисунки. Какую цепную реакцию в ней включило это открытие? К каким выводам она при- шла? И имеет ли все это отношение к ее убийству? Столько вопросов - и ни одного ответа. Люси обернулась к Марку: - Больше Ева Лутц ничего вам не рассказывала? - Нет. Сфотографировала эти рисунки, и мы спустились. Внизу она расплати-
лась со мной и уехала. Больше я ее не видел. Люси некоторое время простояла в задумчивости, пытаясь поставить себя на место Евы. Куда Лутц отсюда поехала? Прямо домой, в Париж? Ей хватило того, что она побывала в пещере и сделала несколько снимков? Или любопытство повело ее дальше - в палеонтологическую лабораторию, чтобы встретиться там с доисто- рическими существами? Кроме всего прочего, Лион ей по пути. Сомнений нет только в одном: свидание с четырьмя существами из другого вре- мени, которые хранили свои тайны во тьме пещеры, оказалось для Евы роковым, потому что тайны эти не должны были быть открыты. ЕЕ Пятый округ Парижа. Поляна в Ботаническом саду в такие утра волшебно хоро- ша: оранжевый, этот особенный свет, какой увидишь только в конце лета, падает по косой на кроны толстенных столетних кедров и осыпает каплями листву. В конце еще влажных от вчерашнего дождя аллей затерялись те, кто пришел сюда, чтобы побегать, садовники в преддверии холодов начали подстригать кусты. Вре- мя, когда здесь появляются толпы парижских школьников, еще не наступило, и потому все вокруг, и в самом парке, и в музеях, спокойно, все склоняет к от- дыху . Шарко и Леваллуа вошли в вестибюль Большой галереи эволюции, расположенной в приземистом старомодном строении. Через стеклянный потолок над ними сюда проникал, заливая три яруса экспозиции вокруг центрального зала, все тот же оранжевый свет. Отсюда, даже не заходя в экспозиционные помещения, можно было увидеть странные скелеты, головы превращенных в чучела жирафов, сотни стен- дов, на которых нашли приют сотни родов животных. Жизнь, какая она есть, об- наженная , без покровов. Большая галерея эволюции. Мадам Жаспар с большой картонной папкой в руках ждала их в приемной. На Клементине были коричневые брюки с застроченными складками и рубашка цвета хаки с карманами - в таком наряде приматолога легко было принять за экскурсо- вода или за любительницу походов, заблудившуюся в шумной столице. Полицейские подошли, поздоровались, Шарко от души улыбался. - Как поживает Шери? - Ей все еще трудно дается общение, и это понятно: в таком преклонном воз- расте нужно много времени, чтобы прийти в себя. Ведь психологов для шимпанзе не существует, - вздохнула Клементина и быстро сменила тему: - А как дела у вас - вы продвинулись? - Да, немного. Сейчас мы стараемся собрать побольше данных, чтобы, пользу- ясь выводами, которые напрашиваются сами собой, построить убедительную вер- сию. - Комиссар глянул на папку в руках собеседницы. - И на самом деле я сильно рассчитываю на ваш рассказ о научной работе Евы. Жак Леваллуа, не принимавший участия в разговоре, похлопал комиссара по плечу:
- Я попробую найти директора или кого-нибудь еще, кто просветит меня насчет ископаемых. Пока! Жаспар посмотрела вслед молодому полицейскому, перевела взгляд на турнике- ты. - Если не возражаете, поговорим в галерее - мне кажется, нет на свете луч- шего места, чтобы рассказывать о том, о чем я собираюсь вам рассказать. Шарко достал было бумажник с намерением идти в кассу, но Клементина протя- нула ему билет: - У меня тут кое-какие льготы, галерея в каком-то смысле мой второй дом. Комиссар поблагодарил. Он больше тридцати лет прожил в Париже и близ Пари- жа, но ни разу не посетил галереи, как, впрочем, и большинства парижских му- зеев . Суд, тюрьма, психиатрическая больница - вот его места. Ритм его жизни задает мрачный ряд этих учреждений. Они миновали барьер и оказались в центральном зале, прошли между представ- ленными в натуральную величину обитателями океанских глубин: акулами, морски- ми слонами, гигантскими скатами. Самым впечатляющим экспонатом здесь был под- вешенный к потолку огромный скелет кита - при взгляде на него становилось яс- но, что природа еще хранит великое множество тайн. С помощью какого колдовст- ва были созданы невероятные, размером почти со взрослого человека и весящие не меньше взрослого человека позвонки? Была ли какая-то конечная цель у этой идеально выполненной работы? Комиссар вслед за Жаспар поднялся по лестнице на второй этаж, целиком от- данный обитателям суши. В центре размещались сотни животных, обитающих в джунглях, и казалось, что все они устремились в разные стороны от воображае- мого огня - застывшие на бегу буйволы, львы, гиены, антилопы. Пройдя мимо не- скольких длинных витрин, Клементина остановилась у стенда с чешуекрылыми ба- бочками, и Шарко увидел сотни насекомых вроде бы в полете, а на самом деле приколотых к пробковой доске, пронумерованных и предельно точно описанных в этикетке: тип, класс, отряд, подотряд, семейство, вид, род. Рядом с этим стендом стояла банкетка, на которую Жаспар села сама и пригласила сесть спут- ника, после чего открыла наконец-то свою большую зеленую папку. - Я хочу отдать вам копию диссертации Евы. Там, на полях, вы найдете мои комментарии. Каждое слово приматолога казалось взвешенным, речь ее звучала очень серьез- но, а лицо было усталым, осунувшимся. Шарко голову бы дал на отсечение, что Клементина ночь напролет читала диссертацию и не спала ни минуты. Рядом с ни- ми стали устраиваться студенты с альбомами в руках, расселись по-турецки и затихли, шурша фломастерами по бумаге. Художники... Наверное, у них сейчас курс рисования с натуры... Шарко отвернулся от студентов и сосредоточился на разговоре с Жаспар. - Расскажете, что за открытие сделала Ева Лутц? Клементина задумалась. Казалось, она ищет слова, наиболее подходящие для такой сложной темы. - Лутц обнаружила связь между леворукостью и склонностью к насилию. Насилие. Слово взорвалось в мозгу комиссара как петарда. Потому что именно это слово было ключевым в его прошлогоднем расследовании, и вот теперь вернулось - как гром среди ясного неба. Потому что он, едва услышав это слово, вспомнил Гре- гори Царно. Потому что он сразу же подумал и о Сьюдад-Хуаресе, городе крови и огня, городе, где насилие принимало самые ужасные, самые грубые формы. Суще- ствует ли связь между этим мексиканским городом и Царно? Что их связывает? Насилие? Насилие, насилие везде, насилие в любой форме, как странно оно преследует комиссара, приклеилось к нему, будто заразная болезнь.
Клементина вернула его к реальности: - Для того чтобы вам стала понятна суть ее работы, мне надо сначала позна- комить вас с несколькими главными - и необыкновенно интересными - принципами Эволюции. Только постарайтесь слушать меня внимательно. - Изо всех сил постараюсь, - пообещал Шарко. Жаспар обвела рукой окружавшее их пространство фантастического музея, кем только не населенное: рыбы, жесткокрылые насекомые, ракообразные, млекопитаю- щие... - Если все эти виды животных встречаются сейчас на нашей планете, если вот такая маленькая хрупкая стрекозка существует, то существует она только пото- му, что оказалась лучше приспособлена к жизни на Земле, чем огромный дино- завр. Посмотрите на экспонаты галереи, всмотритесь в наросты на коже живот- ных, на форму раковин, на хвосты, на окраску. Все, что вы видите, буквально кричит об одном: это средства адаптации, которые нужны либо для нападения, либо для защиты, либо для маскировки. Она указала на отдельно стоящую витрину: - Видите вон там, напротив, двух бабочек? На самом деле это два вида одной и той же бабочки, которая называется березовой пяденицей. Вглядитесь в них как следует. Что-нибудь заметили? Шарко заинтересовался. Он встал, заложив руки за спину, и подошел к витрине поближе. - Мне кажется, они совершенно одинаковые, вот только крылья у одной скорее белые с черным узором, а у другой - черные с белым. Березовая пяденица. - Точно. Так вот, комиссар, в девятнадцатом веке в Англии преобладали свет- лые пяденицы. Днем эти бабочки были незаметны на стволах берез, и это сохра- няло им жизнь. Именно потому, что птицы не видели их, а стало быть, и не ели, бабочек с серо-белой окраской крыльев с темными пятнышками стало большинство. Скажете, черные пяденицы незаметны ночью? Да, так, только ведь ночью и свет- лые особи не очень заметны - в темноте! - А что? Логично. То есть лучше было родиться на свет белой пяденицей, чем
темной... - Да. И если бы ничего не произошло, черные пяденицы так бы все и вымерли. Поскольку они оказались хуже приспособлены к окружающей среде, более уязвимы и генетически менее конкурентоспособны, естественный отбор по идее неизбежно отбраковал бы их, исключив из живущих на нашей планете видов. - Ага, как тех самых хромых уток... - Совершенно верно. Однако шло время, и энтомологи заметили, что светлые березовые пяденицы встречаются все реже и реже, зато темных становится все больше. И за сто лет картина полностью переменилась: в наши дни превалируют черные бабочки. Жаспар тоже поднялась, подошла к Шарко, встала рядом с ним. Комиссар, глядя на ее отражение в витрине, заметил, как заблестели глаза приматолога. - Ну, скажите теперь, почему же принципы естественного отбора так измени- лись? - Надеюсь, вы мне это скажете. - На естественный отбор повлиял человек! Индустриальная эра принесла в Анг- лию проблемы, связанные с загрязнением воздуха. В лесах вокруг промышленных городов стволы берез чернели от копоти, с них исчезали лишайники. В подобных условиях светлым бабочкам было все труднее и труднее выживать, их окраска пе- реставала быть покровительственной, а вот темная, черная такой становилась. Перед вами типичный пример влияния деятельности человека на естественный от- бор: если сейчас темные пяденицы оказались лучше приспособленными к окружаю- щей среде, если они могут свободно размножаться, и их стало неизмеримо боль- ше , чем светлых, - «виноват» в этом только человек. - Вы хотите сказать, что индустриализация, человек способны менять выбор природы? И даже, получается, имеют по сравнению с естественным отбором какие- то преимущества? - Да, совершенно верно, причем добавлю: положение становится все хуже и ху- же . Впервые со времен появления на Земле человека эволюция, основанная на том, что наследственная информация передается от одного поколения другому многими тысячами генов, уступает в скорости эволюции, которую определяют культура и индустриализация. Мы шагаем вперед быстрее, чем природа. Как вы думаете, почему сейчас так часто ставят диагноз «аллергия», хотя лет пятьде- сят назад ни о чем таком и речи не было? Да потому только, что иммунитет, этот богатырь, защищавший нас десятками тысячелетий, ничего больше не может и сам еле дышит из-за обилия вакцин, антибиотиков и других лекарств, которыми нас пичкают ежедневно. Ну и если обозначить процесс схематически, очень гру- бо , потому что иммунитет ведь, не обладая разумом, ничего не может делать сознательно, - он создает аллергии. Просто для того, чтобы хоть как-то срабо- тать , хоть как-то обозначить, что он есть, и сохранить свою эффективность на случай атаки какого-нибудь неизвестного доселе вируса. Она кивнула в сторону демографической кривой, показывающей рост населения с течением времени. Ближе к началу - тысячи человек, спустя несколько веков - миллиарды и миллиарды. Человечество, казалось, распространяется по планете подобно вирусу. У Шарко холодок пробежал по спине. - И еще одно очень важное положение, о котором вам надо помнить: всякое че- ловеческое существо, живущее сегодня, есть продукт эволюции. В чистом виде. Вы сами - существо, до невероятной степени адаптированное к окружающей среде, так же как я, так же как африканец в своей хижине, в самой глуши, пусть даже он живет в самых, что ни на есть первобытных условиях. - Что-то мне кажется, я не так уж хорошо адаптирован... - Тем не менее, это так, уверяю вас. Если вы сегодня живете на земле, то только потому, что ни один из ваших предков не умер, прежде чем оставить по- томство , и так - с начала времен. Больше двадцати тысяч поколений, комиссар,
сеяли свои зернышки, пока дело дошло до вас. Шарко смотрел на все это разнообразие форм, оттенков, размеров. Он оказался внутри круга, где матушка Природа проявляет свое могущество, и хочешь не хо- чешь, а смиришься, признаешь себя побежденным. Мало-помалу полицейскому ста- новились яснее цели и задачи, с которыми сталкиваются некоторые биологи: им позарез надо понять все «как» и «почему» живой жизни - так же, как ему самому необходимо бывает проникнуть в сознание убийцы. А Жаспар, чувствовавшая себя в своей теме как рыба в воде, продолжала уже с горячностью: - Ваши предки переживали войны, голод, природные катаклизмы, чуму, наводне- ния, чтобы иметь возможность произвести на свет дитя, и дети эти, вырастая, сами начинали распространять свои уникальные гены, - так вот и шло до вас. Отдаете ли вы себе отчет в том, какую невидимую битву вели наши с вами минув- шие поколения, чтобы мы с вами могли сегодня вот так вот спокойно беседовать? И так ведь - с каждым из семи миллиардов человек, населяющих нашу планету. Да, мы существа, адаптированные до невероятной степени! Здесь, в Галерее эволюции, ее слова звучали по-особому. Полицейский чувст- вовал, что они растрогали его, взволновали. Он подумал о своей погибшей доче- ри Элоизе, сбитой автомобилем. Его кровь, его гены, все эти тысячелетние уси- лия его предков в одну минуту оказались сведены на нет, его линия внезапно оборвалась. Он умрет, и после него никого не останется, река его жизни оста- новится, не потечет дальше. Неужели он - ошибка природы, ее оплошность, не- приспособленное существо, результат ее бессилия или истощения, тот, кого она сама, или случай, или совпадение сочли нужным выбросить на помойку? Повода для этого не было, но он попытался придраться к словам Клементины, чтобы вернуться к расследованию. Только вкус крови, запах охоты и могли его успокоить, вынудить забыть об остальном. - Ну и зачем вы все это рассказываете, Клементина? К чему ведете? - К научной работе Евы. Если существует леворукость, этому должна быть при- чина, точно так же, как есть причина, по которой пяденицы бывают светлые и темные. И студентка нашла эту причину. То, что навело девочку на след, было с самого начала на фотографии, висевшей на стене ее комнаты. Речь о виде спор- та, которым она сильно увлекалась, - о фехтовании. Мы часто не замечаем оче- видного, того, что прямо перед глазами. Комиссар вспомнил снимок в рамке, который снял со стены во время обыска у Лутц. Две вооруженные фурии, обменивающиеся уколами рапир. Рапиры у обеих в левой руке. Левши... Жаспар тем временем двинулась вперед - в направлении арк- тического раздела экспозиции. Животные с белым мехом, спасающим их от мороза и позволяющим оставаться незаметными на льду, млекопитающие с толстым слоем жира под кожей... Любой экспонат свидетельствует об адаптации к окружающей сре- де. - Ева Лутц составила очень точные статистические таблицы. В ее работе можно найти множество ссылок на разные источники информации, все датировано. Оказы- вается, в тех видах спорта, где состязание сводится к единоборству в том или ином виде, почти пятьдесят процентов спортсменов - левши. Будь то бокс, фех- тование или дзюдо. При этом, чем дальше по условиям соревнования находятся друг от друга противники, тем этот процент меньше. Соотношение остается вер- ным, скажем, для пинг-понга, а вот для тенниса или командных игр оно уже со- всем другое. Жаспар открыла папку, перевернула несколько страниц и остановилась на той, где была фотография отпечатков рук на стене пещеры. - Опираясь на эти данные, Ева попыталась проследить, как было с леворуко- стью в течение веков. И обнаружила при этом, что большая часть наскальных ри- сунков и фресок, датированных палеолитом или неолитом, выполнена левшами. Из
этого следует, что среди первобытных людей левшей было куда больше, чем сей- час , и что с ходом эволюции левши должны были постепенно исчезнуть, как чуть не исчезла черная березовая пяденица. Клементина продолжала листать диссертацию Лутц, пока не добралась до сле- дующих снимков. - Затем Ева обратилась в музеи и архивы и сделала там копии большого коли- чества документов, датированных отдаленными от нас эпохами. Особенно она ин- тересовалась готами, викингами и монголами, то есть народами, славившимися своей жестокостью. И вот - посмотрите на фотографии их оружия, их орудий. Лутц обращала внимание главным образом на форму этих предметов, на направле- ние вращения сверла в материале, на следы зубов, оставленные, например, на деревянных ложках: они будут разными у едока, который держит ложку в правой руке, и у того, кто в левой. - Она показала пальцем на характерные следы. - Изучая музейные и архивные коллекции, девушка сумела выяснить соотношение левшей и правшей у этих свирепых народов, причем оказалось, что среди них левшей больше, чем у других племен и народов, живших в ту же эпоху. Ева про- делала титаническую работу, она перелопатила кучу документов, встретилась с множеством людей, она была неутомима в поиске и очень умна. Кто кроме нее мог увидеть подобное и кто бы стал рыть сразу в стольких направлениях? Наверное, у нее не оставалось времени на сон, и я теперь понимаю, почему она почти по- рвала отношения со своим научным руководителем. Она стояла на пороге выдающе- гося, грандиознейшего открытия в эволюционной биологии. Шарко протянул руку, и Жаспар передала ему несколько ксерокопий. Он всмат- ривался в графики, цифры, фотографии, а Клементина, по мере того как он пере- ворачивал страницы, комментировала: - Сейчас вы смотрите большой раздел диссертации Евы, относящийся к нашим дням. То, как эта совсем юная девочка рассматривает современное общество, то- же необычайно интересно. Она обнаружила место, где за последние пятьдесят лет произошло огромное количество убийств, и ее выводы основаны на материале, по- лученном из мексиканского города, который считается одним из самых опасных в мире. Это Сьюдад-Хуарес. Не знаю, каким образом она добыла оттуда информацию, но впечатление такое, будто она добралась непосредственно до протоколов мек- сиканской полиции. Шарко ахнул и невольно прикрыл рот рукой: завеса над одной из тайн приот- крывалась , путешествие Лутц в Мексику, кажется, нашло свое объяснение. - Да, так, наверное, и было, потому что Ева летала туда за неделю до прихо- да в ваш центр, - сказал он приматологу. - Мы нашли ее имя в списках пассажи- ров. Пораженная Жаспар несколько секунд не находила слов. - Господи, лететь в такую даль, чтобы получить информацию! Нет, Ева была совершенно необыкновенной! - А что она искала в протоколах полиции? Наверное, тоже левшей? - Вот именно! Она хотела узнать, каков процент левшей среди крайне жестоких преступников, проживавших в столь опасном для жизни месте. Соизмерима ли про- порция с той, что наблюдалась во времена варваров? Соответствует ли она той, которая характерна для нашей цивилизации в целом, предполагающей, что на де- сять правшей приходится один левша? Шарко просматривал страницу за страницей, окидывая вопросительным взглядом колонки цифр, потом вдруг остановил собеседницу, когда та собралась было про- должить объяснения: - Сначала скажите мне, пожалуйста, вот что. Эти спортсмены, эти доисториче- ские люди, эти варвары... Допустим, левшей среди них намного больше, чем прав- шей, допустим, пропорция выше средней, ну и что? Вы говорили о связи левору- кости со склонностью к насилию. Где и каким образом она проявляется, эта
связь? В одной из витрин, мимо которых они шли, под стеклом лежали книги - научные труды Ламарка и Дарвина. «Происхождение видов» было раскрыто. Первое или одно из первых изданий. Пожелтевшая бумага, старинный шрифт, Жаспар застыла в вос- хищении, но, погладив витрину, все-таки обернулась к собеседнику: - Ева обнаружила и доказала, что левше в тех сообществах людей, где все ре- шалось борьбой, приходилось легче, чем правше, то есть леворукость там была завидным преимуществом и помогала выжить. Жаспар помолчала, чтобы комиссар успел переварить информацию, затем продол- жила: - По ее высказанному в диссертации мнению, левши и существуют-то сейчас только потому, что лучше сражаются, и потому, что, умея нападать с неожидан- ной стороны, обладают стратегическим преимуществом в битве. Представьте себе поединок между правшой и левшой. Левша привык иметь дело с правшами, а прав- шу, как правило, выбивает из равновесия уже сама возможность противника ис- пользовать левую руку или левую ногу в качестве ведущей, правша не ждет удара с той стороны, с которой левша наносит ему этот удар, и именно благодаря то- му, что удары слева не так многочисленны и не так известны, как удары справа, левша и побеждает. Жаспар показала комиссару рисунок, на котором двое мужчин стояли лицом к лицу, и у каждого в руке была шпага. - Вот, например, эта репродукция средневековой гравюры. Или возьмем восем- надцатый век: герцог Ришелье, узнав накануне дуэли, что один из его противни- ков левша, заволновался: «Черт побери, первым будет левша, у меня очень мало шансов!» Она перелистнула несколько страниц и остановилась на странице с изображени- ем злобной физиономии викинга. - Поскольку левши побеждали своих соперников, у них появлялось больше воз- можностей подняться вверх по иерархической лестнице, им было легче завоевы- вать женщин, они быстрее обзаводились потомством и распространяли таким обра- зом свои гены. Основываясь на всем этом, эволюция начнет благоприятствовать удачной асимметрии, и, в конце концов, «леворукий» характер станет переда- ваться по наследству. - Вы имеете в виду - посредством ДНК? - Ну да, конечно. Это может показаться чересчур простым, но ведь именно так действует природа: она отбирает то, что благоприятно для распространения ге- нов , и передает дальше, а оставшееся невостребованным уничтожает. Разумеется, это не происходит за несколько лет: для того чтобы информация оказалась впи- сана в ДНК, требуются чаще всего века. Шарко попытался обобщить услышанное: - То есть, по-вашему, выходит, чем больше левшей в некоем сообществе, тем большей жестокостью оно отличается? - Да, Ева предположила - и доказала - существование именно такого эволюци- онного феномена. «Леворукий» характер распространяется с помощью ДНК в сооб- ществах, где проявляется максимум насилия, и постепенно исчезает в других, уступая место «праворукому». - У меня были знакомые левши. Они не занимались спортивными единоборствами, не были жестокими и не имели ни малейшей склонности к насилию. Так почему же, если природа, как вы говорите, исключает все бесполезное, они не родились правшами, как большинство людей? - Из-за генетической памяти. Совершенно ясно, что каким-то их предкам в связи с какими-то обстоятельствами было выгоднее оставаться левшами. Может быть, им приходилось сражаться, они были рыцарями или завоевателями... «Левору- кий» характер продолжает передаваться с генами, но в современном обществе
левшей с каждым поколением становится меньше, поскольку теперь, если говорить о выживании, никаких преимуществ у них уже нет. И, в конце концов, по- видимому, их не останется вовсе, как не осталось белых березовых пядениц... Клементина глянула на папку с диссертацией. - Именно по этой причине Ева и не обнаружила в криминальном мексиканском городе большего количества левшей, чем в других местах. Совершенно ясно, что она была страшно разочарована таким результатом, но что ж поделаешь, тут все подчинено строгой логике: в нашем мире, в котором, чтобы убить, достаточно нажать на спусковой крючок пистолета, нет нужды быть левшой. Поскольку речь не о единоборстве двух тел - преимущества леворукости сводятся на нет. Ну и, стало быть, наступит время, когда генофонд популяции левшей истощится и на Земле не останется ни одного левши, сколько бы на ней ни осталось жестокости. Некоторое время Шарко молчал, размышляя над полученной информацией. Культу- ра изменяет окружающую среду, а та, в свою очередь, влияет на естественный отбор, цель которого - обеспечить выживание самых жизнеспособных. Подумав, он снова перешел к вопросам: - Через неделю после путешествия в Мексику Ева отправилась в Бразилию, кон- кретно - в Манаус, столицу штата Амазонас. Есть ли в ее диссертации хоть что- нибудь об этой поездке? Жаспар удивилась: - В Бразилию?! Нет, там даже намека нет на поездку в эту страну. Никаких данных, никакой статистики по Бразилии. А что, Манаус такой же криминальный город, как Сьюдад-Хуарес? - Да нет, не более криминальный, чем любой другой. Но ведь после почти, что неудачи в Мексике Ева должна была продолжать поиски и набирать, уточнять ин- формацию. Скажите, а говорится ли в работе Лутц об исследованиях, которые она вела во французских тюрьмах? Или хотя бы об одном из заключенных, некоем Гре- гори Царно? - И на это отвечу - нет. Там нет ничего ни о тюрьмах, ни о Царно. Шарко положил листок к остальным. Ему не очень верилось, что в диссертации не говорится ни о полете в Бразилию, ни о Царно, ни о посещениях тюрем: если так, получается, что после Манауса Лутц совсем отошла от темы диссертации, а почему? Комиссар попробовал копнуть глубже: - В тюрьмы Ева ездила днем - в то самое время, когда по распорядку дня в центре должна была работать там. Именно по этой причине она и попросила раз- решения приходить к семнадцати часам: так легче было скрыть разъезды по пени- тенциарным учреждениям, где она расспрашивала арестантов, откуда привозила их фотографии. Скажите, мадам Жаспар, вы ведь хорошо знали Еву, вы прочитали ма- териалы диссертации, может быть, вам понятно, почему из всех заключенных она встречалась только с молодыми крепкими левшами, совершившими убийства с осо- бой жестокостью? Клементина на минутку задумалась. - Хм... Думаю, на этот раз ее поступки были продиктованы прямо противополож- ным, если сравнивать с полетом в Мексику, желанием. В Сьюдад-Хуаресе она хо- тела найти за преступлениями левшей, в тюрьмах искала преступления, на кото- рые людей толкнула леворукость. Видимо, она рассуждала примерно так. Первое: не может ли оказаться, что у отдельно взятой личности, живущей в цивилизован- ных условиях, леворукость и жестокость связаны между собой? Второе: есть ли у жестоких левшей какие-то общие черты? И третье: был ли у этих левшей, зате- рянных в праворуком мире, хоть какой-то смысл жизни, а если был, то в чем? Простите, но больше никаких стимулов для поездок девочки в тюрьмы я не вижу. «Да уж, не особенно она меня просветила», - подумал Шарко. Заметив в этот самый момент Леваллуа, поспешно поднимавшегося по лестнице, он задал примато- логу последний вопрос:
- Есть еще что-нибудь, что мне обязательно надо знать о диссертации Евы? - Не думаю. Но вы могли бы прочесть ее работу, как в интересах дела, так и для расширения кругозора - за исключением математических моделей и нескольких сложных формул, там все должно быть понятно. Ева написала истинно новаторскую диссертацию. Диссертацию, которая, безусловно, наделала бы шуму в научных кругах. Да и наделает, если все-таки выйдет в свет. На верхней ступеньке молодой полицейский остановился, чтобы перевести дыха- ние, огляделся, увидел комиссара, помахал ему рукой, после чего уставился на огромный плакат, где разъяснялись способы воздействия вирусов на организм. Шарко тепло простился с Клементиной, но сказал напоследок: - Надеюсь, вы понимаете, что, пока идет следствие, надо держать язык за зу- бами? - Можете не беспокоиться. Пожалуйста, держите меня в курсе вашего расследо- вания , комиссар. Вы можете звонить как угодно поздно, даже ночью - я очень мало сплю. Мне хотелось бы и самой получше во всем разобраться, и вам помочь по мере возможности. Всего хорошего, а я поброжу тут еще немножко. - Всего хорошего. Обязательно вам позвоню. Жаспар мягко улыбнулась комиссару, пожала ему руку и ушла. Шарко, проводив ее взглядом, двинулся к коллеге. - Ну и что там с ископаемыми? - Я до них не добрался по той простой причине, что в этой коллекции нет ис- копаемых шимпанзе нужной нам эпохи. - То есть мы остались ни с чем? - Наоборот, у нас появился отличный след. Директор галереи сказал, что зав- тра в аукционном доме Друо открывается выставка, посвященная минералам и ока- менел остям, и что эта выставка закроется только через неделю. И что на сле- дующий четверг назначены торги: будут продаваться скелеты млекопитающих, жив- ших много тысяч лет назад. И что среди лотов обязательно будут обезьяны. Больше того, мне известно даже, какой аукционер займется четверговыми торга- ми. Его можно будет найти сегодня в девять вечера на авеню Монтеня, где со- стоятся другие торги. - А прямо сейчас мы можем с ним встретиться? - Сколько ни звоню в аукционный дом, никто не берет трубку. Говорят, этот аукционер приходит перед началом торгов - как минимум за полчаса. Шарко направился к лестнице. - В таком случае - кто знает, чем для нас обернется сегодняшний вечер. - М-да... у меня было что-то вроде предчувствия... - Ты уже на этой неделе много чего напредчувствовал, может, не стоит этим злоупотреблять, а? Когда они вышли из галереи, Шарко сунул папку с диссертацией студентки в руки спутника: - Можешь положить ко мне на стол? Хочу все-таки и сам глянуть, что там на- писано . Он свернул влево и пошел по направлению к садам. - Скутер с другой стороны, Франк, - напомнил Леваллуа. Комиссар обернулся: - Я помню, но хочу пройтись пешком и заодно завернуть к парикмахеру. Ну и потом, я вроде бы хорошо разобрался в принципах эволюции. Ноги, они, скорее всего, созданы для того, чтобы мы ходили. Так что, постоянно передвигаясь в машине или другом транспорте, мы рискуем, в конце концов, остаться без них. Люси снова отправилась в путь после полудня. Симпатичный итальянец, владе-
лец «Десяти сурков», приготовил для нее на прощание замечательно вкусное ри- зотто , и теперь ей казалось, что продержаться до вечера она сумеет. Ее ничуть не тяготило длительное сидение за рулем. А вот спуск с ледника сопровождался дикими болями, икры свело такой судорогой, что добрых пять минут она просто не могла двинуться с места, но при этом чувствовала, что не зря туда поднима- лась, ведь именно там она напала на след чего-то, какой-то доисторической странности, и от этого внутри сладко задрожало и дрожит до сих пор. Горная дорога, выходя из ущелий, становилась шире, потом Альпы отодвинулись на задний план, уступив место долинам, полям, разбитым на склонах, бурным речкам. А на закате показался Лион - черной скалой среди искрящихся вод. Го- род вечного кипения, необузданный, порывистый. Рабочие и служащие возвраща- лись домой, шоссе было забито машинами. Жизнь тут строго расписана, у каждо- го, когда он наконец-то окажется дома, будет пара часов на жену, детей, Ин- тернет , прежде чем он отправится в постель, думая уже о завтрашнем дне. Люси набралась терпения: ждать, пока вереница автомобилей сдвинется с мес- та, судя по всему, предстояло долго, и, воспользовавшись вынужденной паузой, она позвонила матери. Жюльетта в это время должна была находиться на уроке музыки, девочка уже второй год занималась сольфеджио, и Люси попросила мать, чтобы та поцеловала за нее дочку и передала, что мама ее очень любит. А все ли в порядке с Кларком? О себе она сказала лишь, что надо было разобраться со старыми проблемами, и быстро отключилась. Пробка рассосалась только через полчаса, и Люси добралась, наконец, до седьмого округа Лиона. Когда она подъезжала, снова запищал мобильник - опять эсэмэска от Шарко и опять с вопросом о том, как у нее дела. По меньшей мере, четвертый раз за время пути. Слегка раздражившись, она быстро ответила, что все-в-порядке- поиски-продолжаются. Обогнув знаменитый «Стад де Жерлан», где уже собирались болельщики, разма- хивавшие флажками с логотипами любимых команд, Люси сообразила, что сегодня среда, а значит, предстоит матч между командами первой лиги, и что ближайшие бары, равно как и улицы, будут брать приступом. Она отыскала местечко на аве- ню Тони Гарнье, неподалеку от лионской Высшей школы, и поставила там машину. Слева от нее в месте слияния Роны с Соной высился Прескиль. Убегающие в пер- спективу улицы с красивыми зданиями кишели студентами. Еще из машины Люси дозвонилась до секретариата Европейского института функ- циональной геномики и, снова представившись сотрудником уголовного розыска, договорилась о встрече с Арно Фекампом, одним из специалистов НЦНИ15, иссле- довавших найденные в альпийских льдах мумии. Ученый работал на единственном в Европе палеонтологическом испытательном стенде «Пальжен», специализировавшем- ся на анализах ДНК ископаемых объектов. Когда ему передали трубку, он под- твердил то, о чем Люси догадывалась и сама: Ева Лутц приходила в лабораторию десять дней назад. Дальше Люси двинулась пешком и довольно скоро оказалась у цели. Внушительное четырехэтажное здание из бетона и стекла населяли ученые, специализировавшиеся в науках о живом: биологии, молекулярном филогенезе, проблемах постнатального развития... Скульптура справа от входа - двойная крас- но-синяя спираль высотой в несколько метров - символизировала структуру ДНК. Люси сразу вспомнила уроки биологии в выпускном классе и даже названия четы- рех ступенек этой гигантской винтовой лестницы, обозначаемых буквами Г, А, Т и Ц: гуанин, аденин, тимин, цитозин. Четыре ступеньки, общие для всех живых существ, четыре нуклеотида, запутанные комбинации которых образуют гены и хромосомы, а те передают нам пол, цвет глаз, наследственные заболевания. На НЦНИ - Национальный центр научных исследований, ведущее научное учреждение Фран- ции.
постаменте странной конструкции Люси прочитала надпись: «Миллионы лет ДНК скрывается в наших клетках. Мы сейчас ее разматываем». Все здесь было чистенькое, новенькое, в идеальном состоянии, и Люси подума- ла, что так могла бы выглядеть декорация научно-фантастического фильма, в ко- тором все персонажи - роботы. Арно Фекамп, к счастью, оказался вполне живым, вполне упитанным (во всяком случае, халат на нем выглядел тесным), ростом по- меньше Люси, с огненно-рыжими, очень коротко подстриженными волосами. Круглое гладкое лицо, только на лбу морщинки. Пухлые руки в рыжих веснушках. Сколько ему лет, понять было трудно, но Люси решила, что где-то в районе сорока. - Амели Куртуа? - Да, это я. Ученый пожал Люси руку. - Моя начальница на совещании, так что я сам с вами поговорю. Если я пра- вильно понял, вы собираете сведения о студентке, которая недавно к нам приез- жала? Пока они поднимались на ультрасовременном лифте, где этажи объявлял прият- ный женский голос, Люси объяснила Фекампу, зачем приехала, подробнее. Расска- зала об убийстве Евы Лутц, о том, что прежде чем появиться здесь, девушка поднималась на ледник... Фекамп разволновался. Его толстые красные щеки подра- гивали в такт движению лифта. - Всей душой надеюсь, что вы найдете убийцу. Я почти не знал эту девушку, но никто не имеет права делать такое! - Да, мы тоже на это надеемся. - Я часто смотрю сериалы по телевизору - старые, знаете, про Мегрэ и все такое. Если этим делом занимаются на набережной Орфевр, значит, дело очень серьезное. - Да, так и есть. Люси сознательно держалась строго, отвечала уклончиво: ей не хотелось гово- рить лишнего, впрочем, она и сама знала немногое, но главное - на сегодняшний день она была таким же полицейским, как ее собеседник. - Расскажите мне о Еве Лутц. - Как и большинство исследователей и студентов, изучающих эволюцию жизни, она приехала сюда, чтобы увидеть знаменитых людей изо льда, сфотографировать их и кое-что записать. - Она назвала тему своей работы? - Точно - нет, но думаю, она занималась неандертальцами. Классическая тема. Боюсь, не смогу вам ничего больше рассказать об этой девушке. К сожалению. Похоже, и здесь, скрывая истинную цель своего визита, Ева прикрылась инте- ресом к неандертальскому человеку. «Осторожная девушка, - подумала Люси, - и умевшая не привлекать к себе внимания». Открылась дверь в длинный коридор с синеватым линолеумом на полу, запахло дезинфекцией. - Если хотите, мы можем пройти в кабинет моей начальницы - там удобнее бу- дет разговаривать. - Было бы обидно побывать здесь и хотя бы одним глазком не посмотреть на людей изо льда. Нет, правда, мне бы очень хотелось знать, как выглядят те, кого можно считать нашими предками. Фекамп несколько секунд поколебался, потом на лице его мелькнула мимолетная улыбка. Зубы у толстячка были необычайно белые и широкие. - Да, вы правы, грех не воспользоваться такой возможностью. Не каждый ведь день выпадает шанс очутиться лицом к лицу с теми, кто жил тридцать тысяч лет назад. Они зашли в гардеробную, где были сложены стопками упаковки со стерильными костюмами. Фекамп выбрал одну и протянул Люси: - Наденьте, думаю, размер вам подойдет. Мы сейчас отправимся в отдел с бе-
лыми залами и стеклянными перегородками. Площадь отдела - больше ста квадрат- ных метров, воздух у нас постоянно прогоняют через пять фильтров, температуру поддерживают круглосуточно на уровне двадцати двух градусов, а все помещение несколько раз в день моют хлоркой. Люси повиновалась. Желая окончательно убедить ученого, что перед ним поли- цейский , она вынула из кармана куртки пистолет. - Я могу взять его с собой? Нам не надо будет проходить через рамки с ме- таллоискателем или еще какие-то в этом роде? Ученый сглотнул слюну, не спуская глаз с оружия. - Нет-нет, пойдемте. Скажите, ваш пистолет заряжен? - А вы как думаете? Люси сунула оружие в задний карман джинсов, отправила следом за ним мобиль- ник. - Идеальное изобретение для вашей работы, - вздохнул Фекамп. - А я ненавижу мобильные телефоны: нам неизбежно придется расплачиваться за то, что не ждем милостей от природы, а берем их, и меняем свое поведение в угоду таким вот дьявольским штучкам. «Вот тебе еще один урок!» - подумала Люси. Не ответив, она принялась обла- чаться в костюм, бахилы, резиновые перчатки, маску, шапочку, в каких опериру- ют хирурги. - что такое палеогенетика? Чем конкретно вы занимаетесь? Фекампу, похоже, до чертиков надоели эти переодевания, но движения его были точны, выверены - еще бы, когда каждый день по много раз делаешь одно и то же, заметила про себя Люси. - Мы исследуем геномы биоразнообразия минувших времен, то есть занимаемся детальной картографией генов древней ДНК, добытой из ископаемых, возраст ко- торых иногда составляет сотни миллионов лет. Благодаря тому, что органические части костей и зубов сохраняются многие века, мы можем перескочить через вре- мя и разобраться в происхождении родов и видов, в их связи между собой, в их преемственности. Хотите конкретный пример? Всегда считалось, что причиной смерти египетского фараона Тутанхамона был несчастный случай, и только палео- генетикам удалось установить, что он был инфицирован паразитом Plasmodium falciparum, вызывающим смертельные формы малярии, а попутно выяснить, что у фараона было несколько генетических отклонений, выражавшихся в болезни костей и косолапости. Мало того, ДНК Тутанхамона пролила свет и на его происхожде- ние : он оказался вовсе не сыном Нефертити, а сыном родной сестры своего отца, Эхнатона, то есть продуктом инцеста. - Думаю, эта информация порадовала бы «Вуаси»... Если я правильно поняла, ва- ша техника и ваши методы вскоре способны будут возродить динозавров, верно? Извлечь эту пресловутую ДНК из костей или скорлупок окаменевших яиц, клониро- вать и - готово? - Ох, нет! Мы еще чрезвычайно далеки от подобного, ведь чаще всего ДНК по- ступает к нам в крайне малых количествах и в очень плохом состоянии. А как можно сложить пазл из тысячи кусочков, если недостает девятисот девяноста? И всякий раз, как мы приступаем к новому исследованию, нам приходится преодоле- вать длинную полосу препятствий. Правда, с людьми изо льда нам невероятно по- везло : все тела прекрасно сохранились, куда лучше, чем египетские мумии или знаменитый Этци, найденный в 1991 году в Тирольских Альпах. Поскольку пещера, в которой нашли наших людей, была закупорена, туда почти не поступал кисло- род, бактерии не могли размножаться, ну и от непогоды и климатических измене- ний они тоже были защищены. Разумеется, ДНК - вещь стабильная, но ведь не вечная. Ее разрушение начинается сразу же после смерти особи. Она распадается на фрагменты, и некоторые из букв, несущих в себе генетическую информацию, мало-помалу перестают читаться.
- Те самые Г, А, Т и Ц? - Да-да, те самые. Ступеньки лестницы рушатся. Скажем, последовательность ТГААЦА, расположенная на одном из витков спирали ДНК, может из-за повреждения быстро превратиться в ТГГАЦА, что меняет и сам генетический код, и его интер- претацию . В языке ведь точно так же: поменяйте местами буквы - и перед вами окажется совершенно другое слово, например, вместо «ласка» - «скала», а вме- сто «верность» - «ревность». В неблагоприятных условиях десяти тысяч лет дос- таточно, чтобы полностью разрушилась последняя молекула ДНК. Но в нашем слу- чае все оказалось иначе. Великолепное состояние мумий позволило нам извлечь из них первоклассную ДНК, а стало быть, мы смогли восстановить геном практи- чески в его целостности. Этци. Переодевшись, они направились к лаборатории. - У вас сейчас появится неприятное ощущение в ушах: в лаборатории повышен- ное атмосферное давление, это делается для того, чтобы туда не могла проник- нуть чужеродная ДНК ни в какой форме и загрязнить наш объект. Представляете, какой ужас: изучаешь неделя за неделей ДНК, а потом убеждаешься, что она - твоя собственная! Потому и приходится надевать такие костюмы. У вас не пропа- ло желание зайти? - Наоборот! Ученый приставил к детектору свой беджик, и они вошли. У Люси тут же забо- лели уши, потом послышался свист, как будто скоростной поезд промчался через туннель. Попривыкнув к обстановке, она увидела четырех лаборантов. Те сидели, склонившись к мощным микроскопам и пробиркам с реагентами для выделения ДНК из биопроб, и были так сосредоточенны, что не обратили на новоприбывших ни малейшего внимания. На лабораторных столах стояли и лежали накрытые защитными колпаками объекты, каждый с этикеткой: клык пещерного медведя, осколок кости мадагаскарской птицы-слона. А подойдя к морозильнику со стеклянными стенками, Люси так и замерла... - Детеныш мамонта? - Конечно. Малышку зовут Люба, ее нашел в вечной мерзлоте Сибири один оле- невод .
- Так выглядит, будто умерла вчера... - Она замечательно сохранилась. Мамонтенок Люба. Люси стояла с открытым ртом перед животным, которое видела до сих пор толь- ко на картинках, и никак не могла оторваться от него. Эта лаборатория - про- сто какая-то пещера Али-Бабы с древними сокровищами. Потом они с Фекампом прошли вперед, и ученый продолжил объяснять ей, в чем заключается процесс по- лучения ДНК из костей, зубов или тканей. - Наша лаборатория - одна из лучших в Европе, - объявил он в заключение. - Вы не любите мобильные телефоны, а при этом у вас здесь стоит самая, что ни на есть современная аппаратура. Не очень-то все это экологично... Фекамп, казалось, улыбнулся под маской, потом направился к большой железной двери. - Живые существа - результат трех с половиной миллиардов лет поисков и раз- вития, которым мы обязаны матушке Природе, иными словами - результат долгого процесса эволюции, которая устраняла все несовершенное и, наоборот, благопри- ятствовала всему, что работало. Геном пришел к нам через века, он представля- ет собой общее наследие человечества, которое мы должны завещать потомству. А мобильный телефон - всего лишь игрушка-однодневка. Он открыл дверь. На Люси дохнуло морозом. Холодная комната. Глаза Люси изумленно раскрылись, ее охватило какое-то странное чувство. Она и представить себе не могла, что мумификация с помощью холода способна соз- дать настолько впечатляющее зрелище. Трое неандертальцев, члены одной семьи, совершенно голые, завернутые в прозрачную пленку, лежали рядышком, слегка подтянув к груди ноги, малыш - между отцом и матерью. Глазные орбиты у ребен- ка были пустыми, челюсти, лишенные мышц, обвисли, казалось, он плачет. Силь- нее всего поражали у всех троих мощные надбровные дуги, скошенные так, что казалось, лоб плавно переходит в затылок. Лица, смахивавшие на звериные мор- ды, кости тяжелые даже на взгляд, руки и ноги короткие, все трое плотные, ко- ренастые . Зубы крупные, одни явно стерты, другие сломаны, почернели. Люси, преодолевая дрожь, подошла поближе, наклонилась, прищурилась. На высохших жи-
вотах мертвых людей она заметила линии, похожие на глубокие надрезы, даже не линии - почти провалы, напоминавшие искаженные яростью рты. У всех, в том числе и у ребенка. - Как будто их кромсали, да? - спросила она сквозь маску. Ученый кивнул в сторону другого стола, слева от Люси. - Именно что кромсали. Вон там лежит оружие, с помощью которого кроманьонец с ними разделался. Люси почувствовала, как напряглись все ее мышцы, как заиграл в крови адре- налин . Убийство. Неандертальскую семью убили, убили всех троих. Теперь ей чудилось, что она сама это видит. Ударов было слишком много, убийца был совершенно необуздан- ным: раны на обезвоженной коже буквально вопили о том, что произошло в те давние времена. Как тут было не признать, что здесь, перед ней - одно из са- мых древних преступлений в истории человечества. Жестокость, пробудившаяся в незапамятные времена, преодолела десятки тысяч лет, ничуть не притупившись. Арно Фекамп показал гостье орудие преступления, и не только показал, но и позволил обследовать, что она и сделала, стараясь не упустить ни единой дета- ли. Оружие было длиной примерно с руку от концов пальцев до локтя, тонкое и остро заточенное. - Это гарпун, сделанный из оленьего рога, - пояснил ученый. - А вот эти вот мелкие острия, расположенные в виде колоса, служили для того, чтобы подцеп- лять и рвать кишки. Оружие очень крепкое, прочное, им можно проткнуть толстый слой кожи или жира. Что же до его действенности, то, как вы понимаете... гроз- ное было оружие. Гарпуны из рога северного оленя. Люси смотрела на тонкий, остро заточенный предмет, сделанный, казалось, с единственной целью: убивать, и убивать самым зверским образом. Не в нем ли причина появления здесь Евы Лутц, а потом - ее поездок к преступникам в тюрь- мы? Девушку заинтересовала эта первобытная жестокость? Несмотря на то, что она вроде бы не исследовала серийных убийств, не занималась ни преступниками, ни природой жестокости. Шарко говорил, что темой ее научной работы была лево- рукость. Взволнованная бесчеловечностью наших предков, Люси огляделась: - А где же сам кроманьонец? Арно Фекамп на шаг отступил и опустил маску. Изо рта у него вырывались клу- бочки пара. Он стоял и вздыхал, будто не решаясь открыть тайну. Но все-таки решился:
- У нас его украли. - Не поняла... - Украли, похитили, словом, он испарился вместе со всеми результатами ис- следований последовательности его генома. У нас не осталось просто ничего. Никаких данных. И это была настоящая катастрофа, потому что ко времени кражи нам удалось получить почти полную последовательность генов нашего предка, жившего тридцать тысяч лет назад, Homo sapiens sapiens! Последовательность А, Т, Г и Ц, которую оставалось только прочесть и зарегистрировать порядок ге- нов . Люси, полумертвая от холода, обхватила себя руками. Чем дальше она продви- гается в открытиях, тем сильнее сгущается перед ней завеса тайны. И столько вопросов вертится на языке. - Почему вы мне сразу не сказали об этом? - Мы стараемся не разглашать информацию. Нам еще повезло, что СМИ не заин- тересовались похищением кроманьонца и не сунули носа в эту историю, очень не хотелось бы, чтобы это случилось, так что рассчитываю и на ваше молчание. - А как вор проник сюда? - Воспользовался моим беджиком. Фекамп снял шапочку, раздвинул пряди рыжих волос, наклонил голову, и ей сразу бросился в глаза шрам. - Два типа в масках забрались вечером ко мне в квартиру, напали на меня, заставили вместе с ними вернуться сюда, в лабораторию, и отдать им все данные по кроманьонцу. Все образцы. Они унесли с собой всё: жесткие диски компьюте- ров, средства защиты памяти, распечатки и саму мумию. А перед тем ударили ме- ня по голове и бросили тут помирать. - Неужели здание института настолько скверно охраняется? - У нас есть все - и камеры видеонаблюдения, и охранные системы, но если камеры работают круглосуточно, то охрану на определенном участке можно вре- менно снять как раз с помощью беджика. Это сделано затем, чтобы сотрудники лаборатории могли беспрепятственно приходить в любое время суток - мы иногда работаем по ночам. А просмотр записей, сделанных камерами видеонаблюдения, ничего не дал: видны две головы в черных шлемах с прорезями для глаз, да и все. И надеяться не на что. - Когда это случилось? Фекамп надел шапочку. - Примерно полгода спустя после того, как была открыта пещера. Полицейские приходили, всех опросили, все записали. - Следы какие-то обнаружили? - Никаких. Дело положили на полку. Люси вернулась к неандертальцам, ей показалось, что они смотрят на нее своими пустыми орбитами. У ребенка такие маленькие ручки... Сколько ему могло быть - семь лет, восемь? Он похож на восковую фигуру, безобразную, изуродо- ванную временем. Но мальчик был убит, убит, как ее дочурка Клара. Люси вспом- нила, что рассказывал ей в горах проводник о теории Евы насчет истребления неандертальцев кроманьонцами. И вот перед ней вопиющий пример убийства, на первый взгляд, без каких бы то ни было мотивов. - А эти мумии почему не унесли? - Может быть, потому, что они не являлись предками современного человека? Больше того, неандертальцы не были не только предками, но даже и просто род- ственниками современного человека. Это два различных биологических вида, про- изошедшие от разных ветвей древних гоминидов, и их геном гораздо менее инте- ресен, чем геном кроманьонца. Хотя это всего лишь предположение, откуда мне знать истинные мотивы похитителей? - Еве Лутц уже было известно о краже, когда она пришла к вам?
- Нет. Услышав об этом, она была поражена не меньше вашего. Люси принялась ходить взад-вперед по лаборатории, растирая себе плечи, что- бы согреться. - Простите, что не смогла разобраться, как следует, во всех тонкостях, но... зачем все-таки было красть геном кроманьонца? Какой интерес он может пред- ставлять? - Огромный, если иметь в виду разгадку тайны жизни и эволюции Homo sapiens sapiens, который был прямым нашим предком. Ученый подошел к мумиям неандертальцев и посмотрел на них со странной неж- ностью . - Неужели вы не понимаете? Мы унаследовали от нашего предка ДНК. ДНК - это ископаемая картография эволюции, если угодно, ее можно сравнить с черным ящи- ком самолета. Какие гены имелись у кроманьонца, а до нас не дошли? Какие из них мутировали за десятки тысяч лет, а какие остались неприкосновенными? Ка- ковы их функции? Были ли древние люди, мумии которых сохранились, заражены некими вирусами или бактериями, известными и неизвестными, способны ли эти вирусы или бактерии рассказать нам, насколько были здоровы наши предки и чем они болели, а может быть, исследуя ДНК мумий, мы могли бы открыть эти древние вирусы? Сравнивая, хромосома за хромосомой, геном современного человека с ге- номом кроманьонца, мы могли бы еще лучше понять великую стратегию эволюции за эти тридцать тысяч лет. Люси - во всяком случае, сейчас - трудно было уловить все детали объяснений ученого, но она не могла не признать, что решение таких научных задач стоило труда. Однако, решив не углубляться в глобальные проблемы, она вернулась к конкретным вещам. - Хочу поставить себя на место Евы Лутц... Вот она входит сюда, видит мумии неандертальцев. Какова была ее реакция? Что она хотела узнать на самом деле? Фекамп положил руку на пленку, погладил зияющие раны на телах неандерталь- цев. - Знаете, ее явно тянуло ко всему нездоровому, патологическому, и больше всего заинтересовала крайняя жестокость убийства. Думаю, открытие пещеры с мумиями представилось ей отличным средством вновь поставить в повестку дня одну из теорий гибели неандертальцев. - Гипотезу об истреблении их кроманьонцами. Значит, Ева Лутц была ее сто- ронницей? Фекамп кивнул, глянул на часы, потом ответил: - Похоже. А вот я не из таких. Подобная точка зрения, на мой взгляд, недос- таточно обоснованна, и, я убежден, частный случай не может служить основой для обобщений. Но будем считать, что Ева Лутц пришла сюда за потрясающим ма- териалом для своей работы. К сожалению, больше я ничего об этом не знаю... Как я уже сказал, она тут сделала какие-то записи, сфотографировала раны, оружие, объяснив, что фотографии нужны как иллюстрации ее тезисов, что это поможет ей успешно защититься, и ушла. Эти бедняги-неандертальцы были убиты с невероят- ной жестокостью, очень их жалко... - Говорила ли Ева что-нибудь о перевернутых рисунках на стене пещеры с му- миями? Упоминала ли о некоем Грегори Царно? О заключенных? О леворукости? Фекамп покачал головой: - Насколько помню, нет. Ох, до чего же здесь холодно! А вам не нужны фото- графии для вашего расследования? Люси с грустью взглянула на истребленное семейство. Вот вам и доказательст- во, что человек, как все хищники, обладает врожденным инстинктом убийства. Он появился на свет, неся в себе этот печальный груз, пронес его через века и передал нынешним поколениям. Она обернулась к спутнику:
- Нет, спасибо. Фекамп пошел открывать дверь, а Люси, отойдя от стола с неандертальцами, замерла в нерешительности посреди лаборатории. Она не могла позволить себе бросить след, не могла уйти отсюда без ответа. Если она уйдет ни с чем, без единой зацепки, ее расследование остановится. Подумав, посетительница верну- лась к мумиям, несмотря на то, что принимавшему ее хозяину лаборатории явно не терпелось скорее выйти наружу. - Вы исследуете древние времена, вы целыми днями пытаетесь реконструировать доисторические события, так объясните мне поточнее, что все-таки произошло тогда в пещере - тридцать тысяч лет назад. Ученый, вздохнув, подошел к настырной посетительнице: - Простите, но я... И в это время раздался другой голос. Женский и довольно резкий. - Я могу вам объяснить. Но сначала хотелось бы увидеть ваше служебное удо- стоверение . Женщина стояла в проеме двери, ведущей в холодную комнату. Высокая, креп- кая. В очках с квадратной оправой. На ней не было стерильного костюма - толь- ко маска и перчатки. Она не спускала глаз с Арно Фекампа, который, словно за- щищаясь , прикрыл живот руками. - Когда в лабораторию приходят посетители, желательно, чтобы я как минимум знала об этом. Фекамп стиснул зубы. - Я думал, вы на совещании, освободитесь только поздно вечером, ну и... - У тебя не было оснований так думать, Арно. Тот, не зная, что ответить, простоял некоторое время неподвижно, на лбу его билась тоненькая жилка. «Обращается с ним, как с собакой!» - подумала Люси. А Арно еще раз взглянул на свою собеседницу и молча вышел. Люси, стоя напротив высокой темноволосой женщины, изо всех сил старалась сохранить уверенность в себе. - А кто вы? - Людивина Тассен, заведующая этой лабораторией. Но вообще-то мне следовало бы спрашивать вас, а не наоборот. Кто вы такая? - Амели Куртуа, Парижский уголовный розыск. Тассен опустила маску и ждала, уперев руки в бедра. Властная, малосимпатич- ная женщина: грубые черты лица, большие, совершенно круглые карие глаза, вы- ступающие скулы, придающие ей сходство с крокодилом. Люси, не дожидаясь обы- ска, достала пистолет и мобильник, открыла в нем адресную книгу, нажимая на клавиши обтянутым перчаткой пальцем. - Мое служебное удостоверение осталось в гостинице, но вы можете проверить, правду ли я говорю, позвонив на набережную Орфевр, тридцать шесть. Попросите соединить вас с комиссаром Франком Шарко. Момент истины. Сердце Люси готово было выскочить из груди. Но женщина от- ступила : - Ладно. Уберите, пожалуйста, оружие. Что вам нужно? Конкретно. Люси объяснила, зачем приехала в институт, они обменялись несколькими фра- зами, после чего настало время перейти к главному. - Мне хотелось бы знать, что произошло тридцать тысяч лет назад в пещере на леднике Жебрулаз, потому что, на мой взгляд, это имеет прямое отношение к мо- ему нынешнему делу. - Хорошо, я расскажу. Только пойдемте отсюда, пока окончательно не превра- тились в сосульки.
Людивина Тассен предложила Люси следовать за ней. Шах1 она печатала, как солдат, вот уж действительно - начальница! Арно Фекамп сидел за рабочим сто- лом перед каким-то здоровенным аппаратом, сутулый и немножко жалкий. Люси молча посмотрела на него и, благодаря отражению в стекле, заметила, что и он глядит на нее, проходящую мимо. Его странный взгляд встревожил ее. Две женщины направились к кабинету заведующей лабораторией. - Ваш лаборант показал мне свой шрам, чтобы... Люси замолчала, вдруг смутившись. А правда, зачем Арно это сделал? Непонят- но... Как будто хотел таким образом что-то ей доказать. Люси продолжила: - Похоже, на него кто-то напал в тот вечер, когда лабораторию обокрали, и нападение было серьезным. - Действительно, его тогда как следует отделали. - Он сам вызвал полицию? - Да, как только добрался от холодной комнаты до лаборатории. Мы потеряли поистине бесценный материал. Никогда в жизни нам уже не представится случай получить настолько хорошо сохранившегося кроманьонца. Когда мне сообщили о краже, это было... это было, как будто у меня отрезали руку, вы даже предста- вить себе не можете, какая это потеря! Заведующая лабораторией выдвинула ящик письменного стола и достала оттуда пачку фотографий. - Я вылетела на Жебрулаз сразу же после того, как было сделано открытие, обнаружена эта пещера в леднике. Поскольку наш институт - опорный центр на- ционального проекта, мы оказались там в числе первых. Она бросила взгляд на снимки, которые видела, должно быть, сотни раз, и протянула их Люси. Глаза Тассен блестели - словно у пирата над сундуком с не- сметными сокровищами. - Какое потрясающее открытие! Драгоценный клад для исследователя, посвятив- шего себя изучению жизни. Целая семья неандертальцев и кроманьонец, Homo sapiens, в таком состоянии, о каком даже и мечтать невозможно! Это было на- столько невероятно, что сначала мы подумали: нет, не может быть, это какой-то фокус, это подделка! Но когда были проделаны анализы, был определен возраст находок, не осталось ни малейшего сомнения - все они настоящие. Вот посмотри- те... Люси разложила перед собой снимки, сделанные в первые часы после открытия. На общем плане были видны в одном углу пещеры все три неандертальца - лежащие на земле, с согнутыми спинами, с раскрытыми, будто в крике, ртами, в другом - кроманьонец, сидевший на камне прямо под фреской с нарисованными вверх ногами турами. Несмотря на то, что ткани тел высохли, морфологические различия между персонажами бросались в глаза. Конечно, лоб у кроманьонца, как и у неандер- тальцев, был скошенный, зато нос - тонкий и длинный, надбровные дуги нормаль- ные, не выступающие, то есть внешне он напоминал современного человека. - Sapiens сосуществовал с неандертальцем в течение восьми тысяч лет, и эти восемь тысяч лет были последним периодом неандертальского человека. Те, кого вы видите здесь, можно сказать, представители вымирающей расы. По ряду эле- ментов, путем тщательно сделанных анализов, нам удалось восстановить пред- смертные часы этой семьи... Люси слушала затаив дыхание, почти не веря своим ушам, ведь ей предстояло услышать подробности того, как было совершено преступление тридцать тысяч лет назад. Современная научная полиция вряд ли сумела бы сделать это лучше. - Прежде всего, мы произвели анализ ДНК и убедились, что перед нами дейст- вительно семья, мать, отец и сын: ДНК ребенка несла в себе генетический багаж двух существ, которые находились рядом с ним. Мужчине было около тридцати трех лет, а ведь только счастливчики доживали тогда до сорока. - Они умирали такими молодыми?
- Зато они очень рано - между пятнадцатью и двадцатью годами - начинали размножаться. Биологическая эволюция состоит главным образом в том, что... - Гены передаются по наследству, и выживают, если я правильно поняла, самые жизнеспособные особи. И таким особям необходимо, прежде чем умереть, оставить потомство. - Да, вы правильно поняли. Однако в ту эпоху редкий ребенок проживал больше семи лет: слишком жестокими были условия существования, любая болезнь, любое ранение могли оказаться роковыми. Ни в какое другое время естественный отбор не предъявлял таких суровых требований. У каждого из членов неандертальской семьи мы обнаружили признаки рахита, артрита, у них не хватало зубов, но это не помешало им выжить. Они были крепкими. Анализ пыльцы, обнаруженной в их кишках, показал, что это пыльца бука. Сопоставив этот результат с результата- ми радиоизотопных исследований, мы установили, в какой местности семья прове- ла большую часть жизни: в Южных Альпах, на современной границе с Италией. Мы предполагаем, что они кочевали - скорее всего, из-за сильных холодов. В то время менялся климат, и это оказывало серьезное влияние на жизнь: население Европы тогда сократилось до минимума, племена распадались. Наверняка это се- мейство двинулось в путь, чтобы, если хватит сил и смелости, найти себе место с более благоприятным климатом, сначала - в Северных Альпах, а потом и на равнине. У них было оружие, пища, сосуды, в которых можно было брать ее с со- бой в дорогу, одежда из звериных шкур. Вероятно, они прожили в этой пещере довольно долго, потому что там были найдены многочисленные следы кострищ, экскременты, кости животных. Мужчина охотился, изготовлял орудия труда. Они ждали, когда наступит хорошая погода, чтобы двинуться дальше... Но дождались вторжения чужака. - Кроманьонца. - Вот именно. Нашего будущего современного человека. Цивилизованного. Homo sapiens sapiens... - Теперь в голосе ее звучала горечь. - Нам неизвестно, как оказался в пещере этот индивидуум, зачем он туда пришел. Может быть, он уви- дел на снегу следы неандертальцев и проследил за ними? Может быть, он, как и неандертальцы, искал лучшего места или бежал от кого-то? Может быть, его из- гнали соплеменники? Как бы там ни было, в отличие от неандертальского семей- ства , он не располагал никакой «собственностью». Просто путник. Человек вне общества. Теперь Тассен говорила с горячностью, рассказ ее стал живым. Люси было со- всем нетрудно представлять себе, как что происходило в те, такие далекие, времена: чудовищные климатические условия; людей со сгорбленными спинами, бредущих по целине, сопротивляясь ветру и снегу; охотников, которые часто умирали с голоду, от болезней и ран или замерзали. Первобытная эпоха челове- чества была, должно быть, настоящим адом на земле, нашим предкам приходилось сражаться с тысячами трудностей, но они выживали, их поддерживала неодолимая сила - инстинкт размножения, благодаря которой мы сегодня существуем на све- те . - Его мог привлечь огонь, запах провяленного мяса или пресноводной рыбы. Когда он проник в пещеру, мужчина-неандерталец встал, схватился за оружие: он боялся за семью. Кто ступил на его территорию? Последние исследования палео- нтологов и палеоантропологов говорят о том, что неандерталец вовсе не был ту- пым, отсталым существом, примитивным получеловеком-полузверем, который вызы- вает лишь насмешки. Он хоронил своих мертвецов, у него были музыкальные инст- рументы, он умел создавать произведения первобытного искусства. Ко всему это- му, он не был ни чересчур агрессивным, ни слишком жестоким. Вряд ли он стал зачинщиком драки. Скорее всего, он старался звуками и знаками дать понять кроманьонцу, чтобы тот шел своей дорогой. Людивина показала несколько крупных планов застывших тел:
- На руках всех трех неандертальцев, включая ребенка, есть свидетельства того, что они защищались. Они не были застигнуты врасплох, но кроманьонец об- рушился на них как буря и буквально растерзал их. Он наносил удары гарпуном, бил снова, и снова, и снова - по рукам, по ребрам, по ногам. Вскоре все было кончено. Люси нахмурилась, потерла лоб. Она отлично представляла себе эту сцену. Вот семья собралась у огня. Вот к ним приближается тень - с оружием в руке. А по- том эта бойня. Взрыв ярости. Пришелец сначала убивает мужчину, потом женщину. Испуганный мальчик, сжавшись в комочек, прячется в углу, но тень приближает- ся, окровавленная тень в звериных шкурах замахивается и бьет, бьет, бьет, не зная жалости. Она закрыла глаза, и ей сразу же вспомнилось пережитое. Она снова увидела этот преследующий ее кошмар. Огромная прозекторская... Сотни обуглившихся тел... Тассен почувствовала, что с собеседницей что-то происходит, и наклонилась к ней через стол: - Мадемуазель, вам нехорошо? Люси открыла глаза и покачала головой, сжала коленями дрожащие руки. Как бы ей хотелось сейчас выпить большой стакан воды, глотнуть свежего воздуха, взглянуть на прозрачный медальон, который лежит у нее в кармане! Но вместо всего этого она сказала: - Нет-нет, все в порядке. Продолжайте, пожалуйста. - В отличие от неандертальцев на теле кроманьонца почти нет следов от ран. Он наверняка был сильнее и оборонялся лучше. Правда, и неандертальский мужчи- на не был слабаком: при росте метр шестьдесят в нем было восемьдесят кило- граммов - не жира, мышц. Неандертальцы были исключительно ловкими охотниками, могучими, с очень сильными руками и ногами, так что убить их мог только тот, кто крупнее и еще сильнее, чем они сами. А после побоища происходит то, что нам трудно понять. Речь вот об этой наскальной живописи с турами, изображен- ными вверх тормашками. - Вы думаете, их нарисовал кроманьонец? - Да, скорее всего, после тройного убийства. Он взял краски и спокойно за- нимался живописью, в то время как трупы валялись у его ног. Такой наскальной живописи я не видела никогда. Эта диковинка, представляющая интерес для нау- ки, вызвала тогда много споров, но никто по сей день не нашел ответа на во- прос , почему изображение такое. - И ведь рисовал левша? Тассен кивнула. - Интересно, что Ева Лутц, едва взглянув на фотографию, сказала то же са- мое . Похоже, у вас одинаковое восприятие. - Я пытаюсь поставить себя на ее место, это помогает мне в расследовании. - Да, вы правы, кроманьонец был левшой, об этом свидетельствуют трафареты рук, также оставленные им на стенах пещеры. Видимо, он хотел таким образом закрепить за собой право собственности на жилище. А вскоре, как мы полагаем, начался снежный обвал, который запер кроманьонца внутри пещеры, он погиб, и тело замерзло, что помогло ДНК сохраниться в неприкосновенности. Слои льда, закупорившие вход в пещеру, датируются тем же временем, что мумии. Homo sapiens sapiens умер от голода или холода, в кромешной тьме, среди людей, убитых им по причинам, которые, скорее всего, никогда нам не откроются, но все это вместе неоспоримо доказывает, что он не был тем мирным существом, ка- ким его до сих пор считают некоторые ученые. Это требует пересмотра некоторых теорий и вновь ставит на повестку дня гипотезу о вымирании неандертальцев именно в связи с господством Homo sapiens. Она вздохнула и стала собирать снимки. - Но, по крайней мере, мы знаем, с кем имеем дело. В то время как множество
вещей, понятий и свойств эволюционировало, жестокость на протяжении тысячеле- тий оставалась неизменной. Как будто она распространялась по вертикали. - По вертикали, то есть с помощью генов, это вы имеете в виду? Речь о пре- словутом гене жестокости, который передавался от отца к сыну? Ученая дама отреагировала так, словно услышала богохульство: - Я сказала «как будто»! Ген жестокости - всего лишь уловка или просто бред. Никакого гена жестокости не существует. Люси когда-то слышала о гене жестокости, например, тогда, когда говорили о «синдроме XYY». Уже в пятидесятых годах некоторые ученые предполагали, что у тех преступников, которые совершили самые жестокие убийства, есть лишняя хро- мосома Y. Очевидно, тогда все эти предположения были чисто умозрительными, опиравшимися на генные наследственные аномалии, и впоследствии были опроверг- нуты другими учеными. С тех пор доверие к теориям, основанным на гипотезе о существовании гена жестокости, сильно пошатнулось. Люси продолжала внимательно изучать фотографии. Сцена чудовищно жестокого преступления. Древний убийца не пожалел беззащитных - женщину, ребенка. Убий- ство , внешне ничем не мотивированное. Странная живопись - картинка переверну- та. Люси не могла избавиться от образа Грегори Царно, застрявшего в ее голо- ве . Эти черные глаза, приклеившаяся ко лбу прядь волос, безумный взгляд. И то, что он был крепким и был левшой. Как много общего с преступником, жившим тридцать тысяч лет назад! Как много общего у современного ужаса с доисториче- ским. Люси подняла на собеседницу глаза: - А упоминала ли Ева Лутц о том, что уже видела такое изображение вверх но- гами в тюремной камере? - Да, она сказала мне об этом, вы правильно догадались. Более того, мне ка- жется, она и приехала-то сюда, в нашу лабораторию, именно из-за этого увиден- ного в тюрьме изображения. Она просила, чтобы я рассказала ей то, что сейчас рассказала вам, и сильнее всего ее заинтересовала необъяснимость и крайняя жестокость убийства в пещере. Убийства, лишенного всякой логики. Люси опять вспомнила камеру Царно и тот ужас, который ее охватил, когда она увидела рисунок на стене. - Какая может быть логика, когда речь идет о преступлении? Скажите, а ваш сотрудник, Арно Фекамп, он присутствовал при вашем рассказе о перевернутом рисунке? - Да, конечно. Мы принимали Еву вдвоем. Она была чрезвычайно любознатель- ной, ей хотелось узнать об открытии абсолютно все, она даже записывала всё, что мы говорили, на диктофон. Вела себя как настоящий следователь. Вот как вы сегодня. Люси откинулась на спинку кресла. Фекамп то и дело врал ей. Наврал, что ни- чего не знает о перевернутых рисунках, и насчет интересов Евы Лутц тоже на- врал... Почему? Что он хотел скрыть? Люси припомнила всю последовательность со- бытий с минуты, когда вошла в институт. Этот рыжий толстячок вызвался сам принять ее, быстро провел по помещениям, его объяснения имели отношение к чистой науке, но только запутывали ее и сбивали с толку. Потом он пытался от- править ее восвояси, даже не показав мумий. Возможно, визит человека из поли- ции всего через десять дней после Евы Лутц оказался для него слишком большой неожиданностью? - Арно Фекамп сказал мне, что результаты анализов кроманьонца были похищены как раз тогда, когда вы начинали их исследовать. Это правда? - Правда. Вскоре после того, как была восстановлена последовательность ос- нований в его ДНК. - То есть грабители пришли сюда в самый подходящий момент, если можно так сказать. - Нельзя. Я бы сказала, в самый, что ни на есть неподходящий!
Люси промолчала, обдумывая появившуюся мысль. Она встала, попрощалась с за- ведующей лабораторией и пошла было к двери, но, прежде чем выйти из кабинета, задала еще один вопрос: - В котором часу сотрудники вашей лаборатории заканчивают работу? - На самом деле рабочий день у них ненормированный, но обычно они расходят- ся по домам часов в семь или в полвосьмого вечера. А почему вы спрашиваете? - Сама не знаю. Придется еще с час просидеть в машине: если Фекампу есть что скрывать, воз- можно , она это засечет. - Да, и последнее: не дадите ли вы мне копии снимков, сделанных на месте преступления, если опять-таки можно так сказать. Мне бы хотелось взять их с собой. Тассен кивнула и отксерила снимки. Через несколько минут Люси поняла, что ждать до семи ей не придется. Рыжий толстячок в цивильном костюме, показавшись в конце коридора, помчался к лифту и мгновенно исчез в нем. Казалось, за ним гонятся силы преисподней. Ш Вулкан проснулся. Красные и синие флаги полощутся в воздухе. Шарфы тех же цветов врастяжку. Мужчины, женщины, дети сплоченными косяками движутся в одном направлении. Мостовые забиты, воют автомобильные гудки, глушители раскалились - несчастным водителям только и остается, что терпеть. Арно Фекамп шел быстро, пробивая себе дорогу в толпе. Люси старалась не от- ставать от него: сначала людской поток нес ее вперед, потом, корда они мино- вали стадион, пришлось бороться с встречным потоком. Раззявленные в крике рты, пары алкоголя, покрасневшие от возбуждения глаза. А ведь матч еще не на- чался ! Светофор засиял зеленым, и лаборант внезапно изменил направление: он пере- бежал на другую сторону авеню Жана Жореса и нырнул в дверь станции метро «Стад де Жерлан», откуда извергались волны тел. Люси попыталась выбраться из толпы. Выбраться с тротуара ей кое-как удалось, но стоявшие вплотную одна к другой машины в это мгновение двинулись, и единственное, что можно было сде- лать, - это протискиваться между ними, выслушивая со всех сторон ругань в свой адрес: водители и без того издергались в пробке, а тут еще эта баба. Дальше был трудный спуск по ступенькам - Люси работала локтями и извиня- лась, люди орали, пели и толкались, не обращая на нее никакого внимания. По- том она углубилась в узкий коридор. Здесь рыжего уже и след простыл. И не ос- талось ни малейшей надежды отыскать его в этом галдящем муравейнике. Люси, вконец расстроившись, пробивалась сквозь толпу в поисках хоть какого-нибудь указателя. Вот она - схема Лионского метро. Станция, на которой она спусти- лась вниз, оказалась, к счастью, конечной на линии Б, и, стало быть, Фекамп мог ожидать поезда только на одной платформе, той, откуда шли поезда в на- правлении площади Шарля Эрню, или, как ее называют местные жители, Шарпенн. Путь к этой платформе преграждал турникет, но Люси с легким сердцем прилепи- лась к какой-то даме, и таким образом ей удалось проскочить без билета. Когда за ее спиной захлопнулась плексигласовая дверь, она бросилась вперед бегом. Рыжий, слава богу, был еще тут - стоял на краю платформы. Подошел поезд, он первым вошел в вагон и сразу же уселся на свободное место. Запыхавшаяся Люси устроилась в соседнем вагоне, не спуская с него глаз. Через два стекла она различала только профиль, тем не менее, было заметно, что Фекамп нервничает. Он сидел, уставившись в пол, челюсти были сжаты, взгляд пустой.
Станция метро Стад де Жерлан. Арно высадился на станции «Сакс-Гамбетта» и перешел на линию Д, выбрав на- правление к Вэз. Вагоны здесь были набиты битком, но это было Люси только на руку. Поезд, гудя, помчался по туннелям, углубился в пекло раскаленной стали. Пахло застарелым потом, жженой резиной. Проехали шесть станций. Снова конечная. На этот раз у вокзала Вэз, одного из шести лионских вокзалов. Поднявшись в город, Фекамп снова почти побежал по улице. Люси, отгороженная от преследуемого барьером из рук и ног, - за ним. Чтобы рыжий не смог ее засечь, она позволила ему уйти довольно далеко по ка- кой-то тихой улочке, но стоило ему свернуть, рванула вперед и застыла на уг- лу , снова отпуская его на приличное расстояние. Несмотря на прилив адреналина в крови, Люси начинала чувствовать усталость, по спине струился пот. Ледник, дорога, эта пробежка по Лиону... Перегруженный день, она уже вся разбита. Вооб- ще в последние дни ее жизнь повернулась на сто восемьдесят градусов. Куда, интересно, он спешит? Местность ничуть не похожа на ту, что Люси по- кинула полчаса назад. До горизонта - подъемные краны. Те дома, что уже по- строены , серые, скучные, на балконах - там, где они есть, - развешано белье и стоят велосипеды. Прохожих почти не видно. Прямо перед ней протянулась цепоч- ка социальных домов, словно бы выросшая на поросшем деревьями холме. Люси трудно было себе представить, что ученый живет в таком паршивом месте. Тем не менее, Арно Фекамп уверенно шел по бульвару в Дюшере, вдоль домов, больше всего похожих на собачьи конуры, из которых веяло унынием и печалью. Группками прогуливались юнцы в ботинках на толстых подошвах. Бейсболки, курт- ки с капюшонами, просторная одежда рэперов... Рыжий толстячок быстро взлетел по лестнице и скрылся за дверью одного из социальных домов. Люси поспешила за ним и, в свою очередь, вошла туда, где царила нищета. В подъезде воняло таба- ком и марихуаной. Какие-то типы, осматривая ее с головы до ног, свистели и отпускали обидные шуточки. Она машинально ощупала карман и убедилась, что оружие на месте. Напряжение росло, и Люси, переводя дыхание, поймала себя на мысли о том, а не лучше ли плюнуть на все и вернуться домой, к маме и Жюльет- те. Ох уж это полицейское прошлое, которое она так надежно, казалось, похоро- нила, но которое так некстати выскочило из-под земли.
Перед ней - грязный лифт-развалюха. Лампочки на полуразбитом табло пооче- редно вспыхивают, показывая, что подъемник приближается к четвертому этажу. Останавливается. Люси бросилась вверх по лестнице, чувствуя, как снова разго- рается в ней охотничий азарт. Когда она одолевала последние метры, до нее донеслись мужские голоса. Люси остановилась, постаралась усмирить дыхание и осторожно, прижавшись к стене, двинулась вперед. Силы были совсем уже на исходе. Потом она повернула в тот коридор, где хлопнула дверь. Номер 413. Пол из квадратов растрескавшегося линолеума. Грязные стены, кое-как выкра- шенные деревянные двери, мигающие лампы дневного света - видно, что и эти при последнем издыхании. Нищета, нищета... Люси услышала плач младенца, детский смех, хлопанье дверей. Она шла вперед, пытаясь отогнать от себя образы про- шлого - засады, погони, преследования. Скрывающиеся за фасадами обычных домов бедность и вырождение, люди, которые с помощью кулаков решают проблемы безде- нежья , пьянства, неверности жен или мужей - и пополняют статистику убийств. Она остановилась у квартиры 413. Из-за двери доносились крики, слова, выры- вающиеся оттуда, вспыхивали в ней красными огоньками: убийство... Лутц... баба- полицейский... Сердце Люси внезапно пропустило один удар. Раздался вопль. Потом звон раз- битого стекла. Дерутся. Инстинкт полицейского сильнее осторожности. Люси выхватила пистолет и, вы- ставив его вперед, распахнула дверь. Арно Фекамп лежал посреди прихожей, лицо его было засыпано осколками стек- ла, а стоявший над ним мужчина сжимал в кулаке отбитую верхнюю часть бутылки, «розочку». Тренировочные штаны, голый торс с татуировками, на вид лет два- дцать , взвинчен до предела. - Полиция! Двинешься - разнесу башку. А ну, брось бутылку! Люси ногой захлопнула за собой дверь. Парень вытаращил глаза, на тощей шее выступили вены. Страшно удивленный вторжением неизвестной женщины, он бросил свою «розочку» и поднял руки. На груди ни волоска, кожа белая, как порошок кокаина, то ли этот тип бреется, то ли уродился таким безволосым. - Эй, послушайте, что за шутки? Стоя в тесной прихожей, Люси пыталась успокоиться, не дай бог, бросит в дрожь, что тогда делать? Отступать уже слишком поздно. Она переступила через бездыханное, казалось, тело, твердым шагом подошла к хозяину квартиры и под- толкнула его к стене: - Садись. Парень даже и не подумал подчиниться: - чё те надо, шлюха? Люси, не раздумывая, размахнулась и врезала наглецу рукояткой пистолета, угодив прямо в правый висок. Глухой стук. Парень скользнул по стене вниз, за- крыв лицо руками. Адреналин продолжал гулять в крови. Люси быстро осмотрела соседние комнаты. Бардак, грязь, но на первый взгляд - никого. - Мне повторить? Видишь, что у меня в руке, болван? Это «манн», модель де- вятнадцать девятнадцать, калибр шесть тридцать пять, состояние отличное. Ма- ленький , незаметный, и дырки делает размером с виноградное зернышко. Купила у коллекционера, благодаря этому могу не пользоваться служебным оружием. Я здесь одна, без коллег по работе, и никто не станет мне указывать, что де- лать , чего не делать. Мальчишка испустил звук, похожий сразу и на рычание, и на стон, потом заго- ворил . Почти нормальным голосом. - Так чё тебе надо?
- Как тебя зовут? Имя, фамилия. Он поколебался. - Будешь говорить? - Давид Шуар. Она чуть отступила, наклонилась к Фекампу, пощупала сонную артерию. Живой, хотя этот Шуар неплохо приложил его бутылкой от паршивого виски, да, похоже, и отколошматил перед этим. А сам пьян в стельку. Глаза налились кровью, ды- шит , как дикий зверь. - Ты его избил. За что? Парень поморщился, потер висок. Синяк уже наливался. - Я ведь предупреждал этого кретина, что сунется он сюда - будет плохо. - Можно было объяснить все то же, но помягче. Ладно. Ты знаешь Еву Лутц? - Первый раз слышу. - Между тем я именно это имя слышала, стоя за дверью, когда вы тут руга- лись . Шуар с ненавистью посмотрел на лежащего: - У этого типа крыша улетела дальше некуда. Ворвался сюда и стал обвинять меня в убийстве. А я при чем? Мало ли каких дров он наломал, я-то тут каким боком, спрашиваю! - Может быть, все-таки у него есть основания? Расскажи-ка, чем вы связаны с Фекампом. Когда познакомились, при каких обстоятельствах? - Мне нечего сказать. Люси посмотрела на Шуара, потом на неподвижное тело рыжего толстяка. - Хорошо. Ему-то точно есть что сказать, и он скажет в любом случае. Она достала из кармана мобильник. - Не пройдет и пяти минут, как тебе сядет на хвост вся лионская полиция. Не лучше ли, чтобы все осталось между нами? Шуар оскалился, как животное, когда хочет показать, что не боится противни- ка. - Ай, брось! Будто я не знаю, что ты в любом случае им позвонишь. Люси порылась в кармане, достала медальон, раскачала на шнурке так, что он ткнулся в голую грудь парня. - Я здесь по личному делу. Шуар схватил пластиковую штучку с фотографией, посмотрел, потом бросил ме- дальон к ногам Люси и сказал с грязной усмешкой: - Твои девчонки? А ты кто? Мамаша, которая решила отомстить? Плевал я на тебя! Люси молнией бросилась к нему и приставила пистолет ко лбу парня. Она тяже- ло дышала, лицо ее стало страшным, палец на спусковом крючке дрожал. И парень испугался. Сжал зубы, попытался загородиться: - Ладно, ладно! Хватит, я скажу. Убери пистолет! Люси, побледнев как смерть, несколько секунд простояла неподвижно, не нажи- мая на курок, но и не снимая с него пальца. Голова у нее кружилась. Она гото- ва была выстрелить. По-настоящему выстрелить. Выстрелить и убить. Никогда, даже во времена самых трудных расследований, не было у нее такого чувства. Какая муха укусила ее сегодня? Она попятилась, правая рука ходила теперь хо- дуном . У Шуара глаза совсем уже вылезли из орбит. - Ну, ты, бля, даешь! - Говори, какое ты имеешь отношение к мумии кроманьонца? Мальчишка изменился в лице. Он понял, что имеет дело не просто с бабой- полицейским, но с ходячей взрывчаткой. - Я ее украл. - Умышленное преступление. Ты был в сговоре с Фекампом? - Он должен был провести нас в лабораторию, а мы должны были сделать все
так, будто на него напали. - Мы? Кто еще был с тобой? - Приятель, который здорово сечет в компьютерах. Но он ничего не знал, про- сто делал, что я ему приказывал. Он не в курсе. Люси, не спуская с Давида глаз, отступила. Шуар, ставший послушным как яр- ненок, не пошевелился. И она была уверена, что теперь-то парень не скажет ни- чего , кроме правды. - Фекамп сам тебе предложил совершить эту кражу? - Нет, он был только посредником. Заказчик сначала поймал на крючок его, а потом уже смог выйти на меня. И после этого мы все втроем оказались в парке Виллербанна и стали это дело обсуждать. Условия контракта были простые: Фе- камп получит кругленькую сумму за то, что в подходящий момент отведет меня к мумии, а я такую же - за то, что эту мумию украду. Обещано было по десять кусков каждому. Но мне еще надо было найти себе помощника. Да ну, детская иг- ра! Фекамп нам все объяснил заранее насчет беджика и лаборатории, сказал, в каких компах нужные сведения и какие там пароли. Шуар кивнул в сторону поверженного толстячка: - Он ненавидит свою начальницу. И прямо-таки в штаны кончает, стоит этой суке пожаловаться, что у нее украли мумию. Думаю, он бы и задаром это сделал. - Имя заказчика. - Я его не знаю. Люси угрожающе шагнула вперед. Мальчишка загородил лицо татуированными ру- ками, на его защиту встали орлы и змеи. - Клянусь, клянусь вам, что не знаю! Все, что знаю, уже сказал. Чесслово, я больше ни разу не слышал ни о чем таком, пока этот мудила не ворвался сюда и не начал приставать ко мне с убийством девчонки: что, дескать, мне известно об убийстве... как ее, Лутц, что ли... Да я сроду ни о какой Лутц не слыхал, чтоб меня! Его допрашивайте, говорю же, я тут ни при чем! С Люси градом катился пот, она вытерла лоб рукавом. Нервы были на пределе. Ей нужен был след, ей нужно было имя, ей нужна была отправная точка, она не могла уйти отсюда ни с чем. Ни секунды не поколебавшись, она наклонилась к Фекампу и принялась хлестать его по пухлым щекам - раз, другой, третий... С ка- ждым разом все сильнее. - Давай же, давай, открывай глаза! Тем не менее, сделал это рыжий толстячок далеко не сразу, а когда со стоном разлепил, наконец, веки, первым делом потянулся руками к голове. Фаланги его пальцев были розовыми - кровь, разведенная виски. Он недоверчиво посмотрел на Люси, потом попытался встать, не сумев, дополз до стены, с трудом поднялся по ней и прислонился, напрягая мышцы ног, чтобы удержаться, не рухнуть. Люси, не позволив ему и рта открыть, рявкнула: - Даю десять секунд на то, чтобы вспомнить имя человека, заплатившего вам за кражу мумии. Фекамп крепко сжал губы - как будто это помешало бы слову вылететь. Люси подтолкнула ногой «розочку» к хозяину квартиры: - Если не заговорит, шарахнешь его по кумполу. Глаза Фекампа забегали. Он с ужасом рассматривал синяки на лице Давида, его татуировки, а парень тем временем, правда не без опаски, схватил свое опасное оружие. Взгляд ученого вернулся к Люси. - Вы с ума сошли. - Три секунды. Молчание. Время шло. Отступать было некуда. - Он... он позвонил мне опять через две недели после кражи... чтобы... чтобы убе- диться насчет полиции... ну, что расследование остановлено... Когда я ему сказал,
что дело положили на полку, что не найдено никаких следов, он... он назвался. Его зовут Стефан Тернэ. Он парижанин, ему не меньше шестидесяти. Люси так и обдало жаром - какое неожиданное открытие! - Скажи по буквам! Фекамп повиновался, Люси постаралась запомнить точно. - Зачем Тернэ понадобилась эта мумия? Лаборант потупил взгляд, как нашкодивший мальчишка. Этот взгляд, эти пухлые щечки - прямо хоть отпускай ему грехи без исповеди: совершенно очевидно, что человек вляпался в историю, которая оказалась ему не по зубам. Оказался жерт- вой, позарился на деньги и на возможность сделать гадость ненавистной началь- нице . - Не знаю. Клянусь - не знаю. Мы и виделись-то всего несколько раз, и все- гда он назначал место и время. - А почему в таком случае он назвал вам свое настоящее имя? Он же сильно рисковал, это делая. - Он мне и телефон свой дал. Он хотел, чтобы я на него работал - чтобы со- общал ему, когда кто-то приходит в лабораторию разузнать насчет фрески с ту- рами, насчет кроманьонца или левшей. И чтобы подробно описывал, чем именно интересовались посетители. - И именно это вы и сделали, когда в институте появилась Ева Лутц. Вы по- звонили ему, и все о ней рассказали. Назвали не только ее имя, но, думаю, и адрес. - Да... да... Откуда же мне было знать, что это приведет... приведет к убийству? Я бы в такое не поверил! - Почему? - Потому что он - известный врач и ученый. Сначала я его не признал, но по- том выяснилось, что он крупный специалист по проблемам, связанным с беремен- ностью. А еще он года три или четыре назад написал книгу, которая наделала шума в научных кругах. - Что за книга? - «Ключ к замку». Это научная монография, в которой говорится о тайных ко- дах, упрятанных в ДНК. Люси обдумывала услышанное. Если верить словам Фекампа, Тернэ совершенно не похож на обычного преступника. Другой тип человека. Но тогда зачем ему пона- добилась эта кража? И зачем ему понадобился источник в Лионе? - Что именно вы ему рассказали? Как можно точнее, пожалуйста. - Рассказал, что Ева Лутц заинтересовалась фреской на стене пещеры, потому что видела такие же странные рисунки в тюрьме. Еще рассказал насчет левшей. Короче, повторил то, что вам, наверное, рассказала моя начальница, Тассен. Люси продолжала размышлять. Возможно, завеса над тайной чуть-чуть приподня- лась . Сам того не понимая, этот рыжий дурак, предупредив Тернэ, погубил Еву. Обеспокоенный направлением ее поисков, «известный врач и ученый» быстро с ней разделался. Допустим, так. Но остается еще куча вопросов. За какое открытие Еву могли приговорить к смерти? Какая особенность генома кроманьонца оправды- вает кражу его мумии? Что за секреты в этой мумии таятся? Знал ли Тернэ о ри- сунках Грегори Царно? Встречались ли когда-нибудь эти двое? Она попросила назвать номер мобильного Тернэ и запомнила его тоже. Если Энебель и была когда-нибудь хорошим следователем, то во многом потому, что обладала прекрасной памятью - как зрительной, так и мгновенной: ей было очень легко точно воспроизвести увиденное, услышанное, прочитанное. Конечно, ее спортивная форма сейчас оставляла желать лучшего, зато навыков и рефлексов сыщика она, слава богу, не растеряла. Так, ну а что же делать с этими двумя? Их действия незаконны в той же мере, что и ее собственные. Она выдала себя за полицейского, предъявила заряженный
пистолет, напала на них, не подумав о последствиях. Наговорила слов и надела- ла дел, которые могут принести ей серьезные неприятности и поставить под уг- розу материнские права. Только сейчас ей стало понятно, насколько далеко она зашла. Но надо попытаться довести дело до конца, не раскисая. - Я знаю ваши имена, ваши адреса. Мы в сговоре, все трое, а вам известно, что это значит. Я сейчас отправлюсь к Тернэ, мне надо свести с ним свои сче- ты , и я попытаюсь сделать так, чтобы вы остались в стороне. Я сказала «попы- таюсь»! И не советую вам предупреждать его о моем намерении с ним встретить- ся. Любая глупость с вашей стороны, любая попытка мне навредить - и вам обес- печена, как минимум, пара лет за решеткой. Она наподдала толстяку ногой по заднице. - Все! Валите отсюда, Фекамп. Возвращайтесь в свою лабораторию, изучайте там зубы пещерного медведя или что угодно и ведите себя так, будто ничего не произошло. Понятно? Тот не заставил себя уговаривать: убрался из квартиры, слегка пошатываясь, но не оборачиваясь. Люси наклонилась, взяла с пола медальон, не удержалась и взглянула на фотографию дочерей, прежде чем положить вещицу в карман. Потом, пятясь задом, и сама исчезла за дверью. Дверь тихо закрылась. В голове у нее была только одна мысль: Стефан Тернэ... Вся вторая половина дня у Шарко и помогавшего ему Леваллуа ушла на попытки разобраться в передвижениях Евы Лутц в течение нескольких месяцев перед смер- тью. У них была ее научная работа, они знали кое-какие даты, и все это позво- ляло сделать кое-какие заключения, с которыми комиссар познакомил коллег из бригады Белланже в маленьком тесном кабинете на набережной Орфевр. Выполняя задание своего научного руководителя, Оливье Солерса, Ева Лутц взялась за дело, на которое предположительно ушло бы не меньше года. Одной из тем было исследование функционального превосходства одной половины тела над другой у приматов, включая человека. Понаблюдать за ними, составить таблицы, сделать, если получится, выводы. Обычная работа по окончании курса эволюцион- ной биологии. Сначала все шло как нельзя лучше. Ева спокойно сидела дома и выясняла связь между эволюционистскими концепциями и естественным отбором. Она находила и приводила в работе примеры совершенно очевидных и вполне понятных проявлений эволюции. Широкая грудная клетка южноамериканских индейцев, живущих в Андах, увеличивает объем легких и позволяет им легче адаптироваться к разреженному воздуху высокогорий. Особенности сложения жителей Южного Судана помогают им рассеивать тепловую энергию, а инуитам, живущим в Гренландии, наоборот, нака- пливать тепло. Узкие, как щелочки, глаза обитателей азиатского севера защища- ют глазные яблоки от холода и от слепящего, отраженного снегом солнца... Она писала также о поведении людей, о латерализации головного мозга, о пе- рераспределении психических функций между левым и правым полушариями. Отмеча- ла сложности, которые возникают при исследовании латерализации у человека: о воздействии культуры, о мнимых правшах, о способности одинаково владеть обеи- ми руками, например, писать правой рукой, а есть левой. Она приводила анало- гии , наблюдавшиеся у животных: у жаб, цыплят, крыс, кошек, рыб, головастиков. Обилие цифр, таблиц, математических формул, заполнявших страницы работы, должно было надолго обеспечить Еве благосклонность профессоров. Но вот девушка перешла от теории к практике. Для начала, чтобы собрать ста- тистические данные, она обследовала сотню детских садов. Ей было известно, что воспитателей уже больше тридцати лет обязывают систематически заполнять на детей специальные карточки, где отмечались, в том числе, наличие и разви-
тие функциональной асимметрии тела или мозга и других проявлений левосторон- ности, сенсорной, моторной, когнитивной, а затем все эти сведения архивиро- вать . Данные из таких карточек были очень важны для нее, потому что, даже ес- ли родители пытаются переучить левшу, обычно это происходит уже после того, как малыш приходит в младшую группу детского сада. Таким образом, в первые годы жизни ребенка гены оказываются важнее воспитания. А это значит, что именно в детском саду можно получить самую достоверную информацию о подлинной латерализации у людей. Изучив все карточки, Ева Лутц пришла к выводу, что левши составляют около десяти процентов населения Франции. Словом, она писала классическую научную работу, не делая никаких особенных открытий. Но весной 2010 года все изменилось по воле случая. Ева, сама левша, взгля- нув на висящую в ее комнате фотографию поединка, вдруг заметила, что ее со- перница тоже держит рапиру в левой руке. Ей стало интересно, тут простое сов- падение или что-то иное? Девушка стала рыться в базах с данными о спортсменах и обнаружила, что количество левшей среди тех, кто занимается любыми видами единоборств, гораздо выше среднего. Почему? И почему количество левшей умень- шается в тех видах спорта, где соперники дальше друг от друга? Сопоставив две группы данных, она сделала вывод, что доминирование левой руки связано не с видом спорта как таковым, а с расстоянием между соперниками на площадке. И тут она поняла, что столкнулась с чем-то очень важным и серьезным: может ли тот факт, что человек - левша, иметь хоть какое-нибудь отношение к качест- ву его физических контактов с другими, а если конкретно - к проявлениям жес- токости . Для того чтобы проверить свою гипотезу, она углубилась в историю, особенно интересуясь цивилизациями, в которых всё, а, прежде всего, сама возможность выжить, решалось силой. Доисторические люди, викинги, готы... Люди, которые, чтобы добыть себе пищу, нападали на себе подобных и убивали их. Или делали это попросту из страсти к разрушению. Судя по результатам исследований их оружия, утвари и искусства, многие из этих агрессоров были левшами. Гипотеза Лутц находила подтверждение. В июне - июле 2010 года ухудшаются отношения между Евой и ее научным руко- водителем: она подолгу не присылает профессору результаты работы, а если шлет, то какие-то обрывки, и таким образом защищает свое открытие от посто- ронних глаз. Прокладывая в науке свой собственный путь, она решает провести самостоятельные исследования, и летит в самый криминальный город Мексики Сью- дад-Хуарес. Цель - проверить, наблюдается ли здесь, где преступники составля- ют едва ли не большинство населения, такое же преобладание левшей над правша- ми, какое было сотни и тысячи лет назад у изученных ею народов. Однако, к ве- личайшему сожалению исследовательницы, выяснилось, что процент левшей среди местных убийц не выше среднего. Развитие цивилизации, в которой действуют строгие законы, совершенствование способов нападения, главным образом - огне- стрельного оружия, позволяющего не приближаться к жертве, привели к тому, что левши стали менее востребованы. Так что же - девушку разочаровала неумолимая логика эволюции? Безусловно. Но она не смирилась, не успокоилась - она решила отправиться в Бразилию. Зачем - неизвестно, хотя основания для поездки именно туда были, вероятно, вескими, иначе она бы не задержалась там на целую неде- лю. Но что она делала в Манаусе так долго? Город, конечно, большой - может быть, и здесь она столкнулась с высоким уровнем преступности? Или она думала найти там иные формы насилия? Или летала туда, чтобы с кем-то встретиться? Узнать об этом невозможно, пока полицейским доступны лишь сведения о том, что в Манаусе Ева Лутц истратила много денег. Вернувшись во Францию, она не сделала ни одной записи: странички с названи- ем «Бразилия» остались пустыми. Случайно? А может, открытие, сделанное там,
оказалось настолько важным, что исследовательница решила сохранить его только в памяти? Как бы там ни было, по возвращении Лутц обратилась к руководству пенитенциарных учреждений с просьбой разрешить ей встречи с заключенными, причем все эти заключенные совершили жестокие убийства, и все были левшами. Тюремное начальство не сразу откликнулось на просьбу Евы Лутц, но уже три- надцатого августа состоялась ее встреча с первым арестантом, двадцать седьмо- го она повидалась с Царно, а двадцать восьмого полезла в горы. Известно еще, что меньше чем неделю спустя она снова забронировала билет в Манаус. И вот, идя рядом с Леваллуа по авеню Монтеня, Шарко вдруг понял, и понима- ние это сразу перешло в убеждение: случилось нечто, сразу все ускорившее. Именно тогда, когда Ева была в Бразилии. Что-то, пробудившее в ней интерес - и еще какой! - к французским убийцам. Причем только к левшам, молодым, креп- кого телосложения и проявившим в отношении жертв крайнюю жестокость. И это произошло до того, как она приехала к Грегори Царно. Что, подобно рубильнику, включило этот интерес? С чем она столкнулась на равнинах Латинской Америки, что сразу же потянуло ее в высокогорье? Что она искала на этой ледовой вертикали мира? И зачем собиралась вернуться в Манаус? Пора было возвращаться в реальность, и Шарко огляделся вокруг. Авеню Монте- ня, самая шикарная улица Парижа, сверкала огнями. Восьмой округ во всей своей красе. Выстроившиеся гуськом перед дворцами «мерседесы», роскошные магазины самых известных творцов моды: Картье, Прада, Гуччи, Валентино. Справа Сена, вдали, на заднем плане, Эйфелева башня. Открытка с видом для богатеньких. Комиссар затянул потуже узел светло-коричневого галстука, одернул рукава пиджака, бросил взгляд в витрину, где отражался в полный рост. Новая стрижка, точнее, старая, ежик, который был у него всегда, очень ему понравилась: он снова стал похож на настоящего полицейского. Еще бы силенок набраться, мышцы накачать, и прежний Шарко воскреснет из пепла. Они вошли в белоснежный дворец под номером пятнадцать - одну из резиденций старейшего в мире аукционного дома Друо. Волшебный музей мимолетностей, где можно приобрести все, что только способны придумать человеческий мозг и при- рода. Экспозиции лотов, чаще всего посвященные какой-то одной теме, эпохе, стране, длятся несколько дней. Восемьсот тысяч лотов переходят ежегодно из рук в руки на трех тысячах торгов. Успешное предприятие, на которое не повли- ять никакому кризису. Полицейским хотелось перехватить аукционера Фердинана Ферро до того, как он войдет в зал, где состоятся торги. Служащие аукционного дома утверждали, что он приходит обычно не менее чем за полчаса до начала торгов, чтобы все хоро- шенько подготовить. В ожидании они решили пройтись по залам, где были выставлены лоты: хотя бы мельком познакомиться с сегодняшней экспозицией, называвшейся «Если бы наш век был измерен...». Рассеянный свет, тишина, спокойно, как в церкви... Между че- тырьмястами пятьюдесятью экспонатами, тщательно пронумерованными и призванны- ми очертить великий путь человечества от самых истоков до завоевания космоса, прогуливаются под руку пары. Леваллуа направился в угол с табличкой «Метеори- ты», где в центре, среди более мелких, был выставлен экспонат весом в полторы тонны, и принялся с любопытством его рассматривать, впрочем, так же, как и другие посетители - элегантные, пришедшие в последний раз взглянуть на лоты, может быть, перед тем, как приобрести их. - Скажи честно, Шарко, ты представляешь свою жизнь с метеоритом посреди гостиной? - Да он в мою дверь не пролезет! Правда, хорош, чтобы разбить кому-нибудь башку. - Ты имеешь в виду кого-то конкретно? Шарко не ответил. Заложив руки за спину, он прошел в отдел минералов. Мала-
хитовый сталактит, друза халцедона, сферолитовый агрегат эпохи мезолита... А в зале напротив, как сказано на афише, скелеты шерстистого носорога, пещерного медведя с Урала, а главное - полный скелет взрослого мамонта. Отлично, одна- ко, они его поставили и осветили, и эта лапа, поднятая на специальную под- ставку - да, эта груда костей впечатляет! - Он прибыл из России, - сказал кто-то за спиной у комиссара. - А мне пере- дали, что вам нужно со мной встретиться. Шарко обернулся. Перед ним стоял мужчина в строгом сером костюме и красном галстуке, с длинной, как у жирафа, шеей. Стало быть, вот он какой - Фердинан Ферро. Шарко ожидал увидеть старого хрыча типа профессора Турнесоля16, но аукционер оказался молодым и неплохо сложенным. Комиссар осмотрелся и обвел рукой посетителей: - Вы могли бы выбрать здесь любого, а выбрали меня. Почему? Я настолько ти- пичен для полицейского? - В приемной сказали, что меня хочет видеть худой, подстриженный ежиком че- ловек в слишком широком для него пиджаке. Шарко показал служебное удостоверение, представил собеседнику только что присоединившегося к ним Леваллуа и сразу перешел к делу: - Нас интересуют торги, состоявшиеся здесь в минувший четверг. Среди лотов было несколько скелетов млекопитающих, обитавших на Земле в период... в период... - он заглянул в буклет, взятый в приемной, - отстоящий от нашего времени при- мерно на десять тысяч лет. - «Ноев ковчег» - так назывались выставка и торги. И то и другое имело грандиозный успех. Конечно, сыграло роль то, что идет Год Дарвина: у людей резко возрос интерес к первобытному искусству и возвращению к природе. Рынок окаменелостей дал фантастическую прибыль, и трафик организован хорошо - в ос- новном с Россией и Китаем. - Нам бы хотелось посмотреть журнал продаж на этом аукционе. Аукционер взглянул на часы и поколебался: - Хорошо. Только, к сожалению, я не могу уделить вам достаточно времени, у меня его крайне мало - торги вот-вот начнутся. Ферро пригласил их следовать за собой - ну наконец-то им попался на пути человек, который не ерепенится, а, наоборот, охотно оказывает содействие! Шарко подумал, что аукционер, должно быть, привык к визитам следователей из Центрального управления по борьбе с расхищением культурных ценностей или та- моженников . Торговля произведениями искусства - дело весьма прибыльное. Они шли между чучелами животных, одно другого странней: нильский китоглав, даман... Ферро на ходу кое-что пояснял, словно показывая, что он отлично знает тему. - Эволюция насчитывает миллиарды лет, но только пять тысяч лет назад чело- век вмешался в ее ход и, активно занимаясь истреблением животного мира, стал менять ее ход. Причем менять ужасающе быстро. Так все виды животных, которые выставлены здесь, либо уже сейчас существуют лишь в музеях и частных коллек- циях, либо останутся только там в самом ближайшем времени. Знаете, по мнению ученых, из существующих девяти тысяч родов птиц за последние шестьсот лет один процент по вине человека уже исчез с лица земли. - Один процент за шестьсот лет - это не так уж страшно, - заметил комиссар. - Это в двести раз быстрее, чем если бы естественный отбор шел в нормальном ритме! - И все же! В ответ Ферро указал на великолепный снимок группы гиппопотамов, выполнен- 16 Трифон Турнесоль - рассеянный ученый из серии комиксов «Приключения Тинтина».
ный знаменитым фотографом: - Люди убивают гиппопотамов, уверенные, что, дескать, животные это беспо- лезные, никому они не нужны. Но из-за того, что происходит такое вот истреб- ление гиппопотамов, исчезают сотни видов рыбы. Спросите, почему? Потому что отнюдь не бесполезны... экскременты гиппопотамов: животное, весело крутя хво- стом-«пропел л ером», измельчает их и рассеивает по сторонам, а они, представ- ляя собой отличное удобрение, на сотнях километров водной поверхности содей- ствуют развитию планктона - незаменимого для рыб корма. У каждого элемента экосистемы есть своя роль, свое назначение, своя причина для того, чтобы су- ществовать . Нет ничего ненужного, бесполезного, но все - невероятно хрупкое. Обыкновенный бегемот, или гиппопотам. Шарко вспомнил о незавидной участи березовых пядениц, доказавшей способ- ность человека причинять природе вред. Уничтоженные леса, смерть коралловых рифов, дыры в озоновом слое, незаконная торговля слоновой костью, браконьер- ство, нефтяные пятна на поверхности океана, многочисленные нарушения работы экосистем... Список бесконечен. И всем этим сводятся на нет тысячи, миллионы лет эволюции. Если не хочешь умереть от страха за человечество, лучше об этом не думать. Они поднялись по лестнице - отсюда можно было взглянуть на залы сверху, и здесь же находились служебные кабинеты. Ферро зашел в один из них, открыл за- стекленный шкаф и, достав из него папку с документами, послюнил кончик паль- ца: - Что конкретно вы ищете? Леваллуа, желая, видимо, напомнить о своем существовании, опередил комисса- ра: - Нам нужно знать, кто купил ископаемую обезьяну, конкретно - шимпанзе, возраст которой - две тысячи лет. Аукционер с фантастической скоростью пробегал глазами страницы, но вот взгляд его остановился, а на лице появилась улыбка. - Вам повезло: у нас продавался только один лот, относившийся к интересую- щему вас времени. - И его купили? - Да.
Полицейские переглянулись. - Я прекрасно помню покупателя - страстного коллекционера. Он оставил тогда чек на двенадцать тысяч евро. Действовал решительно и приобрел по одному эк- земпляру каждой из больших обезьян, которых мы предлагали. Четыре скелета от- личного качества, в каждом больше двадцати процентов аутентичного костяка. Шарко нахмурился, и аукционер поспешил объяснить: - Вам надо знать, что эти ископаемые животные - не целиком настоящие. У то- го мамонта, что экспонируется внизу, оригинальный скелет составляет не больше пяти процентов. Если бы мы выставили то, что действительно от него сохрани- лось , груда полуразрушенных костей никого не заинтересовала бы - это попросту некрасиво. Поэтому недостающие кости скелетов воспроизводятся из синтетиче- ских материалов и собираются в лаборатории, специализирующейся на эксгумации древних животных, их препарировании и поставке ископаемых. Эта палеонтологи- ческая лаборатория работает в России, в Санкт-Петербурге, и ее задача - соз- давать настоящие произведения искусства. Ферро написал на листке бумаги имя, обвел его ручкой и протянул листок по- лицейским : - Наведайтесь к нему в пятницу утром от имени нашего Союза комиссионеров. Здесь его точный адрес, не придуманный, настоящий. Еще какая-то информация от меня нужна? Монмартр ночью. С его тенями, убегающими от тусклого света фонарей. С его узкими мощеными улочками. С его устремленностью в высоту: он - как головка ракеты, нацеленной в небо и оплетенной бесконечными лесенками. Лабиринт дорог и дорожек, которые скрещиваются в центре, там, где живет собственный его, Монмартра, минотавр - Стефан Тернэ. Люси припарковалась на улице Ламарка, у входа в метро, где ступеньки спира- лью уходили под землю. Маленькие пивные и бары втягивали в себя редких прохо- жих. Воздух был тяжелый, липкий, насыщенный влагой: атмосфера конца лета, ощущение, что вот-вот разразится гроза, и сырость эта придавала кварталу вид крепости, островка, защищенного туманом от гула и суматохи Елисеиских Полей или площади Бастилии. Адрес того, кто заказал похищение кроманьонца, Люси нашла очень просто - через справочное бюро. В Париже и его окрестностях проживало три человека с именем и фамилией Стефан Тернэ, но название улицы не оставляло места для со- мнений . Улица Дарвина. Чарльз Дарвин... Основатель теории эволюции и автор «Происхождения видов» - пришли на ум Люси обрывки такого далекого школьного курса биологии. Странное совпадение. И продолжение того, что было в Лионе. Выйдя из дома парня с «розочкой» в квартале Дюшер, она сразу же поспешила в книжный магазин и купила там монографию Стефана Тернэ. Сугубо научный труд с многочисленными примерами и математическими выкладками - на первый взгляд не- интересный. Потом она позвонила матери, предупредила, что вполне может вер- нуться домой только поздно ночью, если не на рассвете, и двинулась к Парижу, не останавливаясь и не думая ни о чем, кроме своего расследования. Она не- слась на полной скорости, и хотелось ей только одного: увидеть того, кто без сомнения смог бы объяснить, зачем ему понадобилось красть мумию и что у него за странные пересечения с Грегори Царно. Она пробежала несколько домов и остановилась перед тем, где жил Тернэ, - двухэтажный, с выбеленным бетонным фасадом, с личным гаражом и прочной желез-
ной дверью, он напоминал огромный сейф. Оставалось чуть больше часа до полу- ночи, и за окнами второго этажа не видно было ни лучика света. Слишком поздно - не постучишь в дверь, не навлекая на себя подозрений. И, в конце концов, что Люси знает об этом Тернэ? Мало ли что у него, если верить рыжему, куча дипломов и он автор книги о ДНК - с таким багажом он может оказаться еще опаснее, и Люси надо действовать с максимальной осторожностью. Постояв на месте и оценив сложное положение, в котором оказалась, Люси при- няла решение. Оглядевшись по сторонам, она обнаружила тупичок или проулочек, находившийся в нескольких метрах от дома Тернэ, поспешила туда и убедилась, что узкая дорожка не только выводит кратчайшим путем на параллельную улицу, но, главное, тянется мимо террас и садиков, расположенных позади зданий на улице Дарвина. А значит, чтобы все разузнать, достаточно будет перемахнуть через высокую ограду из бетона. Люси надела шерстяные перчатки, уцепилась за верхний край ограды, подтяну- лась и лишь после нескольких попыток вскарабкалась на нее, ободрав при этом руки и локти. На траву с той стороны она рухнула мешком и выругалась про се- бя: от прежней спортивной формы не осталось и следа! Зато чутье ее не подвело. Если с фасада дома здесь казались вполне стан- дартными, то их задние стороны отражали вкусы владельцев: подвесные балконы, шестиугольные веранды, японские садики. Париж, скрытый от вожделений толпы. Пробегая по улице Дарвина, она сосчитала, сколько домов отделяло проулок от дома Тернэ, и теперь, перебравшись в четвертый садик, поняла, что оказалась именно там, где надо. Так, войти снизу невозможно: веранда с двойными рамами. Зато одно из окон второго этажа приоткрыто. Может быть, там спальня ученого? Пригнувшись, Люси подобралась поближе, влезла на бочонок для дождевой воды, вскарабкалась по водосточной трубе и через несколько секунд уже стояла на плексигласовой крыше веранды. Тут она снова осмотрелась - в окнах соседних домов вроде никого, лю- ди сидят у телевизоров, занимаются любовью или спят. Оказавшись у окна, Люси вынула из кармана пистолет. Это незаконно, - про- неслось в голове, это опасно, это несанкционированное проникновение в жилище, чреватое большими неприятностями. А вдруг там есть раненые? Она поколебалась несколько секунд, после чего, движимая той силой, которая всегда ее вдохнов- ляла , пробралась внутрь. Навела пистолет на кровать. Кровать оказалась пустой, как и вся комната, но постель была смята. Надо было дать глазам привыкнуть к темноте. Когда она увидела на полу халат и теплые тапочки, сердце ее сжалось. Тернэ все-таки здесь. Где-то в доме. Люси напряглась, все ее чувства обострились. Едва слышное поскрипывание паркета под ногами звучало у нее в ушах, словно гром. Человек, который пря- чется в этих стенах, скорее всего, убил Еву Лутц, и ее он тоже прикончит не раздумывая. Настоящий хищник, да к тому же, в отличие от нее самой, еще и знающий местность. Ну, ты, Люси, и дура безответственная! Почему было попро- сту не предупредить Шарко о том, что собираешься сюда? Зачем подвергать себя такой опасности, когда дома ждет дочка? Чем ты думала, когда лезла сюда одна, зная, что добром подобное не кончается? Она постаралась взять себя в руки. Обретя немного хладнокровия, осторожно, кончиками пальцев, повернула ручку двери, вышла в коридор. Свет в жилище про- никал только снаружи. Прямо перед собой она увидела алюминиевые перила в виде двойной спирали, как молекула ДНК, продолжающие коридор и уходящие вниз, к другой двери. Вероятно, в гостиную. До Люси донеслись было голоса, смех, но тут же растворились в сыром воздухе улицы. Она затаила дыхание и, прижимаясь к стене, стала продвигаться вперед, вслушиваясь, а не раздастся ли какой шо-
pox в примыкающих к коридору комнатах. Посмотрела вниз и обнаружила там све- тящийся дисплей автоответчика, на котором мерцала крупная цифра 7. Семь сообщений... У Люси немного отлегло от сердца. Значит, скорее всего, Стефан Тернэ не прячется где-то здесь, а попросту отсутствует. Причем дома его нет уже довольно давно. Она прошла еще немного вперед. Внимание ее привлекла одна из комнат, огром- ная, напоминавшая сокровищницу коллекционера-мизантропа. В сумраке можно было различить скелеты в воинственных позах. Останки ископаемых животных, в кото- рых она распознала динозавров. Витрины с минералами, раковинами, частями тел. Бедренные кости, локтевые, зубы. Доктор создал тут у себя, собственный музей эволюции. У дальней стены белели пять скелетов, от одного вида которых у Люси затряс- лись поджилки. Надпись гласила: «Пять приматов». Один из скелетов, она сразу поняла это, был человеческим, рядом с ним - скелет шимпанзе. Пониже, покоре- настее, череп отсутствует. В затылке мучительно заныло. Она обернулась и обнаружила, что несколько до- щечек паркета вырвано. Тайник? Пустой? Кто-то в нем шарил? Наконец она вышла в коридор. Здесь ее тоже окружали предметы, картины, фо- тографии, так или иначе связанные с ДНК, с тайнами природы. Перепутанные во- локна , крупные планы клетки и тому подобное. Этот Тернэ не просто увлеченный человек, он живет эволюцией, он даже поселился на улице Дарвина! Коридор по- казался ей бесконечным. Интересно, сколько квадратных метров во всем доме? Внезапно ее остановил запах. Знакомый, слишком знакомый: разлагающаяся плоть, кишечные газы - такую адскую смесь не забудешь. Она крепче сжала в ру- ке пистолет, толкнула носком башмака последнюю перед лестницей дверь и вошла в темное помещение. Поводив дулом по углам, убедилась, что никого нет, и щелкнула выключателем. Зрелище оказалось ужасным. Стефан Тернэ лежал на правом боку, совершенно голый, у перевернутого стула. Обернутые клейкой лентой руки были вытянуты, ноги примотаны той же лентой к ножкам стула. Торс, руки, лодыжки в глубоких порезах, похожих на черные улыб- ки . На щеке - кусок наполовину оторванного скотча, заменявшего кляп. Хозяин квартиры упал со стула на бок, но указательные пальцы обеих рук смотрели пря- мо вперед, как будто диктовали взгляду Люси направление. Люси машинально взглянула. Книжный шкаф почти до потолка, полки набиты битком, тут, наверное, сотни томов. Бумажный склеп. Но на какой именно том указывает жертва? Не приближаясь, стараясь ни к чему не прикоснуться, Люси постаралась запом- нить сцену получше. Необходимо представить себе, как действовал убийца. Нужен профиль, силуэт, нужна хотя бы тень, чтобы она могла полностью погрузиться в дело и понять, кто он, этот человек, сеющий смерть на своем пути. Убийца на- ходился здесь, в этой комнате. Он наверняка оставил в этой холодной и мрачной гробнице толику себя самого, своей личности. Уродовали, калечили, пытали Тернэ методично, без паники. На полу - раздав- ленные окурки, табак на кончиках запекся, почернел. Один окурок еще воткнут в плечо трупа, он как будто приклеился к коже. Обрывок клейкой ленты на щеке свидетельствует о том, что Тернэ, скорее всего, в конце концов, заговорил. Что хотел от него услышать палач? Люси показалось, что ее сейчас стошнит, и в этот момент где-то в глубине комнаты раздались непонятные звуки, скрип или шорох. Там была вторая дверь. Шум послышался снова. Теперь за стеной что-то постукивало: бум, бум. Нет, вернее, кто-то постукивал. У Люси пересохло во рту, она сделала несколько шагов вперед и, выставив пе- ред собой оружие, нажала на ручку двери. Мужчина в черной пижаме сидел на полу. Слегка раскачиваясь, - вот откуда
эти звуки! - он читал раскрытую у него на коленях большую книгу. Невозмутимо переворачивая страницы, он углубился в чтение так, что ничего не замечал во- круг . Даже не повернулся на стук в стену. Совсем молодой, нет еще и двадцати. Люси не успела ничего понять, ничего предпринять, как ее буквально парали- зовали глухие удары во входную дверь. - Откройте! Полиция! Голос был низкий, напористый. Ошеломленная Люси попятилась. Сидевший на по- лу юноша, по-прежнему ни на что не обращая внимания, перелистывал книгу. Гос- поди, да что ж это делается, как это надо понимать? Почему парнишка не убега- ет? Кто он такой? Думай, Люси, думай быстрее: если тебя здесь застанут, конец всему. Она бросилась в коридор, но на бегу смахнула с постамента стоявшую у перил лестницы статуэтку. Перехватить ее не удалось и, стиснув зубы, Люси стояла и слушала, как эта чертова статуэтка скатывается со звоном с лестницы. Металлическая! - Стефан Тернэ! Откройте! Удары, удары, с каждым разом все сильнее. Голоса, крики. Люси, сдерживая дыхание, вернулась в комнату. Удары стали громче, теперь они, кажется, оруду- ют тараном. Входная дверь поддалась в ту секунду, как Люси, выпрыгнув из ок- на , приземлилась в садике. Она продиралась сквозь кусты, ей не хватало возду- ха , вокруг зажигались огни, смотрящие сквозь ночь, как глаза любопытных обы- вателей, а вот и сами обыватели, потревоженные шумом: за большими стеклами соседних домов задвигались неясные тени. Люси лезла вверх, кубарем катилась вниз, бежала, ветки хлестали ее по лицу, всё решали секунды. Сейчас полицей- ские, наверное, уже обнаружили труп, задержали мальчишку, сейчас они уже про- изводят первый, беглый, обыск, сейчас они станут проверять все входы и выхо- ды. Может быть, минуты не пройдет, и все здесь будет залито светом их мощных ламп. Она, наконец, добралась до бетонной ограды, она летела к ней, как ка- мень из пращи. И врезалась в стену, не почувствовав боли. И, сама не понимая, откуда взялись силы, подтянулась на руках, перемахнула через ограду и очути- лась посреди проулка. Приземление вышло жестким, но колени, к счастью, выдер- жали. Теперь можно и выпрямиться. В этот момент по ее правой щеке проехало что-то холодное. Дуло револьвера уткнулось в висок. - Не двигаться! Как будто она способна хоть пальцем шевельнуть! Ей грубо заломили назад ру- ку , полностью обездвижив. Она шумно дышала через нос, кусала губы. Полиция установила наблюдение за всеми возможными выходами, вот ее и поймали. Она пропала. А как же ее девочка? Люси уже видела тюремную решетку между собой и Жюльеттой. Время текло невыносимо медленно, но вдруг она почувствовала, что хватка державшего ее полицейского ослабла, тот резко развернул свою добычу, и глаза Люси встретились с его глазами. - Фра... анк! Изможденное лицо Шарко, казалось, плыло во мраке. Мерцающий свет делал его похожим на типичного сыщика из кино. Скулы, словно высеченные резцом, лицо человека, чего только не повидавшего и не пережившего. Франк быстро огляделся и спросил шепотом: - Энебель, что ты тут делаешь, откуда взялась, черт возьми? Она все еще не могла перевести дыхание: - Он... он был... его убили... пытали... там... так кто-то... в комнате... он в пижаме... черной... Шарко опустил оружие, он с трудом владел собой. Взгляд его то устремлялся к улице, то возвращался к Люси. Выставленные из окон дома Тернэ прожекторы на- чали бороздить тьму.
Комиссар схватился за голову - надо было думать быстрее. - Тебя кто-нибудь видел? Люси покачала головой, сплюнула ниточку желчи. Он схватил ее за запястье, крепко сжал: - Как ты сюда попала? - Пу... сти... Дай... мне... уйти... пожалуйста! Шарко даже не пришлось преодолевать в себе добросовестного полицейского. Они были одной породы, он и Люси. Два сломленных существа с израненной душой, и они оба были вне закона. Он отпустил ее руку. - Беги! Вот туда, по проулку - и чтоб тебя не заметили. На все про все у тебя меньше пяти секунд. Ни в коем случае мне не звони, что бы ни случилось - мы с тобой здесь не виделись. Я сам с тобой свяжусь. Франк так резко подтолкнул Люси, что она чуть не упала. Но устояла, оберну- лась, чтобы поблагодарить, и увидела его спину. Комиссар быстро удалялся. То- гда она набрала в грудь побольше воздуха, рванула с места, как спринтер, и вскоре растворилась во мраке, окутавшем Монмартр. т На углу проулка и улицы Дарвина возникла могучая фигура Леваллуа. Молодой полицейский с квадратной физиономией прямо-таки кипел и бурлил, - так его возбудила охота. - Кто-то сбежал там, задами, не видел? - спросил он, оказавшись лицом к ли- цу со старшим коллегой. Шарко обернулся, глянул на высокую бетонную ограду. - Нет, у меня все спокойно. А кто мог сбежать? Что там вообще происходит? Леваллуа с пристрастием осмотрел проулок и вернулся к комиссару. - Окно комнаты было распахнуто. Сбежать он мог только через сад. Я думал, ты слышал крик. - Небось кошки-заразы! Ты-то уверен, что видел человека? - Не знаю. Но там есть одна странность. Пошли покажу... Леваллуа развернулся, перемахнул через ограду и исчез в саду. Оставшись один, Шарко глубоко вздохнул. Еще бы немного, и... А сейчас Люси должна быть уже достаточно далеко, вне опасности. Но в любом случае она должна будет все ему объяснить. Комиссар поспешил к дому. Полицейские вытаскивали оттуда юношу в наручни- ках, тот яростно сопротивлялся: отбивался ногами, рычал, издавал странные - в нос - крики. Держать его приходилось втроем. Возглавлявший группу Белланже мрачно смотрел на арестованного. - Что это еще за балаган? - едва переводя дух, спросил Шарко. - А черт его знает! Тернэ мертв. Этот тип ничего не говорит, а сам спокой- ненько сидел и переворачивал страницы книги в трех метрах от трупа. - Странное поведение... И орет он тоже как-то странно... Может, крыша у него поехала? - Я бы сказал, давно уехала, причем далеко. На обложке его книги крупная цифра триста сорок два, страницы внутри пронумерованы, от первой до трехсо- той, но все они совершенно чистые - без единого печатного знака. У парня ни- каких документов. Вероятно, он проник в дом через окно, уронил при этом ка- кой-то металлический предмет, испугался шума и спрятался в маленькой комнате, смежной с той, где было совершено преступление... Шарко кивнул: - Похоже на то. В проулке я никого не видел, и мне кажется, Леваллуа гоня- ется за призраком. Парнишку в черной пижаме уже затолкали в полицейскую машину, но и оттуда
были слышны его гнусавые вопли. В соседних домах зажигали свет. Люди выходили на улицу. - Голову даю на отсечение, этот тип сбежал из психушки или чего-то в этом роде, - серьезно сказал Белланже. - Но какого черта он сбежал именно сюда? Полчаса спустя они вошли вместе с криминалистами в дом жертвы. Одетые в форму эксперты разошлись по комнатам. - Ты шагай на место преступления, - сказал Шарко, - а я подойду туда чуть позже. Хочу тут осмотреться и хоть немножко вникнуть в обстановку. Комиссар глушил чашку за чашкой крепчайший - чистый кофеин! - кофе. Одинна- дцать вечера. Тело заряжено, как аккумулятор, до упора. Столько адреналина плюс энергетик - этак он израсходуется до последнего и, глядишь, все-таки рухнет и уснет как убитый. И наконец-то выспится. Пока Леваллуа на первом этаже собирал по телефону информацию о жертве, Шар- ко обходил комнаты одну за другой, и везде его встречали сумрачные, тревож- ные, утомленные лица коллег. Гостиная, бильярдная, еще одна гостиная, поболь- ше, кинозал. Везде чистота, как в операционной. Судя по предварительным дан- ным, Стефан Тернэ был известным акушером-гинекологом и иммунологом, работал в Нейи17. Ему было шестьдесят пять лет, и, видимо, он маниакально заботился о порядке в своем жилище. Даже столовые приборы в ящике были разложены по ран- жиру, будто солдаты, выстроившиеся на парад. Наверняка это сформировано про- фессией: когда ты постоянно орудуешь пробирками и шприцами, когда помогаешь ребенку появиться на свет, приходится быть сверхаккуратным. Сообщения на автоответчике оказались разнообразными. Двух женщин - любовни- цы , что ли? - беспокоило его молчание. Коллеги задавали Тернэ, у которого, как из этих сообщений выяснилось, заканчивался трехнедельный отпуск, вопросы чисто делового характера. Здесь же был камин. Комиссар подошел к нему, присел на корточки. При обыске в груде пепла были найдены остатки полностью обуглившихся видеокассет - на первый взгляд пяти или шести. Магнитная лента обратилась в прах, пластмассо- вые корпуса - в спекшиеся черные шарики. В доме не оказалось ни одного магни- тофона, но в комнате, где хозяин хранил свои ископаемые, полицейские обнару- жили, что несколько паркетных дощечек выдраны из пола. Видимо, в этом тайнике Тернэ хранил видеокассеты, возможно - издавна. Убийца достал их оттуда и сжег. Шарко поднялся на второй этаж, прошел в большой зал с частной коллекцией ископаемых и минералов. Дорогое, должно быть, удовольствие - завести у себя такой музей. Все экспонаты были в прекрасном состоянии, все умело подсвечены, животные, казалось, готовы к нападению. Он отвернулся и в противоположном уг- лу заметил дырку в полу и лежащие рядом паркетные дощечки. Потом он отправился в библиотеку, где рассчитывал найти Белланже. Тот был едва ли старше Леваллуа, но обладал всеми качествами, необходимыми для того, чтобы командовать людьми. Одинокий, умный, спортивный. И честолюбивый. Отно- шения между Шарко и Николя Белланже не были ни теплыми, ни прохладными, они просто работали вместе, и все. Жак Леваллуа тем временем внимательно осматривал ряды книг в шкафу, на ко- торый указывали пальцы убитого. Поль Шене, тот самый судмедэксперт, который делал вскрытие Евы Лутц, выпрямился и стал снимать перчатки. Сняв, протер линзы очков фланелевой тряпочкой. - Я бы сказал, что он откинул коньки не меньше четырех и не больше восьми Имеется в виду Американский госпиталь, один из лучших медицинских центров Парижа, находящийся в пригороде Нейи-сюр-Сен. Назван так потому, что был создан в 1904 г. для выходцев из Америки.
дней назад. Аутопсия, вероятно, позволит получить более узкую вилку. Труп можно увозить. Шарко переваривал информацию. От усталости и избытка кофеина состояние его было странным: он словно поплыл, как после нескольких бокалов вина. Тем не менее, ему удалось навести в голове хоть какой-то порядок. - Еву Лутц убили три дня назад. Тернэ - раньше. А это значит, что Тернэ не был убийцей Евы. Белланже, медленно поворачиваясь вокруг своей оси, осматривал комнату. Вы- сокий, со светло-карими глазами, темными взлохмаченными волосами. - Исходя из того, что шимпанзе в его коллекции не имеет черепа, и череп этот при обыске не найден, можно выдвинуть версию: убийца сначала пришел сю- да, чтобы подвергнуть пыткам и убить Тернэ, а назавтра, воспользовавшись ук- раденными здесь челюстями шимпанзе, разделался со студенткой. Версию эту надо отработать, вот только я пока плохо представляю, какое отношение к ней может иметь мальчишка в черной пижаме. Мало похоже, что на его совести два убийст- ва . Последние сведения из конторы, я только что туда звонил, такие: парень метался и рычал, как животное, и успокоился только тогда, когда ему вернули его книгу. Сразу же уселся на пол и принялся переворачивать страницы - в точ- ности так, как здесь, не говоря ни единого слова. Эта комната никак не отпускала от себя Шарко. Ряды книг, поднимающиеся до самого потолка, метры и метры полок. Мебель из ценных пород дерева, соседст- вующая с хай-теком и какими-то необычными произведениями искусства, явно сви- детельствовала о больших деньгах и чрезвычайной эксцентричности хозяина. - Что-нибудь нашел? - спросил комиссар у Леваллуа. - Какое там! Видишь, сколько тут книг? Ну и как понять, на которую он пока- зывал? Голова у Шарко еще не пришла в норму, но он вернулся к трупу и снова всмот- релся в мертвое тело. Покалеченный, обожженный, порезанный - возможно, ножом. Судмедэксперт перевернул Тернэ на спину, и стала видна обширная и глубокая рана в паховой складке. - От этого он погиб? - спросил комиссар, указывая на рану. - Ну да. Левая наружная подвздошная артерия была перерезана, а она - как полноводная река. Он упал вместе со стулом и истек кровью. Смерть наступила через несколько секунд. - Необычный способ прикончить врага. Может быть, убийца имеет отношение к медицине? Или просто хорошо знаком с анатомией человека? Для начала он долго пытал Тернэ, ему хотелось, чтобы тот как следует настрадался. Затем, когда узнал все, что ему требовалось, - возможно, о местонахождении видеокассет, - умело прирезал. И ушел, не дожидаясь, когда жертва испустит последний вздох. Чистая работа, выполненная мастером своего дела. И точно так же, как в случае с Евой Лутц, никакой паники. - На языке и деснах есть следы табака. Похоже, убийца заставлял Тернэ при- куривать те самые сигареты, которыми потом прижигал его кожу. Судмедэксперт чуть отошел и показал на торс убитого: - Гляньте-ка сюда, на грудь. Если всмотреться в следы от ожогов сигаретами, можно различить две расположенные рядом буквы: X и Y. - Икс и игрек? Сочетание хромосом, характерное для самца? Для мужчины? Шене кивнул: - Совершенно верно. Одна пара хромосом - особая. Эта пара может состоять из двух иск-хромосом или из сочетания икс-хромосомы и игрек-хромосомы. От матери эмбрион наследует всегда только икс-хромосому, а от отца может унаследовать либо икс-хромосому, и тогда родится девочка, либо игрек-хромосому, и на свет появится мальчик. Шарко задумался. Убийца играл с жертвой в жестокие игры. Но с другой сторо-
ны, он - сознательно или невольно - оставил после себя улику. Весь в сомнени- ях, комиссар подошел к трем висящим рядом картинам. Первая представляла собой изображение охваченной пламенем птицы на фоне пылающего небосвода - легендар- ной птицы феникс. На второй была написанная маслом человеческая плацента: большой прозрачный пузырь, оплетенный кровеносными сосудами, - сами эти сосу- ды темно-красного цвета напоминали странный серпантин, а все вместе походило на гигантского паука. Третья оказалась даже не картиной, а увеличенной фото- графией мумии доисторического человека, абсолютно высохшей и положенной на стол так, будто кто-то собирается делать вскрытие. Комиссар, вернувшись к картине с плацентой, поморщился: - Либо я ничего не понимаю в искусстве, либо у Тернэ был очень странный вкус. К нему приблизился Николя Белланже. Под картинами с Фениксом и плацентой они обнаружили таблички с подписью художника: Аманда П. - Ты, как и я, наверняка заметил, что все в этом доме, так или иначе, свя- зано с ДНК, рождением живого существа или с биологией как таковой. Даже форма предметов мебели. Но выставить в рамке фотографию этой омерзительной мумии, нет, правда... Даже поселился он на улице Дарвина! - Да, и страсть эта осталась с ним вплоть до самой смерти: он же умер с бу- квами X и Y на груди... Так сказать, прощальный привет от убийцы. Судмедэксперт распрощался и смылся: у него было еще много работы. В комнату безмолвно вошли санитары из морга и так же безмолвно засунули тело в черный пластиковый мешок. Громко, на всю комнату, вжикнула молния. Оставшись теперь один на один с Шарко, его начальник направился к двери в соседнюю комнату. - Там сидел этот тип в пижаме. Закрылся и сидел со своей книжкой. Три сотни страниц, старательно пронумерованных авторучкой, но чистых, белых. Ты когда- нибудь такое видел? - Не раз. Достаточно побывать в психиатрической больнице... Шарко вздохнул и пошел узнать, как дела у Жака. Оказалось, что Леваллуа ус- пел уже разобраться в принципе организации библиотеки: книги в шкафу были расставлены по темам: наука, естествознание, география, - а внутри каждой те- мы по алфавиту. - Тернэ был педантом и аккуратистом до мозга костей. Если он показывал на это место, значит, здесь что-то не в порядке. То ли одна из книг стоит вверх ногами, то ли не на своем месте. В общем, что-то тут должно быть, что не со- ответствует всему остальному. Комиссар, тоже изучавший порядок книг на полках, обратил внимание на не- сколько стоявших рядом томов с весьма выразительными названиями: «Не продол- жать жизнь, которая не заслуживает продолжения», «Эвтаназия», «Способы борьбы с одряхлением общества»... Труды по евгенике, монографии о чистоте расы, насчи- тывались тут десятками. А справа на этой же полке стояла целая подборка изда- ний , посвященных проблемам вирусологии и иммунологии. Ничего захватывающего. Леваллуа очень медленно спускался по ступенькам стремянки, изучая книги, находившиеся всякий раз на уровне его взгляда. И вдруг, вскрикнув, вытащил облаченной в перчатку рукой книжку из ряда: - Вот те на! Книжка про ДНК сред и книг по географии! Называется «Ключ к замку». А теперь догадайся, кто... - Ладно, давай уже, рожай! - Написал эту книжку не кто иной, как сам Тернэ! Шарко протянул руку, взял у Леваллуа книгу и стал рассматривать обложку. На ней был рисунок Леонардо да Винчи: стоящий обнаженный мужчина, вписанный в четырехугольник и окружность. Кроме названия, у книги был и подзаголовок: «Тайные коды ДНК» - Это «Витрувианский человек», - пояснил молодой коллега комиссара. - Здесь
показаны пропорции человеческого тела, этот рисунок иллюстрирует гармонич- ность человеческого тела. Человек с разведенными в стороны руками и ногами вписывается в самые совершенные геометрические фигуры - квадрат и окружность. А знаешь, что Леонардо был левшой? - А зачем это надо знать? - Да просто так. Для повышения культурного уровня. Шарко углубился в чтение текста на задней обложке. К ним подошел Белланже: - Ну и что ты тут вычитал? - Ничего не понимаю в этой аннотации! Послушай: «Почему числа двадцать шесть и тринадцать говорят о гармоническом большинстве отношений между милли- ардами кодонов, составляющих человеческий геном, и наиболее часто встречаю- щимся кодоном из шестидесяти четырех возможных типов кодонов? Как числа два- дцать шесть и тринадцать распоряжаются этой гармонией? Почему среди трех мил- лиардов оснований, образующих молекулу ДНК, каждый кодон находит свою пару - свое отражение? Почему человеческий геном подчиняется закону золотого сече- ния? Эта работа, адресованная специалистам и просто увлеченным людям, даст ответы на многие давние ваши вопросы о том, как неустанно создается природой жизнь». Белланже, казалось, лишился дара речи. Шарко перелистал первые страницы и вздохнул: - По-моему, тут все так сложно, что без специального образования не разо- браться. Целые страницы последовательностей нуклеотидов в ДНК, везде матема- тические формулы, графики, текста почти нет. Почему Тернэ показал нам на эту книгу? - Видишь подзаголовок: «Тайный код ДНК»? А на груди трупа были выжжены бук- вы X и Y. Может быть, эта книжка говорит не только о том, что можно прочесть на ее страницах? Может быть, она открывает нечто большее? Белланже угрюмо полистал монографию, потом, со вздохом положив ее в поли- этиленовый пакет с застежкой-молнией, сказал: - Сейчас же передам ее в лабораторию, криминалистам. Пусть эксперты- биологи , если понадобится, хоть ночь над ней просидят. Я хочу понять, куда это мы вляпались.
Вернувшись на набережную Орфевр, Шарко первым делом подошел к одной из ка- мер предварительного заключения. Парень в черной пижаме сидел в углу и мед- ленно перелистывал страницы своей книги. Одну, другую, третью... В черных его глазах мерцали искорки, и казалось, он пытается что-то найти на этих чистых страницах. На вид - лет двадцать, всклокоченные светлые волосы, длинные кост- лявые руки с чуть загнутыми наружу большими пальцами. Губы парнишки шевели- лись , но Шарко не удалось разобрать ни слова из того, что он шептал. - Кто ты такой? - спросил комиссар. - Что ты там бормочешь? И что ты ищешь на пустых страницах? Юноша не поднял головы, не отозвался. Шарко, сжав зубы, отвернулся от ре- шетки и пошел на третий этаж, в переговорную, где собралась его бригада. Бледные, осунувшиеся лица, на столе валяются окурки, стоят пустые стаканчики из-под кофе. Шел второй час ночи, и ни у кого уже не оставалось желания раз- говаривать. Паскаль Робийяр лениво вертел в руках резинку, Жак Леваллуа бес- престанно зевал, и только у Николя Белланже вроде бы еще оставались силы - во всяком случае, их хватало на раздачу последних указаний: - Задача номер один: разобраться, кто этот тип в пижаме. Нам надо заставить его говорить, нам надо понять, что он там, у Тернэ, делал. Ты, Паскаль, об- звонишь все психиатрические больницы и полицейские участки - узнаешь, не сбе- жал ли кто оттуда. Кроме того, ты раскопаешь прошлое Тернэ: я хочу знать, кто он такой, с кем вместе работал, были ли у него враги. Может быть, этот псих в пижаме - его знакомый или родственник, кузен там какой-нибудь, племянник, словом, мальчишка, за которым он с детства присматривал по неизвестной нам причине. Ты, Шарко, займешься его профессиональным окружением и амурными де- лами. Поговоришь с коллегами по госпиталю в Нейи, с друзьями. Судя по сообще- ниям на автоответчике, женщины у него были. Тут тоже надо будет покопать. Де- ло становится масштабным, самим нам ни за что не справиться, нам нужна под- держка, нам нужны думающие головы и умелые руки, и потому с завтрашнего дня с нами с утра до ночи будут работать ребята из бригады Маньяна. Шарко нахмурился: - А что, с делом Юро они уже покончили? - С делом Юро? С делом Юро они в полном тупике. Ни единого следа, даже на- мека. Ну и, исходя из этого, шеф выдвинул на первое место наше дело, и дает нам подкрепление. - Маньяну это не понравится. - Вот уж на что мне наплевать! Белланже повернулся к Леваллуа: - А тебе, Жак, придется понаблюдать за вскрытием, оно начнется через час. Готов к бессонной ночи? Молодой человек пожал плечами: - Кому-то ведь надо туда идти... - Вот и отлично. Кроме того, я дал номер твоего мобильного заведующему био- лабораторией, где сейчас изучают эту книгу про ДНК, «Ключ к замку». Дал его с надеждой, что где-то среди ночи тебе позвонят, и скажут что-нибудь интерес- ное. - Можно подумать, сейчас не середина ночи... Белланже удалось улыбнуться. Он оглядел свое войско, потом быстро очистил белую доску, висящую на стене позади него. - Ладно, идите. У меня тут еще тонны три бумаг, которые надо изучить к ут- ру. Пока-пока, до скорого! Шарко не просто беспокоился, он уже бесился. Сидя за рулем машины и не тро- гаясь с места, он пытался дозвониться Люси, но она не брала трубку. Ну да, поздно, кто бы спорил, поздно, но все-таки какого черта она не отзывается? С
ней что-то стряслось там, на Монмартре, или потом? Может, что-то с машиной? Он резко затормозил, сразу не заметив, что загорелся красный. Эта северянка снова не выходит у него из головы, так недолго и свихнуться. Так старался на- дежно отгородиться от нее, и вот, пожалуйста: двери распахнулись, поток хлы- нул, и барьеры сметены. Ссутулившийся, опустошенный, ни о чем, кроме самого плохого, уже не думав- ший , он поднялся на площадку, и тут из темноты к нему метнулась легкая тень. Люси Энебель, которая сидела у его двери с телефоном в одной руке и книгой Тернэ в другой, вскочила и, не скрывая нетерпения, бросилась к нему. Загляну- ла в глаза: - Скажи, они ведь не нашли там моих следов? Ш Шарко пропустил ее впереди себя в квартиру, запер дверь на ключ, схватил Люси за руку, втащил в гостиную, а сам кинулся к кухонному окну. - Кто-нибудь видел, как ты входила в дом? Ты с кем-нибудь говорила? - Нет. - Но почему ты на звонки-то не отвечала? Люси осмотрелась. Первый раз она пришла в эту квартиру больше года назад. Тогда она спала вот тут, в этой комнате, на диване, он - у себя в спальне. Кресло на прежнем месте, а вот фотографии жены и дочери Франка, которых было так много, исчезли. Никаких напоминаний о прошлом, никаких мелочей, никаких игрушек, безделушек. Почему ей кажется, что квартира стала безжизненной, ли- шилась души, стала такой, какая бывает после похорон владельца? Она наблюда- ла, как Шарко привычными движениями снимает кобуру, вешает на крючок в прихо- жей. Сколько лет он изо дня в день повторяет эти действия? Конечно, стрижка у него сейчас прежняя, ежиком, но глаза запали, черты лица заострились, так бы- вает с бюстами, сделанными из некачественного гипса, когда он начинает осы- паться. Франк безумно устал, эта усталость точит его хуже наркотика. - Я хотела поговорить с тобой лично, а не по телефону, - ответила, наконец, Люси и замолчала, потому что у нее перехватило дыхание, потом она продолжила, судорожно сжимая книгу Тернэ: - Я хотела тебя поблагодарить за то, что ты для меня сделал. Ты же рисковал, ты вовсе не был обязан это... - Нечего меня благодарить! - буркнул Шарко, открывая полулитровую бутылку пива. Два часа ночи, ему необходимо расслабиться, и немного алкоголя пойдет ему на пользу. Он предложил стакан и Люси, но та отказалась. - Но ты не обязан и говорить со мной так холодно. Ладно, объясни мне, этот мальчишка в пижаме - он кто? Это он убил Тернэ? - Пока ничего не известно. Но, судя по состоянию его мозгов, по тому, как он себя вел, вряд ли он был бы способен пытать Тернэ. А он тебя видел? - Нет. - Объясни, каким образом ты, отправившись в Альпы, без информации, без ни- чего, умудрилась оказаться у Тернэ раньше бригады из уголовки? Шарко пытался обуздать свои чувства, укрыться за внутренними барьерами, но тщетно: сердце его обливалось кровью. После такого дня, после стольких кило- метров пешком и за рулем ноги не держали Люси, и она присела на краешек крес- ла . Откинула назад волосы, пригладила их и начала рассказывать: - За несколько недель до встречи с Царно Еве Лутц попалась в каком-то науч- ном журнале статья с иллюстрацией - снимком, сделанным в доисторической пеще- ре . На снимке были нарисованные вверх ногами животные. Туры. Находка была уникальная, но СМИ тогда не подняли шума, да и сама Ева тоже не обратила на статью особого внимания. Зато, обнаружив десять дней назад такой же перевер- нутый рисунок на стене камеры Царно, сразу вспомнила журнальную картинку и,
не откладывая дела в долгий ящик, ринулась в горы, чтобы увидеть фреску соб- ственными глазами. Люси говорила спокойно, старалась не упустить ни единой детали. Рассказала о семье неандертальцев, убитой гарпуном кроманьонца. О том, что мумии из пе- щеры на леднике Жебролаз перевезли в лионскую лабораторию. О похищении кро- маньонца. О рыжем толстячке Арно Фекампе, который показался ей подозритель- ным. О том, как она преследовала лаборанта, как ворвалась в квартиру на улице Дюшер, а оттуда рванула на Монмартр с единственной целью: понять. Шарко, пока она рассказывала, сидел съежившись, сморщившись, смотрел на Люси сурово, а стоило ей замолчать, вскочил с криком: - Тебя же могли убить! Ты что - с ума сошла? - Убили не меня - мою дочь. Трагическая случайность? Роковое невезение? Плевать, что могло случиться. Важно, что сейчас я тут, с тобой, и что мы про- двигаемся вперед. Молчание. Напряжение, головная боль, нервы на пределе. В конце концов, Люси встала и пошла на кухню. - Пиво в холодильнике? Шарко кивнул. Он смотрел ей вслед, смотрел, как она открывает бутылку, как возвращается в кресло. Нет, она как полицейский в отличной форме, ничуть не растеряла своих лучших качеств, все та же проницательность, наблюдательность, быстрота реакции. Что-то в Люси есть такое, что после трагедии уберегло ее от полного разрушения. Женский голос помешал ему размышлять дальше: - Вы нашли у Тернэ хотя бы следы кроманьонца и его генома? - Ничего не нашли. Никакой тайной лаборатории или чего-то подобного. В доме все чисто. Правда, на одной из фотографий, висящих на стене его библиотеки, рядом с картинами, изображающими птицу феникс и плаценту, - та самая мумия. Что же до генома... У жертвы не оказалось не только компьютера, но и вообще ни- какой техники. Скорее всего, украли. - А что известно о жертве? - Разбираемся, завтра будет яснее. Пока известно только, что он акушер- гинеколог, специалист по неонатальным проблемам, и автор книги, которую ты принесла с собой. Этакий многостаночник от науки. - Расскажи, что еще вы там нашли. И еще: как вы-то оказались в доме жертвы? - Уходи, Люси. Она, испепеляя его взглядом, шарахнула бутылкой по столу. - Пошел бы ты сам, Шарко! Если тебе непременно надо выставить меня за дверь, позови службу спасения: один не справишься! Люси стояла перед ним вытянувшись в струнку, сжав кулаки. Он тяжело опус- тился на диван. - Ладно, не кипятись. Выпей пива и успокойся. Люси с тяжелым сердцем села напротив него и отпила сразу добрую треть бу- тылки. Алкоголь поможет расслабиться. Комиссар обхватил свою бутылку ладоня- ми. - А теперь слушай, как следует. Он посвятил ее в курс дела. Рассказал о латерализации и возможной связи ее со склонностью к насилию. О том, как молодая исследовательница, начав со спортсменов, перешла от них к людям, проявившим жестокость. О том, как она, побывав в Мексике, зачем-то, неизвестно зачем, отправилась в Манаус. О подан- ном по возвращении из Бразилии прошении тюремному начальству: разрешить ей встретиться с французами, совершившими преступления с особой жестокостью, и о том, что Грегори Царно, похоже, был последним из тех, кого она успела пови- дать . Он повторил, что после поездки в Бразилию направление поисков Евы Лутц резко изменилось, и девушка собиралась туда вернуться. Добравшись до техниче-
ской стороны расследования, он сообщил, что осколочек зубной эмали, изъятый из тела жертвы, позволил им выйти на Тернэ, который на то время был последним звеном в цепочке. Даже при том, что Люси не все еще усвоила, даже при том, что ей сильно не хватало подробностей, запаха, который оставляет после себя дело об убийстве, ощущений, которые оно порождает у сыщика, она смогла сделать кое-какие выво- ды: - Грегори Царно, от природы левша, стал, рисуя, переворачивать изображение в то же время, корда в нем пробудилась жестокость. Мы ничего не знаем о его наследственности: мать, не назвавшись, оставила его в роддоме, отец тоже не- известен, приемные родители, никаких особых проблем в детстве, кроме идиосин- кразии к лактозе. - Неплохо для начала. - Тридцать тысяч лет назад один кроманьонец, тоже левша, убил целую семью, после чего опять-таки оставил на стене перевернутое изображение. Два человека заметили сходство этих проявлений и решили выявить связь между леворукостью и жестокостью. С одной стороны, Стефан Тернэ, парижский врач и ученый, которо- го, получается, так заинтересовал геном кроманьонца, что он пошел на ограбле- ние. С другой стороны, юная исследовательница Ева Лутц, которую, если я все поняла правильно, больше интересовали собственная диссертация и собственное открытие. - Ну, да, так и есть. - Оба погибли, возможно, от руки одного и того же убийцы. Одна - пытаясь разобраться в связи между леворукостью и жестокостью, другой - зацикленный на ДНК - желая что-то обнаружить или что-то скрыть от всех в геноме кроманьонца. Убийца решил, что лучше избавиться от обоих, из чего следует, что у жертв есть нечто общее... - Ева Лутц вернулась из Бразилии и тут же отправилась по тюрьмам - беседо- вать с особо жестокими преступниками-левшами... Расспрашивала их, собирала дан- ные, фотографировала... И намеревалась вернуться в Бразилию... Как будто... - Как будто ей там дали поручение. Собрать и привезти некие данные. - Точно. Люси помахала перед собой книгой Тернэ. - Левши, геном кроманьонца, ДНК, книга, в которой говорится о тайных кодах... Как-то это все связано. - Только мы не можем обнаружить эту связь. Люси еще раз глотнула из бутылки и вытерла рот. Теперь она согрелась. - Давай подумаем. Что может связывать две особи, разделенные тридцатью ты- сячами лет? Благодаря чему они могли обладать похожими свойствами? - ДНК? Гены? Люси убежденно кивнула: - То, что выделялось в этом расследовании с самого начала. Можно было поду- мать , что все дело именно в этой чертовой молекуле ДНК. Но заведующая лабора- торией из лионского научно-исследовательского центра заверила меня, что жес- токость не может передаваться по наследству. Что разговоры об этом - всего лишь мифотворчество или просто бред, а на самом деле никакого гена жестокости не существует. И потом, наверное, было бы ужасно глупо искать родственные связи между Царно и доисторическим существом, отделенным от него сотнями, ты- сячами поколений. - Почему глупо? Нас же не в капусте находят, и кроманьонцы наверняка были предками кого-то из тех, кто нас окружает. В любом случае мне кажется, Тернэ что-то знал. Что-то, что дошло до нас через толщу времен, что-то, что убийца помешал ему открыть. - Так же, как и Лутц... Две разные дороги, приведшие к одному результату.
- К смерти... - Шарко глянул на монографию Тернэ: - Ты успела хотя бы пробе- жать его книгу? - Ну, очень бегло. На мой взгляд, ценность ее ровно такая же, как у книги с кулинарными рецептами. Если грубо: берешь человеческие хромосомы, разворачи- ваешь спирали ДНК, ставишь их одну за другой и получаешь примерно три милли- арда букв А, Г, Т, Ц, которые, располагаясь в разных последовательностях, об- разуют те самые гены, что мы наследуем. Пресловутый геном человека. Имея все это перед собой, ты составляешь статистические таблицы, высчитываешь, ищешь совпадения и разгадываешь их, как зашифрованные послания... - А ты - прямо специалист в этой области. Люси судорожно вцепилась в собственные брюки, вздохнула и с трудом выгово- рила: - Да, действительно, кое-что я знаю. Потому что год назад сама брала у себя образец ДНК, чтобы сравнить с ДНК тела, сожженного в лесу. Шарко, ошеломленный услышанным, молчал. И она продолжила - медленно, тяже- ло, словно каждое ее слово весило тонну: - Я наблюдала за каждым этапом анализа. Я дни и ночи проводила в лаборато- рии, не снимая маски и перчаток, пока последовательность этих чертовых букв А, Ц, Т и Г моей ДНК не совпала с их последовательностью в ДНК... ДНК... - Девочки, найденной в лесу. - Да. И я могла бы подробно, во всех деталях, описать тебе процесс. Шарко хотелось выглядеть спокойным, невозмутимым, хотелось выстроить вокруг себя невидимую стену, но яд потихоньку проникал в его кровь. Он видел лица дочерей Люси, слышал, как они смеются, как скрипит под их ножками песок. Эти звуки и запахи никогда его не оставят. Тогда, на пляже в Сабль-д'Олон, он удержал Люси возле себя, и она не пошла с малышками за мороженым, потому что ему, видите ли, приспичило объясниться. И минуты было достаточно... Одна минута - и девочек похитили. И все случилось из-за него. Теперь замолчала и Люси. Она молчала, думала о чем-то, а потом, наконец, сказала, бросив взгляд на компьютер: - Знаешь, я бы поискала сейчас, что там есть в Сети о Тернэ. Он был извест- ным врачом, он написал книгу, наверняка в Интернете полно информации. Шарко в попытке сосредоточиться, собрать разбегавшиеся мысли закрылся от Люси бутылкой, звучно глотая стекавшее в его горло пиво. Но вот оно кончи- лось , и надо было отвечать. Он посмотрел в сторону висевших на стене часов: - Третий час. Ты хочешь сыграть со мной точно в ту же игру, что год назад. А тебе надо хоть немножко отдохнуть. - Тебе тоже. Франк вздохнул. И решился: - Ты ходила к психотерапевту? Ну, или к какому-нибудь специалисту, который помог бы тебе пережить то, что на тебя свалилось... Люси вся сжалась, но потом, даже не отдавая себе отчета в своих действиях, наклонилась вперед, взяла руки Шарко в свои и принялась гладить его костлявые пальцы. - А ты? Ты не видишь, на кого стал похож? Что с тобой, Франк? Это мне надо было быть в таком состоянии, это я... Он не дал ей договорить, прошептал, глядя в пол пустыми глазами: - У меня не осталось никого и ничего. И тут же, пожалев о вырвавшемся признании, поднял голову: - Черт бы меня побрал! Только не хватало тебя разжалобить - я не имею на это права. Со мной все в порядке - с таким, какой я есть, Люси, что бы тебе там ни казалось. Я привык так жить, и у меня есть работа, которая не позволя- ет думать ни о чем другом. Чего же еще хотеть? Шарко подошел к компьютеру, сел на стул перед ним, включил, устройство на-
чало загружаться. Люси встала у него за спиной. - Знаешь, до того, как мы снова встретились, мне удавалось иногда тебя не- навидеть . Франк молчал, но она видела, как дрогнули его плечи. Он казался таким хруп- ким под своей комиссарской броней, таким хрупким, будто сделан из фарфора. Люси прекрасно помнила, как несколько часов спустя после того, как похитили ее двойняшек, выплеснула в лицо Шарко всю свою ненависть и все свое бессилие. И тогда окружавшие их люди, полицейские, попросили комиссара уйти и держаться от Люси подальше. - На самом деле я ненавидела не только тебя. Не проходило дня, чтобы я не ощущала ярости в адрес кого угодно: своего шефа, собственной матери... и даже моей Жюльетты... - Она покачала головой, едва сдерживая слезы. - Тебе это непо- нятно, да? Ты думаешь, я больная, сумасшедшая, плохая мать? - Я не сужу тебя, Люси. - Постоянно, постоянно в голове крутятся одни и те же фразы. Почему на мес- те Клары не оказалась Жюльетта? Почему полицейские нашли в доме Царно Клару, а не ее сестренку? Почему он пощадил Жюльетту и хорошо с ней обращался? Столько всяких «почему», от которых мне не избавиться, пока я окончательно не похороню Царно. - Она вздохнула. - Думаешь, он похоронен? Нет, он жив, он жив, пока жив посредник между ним и мной: тот, кто убил Тернэ и Еву Лутц. Этот убийца не останавливается на полпути. Мы не понимаем, что делалось в го- лове у Царно, но другие это знают, я уверена. И я хочу, я должна отыскать убийцу. На карту поставлена жизнь Жюльетты, жизнь детей, которых она родит, когда вырастет. Мама сказала, что любые конфликты надо разрешать, надо проти- востоять им, а не закапывать их в землю. На всё надо находить ответы, чтобы это «всё» закончилось. Люси глотнула из бутылки. Выпила она немного, но пиво уже оказывало свое действие. А Франк разволновался и сам чуть не плакал: на карту поставлена жизнь Жюльетты, жизнь детей, которых она родит, когда вырастет... - Мы погрязли с головой, Франк! Жестокость... Всё как в прошлом году, только... только на этот раз насилие простирается во времени, а не в пространстве. И это так странно - что это насилие, эта жестокость нас до такой степени заде- вают, тебя, меня. Как будто... - Как будто преследуют нас самих. Они опять замолчали. Молчание было тягостным, неловкость нарастала. - Мы с тобой одинаковые, - решилась Люси. - Мы всегда хотим вникнуть в суть дела, чего бы это ни стоило. Шарко выключил компьютер. На самом деле он даже не знал, зачем подошел к нему, разве только затем, чтобы не смотреть на Люси, не встретиться с ней взглядом даже случайно. - Прости, но со мной уже все кончено. Со мной давным-давно все кончено. - Ничего не кончено, раз ты тут, передо мной, несмотря на боль и гнев, ко- торые тебя одолевают. - Ты себе не представляешь, что такое - мой гнев. - Но могу его ощущать. Франк, пожалуйста, не оставляй меня без ответа. Не прогоняй меня. Разреши мне участвовать в расследовании. Остаться рядом с то- бой. Шарко судорожно вцепился в мышку, но сидел неподвижно. Он никак не мог прийти хотя бы к какому-нибудь решению. А ей, уставшей от этих долгих пауз, от бесконечного ожидания, стало нехорошо, она поплыла. Если по доспехам, ко- торые кажутся непробиваемыми, бить и бить мечом или даже шпагой, металл, в конце концов, рассыплется от дуновения ветерка. Люси медленно, очень медленно развернулась и, шатаясь, пошла к двери. Голова у нее кружилась, перед глазами мелькали черные мухи, мерцали звезды. Усталость, нервы, километры дороги, ос-
тавшиеся позади со вчерашнего дня... - Прости... прости, что тебя побеспокоила, - еле выговорила она. Шарко вскочил и бросился к двери. Перегородил собой выход. Склонился к Лю- си, чтобы поддержать ее, и она, прижавшись лицом к его плечу, с трудом удер- живаясь , чтобы не потерять сознание, дала, наконец, волю слезам. Когда Шарко уложил ее на диван и вернулся с одеялом, она, сжавшись в комо- чек, спала. Он вздохнул, сел рядом, принялся нежно гладить ее по лицу, его терзали сожаления и угрызения совести. Так он просидел довольно долго, потом снова вздохнул, встал и отправился в спальню. Ему казалось, сон длился час или два, не больше, да и какой это сон - так, нечто среднее между реальностью и кошмаром. Картинки, голоса, безумные мысли... Еще чуть-чуть - и рассудок ему изменит. Он знал, что Люси совсем рядом, пони- мал, какая она хрупкая, и ненавидел сам себя. Его не покидало ощущение, что его рассекли надвое. Заново пережить все пережитое, заново пережить страда- ния, бедствия и тоску, которым он дал приют в своем сердце... В половине восьмого утра, когда Шарко лежал на спине, глядя в потолок и на- поминая покойника, выставленного для прощания в траурном зале, ему позвонил Паскаль Робийяр. Лейтенант узнал, кто был этот парнишка в черной пижаме. Его звали Даниэль Мюлье. Он сбежал из специализированного интерната в XIV округе Парижа. Аутист... т Шарко - на цыпочках, чтобы не разбудить Люси, - вышел из комнаты, быстро умылся и нацарапал несколько слов на клочке бумаги. И все. Никакого кофе, ни- какого радио, никакого шума. Беглый взгляд в сторону молодой женщины, мучи- тельное желание обнять ее, прижать к себе перед расставанием, от которого сердце рвется на части. Стремление расстаться с ней навсегда боролось в нем с надеждой, что он найдет ее у себя дома, когда вернется. Способен ли он пода- рить ей хоть чуточку тепла? Способен ли он ей помочь, сделать так, чтобы ей не страшно было смотреть в будущее? Или, скорее, это она может ему помочь? Хмурый, уже шумный город, пробки, проехать туда, куда надо, трудно, вопро- сов полна голова. Комиссар припарковался на стоянке интерната под названием «Блаженство» и пошел здороваться с младшим коллегой, который тоже только что подъехал и сейчас, привалившись к своей машине, прикуривал сигарету. Глаза у Леваллуа были опухшие. - Ну и как вскрытие? - спросил комиссар, пожимая ему руку. - Жертву пытали, как минимум, два часа - это когда выжигались буквы, икс- и игрек-хромосомы, - а потом выпустили из нее всю кровь. Тернэ умер не сразу, несколько секунд еще прожил. Остальное - медицинские детали, которые нам мало что дают. В общем, ночь получилась лучше некуда. Да здравствует полиция! Парня, кажется, впечатлило увиденное. Шарко положил Жаку руку на плечо, ле- гонько встряхнул. Они двинулись к типичному зданию эпохи барона Османа, отде- ленному от улицы невысокой оградой и красивым цветущим садом. В XIV округе собралось много медицинских учреждений, где занимались душевнобольными, в том числе и главное из них - клиника Святой Анны. - А какие новости насчет книжки Тернэ? - Несколько экспертов-биологов просидели над ней всю ночь и кое-что уже мо- гут сказать. Но говорят, что там сплошная статистика, математика и евгеника. Во всяком случае, на сегодняшний день они не заметили больше ничего интерес- ного . Правда, в книжке почти двести страниц и, думаю, надо больше времени,
чтобы ее как следует изучить. Ну а главное - они же не знают, что искать! - Евгеника, говоришь? А вокруг математические формулы? - Завлабораторией сказал, что мы можем сами ее прочесть, если нам нужно больше информации. И был зол. - Если нам нужно больше информации? Тернэ перед смертью указал именно на эту книжку - еще бы нам не хотеть максимума информации о ней! Павильон Маньян, главное крыло клиники Святой Анны. Человека, который принял полицейских, звали Венсан Одебер. Он представился директором интерната, в котором содержались четырнадцать взрослых пациентов с тяжелой формой аутизма, то есть не способных себя обслуживать. Даниэля Мюлье, сказал врач, учитывая состояние психики юноши, несколько часов назад привезли сюда и поместили в прежнюю палату. Нет никаких сомнений в том, что Даниэль не виновен в убийстве Стефана Тернэ: по словам директора интерната, все четырна- дцать его подопечных всего два дня назад вернулись из Бретани после недельных каникул в специализированном центре, стало быть, в то время, когда было со- вершено преступление, Мюлье в Париже отсутствовал. Венсан Одебер кивнул в сторону одного из окон первого этажа: - Окно комнаты Даниэля выходит во двор, и однажды ему уже случалось сбе- жать . Но это было два или три года тому назад. - А что его побудило сбежать на этот раз, как вы думаете? - Видите ли, Стефан Тернэ пообещал Даниэлю зайти за ним и взять с собой на конференцию по ДНК. Зайти он должен был вчера, а знакомы они были много лет и виделись раз или два в месяц. Даниэль всегда очень ждал этих свиданий, и он знал, что доктор всегда выполняет то, что пообещал. Но на этот раз... - Одебер помолчал, - Даниэль разволновался и, чтобы успокоиться, стал считать, сколько зерен в килограммовом пакете риса. В таких случаях подсчет рисовых зерен для него лучшее лекарство: он запирается у себя в комнате, и мы оставляем его в покое, пока он не доведет свой ритуал до конца - как правило, на это уходит часа четыре. Впрочем, ничего лучшего тут не придумаешь. - То есть вы не заметили, что ночью он исчез? Директор интерната сунул руки в карманы, позвенел связкой ключей, вздохнул. - Понимаете, у нас же тут не тюрьма, нет никаких ночных обходов, никто без
особой необходимости не врывается неожиданно в комнаты пациентов. Даниэль вы- прыгнул в окно, перелез через ограду и оказался на улице. Дорогу он знал, по- скольку не раз бывал в гостях у Тернэ. - Есть ли надежда, что Даниэль поговорит с нами, расскажет, что видел или слышал? Может ли он рассказать, что его связывало с Тернэ? - Абсолютно никакой надежды. Он не говорит, он не пишет ничего, кроме по- следовательностей букв или цифр. Еще он умеет решать математические задачи. Вот и весь его язык. Он не понимает, что чувствует сам, еще меньше - что чув- ствуют другие люди. Потому-то так и трудно проникнуть сквозь стену, которой окружает себя аутист. Однако Тернэ это удалось. Ему удавалось даже каким-то способом общаться с Даниэлем. Посредством математики. - А что за форма аутизма у Даниэля? - Одна из самых тяжелых. Мне не хотелось бы заваливать вас медицинскими подробностями, но если в общем виде, то можно сказать, что он абсолютно не способен к речевой коммуникации, что у него серьезная задержка умственного развития и что он совершенно отстранен от внешнего мира. Парадоксально, но, несмотря на такое тяжелое расстройство психики, у юноши наблюдается явление, которое называют обычно синдромом Саванта. Кроме гениальных способностей ко всему, что связано со статистикой, анализом цифр или букв, у него еще и фан- тастическая память. Вы даже представить себе не можете масштаба этих талан- тов ! Хотите, покажу вам его комнату? Она была оборудована специально для Да- ниэля и расскажет о нем больше, чем любые долгие объяснения. Они прошли в здание, которое внутри напоминало школьное. Ряды вешалок, ри- сунки на стенах, пустые классы - в каждом круглый стол со стульями. Ощущение невероятной чистоты и порядка во всем. Пациенты, должно быть, находились у себя в палатах, а палаты располагались, конечно же, вон в том, перпендикуляр- ном к основному зданию крыле. В коридорах царила тишина, казалось, что безу- мие накрыли здесь толстым одеялом, так спокойнее. - А как Даниэль познакомился со Стефаном Тернэ? - Это случилось в две тысячи четвертом году. Ученый сам пришел сюда, про- слышав, что парнишка способен справляться с большими числами и огромным коли- чеством букв как никто. Ему захотелось пообщаться с Даниэлем, потому что он собирался тогда написать книгу о ДНК, где поднимались, в том числе, проблемы статистики и анализа цифр, ну и доктор думал, что Даниэль, может быть, ока- жется способен помочь ему разобраться с молекулами, кое-что в них распознать... - В каком это смысле - «разобраться»? Что именно распознать? - Есть такое понятие «математическое описание равновесного состояния систе- мы», и есть неумолимые законы, которым подчиняется бесконечная последователь- ность букв А, Ц, Т, Г. Тернэ пытался навести порядок в хаосе. Директор интерната распахнул перед посетителями дверь одной из комнат, они заглянули туда и остолбенели. Большое помещение с белыми стенами и очень вы- соким потолком было сплошь заставлено книгами. На стеллажах из многих полок стояли, вплотную один к другому, сотни и тысячи совершенно одинаковых томов. Библиотека Тернэ выглядела по сравнению с этой просто смехотворно. На кореш- ках книг были написаны числа по возрастающей: 1, 2, 3, 4... - Точно такие же книги, какую Даниэль листал в квартире Тернэ, - прошептал Леваллуа. В центре комнаты стоял письменный стол, на нем лежала открытая книга, за ним сидел Даниэль и что-то сосредоточенно писал. Перед Даниэлем, в карандаш- нице, рядом с включенным компьютером, стояли штук десять совершенно одинако- вых авторучек. Даниэль не обратил на них никакого внимания. Полностью отдавшись своему де- лу, он даже не посмотрел в сторону двери. Сидел, согнувшись над столом, и пи- сал просто безостановочно. Движения его руки были мелкие, аккуратные, но
очень быстрые. Шарко присмотрелся к полкам и вытаращил глаза: между томами 341 и 343 тор- чал кусочек красной ткани - а ведь Даниэля обнаружили с книгой, на которой была написаны цифры 342! - Здесь ровно пять тысяч томов, ни больше, ни меньше, - объяснил директор интерната. - Книги заказал для Даниэля Тернэ. Те, которые стоят за вот этой красной ленточкой, еще предстоит заполнить. Как видите, почти все... Пришла очередь вытаращить глаза Жаку Леваллуа. - Заполнить? Он... Вы имеете в виду, что их заполняет Даниэль? Но что он мо- жет там написать? Директор интерната взял с полки книгу номер один и открыл ее. - Он записывает геном современного человека в полном виде... Это примерно три миллиарда букв А, Ц, Т и Г, которые, будучи расположены одна за другой, пред- ставляют собой расшифровку структуры ДНК в наборе из сорока шести хромосом, имеющемся у каждого из нас. Великая энциклопедия жизни. И самое великое учеб- ное пособие, где в зашифрованном виде содержатся данные о том, как устроены наши органы. Леваллуа не верил собственным глазам: тысячи маленьких буковок - АААГТТТАЦЦ - на каждой строке каждой страницы каждой книги. - У вас в руках только самое начало последовательности первой хромосомы, - объяснил директор интерната. - Даниэль начал эту работу шесть лет назад, он трудится по десять часов в день и ежедневно вписывает в книгу около пяти ты- сяч букв примерно на полусотне страниц. Шарко окинул взглядом бесконечные ряды пустых книг на полках - невероятно, сколько ему еще предстоит сделать! - Боже мой... - Да, я понимаю ваше удивление. Этому конца не видно. Несмотря на фантасти- ческую скорость, с которой он выписывает буковки, если он продолжит работать в таком же ритме, как сейчас, триста шестьдесят пять дней в году, на заполне- ние этих книг ему понадобится больше ста лет. То есть всю оставшуюся жизнь Даниэль так и будет писать, писать, писать... Посетители переглянулись. - Но... зачем? - спросил комиссар. - Зачем? Затем, чтобы материализовать свой мир, то, что кипит у него внут- ри. Ведь у него нет никакого иного средства выражения, никакой иной возможно- сти выплеснуть энергию, сжигающую его мозг. Все отсутствующие у него способ- ности , весь этот свет, которого ему не дано увидеть, сосредоточились для него в одной-единственной задаче. Нам его занятие кажется бессмысленным, но для него оно имеет глубочайший смысл. Даниэль... он нашел свой путь, свое призва- ние . - Венсан Одебер вздохнул и показал на компьютер: - Даниэль вывел на мо- нитор два варианта генома современного человека, те, которые выложены на сай- те «Геноскопа»18. Оставлю в стороне детали, но посмотрите, как он работает: сверху он открывает текст первого генома, запоминает этот текст и записывает то, что запомнил, в свою книгу. Потом кликает на «Продолжить», открывается следующая страница, и повторяется тот же порядок действий. - А зачем выводить на монитор два генома, если он копирует только один? Директор интерната ткнул пальцем в то место уже заполненной Даниэлем книги, где буквы были подчеркнуты, перелистнул. Оказалось, что на странице встреча- ется не больше одной-двух подчеркнутых букв. - Ему мало просто скопировать текст генома. Всякий раз, как он видит разни- «Геноскоп» - французский научный центр, изучающий последовательности оснований в ДНК.
цу между геномом, который выбрал, чтобы переписать, и вторым, он подчеркивает отличающиеся буквы. - То есть вы хотите сказать, что между двумя разными геномами, а стало быть - между двумя разными личностями генетическая разница так мала? Всего не- сколько буковок из миллиардов? - Да, именно это и хочу сказать. Ваша ДНК и ДНК австралийского аборигена, негра, китайца, монгола совпадают на девяносто девять и девять десятых про- цента, генетически вы куда ближе этим людям, чем близки друг другу два шим- панзе, случайно пойманные в джунглях. Именно поэтому говорят о геноме, а не о геномах человека. В нашем распоряжении только два генома, потому что над рас- шифровкой генома человека работали параллельно две большие группы ученых. Ге- номы людей были бы совершенно одинаковы, если бы не крошечные «сбои», из-за которых, к примеру, меняется цвет глаз. Из трех миллиардов оснований - А, Т, Г и Ц, представленных в ДНК любой нашей клетки, только три или четыре миллио- на могут заменяться, и вот эти вот новые последовательности как раз и обеспе- чивают отличия одного индивидуума от другого. Ваша энциклопедия жизни, госпо- дин комиссар, почти ничем не отличается от моей или от энциклопедии жизни Да- ниэля - только подчеркнутые буковки идут там в ином порядке. Шарко был поражен, но ему стало ужасно жалко молодого человека, у которого впереди вся жизнь, но который тратит ее лишь на копирование страниц, выдавае- мых компьютером за секунду. - А о чем конкретно писал Тернэ в своей книге? Зачем ему понадобилось при- влекать к работе Даниэля? - Сначала предполагалось, что в книге будут только статистические данные. Стефан Тернэ развлекался тем, что рассматривал порядок пресловутых оснований А, Т, Г и Ц, их количество, количество их повторений в длинной цепи ДНК. Да- ниэль ему помогал... Тернэ говорил о примечательных математических последова- тельностях и делал вывод, что вся магия природы проявляет себя именно в этих тайных кодах ДНК. - Ага, вот откуда на обложке его книги «Витрувианский человек»... Совершенст- во человека, скрытое в ДНК. - Так-так. Но я, признаться, относился к этим его «открытиям» весьма скеп- тически. Если ищешь что-то в таком огромном количестве цифр и букв, в конце концов, непременно это находишь. - Одебер поморщился. - Книга Тернэ могла бы стать просто-напросто «Кодом да Винчи» в генетике, но я думаю, что все это было только прелюдией. На самом деле Тернэ использовал свои подсчеты для то- го, чтобы отточить, усовершенствовать некоторые идеи евгеники: тут и защита эвтаназии, и оправдание абортов в случае проблем с зародышем, и «выбраковка» стареющего населения - старость он считал вирусом, заражающим планету. Тернэ проповедует... проповедовал чистоту и молодость человечества. По его мнению, некоторые «расы» и некоторые генетические заболевания нарушают идеальное ма- тематическое равновесие, которое ему удалось обнаружить в геноме человека с помощью Даниэля. «Чужаки», как он выражался, «самозванцы» не имеют права фи- гурировать в генотипе, который унаследуют наши потомки. И он использовал Да- ниэля для того, чтобы... вынести приговор таким, как Даниэль. Мне это кажется просто чудовищным. Шарко вспомнил, как в косяке рыб гибнут слабые особи, не способные вести себя так же, как остальные. Стало быть, Тернэ хотел перевести принципы есте- ственного отбора на язык генетики и научить им человечество. - Тем не менее, вы разрешали ему видеться с Даниэлем, - заметил комиссар. - Вначале я попытался прекратить их встречи. Но Даниэль страдал, его со- стояние ухудшилось, участились припадки. Подарив Даниэлю возможность общения через буквы и цифры, Тернэ принес ему реальную пользу. Думаю даже, что маль- чик в глубине души полюбил Тернэ. ДНК оказалась ключом от замка, на который
Даниэль заперт внутри себя, и Тернэ дал ему этот ключ. Поняв это, я перестал вмешиваться, но - поверьте! - я просто не выносил Тернэ. Хотя сейчас, когда его уже нет в живых, мне грустно: я не знаю, что теперь будет с Даниэлем... Шарко во все глаза смотрел на Даниэля, который встал, выбросил авторучку в корзину, стоявшую в углу комнаты, вернулся к столу, взял из карандашницы но- вую... Потом комиссар перевел взгляд на длинные ряды полок с пустыми книгами, которым не суждено заполниться. Может быть, именно в силу полного отсутствия логики в действиях аутиста комиссара осенило: - А что, Даниэль читал «Ключ к замку»? - Более того, это, если можно так выразиться, его настольная книга. Он чи- тает ее почти каждый вечер, а закончив - перечитывает. Неустанно. Шарко и Леваллуа переглянулись, а директор интерната продолжил: - Хотя... вы, наверное, поняли, слово «читать» тут не совсем подходит. Разу- меется, Даниэль не понимает ни целей евгеники, ни содержания этой науки. Даже не знаю, как вкратце объяснить, что для него означает чтение, но, наверное, можно сказать так: он воспринимает любую книгу, которая попадает к нему в ру- ки , как совокупность последовательностей букв. Схематически получается так: он смотрит на эти последовательности, в голове его что-то щелкает, и текст мгновенно предстает перед ним словно расцвеченный разными красками. Он мог бы, например, в секунду написать, что на такой-то странице буква «е» встреча- ется пятьдесят раз, будучи при этом совершенно не способным объяснить, о чем, собственно, этот текст. Шарко сжал в карманах кулаки. - Мне бы очень хотелось посмотреть на его экземпляр книги. Директор кивнул: - Сейчас принесу. Книга всегда лежит в его комнате и всегда на одном и том же месте. Он вышел в коридор. - Ужас какой, - прошептал Леваллуа. - А мы еще жалуемся! Парнишке нет и двадцати, и он до самой смерти не выйдет из этих четырех стен. - Душевная болезнь - как медленный яд... Шарко подошел к Даниэлю. Когда юноша почувствовал, что за его спиной кто-то стоит, он ниже пригнулся к столу, но писать не перестал. Средний и указатель- ный пальцы его правой руки были деформированы, на них выделялись косточки. Ручку он держал, как отвертку. Комиссару захотелось подбодрить мальчишку, по- ложить ему руку на плечо, подарить ему немного тепла, но он не решился. Вернулся Одебер. Шарко взял из рук директора интерната «Ключ к замку» и на- чал перелистывать. Целые страницы абсолютно бессмысленного на вид текста: по- вторений одних и тех же четырех букв. А Тернэ строил на этом статистику, де- лал выводы, чертил графики... Никаких следов того, что Даниэль читал книгу, на первый взгляд не было, но вскоре Шарко заметил, что одни страницы выглядят более потрепанными, чем другие, а у некоторых были загнуты уголки. Допустим, у страницы 57. Первая строка сверху гласила: «Рассмотрим, к примеру, следую- щую последовательность ДНК», а под ней располагались сотни букв А, Т, Г и Ц. Комиссара удивило то, что абсолютно все буквы здесь были подчеркнуты, и он показал страницу Венсану Одеберу: - Не знаете, почему он тут все буквы подчеркнул? Одебер прищурился: - Хм, я раньше не обратил на это внимания... Погодите-погодите... Нет, не все! Даниэль подчеркнул только те буквы, которые отличаются от букв, стоящих на том же месте в выбранном им геноме человека. Возможно, он искал аналогичную последовательность на сайте «Геноскопа» и не нашел ее? Поэтому и подчеркнул все эти буквы? Шарко полистал страницы дальше. И опять! На страницах 141, 158, 198, 206,
235 и 301. Сверху везде: «Рассмотрим, к примеру, следующую последовательность ДНК», а дальше все буквы были подчеркнуты. Даниэль проявлял завидное упорст- во. Леваллуа подошел к стеллажу, взял с полки книгу номер два, просмотрел не- сколько страниц, пожал плечами: - Нет, не понимаю... Ясно, что время от времени встречается различие между двумя индивидуумами. Различие, которое выражено всякий раз тысячей или двумя тысячами букв. Каким образом Даниэль мох1 выявить и подчеркнуть так много по- следовательностей , отличных от других? - Возможно, Стефан Тернэ приводил эти - чисто случайные - последовательно- сти просто в качестве примеров? Или... - Директор интерната, казалось, развол- новался. Он несколько секунд помолчал, размышляя, потом щелкнул пальцами: - Или, похоже, я нашел другое объяснение! Он взял книгу, внимательно изучил «особенные» страницы. - Из-за Даниэля и Тернэ мне пришлось углубиться в генетику: мне хотелось понять, чем они занимаются, что их связывает. И я узнал, в частности, где именно в молекуле могут происходить самые быстрые изменения последовательно- стей - те, что называют микросателлитами. - Директор интерната взглянул на книжные полки. - Когда-нибудь Даниэль заполнит страницы, на которых сотни или тысячи буквенных последовательностей окажутся подчеркнутыми так же, как здесь, а за ними все пойдет как раньше, нормально... Подчеркнутое - это и будут микросателлиты. Ваши эксперты-генетики их и сейчас используют каждый день, анализируя ДНК, - ведь микросателлиты, как и отпечатки пальцев, строго инди- видуальны. У каждой особи они свои, и они всегда находятся в одном и том же месте генома. Шарко и Леваллуа снова переглянулись, пораженные услышанным. - Микросателлиты могут служить так же, как отпечатки пальцев? - уточнил ко- миссар . - Вот именно, - убежденно отозвался Одебер. - Господа, я уверен, что семь генетических отпечатков спрятаны в этой книге среди тысяч других вполне без- обидных сведений. Семь «штрих кодов» семи человек, возможно проживающих на нашей планете. Полицейские буквально ворвались в здание на набережной Орлож, где работали научно-технические подразделения: отдел баллистической экспертизы, токсиколо- гической, отдел по работе с документами. Средоточие техники, нагромождение дорогущего оборудования: можно проверить все - кровь, окурки, взрывчатку, во- лосы, слюну. Показания, полученные окольными путями - теми, по которым идет наука криминалистика. Жан-Поль Лемуан, заведующий лабораторией молекулярной биологии, ждал их в своем маленьком кабинетике. Сорокалетний мужчина с короткими светлыми, почти полностью поседевшими волосами, с красивыми густыми бровями. Такие имеют ус- пех: вроде не красавец, но и недостатков не найдешь... Лемуан, чуть смущаясь, предложил посетителям сесть. - Микросателлиты... Этот человек прав. Они скрыты в огромном массиве информа- ции, который содержит книга. Может быть, в конце концов, мы их и обнаружим, но, сколько времени это займет - дни, недели? - Он посмотрел на лежавшую на столе открытую книгу. - В любом случае это потрясающе ловкий ход: спрятать генетические коды в опубликованной книге. Лучше способа обеспечить своему секрету сохранность не придумаешь: что бы там ни случилось, он останется на книжных полках тысяч людей. А я ведь знаю эту книгу! Когда она вышла, Стефан Тернэ разослал по экземпляру во все университеты, научные лаборатории, от-
дельным ученым. Опять-таки потрясающе ловкий ход: на этот раз он распростра- нял идеи евгеники, прикрыв их математическими формулами. Один турецкий автор как-то уже использовал этот способ в своем «Большом атласе сотворения» для того, чтобы подвергнуть сомнению дарвинизм и дать толчок волне креационизма. Книгу этого турка, содержащую исчерпывающий анализ материала и отлично доку- ментированную, сам он и его сторонники рассылали ученым и интеллектуалам все- го мира прямо на рабочие и домашние адреса. Он подвинул к Шарко по столу труд Тернэ: - Чем еще мы можем быть полезны? Хотите знать точно, что мы делаем для ус- тановления профиля преступника? - На самом деле - нет. Мы пришли узнать, нельзя ли запустить поиск этих се- ми генетических отпечатков в НАКГО. Это была идея Шарко: в НАКГО - Национальной автоматизированной картотеке генетических отпечатков - с 1998 года хранятся данные о ДНК всех, кто совер- шал преступные действия сексуального характера, а с 2007-го - о почти всех правонарушителях, попавших в поле зрения полиции и жандармерии. Достаточно сравнить профиль преступника в карточке и генетический отпечаток, полученный на месте преступления, чтобы выйти на подозреваемого. Лемуан к предложению отнесся без энтузиазма: - Хм... но ведь для этого мне понадобилось бы набрать вручную все эти буквы: иначе как введешь их в компьютер? Обычно-то все делается автоматически: мы получаем для исследования образец слюны или там одежду с пятнами спермы, по- мещаем мазок в машину и получаем из нее готовый «штрихкод» личности. А здесь нет никаких мазков, ничего конкретного - одни буквы. Сами посмотрите вот хоть на эту страницу: генетический отпечаток может содержать, ну, не знаю, тысячу букв, расположенных одна за другой. Чтобы все их набрать, не сделав ни единой ошибки, потребуются многие часы работы. А сколько внимания, какая сосредото- ченность ! И при всем при этом придется сто раз начинать сначала. Простите, я и так всю ночь работал, я устал. - Он пожал плечами, видно было, что никаких желаний, кроме как уйти домой, у него нет. - И знаете, комиссар, в НАКГО ведь хранится всего-то около полутора миллионов отпечатков, иными словами, генети- ческие профили менее чем двух процентов населения Франции. Франции, заметьте, не мира! А главное, кто может поручиться, что отпечатки в книге Тернэ реаль- ные? Они вполне могут быть... - Из-за этого погибают люди, - оборвал Лемуана комиссар. - Голову даю на отсечение, что отпечатки там реальные. Тернэ разместил их в своей монографии и примерно тогда же вступил в контакт с одним аутистом именно для того, чтобы через этого аутиста мы, если с ним самим случится несчастье, могли во всем разобраться. Даже если бы Даниэль Мюлье не присутствовал на месте преступле- ния , мы бы так или иначе вышли на него, это очевидно. Он... он своего рода ключ, которым мы должны открыть замок. Сделайте это. Пожалуйста. Ученый немного подумал, поставил пустой стаканчик от кофе на стол, вздохнул и слегка наклонил голову: - Ладно, попробую. Но нужно, чтобы кто-то диктовал мне буквы, а я буду их набирать. Он протянул книгу Шарко, но тот сразу же передал ее младшему коллеге: - Займись. Я плохо спал, глаза просто горят. Леваллуа проворчал в ответ: «Ага, можно подумать, я спал!», но, вздохнув в свою очередь, сел рядом с Лемуаном: - Поехали. Тот предупредил: - Постарайтесь не сделать ни одной ошибки, иначе вся работа насмарку. Сей- час покажу вам, откуда начинать, для того чтобы формат соответствовал тому, которого требует компьютерная программа. Вот отсюда, лейтенант, и вниматель-
но! Лейтенант приступил к диктовке: «А, А, Т, А, А, Т, А, А, Т, А, А, Т, Г, Т, Ц, Г, Г, Т, Ц...» Лемуан стучал и стучал по клавиатуре. Прошло минут двадцать, полицейский выдохнул: «Ну, всё!», биолог нажал на клавишу ввода, и несколько секунд они ждали. Первый генетический отпечаток сравнивался в это время с миллионами других, хранившихся на засекреченных серверах здания в Экюлли. Наконец на мониторе появился ответ: РЕЗУЛЬТАТ ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ - Первого отпечатка в картотеке нет, то есть владелец его неизвестен. Похо- же, ваша версия не проходит, а, комиссар? Заканчиваем? - Продолжаем. Они продолжили. Второй отпечаток - результат отрицательный. Они выпили ко- фе, Леваллуа выкурил сигарету, Шарко шагал и шагал из угла в угол. Третий от- печаток - результат отрицательный. Четвертый... Процессоры тихо гудели, венти- лятор шумел. И тут глаза у лейтенанта полезли на лоб. - Не может быть! Вот же он! Нет, я просто глазам своим не верю! Шарко вскочил и бросился к нему. Лемуан в это время прочел появившуюся на экране запись: имя, фамилию, дату рождения. - Грегори Царно. Родился в январе тысяча девятьсот восемьдесят седьмого го- да. Шарко показалось, что ему выстрелили прямо в сердце. Леваллуа так пялился в монитор, словно и впрямь не верил своим глазам. - Черт побери, что бы это значило? - Вы его знаете? - спросил криминалист. Леваллуа кивнул: - Девушка, ставшая жертвой преступления, которое мы сейчас расследуем, на- сколько я помню, виделась с ним в тюрьме. - Он заглянул в глаза Шарко. - Я не ошибаюсь, Франк? Ева Лутц побывала в тюрьме у Грегори Царно, так? Его имя есть в том самом списке заключенных, так? Взволнованный Шарко положил ему руку на плечо. - Пойди-ка, Жак, разомни ноги, я тебя сменю. - Да у тебя глаза слипаются от усталости, а тут нельзя ошибиться даже в од- ной буковке! Уверен, что справишься? - Ты за кого меня держишь? Леваллуа сопротивлялся недолго, и комиссар сел на его место. Почему Тернэ скрыл сведения об убийце в своей книге? Существовала ли между ними связь? Ес- ли да, то какая? Он покачал головой и сосредоточился на строчках букв так, будто решает самый главный кроссворд своей жизни. Вопросы отложим на потом. - Поехали? - спросил криминалист. - Поехали, - ответил полицейский. Пятый отпечаток: результат отрицательный. Пришел Леваллуа, принес три стаканчика кофе из автомата. Результат по шес- тому профилю тоже оказался отрицательным. Они приготовились к новому рывку. Шарко зевнул, потер глаза, Лемуан с хрустом размял пальцы. - Ну что, начнем в последний раз, пока башка не лопнула? И вот Лемуан нажал на клавишу ввода. Седьмой результат, пришедший из НАКГО, был как взрыв. ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ При этом не было ни имени, ни даты рождения, ни фотографии... Лемуан попытал- ся вызвать на монитор подробности. - Биоматериал, благодаря которому был получен интересующий нас генетический отпечаток, поступил из жандармерии всего-навсего три дня назад. Личность не идентифицирована. И это означает...
Шарко вздохнул, провел руками по лицу и закончил: - Что речь идет о биоматериале, взятом на месте преступления, но «хозяина» его до сих пор не задержали. Кроме того, это может означать, что правонаруши- тель совершил подобное впервые, ведь иначе его данные уже были бы в картоте- ке . Надеюсь найти его, но можете ли вы мне сказать, о правонарушении какого рода идет речь? Ученый ответил глухим от волнения голосом: - Об убийстве. (ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ)
Разное РАССКАЗЫ О КАМНЯХ Здорик Т. Флюорит ...Имеет он яркие и приятные цвета, что при прозрачности его в такое приводило заблуждение, что такие камни принимали за топазы, сапфиры, изумруды, хризолиты... В. Севергин, XVIII в. Красные, оранжевые, желтые, зеленые, голубые и синие самоцветы один за дру- гим сверкнули из-под малахитовой крышки нашей шкатулки. И вот последний луч радуги — фиолетовый, минерал флюорит. Флюорит и правда самый фиолетовый из всех известных минералов. Яркие и про-
зрачные фиолетовые разновидности в полировках неотличимы на беглый взгляд от аметиста. Но есть флюориты и еще лиловее: густо-лиловые, почти черные. Их цвет обнаруживается только в мелких осколках. А когда держишь на ладони целую «компанию» кубиков или октаэдров флюорита, словно вырастающих из «кустарника» мелких островерхих призм кварца, кристаллы флюорита глядятся совсем черными, черными и влажными, лишь кое-где проскочит лиловая искорка. Есть флюориты и нежно-сиреневые, отдающие в голубизну. Цвет их густеет, на- растает к углам кубиков, оставляя середину светлой, почти прозрачной, и там, в этой голубоватой глубине, перламутровым зеркалом поблескивают косо рассе- кающие кристалл плоскости. Плоскости совершенной спайности разбивают объем куба или любого неясной формы куска флюорита на угловатые блоки. При повороте глыбы они поочередно озаряются и наполняются светом и цветом. Стоит уронить такой кусок на пол, и он тотчас разлетится вдребезги. Но не на бесформенные черепки, а на аккуратные маленькие многогранники. Среди них нередки совершенно чистые и правильные октаэдры, со всеми «гранями». Однако это не кристаллы, хотя и очень похожи — это спайные выколки. Они огранены не естественными природными гранями роста, а плоскостями спайности минерала. В этом легко убедиться: на настоящих гранях блеск флюорита влажно-стеклянный, а блеск плоскостей спайности перламутровый; грани, особенно грани октаэдра, часто испещрены штрихами, ямками, иногда даже можно разглядеть узоры роста или растворения. (Такие «травленые» грани блестят как свежий мармелад, а на спайных выколках видны лишь свежесколотые ступеньки да блестящие на свету трещинки.) Впрочем, случается, что и естественные кристаллы флюорита имеют форму октаэдров. Но гораздо чаще в природе встречаются кубики флюорита, про- стые или срезанные по вершинкам октаэдрами, — кубооктаэдры. Есть у этого ми- нерала и свои особенные «причуды»: представьте, что один кубик врезан в дру- гой такой же — вершинка выходит ровно посередине грани близнеца. Такие кри- сталлы-близняшки так и называются двойники. Спайный выколок флюорита. Но самый характерный, самый типичный флюорит не образует ни кубиков, ни ку- бооктаэдров, ни двойников. Это сплошные полупрозрачные глыбы в рудных жилах. В массе сплошного флюорита только смутно угадываются призмы, столбики или
тонкие волоконца, расходящиеся веером от осколков породы, захваченной жильной массой. Столбчатые агрегаты флюорита образуют зубчатые, причудливые, как ле- дяные узоры, «кокарды». Сливной шестоватый флюорит — самый типичный и самый эффектный. По строению он, пожалуй, несколько напоминает почки малахита. Но эти гигантские почки полупрозрачны да еще разноцветны. В них видны узоры: сферами или угловатыми фестонами выделяются поверхности таких сферических сростков, темно-лиловыми, светло-чайными, серыми или ярко-зелеными зонками. Ритмичная смена их окраски, их уходящая в глубину полупрозрачного объема кам- ня полосчатость, мерцание света на плоскостях спайности превращают флюорит в великолепный декоративный материал. Зелено-фиолетовый флюорит Калангуя — краса Забайкалья. Похожий, но густо- синий с лиловыми, белыми и желтыми полосами плавиковый шпат из Дербишира из- давна полюбился англичанам. Этот приятный камень получил и симпатичное назва- ние «Синий Джон». Еще в 1765 г. в Англии была основана фирма, изготовлявшая из дербиширского флюорита декоративные изделия для интерьера: каминные доски, канделябры, пепельницы, вазы. Чтобы хрупкий минерал не крошился, перед изго- товлением изделий штуфы флюорита пропитывали смолой. Из таких укрепленных смолой кусков можно было выпиливать тонкие пластинки и сосуды. Ваза из Синего Джона горделиво красуется в Британском музее естественной истории. Друза темного флюорита. Нельзя сказать, что флюорит как красивый поделочный камень не замечали и раньше. В руинах древнего города Тиагуанако в Боливии, вблизи озера Тити- кака, еще в прошлом веке находили древние каменные бусы из обсидиана, синего содалита и флюорита. Из описания римских авторов Плиния и Петрония мы знаем, что в Риме дворцы и виллы патрициев нередко украшали необычайной красоты и дороговизны пестрые мурреновые вазы. Из какого именно материала они были изготовлены, до сих пор неизвестно. До нас не дошла ни одна. Но, может, как раз в этом и кроется до- казательство предположения, высказанного более 100 лет назад и разделяемого А. Е. Ферсманом, о том, что мурреновые вазы были сделаны из флюорита. Потому- то эти вазы и не дожили до нас, разлетевшись на тысячи мелких осколков.
Щедра палитра флюорита: помимо лиловой, фиолетовой краски, в ней проявляют- ся и рсзовые, и желтые, и зеленые цвета. В сочетании с прозрачностью свежие цвета флюорита испокон веков настраивали ювелиров не только на созерцательный лад. Флюорит издавна был главным дублером почти любого драгоценного камня: фальш-топаз, фальш-рубин, фальш-сапфир, фальш-изумруд, фальш-аквамарин, фальш-аметист. Словом, фальш-самоцвет № 1. Выдавал его только маленький штрих — твердость! Твердость флюорита всего 4. Флюорит. Но сколько фальш-имен ни носил этот камень, своего собственного имени мине- рал, известный еще с античных времен, не имел более 1000 лет. Правда, горщики любили его и ласково называли горным или рудным цветком, и неспроста: ведь флюорит — типичный минерал рудных жил. Он сопровождает минералы свинца и вольфрама, олова и сурьмы. Встречается он буквально во всех странах. В Саксо- нии , возле Фрейберга, известен фальшивый топаз различных оттенков: винного, медового, коричневато-желтого. В Швейцарских Альпах (Сен-Готард) и на Урале (недалеко от Асбеста) находят красные, багряные и розовые флюориты — фальши- вые рубины. Очень красив зеленый флюорит: его яркий, живой цвет близок цвету изумруда. Знаменит зеленый флюорит из Макобе, с острова Святого Лаврентия и с Урала. Не менее красивы и синие флюориты, особенно светло-голубые кристаллы из Иллинойса (США) и с месторождения Кент (Казахстан). Густо-синий с белыми и желтыми прожилками флюорит добывают в Дербишире. А как красив наш забайкальский флюорит из месторождения Абагайтуй! В сплош- ных флюоритовых штуфах видны шестоватое сложение минерала и очень красивая полосчатая окраска: лиловые полосы сменяются серыми или зелеными. Не уступает ему по красоте флюорит месторождения Кличка: здесь он образует плотные сфери- ческие почки густого фиолетового или зеленого цвета. И такой красавец сотни лет не имел собственного имени! Наконец, только в середине XV в. в Европе произошло важное открытие, спо- собствовавшее «крещению» минерала. Было замечено, что, когда вместе с рудой в шихту для плавки попадает и флюорит, плавка идет быстрее, топлива требуется меньше, шлаки текут легко и хорошо отделяются от металла. Вот когда опреде-
лилась ценная сущность этого минерала! «Плавень», «плавиковый шпат». Тогда и назвали его «флюорит», от латинского слова «флюоре» — текучий. А вскоре флюорит не меньше полюбился и стеклоделам. Выяснилось, что раствор флюорита в серной кислоте оставляет на стекле несмываемый след. В галантном XVIII в., когда в моде были хрустальные гравированные кубки, блюда, светиль- ники с подвесками, цены не было такому «обработчику» природного горного хру- сталя и стекла, как флюорит. Секрет этой таинственной и необъяснимой в то время реакции — в образовании при взаимодействии флюорита с серной кислотой еще более едкой плавиковой кислоты. Развитие техники вызывало к жизни все новые и новые области применения флюорита. Стремительное вторжение алюминия в машино- и самолетостроение стало возможным только после того, как был разработан и освоен электролизный метод получения этого металла. Ведь выплавить алюминий из руды, как, скажем, медь, железо или олово, практически нельзя. А при электролизе необходимы, помимо самой алюминиевой руды, ускоритель и удешевитель электролиза, фтористый мине- рал криолит. Основное сырье в этом процессе — наш новый знакомец — флюорит. Выходит, при получении алюминия флюорит — компонент № 2. Освоение атомной энергии потребовало разделения изотопов урана. Это удалось сделать только при помощи его фтористых соединений, однако применить эти фто- ристые соединения было не так-то просто: фтор разъедал все оборудование. Но оказалось, что обезвредить всепожирающий фтор может только сам фтор, точнее, его соединения с углеродом — фторуглероды. Фторопластовые покрытия широко применяются не только в химическом машиностроении, но и в ракетостроении. Из фторополимеров изготовляют покрытия кухонной посуды. Из них делают, например, и искусственные покрытия лыжных трамплинов, позволяющих проводить тренировки летом, и даже «запчасти» нашего организма: кровеносные сосуды и тромбозадер- живающие фильтры. Спрос на фтор, на флюорит возрастает с каждым днем. А кристаллы флюорита? С тех пор как синтез твердых и сверкающих корундов и шпинелей стал повседневным делом, в ювелирной практике флюорит не применяет- ся. У него открылось иное, сугубо индивидуальное свойство, делающее его много дороже большинства самоцветов, роль которых навязывали флюориту веками. Ока- залось, что флюорит прозрачен к инфракрасным невидимым лучам. Инфракрасная оптика позволяет фотографировать со спутников, водить самолеты и корабли в полном тумане, изучать атмосферу далеких планет и внутреннюю структуру спла- вов и минералов — вот области сегодняшнего применения горного цветка — флюо- рита . Годен для оптики лишь бесцветный и абсолютно прозрачный флюорит. В при- роде такого сырья очень мало, и оно очень дорого. Но и тут мы научились под- ражать природе: если расплавить светлый (даже и не идеально бесцветный) и хо- тя бы отчасти прозрачный флюорит, из расплава можно получить оптически чистое сырье. Ведь окраски флюорита в отличие от других самоцветов определяются не только и даже не столько примесями. Вот здесь и настало время попытаться ра- зобраться в вопросе: Кто, когда и давно ли налил Во флюорит лиловых чернил? Как раз этим вопросом занимается, в частности, физик и минералог А. Н. Пла- тонов , изучающий природу окраски минералов. Оказывается, что «чернила» эти — дело совсем не простое. Сравнительно прост состав минерала флюорита — ион кальция и два иона фтора (CaF2) . Проста структура его кристаллической решет- ки: ионы кальция «сидят» по вершинам куба и по центрам кубических граней, об- разуя гранецентрированные кубы, а ионы фтора — в центрах каждого из восьми маленьких кубиков, на которые можно мысленно разделить эти большие гранецен- трированные кубы.
Но ни кальций, ни фтор, ни хромофоры одним своим присутствием не могут вы- звать цвет. Откуда же берется эта густо-лиловая, да еще пятнами, как чернила, расползающаяся по кристаллу окраска? Ведь как раз эти чернильно-черные флюо- риты обычно почти не содержат примесей. Правда, иногда фтора в них несколько больше, чем положено по формуле. Вот на этот-то избыточный фтор и обратили внимание ученые. И еще на запах озона: стоит разбить такой вот чернильно- фиолетовый кусок флюорита, и в воздухе появится ощутимая примесь озона. Неда- ром одно из названий флюорита — «вонючий шпат». В свое время была выдвинута такая гипотеза: избыточный фтор, соединяясь с влагой воздуха (Н20), быстро образует атомы фтористого водорода HF и ОН. Ионы ОН также быстро разлагаются на водород и озон. А озон, очень сильный окислитель, способен моментально окислить самую ничтожную примесь марганца, которая и обуславливает фиолетовую окраску. Значит, все-таки примесь? Но случается, что и малой примеси не удается обнаружить, а окраска появля- ется пятнами, неровная. Скажем, в бесцветном, беспримесном флюорите можно вы- звать чернильную окраску, пропуская через кристалл разряды электрического то- ка. Значит, причину окраски надо искать и не в примеси? Легко представить, что под действием внешних причин (разряда тока или радиации) решетка кристал- ла может исказиться, в ней образуются дефекты. Особенно много дефектов может появиться в кристаллической решетке, если в минерале имеется хотя бы незначи- тельная примесь урана или тория. Такая примесь словно расшатывает решетку из- нутри. Известно, что именно чернильно-черные флюориты сопровождают урановую минерализацию. Решетка у минерала, как вы помните, ионная, т. е. сколько в ней отрицатель- ных зарядов, столько должно быть и положительных. Если же в каком-то узле ре- шетки возникает избыток или недостаток электронов, то часть ионов перемещает- ся из узлов решетки в промежутки между ними, а в узле образуется пустота — вакантное место, «дырка». Раз дырка — значит дефект. Физики называют ее кра- сиво — «электронно-дырочный центр окраски». Как же «дырка» может влиять на цвет? Природа вечно стремится к совершенству, устранению любых дефектов. Так и кристаллы стараются «залатать дырки» в своей решетке. Поглотив часть световой энергии, ионы решетки приходят в возбуждение: их электроны «соскакивают» со своих законных орбит (электронных уровней) и захватываются дырками, как «ло- вушками». Поглощаются при этом, как правило, лучи, близкие тепловым, т. е. красные и оранжевые, а сами минералы окрашиваются соответственно в голубые, синие, лиловые и фиолетовые тона. Как раз эти краски характерны для флюори- тов . Подобные минералы имеют еще одну особенность — электроны, попавшие в «дыр- ки» решетки, обычно закрепляются там непрочно, они легко возвращаются на при- вычные места — на положенные электронные уровни. При этом они возвращают и захваченную энергию, испуская световые лучи, — минерал светится, люминесциру- ет, флюоресцирует. Минералы группы кварца Ценность его заключается в прозрачности и сход- стве с двумя основами жизни — водой и воздухом Ал Бируни XI в Рассвет, спускаясь с небес, не достиг еще Нового Кома. Спят домочадцы, ра- бы , животные. В смутной мгле неведомая птица уверенно возвещает приход нового
дня. Часы между ночью и рассветом, первые часы после короткого сна, Плиний любит больше всего. Некогда бесстрашный военачальник, признанный тактик кава- лерийской атаки, прокуратор Иберии и Сирии, прославленный историк, Кай Плиний Секунд занят сегодня естественной историей. 37-й том. Минералогия. Глава о «кристаллус», этих удивительных созданиях, что встречаются высоко в горах, там, где льды не тают никогда. О них писал великий Аристотель: «Из воды рож- дается кристаллус, когда она полностью утрачивает теплоту». В этом убежден и Плиний. «Кристаллус возникает, — пишет он, — в результате замерзания жидкости в условиях сильного мороза, подобно тому, как образуется лед. Это подтвержда- ется присутствием кристаллуса лишь в тех местах, где выпадает снег и бывают жестокие морозы. Таким образом, можно определенно утверждать, что он пред- ставляет собой в действительности лед и ничего более. В связи с этим греки дали ему название «кристаллос», что означает «лед»... В Европе добывают заме- чательный кристаллус, причем исключительно на вершинах Альп». Удивительное дело! Везде, где бы ни встретился горный хрусталь, а встреча- ется он повсюду, догадка о его близости льду возникала всегда: «Хрусталь за- рождается в самой середине ледяных гор», — считали эскимосы Аляски; «ледяным камнем» назвало его одно из племен североамериканских индейцев; сходного мне- ния придерживались и по другую сторону Тихого океана — в Китае и Японии. Хру- сталь — «это снег, ставший твердым за многие годы», — писали в манускриптах ученые-европейцы в XIV в. Догадка, возникшая из чисто внешнего сходства, си- лой векового авторитета превратилась в почти азбучную истину. Однако рано или поздно в науке всегда находятся живые умы, склонные к проверке азбучных ис- тин. Эта держалась особенно долго, только в XVII в. физик Р. Бойль усомнился в тождестве льда и хрусталя. Измерив их удельные веса, он выяснил, что веще- ства эти абсолютно разные. Но и после того как вековое заблуждение было опровергнуто, традиционное на- звание «хрусталь» — «лед» осталось за прозрачной разновидностью минерала, а за непрозрачной, молочно-белой, серой или буроватой укрепилось название «кварц». Впервые появилось оно в Рудных горах от подобного немецкого термина «кверклюфтерц» (руда секущих жил), короче — «кверерц», а еще короче «кварц»- Есть и другое, немного смешное объяснение: если растирать крупинки кварца, раздается скрежет: «кварр-кварр-кварр» («кварр» по-немецки — скрежет, квака- нье) . Почти готовое слово «кварц». Иногда корень ищут в славянском слове «твердый» (у древних славян оно звучало «твруду», а у их западных родичей, часто работавших в Саксонии рудокопами, и вовсе похоже на кварц — «кварду»). Истинно одно — появилось это слово у горщиков в рудных горах, и не случайно. Не только здесь, в Рудных горах, — повсюду в рудных жилах минералы различ- ных металлов тесно связаны с кварцем. Словно бесчисленные грузовые лифты, поднимают горячие кремнекислые растворы соединения металлов из земных недр. Растворы движутся в горных породах по трещинкам, раздробленным и пористым зо- нам. Постепенно температура их падает, и металлы оседают в виде различных рудных минералов: молибденита, вольфрамита, галенита и многих, многих других. Тем временем превращается в твердое минеральное вещество и кремнезем раство- ров; в виде сплошного сливного кварца он слагает тело рудных жил, а в пустот- ках и открытых трешниках, там, где пространство позволяет кристаллам расти свободно, возникают «хрустальные погреба» — полости, сплошь заросшие щетками островерхих призмочек кварца и красивыми сростками-друзами. Такие погребочки изредка встречаются и в пегматитах, а гораздо чаще в специальных хрусталенос- ных жилах. Название «хрустальный погреб» пришло из Швейцарских Альп, где еще в 1719 г. был описан один такой погребок в оловорудных кварцевых жилах. Оттуда среди других извлекли кристалл кварца в 800 кг. Огромные кристаллы-обелиски длиной до 7 м известны на Мадагаскаре. В Музее имени А. Е. Ферсмана хранится кри-
сталл темного кварца с Урала; многие помнят его фотографию в книге А. Е. Ферсмана «Занимательная минералогия»: девочка лет шести обнимает кристалл од- ного с ней роста. Кристалл горного хрусталя. Выходит, именно кварц подготовил для нас многие месторождения ценнейших ме- таллов : золота и олова, вольфрама и висмута, бериллия, свинца, цинка, ртути. Его серые с жирноватым блеском зернышки можно разглядеть в граните и в за- стывшей лаве — кварцевом порфире, в песчанике и кварците, в полосчатом гнейсе и слюдистом сланце и в самом простом речном песке. В вулканическом стекле — обсидиане, в пестрой яшме, роговике и разноцветных кремнях зернышек кварца не увидеть, но и эти породы больше чем на 90% сложены кремнеземом и состоят в ближайшем родстве с кварцем, несмотря на их совсем несхожее обличье. Минералы группы кварца повсюду. И не удивительно — ведь построены они из распростра- неннейших на Земле элементов — кремния и кислорода (Si02) . И вместе с тем кварц — один из самых необычных минералов. Это становится понятным при первом же внимательном взгляде на его кристаллы, те самые, на- верняка, знакомые шестигранные призмы, отточенные по концам, как карандаши. Шестигранные? Значит, подобно бериллу, кварц компонует свои грани вокруг шес- терной оси? Не будем торопиться. Внимательно рассмотрим заостренную, как пи- рамидка, головку кристалла. Обычно грани ее не равны: чередуются большие и маленькие. Большие чаще семиугольные и блестящие, маленькие — треугольнички с тусклым блеском. Кристаллографы, тщательно изучив огранку, установили, что головка кварца формируется двумя ромбоэдрами. Один разросся свободнее, воль- нее, а второй оказался несколько «зажатым». (Изредка, правда, одинаковыми бы- вают все шесть граней головки; тогда они внешне совсем похожи на шестигранную пирамидку.) Но не только головка состоит из пары различных ромбоэдров, не вполне одина- ковы и грани шестигранной призмы. Все они несут поперечную штриховку, но на трех гранях (опять-таки через одну) бороздки под головкой редкие, а на трех промежуточных тонкие и частые. Перебрав с десяток кристаллов кварца, вы не- пременно найдете, хотя бы на одном из них, на стыке призмы и ромбоэдров со-
всем маленькие блестящие грани: косо поставленные ромбики или трапеции. На идеальном кристалле кварца каждой из таких граней по три на верхней головке и по три на нижней. Когда смотришь на кристалл прямо, эти маленькие грани ока- зываются в левой или реже в правой части верхней головки. Соответственно и кристаллы кварца называют «левый» и «правый». Но раз одинаковые грани повто- ряются, как вы заметили, не шесть, а только три раза, значит, и ось симметрии у кварца не шестерная, а только тройная. Левый и правый кристаллы кварца. Но у кристаллов кварца редко сохраняются оба конца. Гораздо чаще один кон- чик прирастает к материнской породе, к стенке полости или трещинки. Поэтому кристаллы кварца обычно напоминают граненые карандаши, отточенные с одного конца, или остроконечные обелиски. К тому же кристалл растет не в одиночку, со всех сторон его окружают соседи. Срастаясь, они образуют друзы, похожие то на старинные замки, то на колючие щетки. Такой облик кристаллов кварца, как и всех других минералов, продиктован строением его кристаллической решетки: решетка кварца напоминает объемную
кружевную спираль, благодаря винтовым осям она может закручиваться слева на- право или справа налево. И как раз это спиралевидное внутреннее строение обу- словило такие важные для технического применения свойства кварца, как пиро- и пьезоэлектричество, т. е. появление на поверхности кристаллов кварца электри- ческих зарядов при механическом давлении (пьезоэффект) или изменении темпера- туры (пироэффект). Особенно важно для технического использования обратное яв- ление: возникновение стабильных механических колебаний в кристаллах, помещен- ных в электрическом поле. Это свойство кварца широко используется при стаби- лизации частоты электромагнитных колебаний. Множество разных условий определяют рост кристаллов: температура растворов, их концентрация, давление, под которым они поступают к месту кристаллизации, количество и характер минералов-соседей, наконец, само положение кристалла в полости, где он растет. В разных условиях кристаллизации вырастают кристаллы совершенно различной на первый взгляд огранки. Но стоит приглядеться, выясня- ется, что в них присутствуют одни и те же грани. Все дело в соотношении их размеров, оно и меняет облик кристалла до неузнаваемости. Минералоги заметили, что из горячих гидротермальных растворов чаще всего вырастают удлиненные шестигранные призмы с пирамидальной головкой: оба ромбо- эдра образуют здесь равноценные треугольнички, но господствует при таком об- лике кристаллов шестигранная призма. В хрустальных погребах пегматитов и кварцевых жил хрусталь принимает свой классический вид: с большим ромбоэдром чередуется маленький, нередко развиты оба конца и длина призмы в 3-4 раза больше ее толщины. В некоторых пегматитах, например, на Волыни ромбоэдры та- кие острые, а призмы такие длинные, что весь кристалл вытягивается как обе- лиск . Их так и называют обелисковидные, тем более что цвет таких кристаллов темно-коричневый или черный. Зато в пегматитах Карелии встречаются почти ку- бические кристаллы кварца: призма вовсе «выпала» из их огранки и шесть раз- росшихся граней одного ромбоэдра придают таким кристаллам необычный для этого минерала вид кубика. Хёркимерские диаманты.
Особняком стоят хрустальные диаманты — мелкие, не больше 5 мм, водяно- прозрачные кристаллики, искрящиеся на солнце множеством блестящих граней. Призмы в их огранке тоже почти нет — сохранился лишь узкий поясок, зато рав- номерно развитые с обоих концов ромбоэдры превращают кристаллы в аккуратные дипирамидки, не нуждающиеся в огранке. Это одни из тех немногих камней, кото- рые можно поставить в оправу прямо такими, какими они выросли в природе. Диа- манты! В серых неказистых материнских породах — сланцах, известняках, песча- никах, где они выпадают в трещинках из остывающих, почти холодных растворов, они горят и сверкают как настоящие бриллианты. Поэтому везде, где бы их ни находили, — в Венгрии, во Франции, в Германии, Англии или Америке — их назы- вали диамантами, но с соответствующей географической приставкой: мармарош- ские, алансонские, бристольские, корнуэльские, штольбергские, шаубергские, арканзасские и многие другие. Есть такие диаманты и у нас — в Карпатах и в Крыму, возле Бахчисарая. А как много значит в жизни кристаллов их положение во время роста! Ведь ка- ждый из них, так же как и все остальные бесчисленные живые и неживые предметы на Земле, всегда находится в поле земного тяготения. И если он торчит или ви- сит вертикально в полости хрустального погребка, сила тяжести направлена вдоль длинной оси и кристалл питается равномерно и может выявить всю заложен- ную в его структуре симметрию. Причем, если он висит головкой вниз, грани вы- растают чистыми и блестящими, а если торчит с «пола» миаролы вверх, на его гранях собирается масса «сора»: мелкие обломки кварца, чешуйки и иголочки бо- лее поздних минералов, новая генерация мелких кристалликов кварца. Если эти разные кристаллы видны на боковых гранях, тогда по положению этой «компании» кристаллов-малышей на гранях можно определить ориентировку кварца в процессе роста. Когда длинная ось кристалла направлена наклонно или горизонтально, пи- тающие растворы обтекают его неравномерно, в кристалле вырастают не все воз- можные грани, он получает лишь одну плоскость симметрии. Бывает и так, что температура растворов сильно снизилась, а их приток все продолжается. И тогда в этой же полости на старых длиннопризматических кри- сталлах, как на ножках грибов, нарастают новые кристаллы. Они похожи на цар- ские скипетры да так и называются — скипетровидные. О формах кристаллов кварца можно было бы говорить еще очень и очень много: они разнообразны и прекрасно изучены. Именно на кварце датский анатом и гео- лог XVII в. Н. Стеной впервые установил один из важнейших законов кристалло- графии — постоянство углов в любом кристалле, принадлежащем определенному ми- нералу . Всех форм выделений кварца в природе нам здесь даже не перечислить. Мы лишь вкратце упомянем еще несколько самых важных и интересных: «рыбки» — ихтиоглипты кварца в письменном граните (еврейском камне), которые в точности напоминают древние письмена и возникли при одновременной кристаллизации квар- ца и полевого шпата в полости пегматита. Или удивительно похожие на елочку скелетные кристаллы кварца, выросшие при дефиците питания. Очень часто кварц образует двойники — кристаллы-близнецы, сросшиеся так тесно, с полным соот- ветствием ориентировки их главных кристаллографических направлений, что уви- деть в этом многогранном произведении природы сросток, а не единый кристалл сможет лишь искушенный глаз. Обязательно надо упомянуть и о кристаллах кварца, развивающихся прямо по другим минералам, принимая их форму. Так возникают, например, хрупкие конст- рукции замещения кварцем тонких листочков бумажного шпата-кальцита или заме- чательные переливчатые ювелирные камни: тигровые, кошачьи или соколиные гла- за . Кварц в таких «глазах» замещает тонковолокнистый минерал амфибол. Шелко- вый отлив остается от амфибола, но появляется твердость кварца и способность принимать и сохранять полировку.
Псевдоморфоза кварца по амфиболу кошачий глаз. Рутиловое "солнце" в кристалле кварца. К этим переливчатым «глазастым» камням близки излюбленные коллекционерами кварцы с включениями — кристаллы, захватившие при кристаллизации мелкие кри- сталлики других минералов. Самые распространенные — иголки и нити рутила. Медно-красные, толстые, как штопальная игла, «стрелы Амура», подчас расходя- щиеся венчиком, или золотисто-соломенные, тончайшие «волосы Венеры» (на Вос- токе их считали священными волосками из бороды Пророка). Но «волосатики», так зовут подобные кварцы на Урале, могут включать не только рутил, но и тонкие, нежные иголочки гетита, серебристого антимонита или козалита, зеленые нити хлорита, шелковистые асбеста. Мелкие чешуйки слюды или гематита превращают кварц в мерцающий золотистый или зеленоватый авантюрин (в прошлом веке такие
камни, бывшие в моде, называли салонным именем «собрание любви»). Необыкно- венно красиво выглядят в прозрачном кварце и раухтопазе мелкие золотинки или правильные кристаллики пирита. А может быть, в связи с кварцем вы слышали та- инственные слова «голубые лучи»? Эти хитрые лучи видны не всегда: они блещут лишь при определенном угле наклона. Их природу установили сравнительно недав- но: выяснилось, что эффект сияющих, как тончайшие дождевые струи, лучей соз- дают каналы, заполненные газом или жидкостью, своеобразные эффектные дефекты кристалла, расходящиеся веером от твердых включений, или создающие сеточку тончайших трещин при выпадении из состава высокотемпературного кварца некото- рых примесей. А какого цвета бывают кварцы? Основные для них два: белый, включающий все цвета спектра, и черный, словно поглотивший радугу. В водяно-прозрачном хру- стале радуга нет-нет да и проглянет — то сверкнет цветными искрами в камне, ограненном бриллиантовой розой, то переливается тонкими пленками внутри тре- щиноватой глыбы хрусталя. Изобилие таких с волос толщиной трещинок наполняет весь объем маленькими спектрально-чистыми радугами, и такой кварц получил на- звание радужного. А есть и такая разновидность: вы, наверное, видели в осен- нем лесу изогнутые паруса паутины, сплошь покрытые каплями росы: точь-в-точь, как роса, выглядят серебристые пузырьки жидкости и газа, покрывающие волни- стые поверхности трещин внутри хрустальных глыб, — это тоже своеобразные включения. А если мельчайшие пузырьки заполняют весь объем, кварц становится молочно-белым. Именно так выглядит обычный кварц рудных жил. Реже он бывает молочно-розовым, как кисель с молоком. Розовый кварц всегда непрозрачный и лишь неравномерно просвечивает на отдельных участках. Его нежная легкая окра- ска быстро выцветает на солнце. Черный кварц — морион — в изломе напоминает вар, а в кристаллах выглядит траурно, приводя на память кладбищенские обелиски в миниатюре. Между черным и белым есть все переходы разнообразных коричневых тонов. В них всегда заметен оттенок серого, оправдывающий общее название таких кварцев — дымчатый кварц, раухтопаз. При осторожном и медленном нагревании до +300—320 С серый оттенок исчезает, «улетучивается» как дым, цвет кристаллов теплеет, становится золо- тистым, солнечным, кварц становится похожим по цвету на топаз. Превращать мо- рионы в «топазы» на Урале умели издавна, осторожно запекая кристаллы в хлебе. Ограненный раухтопаз. Изредка встречаются в пегматитах и природные кристаллы желтого цвета. В честь лимона их назвали цитрины. Ювелиры называют его иногда просто «желтый
кристалл». Цитринам свойственны все оттенки желтого цвета: винные, медовые, золотистые и розовато-желтые. Впрочем, розовые и красные оттенки встречаются лишь у «облагороженных» камней. Эти камни претерпели двойное превращение: в природе они возникли лиловыми или сиреневыми (такие кварцы называются амети- стами) , затем, так как золотистые камни более редки и дороги, чем бледно- лиловые, их прокалили в специальных печах при температуре +575—750 С и пре- вратили в красивые яркие цитрины. Но в продажу они поступают под еще более эффектным именем — топазы. Конечно, как всегда в подобных случаях, топазы с приставкой: «мадейра-топазы», «пальмейра-топазы», «золотые топазы». Все это уругвайские и бразильские аметисты, лучшие из них — «золотые топазы», полу- ченные из аметистов Риу-Гран-ду-Сул. Интересно, что тон камней после обжига получается различный у аметистов из разных месторождений. Камни Мадагаскара, например, имеют после прокаливания красноватый оттенок, а аметисты Монтесумы (Бразилия) приобретают необыкновенно красивый золотисто-зеленый цвет, похожий на цвет волынских бериллов или демантоидов. Они даже имеют специальное назва- ние — празиолит. Мутные непрозрачные аметисты нагревают еще сильнее, и тогда они становятся молочно-голубыми и опалесцируют как лунные камни. Золотые, оливково-зеленые, лунно-голубые камни получают, прокаливая амети- сты при различных температурах. Но и природный, непрокаленный аметист остает- ся одним из самых популярных камней, издавна известных и любимых. Оттенки аметистов разнообразны: бледно-сиреневые и ярко-лиловые, иногда с отчетливой примесью дымчато коричневого, иногда цвет их приближается к лаван- дово синему или пурпурному. Красновато-лиловому цвету, похожему на цвет раз- бавленною красного вина, видимо, и обязан минерал своим названием («амети- стос» по-гречески — непьяный). Друза кристаллов аметиста. Еще с античных времен этот камень был символом трезвости, амулетом, охра- няющим от опьянения. Считалось, что если пить вино из аметистового сосуда, то
вино не охмеляет. А в старинном русском лечебнике об аметисте сказано так: «Сила этого камня такова: пьянство отгоняет, мысли лихие удаляет, добрым ра- зумом делает и во всяких делах помещен. Аще кто этого камня изопьет, то не- плодного плодным делает и окорм гасит, воинских людей от недугов оберегает и ко одолению приводит, и к ловлению зверей диких и птиц добре есть помощен. Аметист не допускает того, кто его носит, в памяти отходить». Окраска в кристалле аметиста почти всегда распределена неравномерно — часто кончик кристалла темный и прозрачный, а основание белесое и мутное. Можно видеть внутри кристаллов более темные полосы — зоны, параллельные граням ромбоэдра или сектора, расходящиеся косыми клиньями от центра. Но не- равномерность окраски не всегда портит камень, иногда она даже придает ему своеобразие: таковы темные фантомы — кристаллы-приведения внутри более свет- лых — свидетели перемен в, казалось бы, без мятежной и недвижной жизни камня. Есть у аметистов коварное свойство: их цвета, глубокие и живые, при солнеч- ном свете, при электричестве блекнут и мертвеют. Это исключительно дневные камни — в этом отчасти кроется причина и переделки их на золотистые цитрины. Но бывают исключения из этого правила: А. Е. Ферсман, особо выделяя красоту уральских аметистов, писал: «Аметисты всех других месторождений при искусст- венном освещении теряют игру, красоту и сочность тона; аметисты Среднего Ура- ла сохраняют свой блеск, а камни Тальяна или Санарки загораются кровавыми от- блесками» . По времени образования аметист — это один из поздних кварцев. Образовался он при низких температурах растворов в занорышах — полостях пегматитов в са- мые поздние моменты их образования, в хрусталеносных кварцевых жилах. Именно здесь можно встретить аметистовые скипетры — лиловые головки, наросшие на бо- лее ранние тонкие призмочки кварца. Самые темные и красивые аметисты, в том числе уральские и родезийские, возникли в трещинах, рассекающих гранитные массивы: щетки и друзы густо-фиолетовых кристаллов бипирамидального облика растут в зияющих щелевидных пустотах, выстилая их стенки. В вязкой белой или зеленоватой глинке, заполняющей полости в самой середине приоткрытых пустот, можно найти кристаллы с двумя целыми острыми кончиками. Аметисты Бразилии тоже образуются из низкотемпературных растворов, но при- рода их совсем другая. Колоссальный по площади покров базальтовой лавы зани- мает бассейн реки Параны. Его площадь около 1,5 млн. км2, а толщина базальто- вого слоя до 800 м. И на всем его протяжении верхняя часть гигантского лаво- вого плаща переполнена закристаллизованными пузырями газов и паров — агатовы- ми и халцедоновыми миндалинами. Серединки этих миндалин — жеоды — устланы кристаллами горного хрусталя и аметиста. В 1900 г. в Бразилии была вскрыта гигантская миарола, целая пещера длиной 10 м и шириной 5 м, все стенки кото- рой сверкали крупными и темными кристаллами аметиста. Но облик этих аметистов совсем иной — столбчатый или обелисковидный. Обычно аметисты Бразилии бледно- сиреневые, пятнистые или зоначьные. Естественно, что запасы этих месторожде- ний очень велики, но аметисты не всегда качественные. Их-то и принято «обла- гораживать» , превращая в золотистые «топазы». Там же введен и еще один способ быстрой и дешевой обработки: кристаллы и их обломки окатываются в специальной машине, похожей по конструкции на шаровую мельницу, таким образом, что окаты- ши приобретают совершенно гладкую и блестящую поверхность, но форма их выгля- дит как форма природной гальки. Такой способ обработки называется галтовкой. Но не только крупные кристаллы, пригодные для огранки или украшающие витри- ны минералогических музеев, вызывают наше восхищение. Кто из людей, увлекаю- щихся минералогией, не любовался аметистовыми щетками? Маленькие кристаллики, иногда не больше 2—3 мм, а то и еще меньше, так тесно прижаты друг к другу, что торчат лишь их остроугольные головки да поблескивают треугольнички гра- ней. Чаще всего такие щетки возникают там, где толща горных пород, скажем
песчаников, разбита сетью трещин. По этим трещинам сочатся растворы. Выщела- чивая кремнезем из окружающих пород, эти едва теплые растворы осаждают в тре- щинах хрусталь и аметист, словно инкрустируя всевозможные пустоты покрывалом островерхих мельчайших кристаллов. Иногда площадь щеток аметиста достигает десятков и сотен квадратных сантиметров, например, на месторождении Мыс Ко- рабль на побережье Кандалакшской губы Белого моря. Множество прекрасных, подчас уникальных свойств отличает кварц. И пожалуй, ни одно из них не осталось неиспользованным, начиная с самого внешнего — гар- моничной , торжественной формы кристаллов. У жителей острова Мадагаскара, где кристаллы кварца с незапамятных времен собирали в руслах рек и на поверхности гранитного массива, с глубокой древности существовал обычай водружать на мо- гилах предков крупные кристаллы кварца. При посещении могилы родственники как поминальный дар приносили кристаллики и куски хрусталя. Не обходились без хрусталя и ритуальные празднества в честь Луны. Хрусталь был посвящен Луне, и, так как именно отсюда, с Мадагаскара, он вывозился в страны Азии и Среди- земноморья, на карте Птолемея Мадагаскар назывался островом Луны. Но не только население Мадагаскара верило в магические свойства хрусталя. Известно, какую большую роль играл культ умерших в Египте. Особенно важным считалось сделать точное изображение покойника, чтобы его душа могла посе- литься в этом пристанище после гибели тела. И вот глаза погребальных статуэ- ток и масок нередко инкрустировались аметистом и хрусталем. Из хрусталя выта- чивалась радужная оболочка, покрывавшаяся изнутри смолой. Ритуальные магические предметы выполнялись из хрусталя и у американских ин- дейцев. А. Е. Ферсман упоминает об очень древнем изображении черепа из горно- го хрусталя, найденного в Мексике и окруженного религиозным почитанием мест- ных жителей. Но особенно подробно и интересно Александр Евгеньевич пишет о таинственных хрустальных шарах. Эти «читающие» шары известны в Греции и Риме. Они использовались как увеличительные линзы и. . . как зажигательные стекла — огонь жертвенников, курильницы с фимиамом (священными благовониями) возжига- лись при помощи хрустальных шаров. Среди античных текстов имеется, например, такой (перевод И. И. Шафрановского): В руки возьми ты кристалл, несравненный сияющий камень — Отблеск небесных лучей в камне таком отражен. Радует сердце богов его неземная прозрачность. Если с кристаллом в руке к храму приблизишься ты, Просьбе смиренной твоей никогда небеса не откажут. Слушай теперь и узнай камня священного мощь. Хочешь ли пламя извлечь, не боясь разрушений пожара? Установи же кристалл перед смолистой корой. Падает луч на кристалл, отражаясь от жаркого солнца, И, проходя сквозь него, светит сперва на кору. После и луч и смола, вместе сойдясь, образуют Дым, а затем — огонек, а затем — всепобедный огонь, — Дивное пламя сошло к нам из высот первозданных. Хрустальные шары так красивы и приятны в руках, что постепенно из чисто ре- лигиозных, культовых предметов они перешли в быт: римские патрицианки и япон- ские вышивальщицы шелком любили охлаждать ладони хрустальными шарами «ввиду их освежающей прохлады». Изготовление таких шаров — дело нелегкое и кропотли- вое , раньше на него тратились годы. В XIX в. мода на эти шары сохранялась. Ведь как справедливо утверждает Гёте, «в мире минералов самым прекрасным яв- ляется самое простое». Так как для таких шаров нужен идеальный прозрачный кварц, шары диаметром 15 см и больше были баснословно дороги. Самый крупный
хрустальный шар находится в Национальном музее США. в Вашингтоне. Его диаметр 33 см, а масса 48,5 кг. Стоит такой шар не меньше четверти миллиона долларов! Предметом роскоши, незаменимым материалом для изготовления ваз, кубков, не- больших скульптур, изображающих животных и людей, горный хрусталь стал еще в античные времена. Некоторые из этих предметов дошли до наших времен и украша- ют музеи мира. В 60-х годах уникальнейшие находки были сделаны археологами в окрестностях Микен. Одна из гробниц, Омикрон, даже получила название «Хру- стальная гробница». Здесь была погребена девушка, среди ее украшений — серег, диадем, браслетов — имелись булавки с хрустальными головками. Но самой вели- колепной вещью была плоская чаша из горного хрусталя, сделанная в форме пти- цы, тело которой образует основную емкость чаши, хвост — слив, а изящно по- вернутая головка и шейка — ручку сосуда. Ученые датируют возраст находки XVI в. до н. э. Хрусталь веками оставался незаменимым материалом для сверкающих сосудов и светильников. В конце XVIII и начале XIX в. особенно модны были хрустальные подвески на подсвечниках и люстрах, рассыпавшие цветные искры в дворцовых и бальных залах, великолепных торжественных кабинетах. Увлечение этими нарядны- ми и пышными изделиями не кончилось и по сей день, но начиная с XIX в. хру- сталь в этих изделиях вытеснило высококачественное стекло. И слово «хрусталь» без эпитета «горный» стало означать именно такое стекло. Не уступая по красо- те природному хрусталю, чешский «богемский хрусталь» во много раз дешевле. Однако чистый прозрачный кварц нашел сегодня применение в технике, здесь открылись его самые ценные качества. Современная техника использует глубоко спрятанные свойства кварца: оказыва- ется, этот минерал прозрачен не только в видимой, но и в инфракрасной и ульт- рафиолетовой области спектра. Он находит применение во многих оптических при- борах в качестве призм, линз, спектральных окон. Физические параметры кварца почти не зависят от внешних условий: он имеет малые коэффициенты линейного и объемного теплового расширения, мало изменяю- щиеся константы упругости. Эти качества, а также высокая однородность и хими- ческая стойкость кварца, пьезоэлектрические свойства сделали кварц незамени- мым при создании стабильных кварцевых генераторов. Такие генераторы по своему назначению аналогичны обычным, используемым в радиотехнике. Основа генератора - колебательный контур. В кварцевом генераторе колебательный контур состоит не из катушки и емкости, а из кварцевой пластинки. При деформации пластинки на ее поверхности появляются заряды, и, наоборот, подведение электрических зарядов к поверхности кристалла вызывает механическую деформацию. Механиче- ские колебания сопровождаются колебаниями величины электрического заряда на поверхности пластинки, так же как на пластинах конденсатора в обычном колеба- тельном контуре. Особенность контура, использующего кварцевую пластинку, в том, что он настроен на строго определенную частоту, зависящую от размеров пластинки. Вот тут особенно важно, что физические параметры кварца очень ста- бильны: кварцевые генераторы обладают высокой стабильностью частоты. Легко представить, как нужны такие генераторы в радиотехнике, радиолокации, радионавигации... и для измерения времени. Вспомним, что основа часов — маят- ник , который совершает колебательное движение. В кварцевых часах использовано колебание электрических зарядов. Еще недавно, такие часы обладали наибольшей точностью хода. Они позволили обнаружить неравномерность суточного вращения Земли, влияние притяжения Луны на ход эталонных маятниковых часов. Хотя сей- час наиболее точными эталонами времени являются квантовые стандарты частоты с пучками атомов цезия, кварцевые часы являются по-прежнему важнейшим элементом службы времени: их ход, сверенный с квантовыми часами, отмечает точное время. Идеальный блок природного горного хрусталя, прозрачный, без пузырьков и трещинок, да к тому же достаточного для использования в радиотехнике или оп-
тике размера, — большая редкость и ценность. С ним давно и успешно конкуриру- ют кристаллы кварца, выращенные из обычного кварца в автоклаве на природных затравках. Есть и другие важные области применения кварца. Во многих отраслях техники используется специальное кварцевое стекло (плавленый кремнезем). Такое стекло получается при расплавлении чистых разновидностей кварца, таких, в которых сумма посторонних примесей не должна превышать тысячные доли процента. Это может быть горный хрусталь — жильный зернистый кварц, искусственно выращенные кристаллы кварца. Кварцевое стекло наследует у минерала множество важнейших свойств: термо- стойкость и огнеупорность, прозрачность для волн различной длины, стойкость к химическим реактивам и радиации, очень маленький коэффициент объемного и ли- нейного расширения. Потребителей этого высококачественного сырья очень много. Как увидеть процессы, протекающие в металлургических печах или атомных реак- торах? Это позволяют сделать кварцевые «глазки» — смотровые окошечки из квар- цевого стекла. Неизбежно шах1 за шагом продвигается человек в глубь Вселенной. Океанское дно и космос — два новых необозримых пока материка. Встретиться ли- цом к лицу с космосом и океаном позволит лишь тонкая прозрачная переборка кварцевого стекла: окна подводных лабораторий, люки батискафов и летательных космических аппаратов, начиная от исследовательских многотонных станций и кончая миниатюрными метеорологическими спутниками. Изучение атмосферы Венеры и ландшафтов Марса стало доступным благодаря кварцевым элементам измерительных приборов. Немало дел у кварцевого стекла и совсем рядом с нами, в нашей ежедневной жизни. Лампы из кварцевого стекла, пропускающие ультрафиолетовые лучи, позволяют загорать и лечиться. Есть спе- циальные стекла с избирательным поглощением световых волн. Часть таких стекол изготовляют как бактерицидные: свет, прошедший сквозь них, убивает бактерии. Но можно по этому же принципу приготовить лампы противоположного действия: их свет благотворно влияет на полезные для человека микроорганизмы, способствуя их ускоренному развитию. В оптике применяются специальные многокомпонентные стекла с микродобавками различных металлов: алюминия, цинка, магния. Эти стекла резко улучшают качество микроскопов, биноклей и необходимых многим лю- дям очков. Но прозрачность не всегда нужна стеклу. Массовый потребитель кварцевых стекол — химическая промышленность: перегон- ные трубы, крупные емкости и качественная химическая посуда — без этих про- стых вещей химия не продержится и дня. Именно кварцевая порода необходима для получения еще одного уникального детища кварца — чистого кремния, кремния с шестью девятками, т. е. такого, в котором на 999999 «хозяйских» атомов имеет право присутствовать лишь один чужой атом! Такой кремний обладает превосход- ными полупроводниковыми свойствами. Чистый металлический кремний — основа по- лупроводниковой промышленности. Кремниевые солнечные батареи используют для аккумуляторов питания электронной аппаратуры спутников и космических кораб- лей, в производстве транзисторов и диодов для кибернетики и радиотехники. Минералы группы халцедона Камень — ...дневник погоды, накопленный миллионами лихолетий; но он не только прошлое, он и будущее: в нем есть перио- дичность . Он аладинова лампа, проницающая геологический сумрак будущих времен. О. Мандельштам
Тигр замер над ручьем, утоляя пожар жажды. Мягкий изгиб спины, темные поло- сы, спускающиеся от хребта по округлым бокам, расставленные на влажной глине лапы, — все схвачено точно. Но недосказанность внезапно прерванных линий, но зыбкие контуры пятен словно таят надвигающиеся перемены, оставляя зверю воз- можность прыжка. Тигр еще пьет, он еще поглощен прохладой ручья, а мы уже в предвкушении еще не начавшегося движения. И летящая раскованная линия — то волосяная, то свободно переливающаяся в широкий легкий мазок, и характерный сдержанный дымчато-коричневый колорит, и сам сюжет вызывают в памяти работы старинных китайских мастеров. В этом маленьком шедевре «Тигр у ручья» (Китай, XVIII в.), находящемся в экспозиции Музея восточных культур в Москве, китай- ский художник был лишь соавтором природы. Тигр «сам затаился» в агате, мастер сумел лишь увидеть и донести до зрителя этот удивительный узор полосчатого камня. Если бы меня спросили, за что я люблю агаты, ответ пришел бы сам собой. Агаты, пожалуй, как никакие другие образования минерального мира, рождают ощущение только что остановившейся жизни минералов. Подчас кажется даже, что вот здесь, в голубоватой глубине маленькой, мерцающей кристаллами пещерки- жеоды, еще длится их таинственный рост! А если целую клубневидную жеодку рас- пилить на тонкие пластинки, рисунок ритмично повторяющихся замкнутых кривых будет, слегка изменяясь, переходить с пластины на пластину, словно своего ро- да «кинограмма» образования пещерки и выполнения ее слоями халцедона. Часто эти «фотографии» пленяют не только скрупулезным запечатлением процес- са, но и художественностью изображения. Есть среди них и свои шедевры. Рим- ский ученый Плиний Старший упоминает, например, агат, принадлежавший Пирру, царю Эпира, в котором можно было увидеть «девять муз и Аполлона со своей ли- рой, правдиво изображенных, но не художником, не человеческой рукой, а самой природой...». А шведский минералог XVIII в. Валериус описывает даже агат, в котором виделся легендарный переход израильтян через Красное море... Впрочем, это, конечно, уникумы, а вот агатов, в которых наш искушенный глаз угадывает подобия оленя, собаки, смешной совушки или такие вечные сюжеты, как небо, то звездное, то покрытое облаками, волнующееся море, далекие холмы или реку, за- тянутую туманом, с круглящимися кронами ив по берегам, — таких агатов множе- ство ! Их так и называют соответственно увиденному: звездные, облачные, пей- зажные (или ландшафтные). Пейзажный агат.
Есть даже удивительные агаты — руинные, или башенные, похожие на старинные гравюры, воспроизводящие руины замка или крепости: возвышаются зубчатые полу- разрушенные башни, крепостные стены пронизаны тонкими трещинами, зияющими бойницами. Кое-где можно усмотреть оборонительный ров и мостик через него. На одном удивительном камне не лишенные воображения люди подмечали даже маленькие ло- дочки, типа джонок, снующие по коричневой воде канала или реки. Агат-моховик навевает образы разросшихся растений, буйных зарослей: так естественно, не- принужденно ветвятся, перевиваются, свиваются в клубки тонкие зеленые нити в мглистой серо-голубой глубине камня, кое-где на них нарастают «пушистые» ко- мья, голубовато-зеленые хлопья... Не менее впечатляют моккаштейны или дендрагаты — ну просто настоящие ма- ленькие розоватые кораллы! Или черно-бурые деревца с ветками и сучьями. Мо- жет, и вправду внутри такого агата — окаменевшее растеньице? Нет, сходство с кораллом или деревом тут чисто внешнее, агат заключает не растение, а своеоб- разный скелетный кристалл — дендрит. Но почему и дерево, и коралл распускают вокруг себя так много ветвей? Им нужен объем, пространство. Каждая веточка — это «канал жизни» для поступления «питательных» растворов от корней (у расте- ний) или завоеванный дюйм охотничьего удела (у кораллов). Тонкие нити и ве- точки дендритов тоже выражают стремление «питающего» минералообразующего рас- твора продвинуться и занять пространство для кристаллизации. Дендрагат. Нередко включения в агатах образуют не столь прихотливую и изысканную форму — это просто бурые и красные точки (точечные агаты) или расплывающиеся, как чернила на промокашке, пятнышки. Особенно эффектны красные пятнышки на густо- зеленом агате (гелиотропе) или светлом, желтоватом агате (гемагате). Но мы немного увлеклись описанием редкостей, необычностей. Вернемся к наи- более характерным, самым «агатовым» агатам. Они проходят перед глазами словно
необыкновенная коллекция облаков! Туманные размывы цветных пятен сочетаются в них с четкой ритмичностью многократно повторенных разводов. Каждый следующий агат похож на предыдущий, и каждый имеет свое отличие. Плавно текут от камня к камню прихотливые завитки тонких линий, меняются акварельно-живописные пят- на: сиреневое неприметно переходит в розовое, желтое сменяется коричневым или зеленоватым, янтарное — цветом вишневой мякоти. Их можно раскладывать «серия- ми», как марки. Вот агаты со станции Хара-Айраг в Монголии. Серовато-желтые, как сухие холмы Гоби, они неожиданно расцветают ярко-алыми, как тюльпаны, пятнами. . . Или эти: хмурые угольно-черные слои чередуются в них с тонкими светло-серыми, и вдруг по краю жеоды проходит ярко-белый кант, ослепительный, как воротничок дипломата. В серо-голубых сапфириновых агатах в серединке не- редко таится маленький «хрустальный погребок» или кружевная, узорная, словно уголочками «вывязанная» полоса сросшихся щеточкой кристаллов кварца прерывает четкий ритм белых концентров. Суровые желто-бурые агаты Сихотэ-Алиня нередко несут рисунок многократно обведенного светлым контуром копья. В серо-белых агатах Тиманского кряжа за- печатлена холодная нежность северных белых ночей: очень тонкие белые полосы (иногда до 300 на один сантиметр!), не сливаясь, рассеивают свет, создавая эффект мерцания — иризацию. Чем не северное сияние! Голубовато-серые агаты Грузии и Армении заключают внутри жеод пустотки, выстланные щетками аметиста или горного хрусталя. Нежно-розовые, как лепесток шиповника, сердоликовые агаты Карадага чаще образуют не «клубеньки» или «миндалины», а тонкие про- жилки в породе. В прожилках параллельные полоски идут почти прямо вдоль кон- такта с породой; такие агаты называются ониксами. Агаты. Вы прочли уже несколько страничек, описывающих облик агатов, но до сих пор не поняли, что это за минерал. Почему о нем говорится сразу же после кварца?
Какое между ними родство? Да примерно такое, о каком говорится в поговорке: «Нашему забору двоюродный плетень», или, точнее, «Седьмая вода на киселе». Почему точнее? Да потому, что состав у обоих минералов один и тот же — дву- окись кремния, но кварц кристаллизуется из горячих расплавов или из постепен- но остывающих растворов, а агат — из кремниевого геля, напоминающего по кон- систенции желе или кисель. А почему «плетень-то двоюродный»? А потому, что агат является разновидностью не самого кварца, а лишь халцедона, а уже халце- дон мы называем тонковолокнистой разновидностью кварца. Толщина таких волоко- нец около 10~4—10~5 см, т. е. примерно в 100 раз тоньше волоска! Разновидностей халцедона известно очень много: это и розовый или кораллово- красный сердолик, и сизо-голубой сапфирин, и оливково- или табачно-зеленая плазма (празем), и мясо-красный карнол, и бурый сард, сардер, и восково- желтый церот, и один из самых красивых халцедонов — зеленый хризопраз. Хри- зопраз обычно ярок и чист, он может быть и светлым, и темным, но в его оттен- ке почти всегда есть доля голубизны. Он так приятен для глаза и души, что о нем можно поговорить и стихами: Какого цвета хризопразы? Да к ним слова найдешь не сразу — Легко сказать — как бирюза, Но бирюза слепит глаза. А хризопраз... голубизна Его озер свежа до дна, и холодна, И как оазис, зелена. Не зная, как найти слова, Смотрели мы в окно Ан-2. Плыл за барханами бархан, Но вот под нами лег Балхаш, И тут-то мы постигли сразу, Какого цвета хризопразы! Сам же халцедон, собственно халцедон, серо-сизый как дымок сигареты, желто- ватый или слегка коричневый. Не какого бы цвета ни были халцедоны, в их обли- ке независимо от окраски есть общая черта. Не зря мы сравнивали цвет и облик собственно халцедона с дымом. Но если дыму его характерную «дымчатость» при- дают рассеивающие свет мельчайшие частицы пепла, поднятые током теплого воз- духа, то в халцедоне свет рассеивается мелкими порами и канальцами, пустыми или заполненными водой. Цвета различных халцедонов обусловлены включениями различных посторонних ярко окрашенных минералов, «пойманных», как сетью, его волокнами. Например, красные и коричневые окрашены гидроокислами железа (сар- дер, карнеол, сердолик), а зеленые — включениями силиката никеля (хризопраз) или других зеленых минералов, например хлорита (плазма). Цвет халцедоновых прослоев определяет и окраску агатов и ониксов, таких, как сардоникс или карнеол-агат. А чередующиеся с широкими цветными полосками тонкие белые полосочки сложены более грубо-волокнистой разновидностью — квар- цином. Характерна для халцедонов и форма природных выделений: обычно это кор- ки, поверхность которых покрыта то округлыми почками величиной со сливу или небольшое яблоко, то маленькими «бородавками», а то и гроздьями сосулек. Только сердолик и хризопраз чаще всего образуют не корки, а ветвящиеся про- жилки в породах. Но если прожилки сердолика могут рассекать самые разные по- роды, чаще всего застывшие лавы, то хризопраз встречается только в измененных ультраосновных породах или в заместивших их серпентинитах, из которых он и черпает необходимую примесь никеля.
Разновидности халцедона. Интересно узнать, откуда произошли названия различных халцедонов, и, прежде всего, собственно халцедона. К нам это слово пришло, очевидно, из старофран- цузского языка. Может быть, название происходит и непосредственно от города Халцедон (древнее название приморского города Вифании на берегу Мраморного моря), бывшего в древности рынком декоративного камня. Очень похожим образом возникло и название «сард» или «сардер» — оно существует уже несколько тыся- челетий, встречается уже у «прадедушки» минералогии — Теофраста и происходит от города Сардиса — столицы древнего Лидийского царства. Агат получил свое название от речки Ахатес (сейчас она называется Дирилло) на Сицилии. Название «сапфирин», естественно, произошло от названия драгоценного синего сапфира, на который этот голубой халцедон несколько похож по цвету. Цвет отражен и в названии зеленого хризопраза — по-гречески «хризос» — золото, а «празиос» — лук-порей (от него, кстати, и «празем»). Правда, цвет нашего хризопраза труд- но назвать золотисто-зеленым, но так уж получилось, что греки давали это на- звание множеству зеленых камней, в том числе и действительно золотисто- зеленому бериллу, но мы-то оставили его за бирюзово-зеленым камнем. А вот оникс — полосчатый агат — в переводе с греческого означает «ноготь». Давайте копнем поглубже — задумаемся над происхождением не названий, а са- мих агатов. Почему при всей своей разноликости они словно подчиняются одному закону? Чтобы попытаться понять это, придется заглянуть в далекое прошлое на- шей планеты. Поднятие гигантских горных цепей — Альп, Кавказа, Гималаев, Кордильер — со- провождалось колоссальными излияниями лавовых потоков; например, все Средне- сибирское плоскогорье и плоскогорье Декан в Индии были залиты кипящей, пузы-
рящейся лавой. Особенно много газовых пузырей было в верхних слоях лавовых «языков». Нередко языки лавы выплескивались в мелководную прибрежную часть подступивших к материкам океанов или в зону болотистых равнин с бесконечными цепями озер и заливов. Тогда эти «пузыри», или, как говорят геологи, миндали- ны, «наглатывались» воды, ила, комков почвы или кусочков растений. Поэтому состав каждого газового пузыря нередко отличался от состава соседнего. Именно к такому выводу пришел исследователь агатов Л. М. Лебедев. Этим объясняются, по его мнению, неповторимые индивидуальные черты каждой миндалины при схоже- сти их строения. Постепенно остывая, лава превращалась в плотную тонкозерни- стую породу, а закупоренный в камерах пузырьков раствор — в горячее кремневое тело, напоминающее студень. Уплотняясь, этот студень расслаивался на плотные слои и пористые, слабые, подчас даже просто трещины. В плотных слоях кремне- кислота кристаллизовалась в виде тончайших волоконец халцедона. Халцедоновый «войлок» обволакивал и удерживал мельчайшие включения цветных минералов, на- пример гидроокислов железа или марганца или органического вещества. Потому-то именно более широкие халцедоновые слои всегда «отвечают» за окраску минерала. А в пористых тонких слоях, в трещинах между халцедоновыми кольцами выкристал- лизовывались более грубые призматические столбики кварцина, пирамидки кварца или аметиста, а если в миндалину попал карбонатный или глинистый материал — кристаллики светло-желтого кальцита или нарядные розовые «воротнички» хрупко- го водного силиката цеолита (гейландита). Халцедон. Натечные формы Есть и другие гипотезы, объясняющие возникновение полосчатости в агатах: заполнение пустот может происходить и постепенно за счет кремнекислых раст- воров, просачивающихся в миндалины сквозь поры окружающих пород или по мель- чайшим трещинкам — подводящим каналам. Раствор проникает постепенно, и каждая порция, осаждаясь на стенках пустотки, образует очередное колечко. Благодаря вязкости, высокой твердости и прочности агаты издавна широко при- меняются: из них вытачиваются ступки для истирания твердых веществ, цапфы теодолитов и нивелиров, опорные призмы точных весов и др. Но есть у агатов и другая вековая служба. Художественная резьба по красивым
агатам предстает перед нами сегодня как необычная каменная летопись минувших веков. Геммы 20 ...Глиптику можно смело сравнить с зерка- лом, в котором жизнь и искусство отрази- лись во всем многообразии, ...зеркалом, передающим отразившиеся в нем черты, прав- да, в миниатюрных размерах, но чистыми и неискаженными, не потускневшими даже от действия всеразрушающей силы времени... М. И. Максимова Кто из детей не набивал камнями карманов? Человека всегда волновали и пле- няли красивые камни. Примерно так дело обстоит уже сотни тысяч лет. Только вот карманов в палеолите не было и в помине, и приходилось ребятишкам таскать свои сокровища горстями. Во всяком случае, такие «коллекции» красивых цветных галечек халцедона и кремня нередко находят при раскопке древних стоянок. Со- бирали их, как считают многие археологи, вероятнее всего, дети. В неолите, когда искусство обработки камня получило большое развитие, вместе со шлифо- ванными каменными ножами и топорами появились и сверленые бусинки-амулеты. Высверливали дырочки в них тонкими костяными трубочками или кремневыми ост- риями , подсыпая все время мокрый песок. Часто такую бусину надевали как ох- ранный амулет на руку или на шею ребенка. Эти реликвии 13-тысячелетней давно- сти читаются сегодня как знак удивления непостижимой прелестью камня, как признание его красоты. Такой была первая реакция гомо сапиенс — человека ра- зумного — на находку самоцвета. Дальше халцедоновый и агатовый след мы встречаем в руинах великих цивилиза- ций Двуречья и Месопотамии: Шумере, Аккаде, Вавилоне, Ассирии, где дворцы и колоссальные ступенчатые храмы — зиккураты, библиотеки и сами «книги» — все воздвигалось и созидалось из глины. В древних государствах Двуречья, где лю- бой камень — редкость и ценность, халцедоны явились воплощением земной твер- ди. И вот в самой древней и, пожалуй, самой удивительной из этих стран, а именно в Шумере, в начале III тысячелетия до н. э. было сделано поразительное открытие: если вырезать картинку не на плоскости, а на маленьком каменном ци- линдре диаметром 1—1,5 см, то отпечаток с нее можно «раскатать» в целую по- лоску длиной уже 3 см. И экономно, и удобно. На этих отпечатках с цилиндриче- ских месопотамских печатей можно видеть целые сцены из жизни людей и богов: сражения героев и богов с мифическими и реальными животными, приношение дани богам и царям или изображения различных животных и сказочных существ. А что же запечатывали шумеры и аккадцы такими печатями? Их применяли широ- ко: ими «скреплялись» скажем, кувшин с маслом или вином запечатывался сверху глиной и «запломбировывался» печатью. Слоистые ониксы в странах Древнего Вос- тока нередко применялись для вставок в глазницы богов. Для этого вытачивался овальный кабошон и его верхний темный слой выглядел тогда как радужная обо- лочка, а нижний — белый как белок глаза. Отсюда позднее пошел обычай украшать ониксами сбрую лошадей и верблюдов — от дурного глаза. На многоцветных египетских фресках, украшающих гробницы, дворцы и храмы, мы видим и важных, степенных уток, и пестрого хохлатого удода, и кошку, подкра- дывающуюся к птичке. Как интересны и точны детальнейшие сцены охоты на анти- лоп, львов, гиппопотамов, картины сельскохозяйственных и ремесленных работ, Глиптика — искусство мелкой каменной пластики (гравировки по камню).
войн и увеселений — все исполнено непринужденности и живого трепета бытия. Но как суров пантеон египетских богов — их звериные страшные лики не допускают никакого панибратства, держа людей на дистанции священного ужаса. Фараоны, как считали в Древнем Египте, — дети богов и тоже бессмертны. Пройдя свой земной путь, они навеки «поселялись» в мумиях и в погребальных статуях. Стре- мились обеспечить «спокойную» загробную жизнь и другие важные персоны Египта: жрецы, военачальники, придворные и другие знатные люди. Как пишет известный египтолог Б. А. Тураев, «в этой жизни египтяне главным образом готовились к тому, чтобы не умереть, несмотря на смерть». Не вполне надеясь на «вечность» мумии, они также ставили в своих склепах погребальные статуи. Но если мы го- ворим, что глаза — это зеркало души, то для египтян глаза были ее основным надежным «вместилищем». И погребальная статуя не могла принять душу умершего человека, не пройдя таинственный обряд «отверзания» рта и глаз: жрецы окраши- вали губы статуи красной краской и вставляли в их пустые глазницы еще более искусную, чем на Востоке, «модель» человеческого глаза, изготовленную в пол- ном соответствии с анатомией, вплоть до слезных мешочков! Веки-обводы глаз делали из металла: золота, серебра, меди, глазное яблоко — из алебастра21 или слоновой кости. В специальное углубление в глазном яблоке вставляли главное чудо — роговицу, выточенную из горного хрусталя с дырочкой-зрачком, просвер- ленным посередине; отверстие зрачка заполняли черной пастой, внешнюю сторону хрустальной роговицы до блеска полировали, а на внутреннюю — матовую — нано- сили пленку темной смолы, идеально имитирующей цвет радужной оболочки карих глаз. Труден и опасен был, согласно верованиям египтян, путь души к вожделенным местам вечной жизни: их подстерегали чудовища, их ждал суровый суд Осириса и другие испытания. Чтобы душа могла выдержать все это, родные снабжали умерше- го массой необходимых вещей. В частности, каждому предстояло на суде Осириса положить на весы свое сердце, и только безгрешный обретал вечную жизнь. Не все надеялись на свое полное безгрешие. Чтобы сердце не подвело своего вла- дельца, его при мумификации вынимали и хоронили в отдельном сосуде, а в мумию на место сердца клали вырезанного из сердолика или лазурита скарабея. На брюшке жука вырезалась надпись, гласившая: «О, сердце, которое принадлежит существу моему. Не выступай против меня свидетелем, не сопротивляйся мне пе- ред судом, не будь враждебно ко мне перед приставленными к весам». Глаз — египетский амулет. Алебастром египтологи называют обычно тонкозернистый кристаллический кальцит, иногда мраморный оникс. В минералогии алебастром принято называть мелкозернистую массивную разновидность гипса.
Словно в миниатюрном зеркале особенности монументального искусства Египта отразились в мелкой каменной пластике. Утка, стремительно вылетающая из за- рослей тростника, оживляет коричневато-розовый гравированный щиток агатового перстня. А рядом в витрине Эрмитажа расположились магические амулеты — спаси- тельные «обереги», традиционные скарабеи из голубого халцедона-сапфирина, па- виан из двухслойного агата, маленькая фигурка сидящей девочки-принцессы из розового сердолика. Пожалуй, наибольшее восхищение вызывает обезьянка: худож- ник так расположил слои агата, что тельце зверька вышло беленьким, а мордочка и лапки — коричневато-зелеными. Искусство резного камня встречает нас и в крито-микенской культуре. С удив- лением и волнением разглядываешь изображения резных камней Крита. Смелая ост- рая композиция, динамика изображений: бегущий олень, одними резкими штрихами насеченный на красноватом камне, гимнаст, пролегающий над рогами быка, парус- ный корабль, резвящийся дельфин. В них восхищает раскованность, свобода, вос- приятие жизни как радости. Это предвосхищение искусства Греции, искусства ан- тичной средиземномор ской Европы. Подлинных вершин глиптика достигла в античной Греции. Само слово «глиптика» и произошло от греческого слова «глиио» — вырезаю. Сметливые в ремеслах греки удачно использовали главную особенность агата — слоистое и разноцветное в слоях строение. В Греции развилась отдельная специальная и весьма изящная ветвь глиптики — интальо — вырезывание камней с заглубленным изображением. Античная Греция также не знала еще замков и ключей: их роль исполняли печати, имевшиеся в каждом зажиточном доме, у резного камня здесь были одновременно две функции: печати-ключа и украшения. Греки относились к запечатанному иму- 22 ществу очень строго. Среди знаменитых законов Солона есть один, строго за- прещающий резчикам по камню оставлять себе копию вырезанной печати. Не только документы и имущество запечатывались этим символическим, но безотказным зам- ком. Из греческой литературы мы узнаем, что ревнивые мужья запечатывали такой печатью женскую половину дома. Об этом свидетельствует комедиограф Аристофан: «... ныне дверь покоев женских сторожит печать, наложенная мужем, и засов». На печатях резчик обычно запечатлевал людей самых разных профессий: музы- кантов и воинов, поэтов и актеров — в зависимости от профессии заказчика. Часто заказчик уповал на помощь богов, поэтому часто на печатях мы видим бо- гов-покровителей: богиню победы Нику, богиню любви Афродиту, богиню удачи Фортуну, покровителя торговли и странствий Гермеса. В таком случае резные камни могли служить не только печатью и украшением, но и охранительным амуле- том, подчас «чудодейственным». Например, существовало поверье, что «если но- сить гелиотроп вместе с цветком того же названия, то человек в любой момент при произнесении заклинаний становился невидимым». Превосходное собрание античных камей — скульптурных выпуклых изображений — есть в одном из маленьких залов Эрмитажа. Не менее, чем идеальные пропорции богов и богинь, восхищают нас сегодня изображения живых существ: скажем, ог- ненно-красная печатка с мухой или ланью. На одной из самых красивых греческих гемм по бледно-голубому сапфирину вырезана летящая цапля: ее тонкая вытянутая шейка с длинным клювом, распущенные крылья, свисающие длинные ноги — все пол- но грации жизни. Камея очень нравилась и самому автору — он вырезал на ней свое имя, знаменитое в Хиосе и во всей Греции, — Дексамен. Часто камеи изо- бражают и целые сцены. Вот сценка из циркового представления: обезьяна важно восседает на деревянном ящике, рядом с ней стрелок из лука, дальше стоит конь, через голову которого перепрыгнул акробат. Незатейливы сюжеты ранних античных гемм: просты, строги и прекрасны их ли- нии, просты и камни: красный или коричневато-красный сердолик, серовато- Солон (ок. 638 — 558 гг. до н. э.) — древнегреческий реформатор и законодатель.
голубой сапфирин, серый халцедон, блекло-зеленая плазма. Но вот великий вои- тель Греции Александр Македонский блистательными походами продвигается в глубь Азии, и оттуда проникают в Грецию небывалые прежде яркие камни: вишне- вый гранат пироп, фиалковый альмандин, лиловый аметист, голубой берилл. Завоевания Александра Македонского сокрушили персидское царство Ахменидов, подчинили колоссальную территорию единой власти. Эллада, Египет, страны Вос- тока, вплоть до Индии, вошли в это огромное государство. Начавшаяся с царст- вования Александра Македонского эпоха эллинизма признана одним из самых бле- стящих периодов античной глиптики. Отточенное мастерство греческих резчиков сочеталось в ней с роскошью восточных самоцветов. Именно в эту эпоху впервые появляются камеи, эти миниатюрные барельефы. Местом рождения камеи считается Египет, а точнее, новая столица Александрия, названная в честь Александра Ма- кедонского и построенная одним из его лучших полководцев, друзей и соратников — Птолемеем, сыном Лага. Секрет прелести камеи в сочетании античного знания и видения красоты человеческого тела с чувством материала, которым обладал рез- чик, и его точным расчетом. Маленькие барельефы на камне являются про- изведениями не только скульптуры, но и живописи. Палитра этих вещиц — резкие контрасты и тонкие оттенки слоистого оникса, каждый слой — миллиметры. Вся живописность камеи зависит от виртуозного мастерства, позволяющего последова- тельно обнажать резцом разные слои каменной пластинки в поисках нужного от- тенка . Великолепным памятником этой эпохи является грандиозная камея Гонзаго, на- званная так по фамилии ее первых владельцев — мантуйских герцогов Гонзаго. Большая портретная камея была подарена французской императрицей Жозефиной им- ператору Александру I после взятия Парижа в 1814 г. Место изготовления этой камеи — Александрия, время — III в. до н. э. Камея Гонзаго — одна из наиболее красивых портретных камей. Трехслойный оникс позволил художнику тонко модели- ровать уборы портретируемых: царя Птолемея II Филадельфа23, его супруги Арси- нои. Профили гордых холодных лиц, детали их костюмов, украшенный змеями и цветами шлем с головой Медузы Горгоны, лавровые венки, ожерелье, подвески, складки одежды, тонкие, красиво убранные волосы — все блестяще передано мно- гоцветным и многослойным камнем. Эту удивительную по величине (0,157x0,118 м) и мастерству исполнения камею можно видеть в Эрмитаже в Ленинграде. Камея Гонзаго. Птолемей II Филаделъф (288 — 247 гг. до н. з.) прославился строительством в порту Александрии знаменитого Фаросского маяка — одного из «семи чудес света».
Римское искусство во многом наследовало сюжеты и приемы греков. И здесь мы видим веселые и игривые сюжеты, перекликающиеся со стихами поэта Анакреонта: ослик везет подвыпившего сатира, привольно раскинувшегося у него на спине за- дом наперед; малыш-сатир нацепил трагическую маску, из-под которой выглядыва- ют его рожки; лебедь обнимает крыльями красавицу Леду. Ярче камень, четче узор. Чаще применяется многослойный оникс, дающий глубину и светотень изобра- жению. Но самый важный вклад римского искусства иной: тут, как и в большой скульптуре, идеально прекрасная, но несколько обезличенная пластика греческих богов и всего их многочисленного окружения — амуров, фавнов, менад — сменяет- ся достоверной, суховатой, выразительной пластикой портрета. Реальные истори- ческие личности, римляне и римлянки, полководцы, императоры, наследники уве- ковечены римскими мастерами и в миниатюрных камеях, подчас переживших века лучше их более масштабных конкурентов — мраморных бюстов и статуй. Как пишет историк О. Я. Неверов, «в бурную эпоху гражданских войн I в. до н. э. искус- ство портрета становится одним из самых действенных орудий политической борь- бы» . Маленькие камеи активно агитируют за того или иного честолюбивого и энергичного претендента на власть. Известно, что во время предвыборной кампа- нии сторонники того или иного претендента бесплатно распространяли среди про- стого народа стеклянные отливки — копии камей, называемые литиками, с портре- тами «кандидатов». Неправда ли, это напоминает современные предвыборные кам- пании на Западе, когда избирателям раздают значки или, скажем, хлорвиниловые сумки с портретом кандидата в президенты. В годы бурной политической борьбы маленькие резные камни — геммы — были своеобразным орудием политической про- паганды. Любимым камнем становится многослойный оникс с чередованием голубо- ватых и коричневатых полос, называемый «никколо». Особенно четко эта традиция проявляется в крупных многофигурных камеях. Портрет Юлия Цезаря. Сердолик. Рим. Бурные трагичные события потрясли Рим. В 395 г. Римская империя разделилась на две части — Восточную и Западную. Восточная, основанная на берегу Босфор- ского пролива, на месте греческого поселения, Византия открыла новую страницу в истории. Император Константин назвал свою столицу Константинополь. Новая столица должна была, по его мысли, воплотить торжество новой религии. Туда свозились бесценные сокровища всего античного Рима и подвластных ему стран. Цветной камень, драгоценные самоцветы, золото, жемчуг украшали новую столицу невиданным великолепием. В Лувре хранится «Великая французская камея» — зна- менитая римская камея из многослойного оникса эпохи императора Тиберия. Овал
камеи размером 31x24 см рассечен тремя этажами, густо населенными фигурками людей. Туда же переехала и многофигурная камея. Здесь ей сделали золотую оп- раву: в четырех углах рамы были изображены четыре христианских евангелиста, а сам сюжет вещи стал трактоваться как библейский. «Великая французская камея». Следующая грандиозная волна религиозно политических событий — крестовые по- ходы — вернула камею в число реликвий Запада. Но на сей раз она, уже как хри- стианская реликвия, попала во Францию, в сокровищницу французских королей — Сен Дени. Дальнейшая судьба камеи тесно связана с политической историей Фран- ции: она покоилась в сокровищнице французских королей, ее дарили папе римско- му, про давали для нужд войны и революции, она даже была похищена авантюри- стами, но каждый раз неизменно возвращалась в уготовленное ей место — в Лувр24. С гибелью античных государств в Европе и перемещением центра средиземномор- ской культуры в Византию — столицу только что победившего христианства — пе- реместился туда и центр глиптики. Но как отличается византийская камея от греческой и римской! Это совсем другой мир, другое восприятие жизни. В ма- ленькой камее, всего в нескольких сантиметрах резного камня, как в фокусе, концентрируется вся бездна несхожести этих миров. Здесь нет любования строй- ностью и прелестью человеческого тела, животного. Художник и не стремился к передаче грации и трепета жизни. Камея, как маленькая икона, — суровый рас- сказ о страданиях нового бога — Христа. Любимыми сюжетами резчиков становятся страдания Христа и христианских святых: распятие, смерть богородицы и т. д. Подробнее интересную историю камеи можно прочитать в книге А. Варшавского «Пелика с ласточкой».
Фигуры людей схематичны, их пластика повторяет пластику византийских икон. Византийские резчики редко использовали многослойные ониксы, чаще выбирается одноцветный камень. В том случае, если выбор падал на оникс, камея смотрится обычно как негатив: темные коричневые фигурки на светлом фоне. Однако гораздо чаще резчик брал для своего суховатого, но детального повествования мягкий зеленовато-серый стеатит, зеленый хризопраз, лазурит. Очень часто для резных «иконок» (вот, в сущности, назначение камеи на этом этапе ее развития) приме- няется гелиотроп — «кровавая яшма». Алые струйки рисунка совсем не совпадают с линиями вырезанных фигур, пересекают их, но они как бы усиливают основную идею, заложенную художником, — идею страдания. Но зато как роскошно, как пыш- но обрамлена византийская камея! Этой манеры никогда не было в странах антич- ного мира. В золотой чеканной или филигранной рамке сверкают крупные изумру- ды, рубины, лалы, аметисты, хризолиты. Обильно унизывает их жемчуг. Эта рос- кошь символизирует победу новой веры, сильную власть нового византийского престола. Византийская гемма. Наряду с этим в Европе античная классическая камея надолго приходит в упа- док и небытие. Причин этого явления немало: в годы упадка Римской империи бы- ла утрачена традиция тонкой сложной обработки цветного камня, часто утрачены сами источники этого сырья. В годы, предшествовавшие окончательному падению Рима, с небывалой силой распространились суеверия, в том числе и в отношении к резному камню. На первое место выходит его роль как амулета, как хранителя от бед и болезней. Примером геммы этой поры может служить грубовато вырезан- ная на сердолике «медицинская» камея с изображением летящего Персея с головой Медузы Горгоны и надписью: «Беги, подагра, Персей тебя преследует». Но глав- ная причина в другом. Глиптика — искусство не массовое. Ее произведения — предметы роскоши, рассчитанные на искушенный вкус. И вместе с тем это искус- ство не столько проникновенное, сколько, при всем своем изяществе и минимону- ментальности, декоративное. Первые века христианства требовали совсем иного: массовости и насыщенности острой идеей бога — терпеливого страдальца. Камея (даже камея с религиозным сюжетом) надолго отходит на второй план. Средневековая камея выглядит сурово — аскетические лица, религиозные сюже-
ты: богородица, распятый Христос, мученики. Потом постепенно появляются пор- теты: это обычно коронованные особы или наследники престола. Тонкой работой, изяществом и, главное, новизной — духовностью личности — отличается маленькая камея XV в. — портрет французского короля Франциска I. Есть в этой работе ха- рактерные для средних веков и раннего Возрождения технические новинки: в ка- мее использованы инкрустации яркими драгоценными камнями. Новое возрождение искусства камеи наступило в Италии в XVI — XVII вв. в связи с общим увлечением «вновь открытой» античной культурой, когда находимые в раскопках произведения греков и римлян вызывали восхищение. Светское обще- ство при дворе таких блистательных и образованных правителей, как Медичи, бы- ло увлечено и античными камеями. Одним из признанных и тонких ценителей их был итальянский поэт Петрарка. Но итальянские мастера, жившие в это бурное, наполненное драматическими событиями время, были совсем другими людьми. Дру- гой стала и их камея. Куда делись безмятежность, бесстрастность, умиротворен- ность античных богов? Эмоциональные, энергичные, страстные лица видим мы на итальянских камеях эпохи Возрождения. Художнику для выражения экспрессии уже не хватает низкого рельефа античной камеи: он старается вынести лицо портре- тируемого как можно больше из плоскости, развернуть его в три четверти, дать в необычном резком повороте. Такова, к примеру, камея с головой Зевса в Музее имени А. Е. Ферсмана. И снова в развитии искусства резного камня наступает перерыв, на этот раз он длится долго, почти 200 лет. Волна увлечения античностью вновь захлесты- вает лишь «просвященный» XVIII в. Камея становится в это время модным увлече- нием коронованных особ и их приближенных. «Нет почти ни одного знатного чело- века, который не считал бы для себя вопросом чести обладание коллекцией рез- ных камней», — пишет в 1750 г. один из современников-коллекционеров. При всех европейских дворах наперебой коллекционируют произведения глиптики: в Англии — Георг III, в Пруссии — Фридрих II, в Австрии — Мария-Терезия. Особенно про- славилась любовью к резным камням известная маркиза Помпадур. Она не только привезла и поселила в своих покоях знаменитого резчика Жака-Гюз, но и сама охотно брала у него уроки. Ценителем и тонким знатоком резного камня был ве- ликий немецкий поэт Гёте, видевший в камне отзвук погибших античных статуй и картин и считавший их «постоянным источником благороднейших наслаждений». При дворах Франции, Италии и Англии возникают соперничающие школы, вырастившие знаменитых резчиков: Гюэ, Пихлера, Рега, Браунов. При всех отличиях их сбли- жает одно — подражание античной камее как недостижимому, но желанному идеалу. Общее увлечение геммами захватило и Россию. Примеру других европейских мо- нархов последовала Елизавета. Страстной собирательницей камей стала Екатерина II. Она собрала в Эрмитаже грандиозную коллекцию античных и современных ей гемм. По ее приказу в Италии приобретаются мраморные статуи. На эпоху царст- вования Екатерины приходится расцвет двух интересных и тонких английских мас- теров, в совершенстве усвоивших технику резной каменной миниатюры в античном стиле — Ульяма (1748 — 1825) и Чарльза (1749 — 1795) Браунов. Брауны хорошо знали минералогию поделочного камня: в их «палитре» серые халцедоны, своеоб- разные бело-зеленые ониксы, пестрые яшмы, горный хрусталь, раухтопаз, сард и самые излюбленные мастерами сердолики — от светло-желтых до сургучных. Оба мастера работали в манере углубленной резьбы по камню — интальо и в выпуклой — камеи. Сюжеты их поначалу традиционно античны: бык похищает Европу или Аид похищает Прозерпину, Орфей в окружении зверей играет на лире, вакханки пре- следуют сатира, Нептун скачет на раковине, запряженной гиппокампами, или Ап- полон на квадриге коней. Персонажи античные, но действие напряженное, театра- лизованное, декорированное кустами, волнами, облаками. Это влияние роман- тичного пышного барокко. Если взглянуть даже просто на портреты античных ге- роев : Минервы, Марса, Перикла, Апполона, Дианы, они кокетливо миловидны,
улыбчивы, изящно причесаны — это не боги, не герои, а современники. Это люби- мые литературные герои, увиденные глазами англичан XVIII в. Охотничьи собаки, бегущие олени, лежащие львы и львицы, коровы и лошади еще одна серия. Всевоз- можные забавы амуров, играющих с бабочками, дельфинами, львами и даже молния- ми, — любимые сюжеты галантного века. Наиболее тонкими и интересными представляются портреты знаменитых людей: Шекспира, Локка, Вольтера, Корнеля, Бэкона. Целыми сериями вырезаны портреты французских и английских королей, и как знамение своего века — античные алле- гории на военные победы русского оружия (ведь заказчиком была русская импе- ратрица) : победа России над Турцией на суше и на море, Екатерина венчает лав- рами Потемкина. И даже такая камея: императрица в облике Минервы в шлеме и античном одеянии читает свиток двум античного вида мальчикам. Чтобы дети не разбежались, их придерживает наставник — страшного вида орел. Это Екатерина II за воспитанием внуков. Павел I, сменивший Екатерину на престоле, перестал делать новые заказы, и постепенно это увлечение заглохло в России, как за- глохло оно и во всей Европе, ослепленной новой модой — модой на разнообразные граненые камни, увлечение вновь открытым ярким блеском и игрой камня. Но это уже другая страница в красивой каменной летописи. Кремень Не лес, не северный олень, Не кошка и не конь, Был первым приручен кремень, А вслед за ним — огонь. В. Берестов «Шел солдат по дороге: раз-два! раз-два! Ранец за спиной, сабля на боку. Шел он с войны домой» и, конечно, считал, что служба позади, дом близко и приключениям всем конец. Но мы-то знаем, что не прошло и полстраницы, как солдат этот встретился с ведьмой, и вот тут-то только и начались все его настоящие приключения! Впро- чем, кончилось все великолепно, и храбрый андерсеновский солдат прямо с висе- лицы пошел под венец с прекрасной принцессой. Но, как вы, наверное, помните, не видать бы ему принцессы, как своих ушей, если бы не ведьмино огниво. Да, да, все дело в огниве. В том самом старом огниве, что ценилось ведьмой дороже серебра и золота. Из чего же оно было сделано? Вы не задумывались? А зря. Между тем этот ка- мень знают все. Вишневые и рыжие, шоколадно-коричневые, сургучно-красные, го- лубоватые, серо-зеленые, черно-пестрые камни щедро усеяли берега рек. Их на- ходишь и на вспаханном поле, и в лесу — на комьях земли, облепившей корни вы- вороченного пня, и просто на садовой дорожке. Это вездесущий кремень, один из самых удивительных камней на свете. Его можно буквально и вполне справедливо назвать «краеугольным камнем» нашей ци- вилизации. В самом деле, попытаемся мысленно составить все достижения техни- ческой мысли человека во все времена в единое огромное сооружение. В верхних этажах этой великолепной и невероятной конструкции вздымаются звездные кораб- ли и блистают всепроникающие лазерные лучи, а фундамент ее уходит на миллионы лет в глубь веков и покоится на кремневых топорах, рубилах и, наконец, просто на едва обработанной кремневой гальке. Эти наивные и вместе с тем уди- вительные вещи несут след не только сильной и ловкой руки, но и первой техни- ческой мысли: ведь всегда прежде вещи возникает ее идея! Пускай плотный, с бритвенно-острым сколом кремень — щедрый подарок природы. Однако, чтобы увидеть в угловатом сколе камня драгоценное лезвие, а уж тем
более чтобы отбить такое лезвие от целой круглой гальки, нужен не только ост- рый взгляд зверя, но и смекалка уже человека. Выходит, кремень можно было бы назвать еще и пробным камнем: на нем природа как будто «попробовала» сообра- зительность и зачатки интеллекта нашего предка. Образец кремня. Сколько же времени знакомы люди с кремнем? Как раз столько, сколько они су- ществуют на свете! Ведь обработанные кремневые орудия — один из главных «ко- зырей» человека перед его животными собратьями. Долгое время считалось, что время существования «человека разумного» — 40—50 тыс. лет. Потом после архео- логических находок на острове Ява человек «постарел» сразу на 500 тыс. лет. И все же до последнего времени ученые полагали, что миллион лет — это предел возможного возникновения нашего предка. Но вот сравнительно недавно — в 60— 70-х годах нашего века — в Африке, точнее в Танзании и Кении, а еще точнее в Олдовеиском ущелье и близ озера Рудольф, семьей археологов Лики были сделаны поразительные открытия: возраст найденных останков самого древнего человека составляет около 3 млн. лет, возраст самых древних обработанных галечных ору- дий — 2 млн. 600 тыс. лет. Больше 2 млн. лет разделяют едва обработанные, случайно отбитые с разных сторон олдовейские гальки от первого каменного рубила, имевшего, как любая вещь нашего обихода, однажды найденную и долго жившую форму. Такие большие, тяжелые, почти килограммовые рубила изготовляли неандертальцы, жившие на юге Франции около 500 тыс. лет назад. Эту эпоху археологи называют нижний палео- лит — самый древний каменный век. Наконец, сравнительно «недавно» — 6—10 ты- сячелетий назад — наступил расцвет «кремнеобрабатывающего промысла». Люди эпохи верхнего палеолита и неолита (новокаменного века) пользовались уже це- лым арсеналом каменных, в основном кремневых, орудий: это были топоры и мо- лотки, наконечники стрел, копий и дротиков, лезвия ножей, скребла для шкур, тесла для долбления лодок, круглые пряслица с дыркой посередине (чтобы нить во время прядения ровно отвести вниз), тонкие мелкие резцы и сверла для обра- ботки дерева, кости, камня, пилки, долота и еще масса вещей, назначение кото- рых нам теперь трудно понять. Если кремневая галька для самых примитивных орудий всегда была «под рукой», то для более сложных инструментов неолита кремень требовался самый что ни на есть отборный. Такой камень стал первой в мире «рудой»: во Франции, Англии, Дании, Бельгии, Польше и Белоруссии археологи находят неолитические горные выработки для добычи кремня. Например, в Дании, в местечке Спиенна, глубина древней шахты 17 м. На дне
ее от главного ствола отходят горизонтальные выработки, крепящиеся «целиками» — невынутыми столбами породы. Можно только удивляться искусству проходчиков каменного века, которые безо всяких инструментов прослеживали глубоко под землей линзочки высококачественных кремней в известняке. Кремнёвый нож. Чем же покорил кремень нашего предка? Прежде всего количеством! Ведь эле- мент кремний, составляющий основу этого камня, заполняет больше 1/4 всей зем- ной коры — столько, сколько все остальные элементы, вместе взятые (кроме ки- слорода, на долю которого приходится 49,13%). Освоить такую распространенную «руду» оказалось под силу и в каменном веке! Потрудиться к тому же стоило — уж очень ценными по тем временам оказались свойства кремня — высокая твер- дость при большой вязкости. Из-за этой вязкости кремневые глыбы не разлета- лись при ударе на мелкие осколки, а расщеплялись на довольно тонкие, обычно слегка изогнутые пластинки с острым режущим краем. Кроме того, из-за плотно- сти и той же вязкости в сочетании с плохой проводимостью тепла, от сильного удара кремень мгновенно раскаляется в точке удара и из него летят во все сто- роны сверкающие искры. За эти искры немцы так и называют кремень «фойерштейн» — огненный камень, да и у нас кое-где кремний зовут «искряками». Значит, кре- мень давал человеку не только оружие и орудие труда, но и огонь! Все знают, что, когда бьешь просто кремнем о кремень, костра не разожжешь — искры холод- новаты! Но вот если резко ударить стальным напильником, да еще приложить сни- зу сухой древесный трут — дело верное. Представьте себе — это открытие тоже было сделано еще в каменном веке! Стали в то время, понятно, не было, но вот ее «заменитель» — твердый железный (он же серный) колчедан — часто находят возле очагов с золой, пылавших в каменном веке. Огниво (кремень), кресало (кусочек пирита или металла) и трут долго оставались в обиходе. Кремневым ог- нивом пользовались не только герои Андерсена, но, может быть, и сам великий сказочник. Да и ваши дедушки и бабушки нередко прибегали к его выручке в су- ровые годы войны. Свойство кремня искрить при ударе позволило ему еще раз появиться на подмо- стках истории в весьма заметной роли: ведь все мушкеты знаменитых мушкетеров и пушки славных пушкарей могли выстрелить, только получив сперва маленькую искорку от кремня. Из кремневых пистолетов стреляли совсем недавно, скажем, во времена Пушкина и Лермонтова. А что рассказывает о кремне минералогия? Ну прежде всего то, что кремень — это, пожалуй, не совсем минерал. Точнее будет назвать его горной породой: ведь он состоит из тонкой смеси нескольких близ-
ких по составу минералов. Обычно главный из них — халцедон, тонкокристалличе- ская волокнистая разновидность двуокиси кремния, кремнезема. Небольшую часть в кремнях составляет всем известный кварц и, наконец, обычная примесь в нем — опал, опять-таки кремнезем, но аморфный (не кристаллический) и богатый водой. Тонкое срастание всех этих минералов и придает кремню характерную вязкость. Его бурые, красноватые и зеленоватые окраски возникают от примеси гидрооки- слов железа. А черные и серые кремни окрашены примесями органических веществ. Есть у нашего «работяги» кремня весьма благородная «родня»: горный хру- сталь , аметист, раухтопаз, всевозможные разновидности халцедонов, включая ри- сунчатые агаты, розовые сердолики, мясо-красный карнеол, яблочно-зеленый хри- зопраз . В близком родстве с кремнем и благородный мерцающий опал. А пестро- цветная яшма просто родная сестра кремня и отличается от него только формой залегания среди других пород: яшма образует мощные пласты, а у кремня форма выделений такая причудливая, что одним словом и не опишешь. Тянется на сотни километров пласт известняка, мела или доломита — след шумевшего здесь когда- то теплого глубоководного моря — и вдруг в одном из слоев словно натыканы кем-то круглые и овальные ядрышки или продолговатые «колбаски» кремня. Встре- чаются и вовсе замысловатые фигурки — «журавчики». Все они по научному назы- ваются конкрециями. Видимо, знакомы вам и такие чудеса, как «чертовы пальцы» — замещенные кремнем остатки раковин древних моллюсков белемнитов или мелкие короткие цилиндрики со звездчатой дырочкой — окремнелые членики стеблей мор- ских лилий. Под микроскопом в кремнях можно различить следы целого зоопарка: спикули-иголочки морских губок, ажурные фонарики-скелеты одноклеточных орга- низмов радиолярий, створки крошечных раковин. Значит, кремни возникли в море? Да, но не меньше «виновна» в их рождении и суша. Волны океанов и морей, струи впадающих в них рек, с самой глубокой древно- сти (тут уж счет идет не на сотни тысяч, а на сотни миллионов лет!), размывая берега, сносят в воду мельчайшие частички разрушенных горных пород. Сюда в море попадает вулканический пепел от извержений подводных или расположенных на побережье вулканов. Кремнезем, или, как его часто называют, кремнекислота, постепенно растворяется в морской воде или повисает в ней в виде тончайших неоседающих частичек (они называются коллоидными частичками). Часть кремнезе- ма из морской воды «разбирают» микроорганизмы для постройки своих скелетиков (радиолярии или одноклеточные диатомовые водоросли). Много кремнезема нахо- дится в воде и сейчас, а часть его, особенно вблизи действующих вулканов, очевидно, выпадала в виде кремневого осадка. Оказалось, что все коллоидные частички несут отрицательный электрический заряд, и их выпадение может быть вызвано, к примеру, присутствием в воде тоже заряженных органических частиц. Совместное выпадение кремнезема и органических веществ вызывает образование кремней черного цвета. Геологи-нефтяники давно пользуются этим признаком — слой известняка с черными кремнями часто говорит о близости нефтяных залежей. Выпадают кремневые осадки и по другим причинам. Иногда кремнезем заполняет и остатки растений: известны целые каменные ле- са. Древние жители Бирмы предпочитали делать орудия именно из такой вот ок- ремнелой древесины. В наши дни кремневые орудия заняли почетное место в музеях, кремневые пис- толеты, пищали и мушкеты обычно помещаются там же, только повыше этажом, а спички и зажигалки полностью вытеснили славное андерсеновское огниво. Правда, в зажигалках маленький цилиндрик, дающий искру, часто называют кремнем. Но это название дано только в честь настоящего кремня, а делают такие «кремни» из сплава церия. Сегодня кремень находит применение в производстве керамики, абразивов и строительных материалов. Необычность окраски, неожиданное своеобразное соче- тание тонов, прихотливый рисунок кремня привлекают внимание художников, не-
редко убеждающих нас, что тонкая красота кремня не уступает красоте агата и оникса и достойна занять место рядом с ними в пестром ряду поделочных камней. Полевые шпаты Среди жителей Индии распространен рассказ о лунном камне, и они называют его джандара- канд, то есть лунные лучи. Ал-Бируни Лунопоклонники Индии представляли свое бо- жество в виде идола на колеснице, которую четыре гуся мчат в поднебесье, а в руке идола сияет драгоценный джандараканд. Ф. Кренделев Как спастись нежной принцессе от нежеланного старого короля? Кротко, но твердо попросить о невозможном, несбыточном, таком, что и вообразить-то труд- но . Например, платье цвета Луны! Цвета Солнца! Так и сделала по наущению феи умная девушка из волшебной сказки Шарля Перро «Ослиная шкура». А каков он — цвет Солнца, цвет Луны? Это не просто цвет. Сразу и цвет, и свет: сияние, мерцание, сполохи, переливы. Играющий свет, он льется изнутри и заполняет весь объем. Главное в нем — это появление вдруг, при нечаянном по- вороте серого камня. Истинность названия понятна вам при первом же блике го- лубого сияния: лунный камень, наполненный призрачным торжеством лунного све- та. Родина голубых лунных камней — Бирма и Шри-Ланка. Этот полевой шпат образо- вывал вкрапленники в вулканических породах после их разрушения, и «лунные» адуляры скопились в выветрелой массе древних пород. А в Южной Индии, в местечке Капгям, недавно открыто было месторождение зе- леновато-золотистых лунных камней, изливающих свет, подобный свету яркой пол- ночной Луны южного неба. Лунный камень (беломорит).
Чуть более темный, менее прозрачный, но зато являющийся глазу не отдельными каплями лазури или осколками Луны, а полыхающий голубыми зарницами — беломо- рит, полевой шпат Поморья, залегающий у Белого моря. Он вызывает в памяти хо- лодное свечение заполярной морской глади. За что и назван в честь Белого моря признанным ценителем красоты камня А. Е. Ферсманом. Александр Евгеньевич по- дарил нам вдохновенное описание беломорита: «... белый, едва синеватый камень, едва просвечивающий, едва прозрачный, но чистый и ровный, как хорошо выгла- женная скатерть. По отдельным блестящим поверхностям раскалывался камень, и на этих гранях играл какой-то таинственный свет. Это были нежные синевато-зеленые, едва за- метные переливы, только изредка вспыхивали они красноватым огоньком, но обыч- но сплошной загадочный лунный свет заливал весь камень, и шел этот свет отку- да-то из глубины камня...» Есть и солнечный камень. И он таит прелесть неожиданности, как всякая игра света, как всякая игра вообще. Но если лунные камни свет охватывает единым сполохом, солнечный мерцает тысячами искр. Как мерцает разноцветными лучами солнце сквозь ресницы прикрытых век. Словно цветные зайчики: малиновые, оран- жевые, лиловые, ярко-ярко-васильковые вспыхивают в глубине розовато-серого камня. Словно тысячи крошечных зеркал прячутся в его вековой неподвижности. Словно? Нет, не словно, а действительно так! Есть в нем настоящие, хотя и микроскопические зеркала. Как так? Чуть позже вы убедитесь в этом сами. А по- ка несколько слов о самом знакомом из этого семейства — семейства иризирующих полевых шпатов. Ведь и таинственно-печальный лунный и мерцающий теплом сол- нечный и старинный наш знакомец лабрадорит (он же таусиный — павлиний, он же радужный камень) — все они самые нарядные представители распространеннейшего на Земле класса полевых шпатов. Солнечный камень. В Северной Америке в стойбищах эскимосов еще в конце XVIII в. миссионеры впервые увидели этот необычный камень: сполохи полярного сияния в черной по- лярной мгле — малиновое, зеленое, лазурное зарево охватывало мрачную, как эс- кимосская ночь, скалу. В 1776 г. его привезли в Европу и в честь места наход- ки назвали лабрадорит. Игра камня очаровала самое изысканное общество просве- щенного века. Ее сравнивали с переливами крылышек тропических бабочек, пав- линьих перьев. Камень вошел в моду и стоил баснословных денег. Лионские ткачи создали в его честь переливчатый «таусиный» шелк. А в 1781 г. лабрадорит на- шли в окрестностях «Северной Пальмиры» — Петербурга. За один образец русского лабрадорита в 1799 г. было уплачено 250 000 франков. Этот камень и впрямь
гляделся как чудо из чудес. В нем совершенно отчетливо вырисовывался портрет Людовика XVI: лазурный профиль на бронзово-зеленом фоне. Людовик был увенчан гранатово-красной короной с радужно переливающимся краем и маленьким сереб- ристым султаном из перьев. В большой моде были тогда табакерки, коробочки с мозаичными мотыльками и цветами из лабрадорита. Подобный же минерал был встречен в Финляндии в скалах Ильямаа: при повороте кристалла по его поверхности пробегал весь солнечный спектр. Эту раз- новидность минерала так и называют — спектролит. Канадское название похожих камней — перистерит (от греческого слова «перистера» — голубь). И опять-таки название это приравнивает разноцветный отблеск камня к радужному отливу на сей раз голубиной шейки. Словом, названия стараются передать основное свойство этих камней — не про- сто цвет, а сразу и его игру, и радужность, и перелив. В чем секрет, физический смысл этого перелива — иризации? Задумывались над этим вопросом давно. Однако к ответу пришли лишь постепенно, через века. Пре- жде в науке о минералах надо было произойти двум явлениям. Во-первых, распро- странилась и укоренилась среди ученых идея изменчивости «вечных» камней, бо- лее того, чрезвычайной чуткости их к изменениям в породившей их минералообра- зующей химической среде. Во-вторых, и самое главное — это прогресс в приборо- строении, появление немыслимых раньше исследовательских приборов. Электронный микроскоп подчас позволяет «видеть» на уровне молекулы, увеличивая изображе- ние в сотни тысяч раз. И лишь тогда секрет полыхающих камней раскрылся нам. Лабрадор. Иризация. Иризацией обладают многие полевые шпаты разного состава. Объединяет их то, что все кристаллы этих минералов содержат тончайшие пластинчатые вростки на- триевого полевого шпата — альбита, ориентированные параллельно и согласно с
основными кристаллографическими направлениями кристалла-хозяина. Почему же природные кристаллы оказались такими неоднородными? Как могло возникнуть та- кое строение, похожее на стопку стекол разной толщины? Кадры прошедшего по экранам страны японского фильма «Гибель Японии» или прекрасные цветные ленты Г. Тазиева, снятые над действующими вулканами Афри- ки, выразительные снимки Б. Гиппенрейтера, сумевшего забраться со своей фото- камерой чуть ли не в жерло вулкана Ключевская сопка, впервые дают нам хотя бы самое приблизительное представление о масштабах магматического очага, его си- ле , размахе движений и температур. Оттолкнувшись от него, можно попытаться представить себе огненную и текучую стихию магмы — того первовещества, когда собственно вещества в нашем понимании еще и нет: атомы лишь постепенно обво- лакиваются стабильным окружением других атомов, уравновешивающих их заряды. В этой пластичной массе еще нет кристаллических решеток, нет минералов, лишь постепенно, словно островки, из самых распространенных в этом «адском вареве» элементов — алюминия, кремния и кислорода — возникают гибкие еще алюмосили- катные каркасы, способные удержать атомы главных щелочных и щелочноземельных металлов — калия, натрия, кальция. «Современный минералог, а особенно петро- граф, уже привык представлять себе эту аморфную массу в виде непрерывного сцепления из связанных общими вершинами кремнекислородных тетраэдров. Сетка эта ажурная, раздутая, с крупными полостями, как бы пенистая, из-за стремле- ния «сильных» атомов кремния, мелких и с большим зарядом, расположиться с со- хранением общих кислородных вершин как можно дальше друг от друга. Содержание кремния в магме (25%) настолько велико, что в основном трехмерная пена или кружево составлено из кремнекислородных тетраэдров, но в ту же массу доста- точно легко включаются или захватываются тетраэдры с алюминием...» — так об- разно представляет себе начало кристаллизации магмы кристаллограф и кристал- лохимии академик Н. В. Белов. В условиях пластичности и высокой температуры атомы магмы постепенно компонуются в «зачаточные» кристаллы полевых шпатов и кварца. Безмерно простирающийся кружевной каркас поглощает и другие атомы. Легкие и крупные атомы калия, натрия, кальция, несущие большой заряд, — все они находят «пристанище» в этих алюмокремнекислородных «кружевах». Более то- го, часть калия замещается барием, цезием, рубидием, на место кальция встает железо или стронций. Но вот магма все более густеет, решетки кристаллов ста- новятся жесткими, они уже не в силах вместить всех «чужаков» без разбора. И в монолитных на поверхностный взгляд кристаллах начинается разброд, распад. Правда, распад этот носит весьма «организованный» характер — на это они и кристаллы. В кристалле, ограниченном, упрощенно говоря, параллелепипедом («коробкой»), возникают участки (домены), в каждом из которых наблюдается за- кономерное тончайшее переслаивание полевых шпатов разного состава: слой каль- циевого полевого шпата, например андезина, слой натриевого — альбита. Так устроены перестериты, отливающие радугой. Так же примерно выглядят под оком электронного микроскопа лабрадорит и беломорит. Иризация возникает тогда, когда при прохождении луча через стопку тончайших пластинок длина волны одной из составляющих солнечного спектра (например, в синей или фиолетовой части спектра) становится кратной толщине прозрачной альбитовой пластиночки. Многократно повторенная всей «стопкой» интерференция каждой пластиночки и порождает удивительный эффект, воспринимающийся нами как переливающееся сияние. А вот с солнечными камнями дело обстоит несколько иначе. Распад при остыва- нии привел здесь к выпадению железа в виде микроскопических зеркал — законо- мерно ориентированных пластиночек гематита. И от каждой такой пластинки отра- жается луч света — отдельный «световой» зайчик: минерал мерцает. Как и прочие полевые шпаты, иризирующие разновидности встречаются и в из- верженных полевошпатовых породах, образующих огромные массивы, такие, как на
полуострове Лабрадор, в Карелии, на побережье Белого моря и в Волыни, и в пегматитах, например, Казахстана или Норвегии. Но «самые лунные» из лунных — светящиеся камни Бирмы и Шри-Ланки — образуют, как мы уже говорили, вкраплен- ники в излившихся вулканических породах. Интерес к камню, как и все прочие общественные увлечения, подвержен колеба- ниям — взлетам и спадам. В начале XIX в. интерес к природным диковинкам — дендритам, кораллам, окаменелостям — был неистощим. Тогда-то и появились в Европе впервые лунные и «таусиные» камни, и сразу взмыли на самый гребень волны модных увлечений. Постепенно интерес к ним несколько ослаб: ведь осо- бенно красивы они были лишь в короткие мгновения. К тому же огранка, так ук- рашающая прозрачные камни, к ним неприменима: их красоту выявляет лишь округ- лый или плоский кабошон, вырезанный точно по размеру иризирующего участка. Однако в последние годы благодаря общему подъему интереса к камню во всем ми- ре лунные и солнечные камни в «чести». Чтобы насытить спрос любителей таинст- венного лунного сияния, уже не хватает природных камней: ювелирные фирмы вы- бросили на рынок красивую имитацию — бесцветную синтетическую шпинель, отшли- фованную кабошоном. На нижнюю, плоскую часть этого кабошона нанесен тонкий слой голубой эмали или синеватого металлического сплава. Массивный же лабра- дорит, крупные месторождения которого исчисляются тысячами тонн, человек ни- когда не обходил вниманием: из них полируют плиты для облицовки цоколей ко- лонн , зданий, памятников и т. д. Но лунные, солнечные или радужные камни — лишь самая малая часть всех поле- вых шпатов25. Полевые шпаты — самые распространенные на земле минералы: они составляют около 60% всего объема земной коры. Из полевых шпатов на 3/4 со- стоят граниты и похожие на них сиениты и почти на 60% упоминавшиеся выше зер- нистые темные породы габбро. Они слагают вкрапленники в застывших лавах, ими сложены больше чем наполовину пегматитовые тела. Полевой шпат. Название «полевой» происходит из Швеции. Его объясняют тем, что обломки полевых пшатов часто попадаются на вспаханных полях. Слово «шпат» (от немецкого «шпальтен») означает «раскалываться, расщепляться» (на пластинки по спайности), применяется ко всем минералам, имеющим хорошую спайность в двух направлениях.
Граниты, сиениты, пегматиты разрушаются на отдельные зернышки — песок. Если вы возьмете песок на ладонь и вглядитесь в него, то увидите на некоторых зер- нышках блестящие плоскости — спайность, сразу выдающую полевой шпат. Геологи- ческие процессы приводят к образованию из песка песчаников. И в них часто главную роль вместе с кварцем играет полевой шпат. А если горные породы ока- зались в зоне горообразования и перенесли колоссальные давления и температу- ры, то все они — и изверженные, и возникшие из них осадочные — превращаются в метаморфические породы: гнейсы или сланцы. В них тоже очень много полевого шпата. Пожалуй, нет полевых шпатов лишь в карбонатных осадках. Но если земная кора больше чем наполовину сложена полевыми шпатами, стоит подробнее остано- виться на их составе и строении. По химическому составу полевые шпаты так и различаются на две подгруппы: натриево-кальциевые полевые шпаты (плагиоклазы) и калинатровые полевые шпаты (ортоклаз и микроклин). Плагиоклазы представляют собой непрерывную смесь двух компонентов: натрие- вого полевого шпата — альбита и кальциевого — анортита (сияющий радужной ири- зацией Лабрадор по составу примерно посередине между ними, а беломорит — оли- гоклаз — ближе к альбиту). Калиевые полевые шпаты могут удержать в кристалли- ческой решетке лишь незначительную примесь собственного натрия, но зато они почти всегда содержат тонкие или грубые вростки альбита. Именно такие тончай- шие пластиночки альбита заставляют, как вы, наверное, помните, калиевый шпат адуляр светиться и переливаться лунным светом. Полевые шпаты редко образуют хорошо оформленные кристаллы. Припомните облик хорошо известных вам зернистых пород, например гранита: среди его округлых и угловатых зерен преобладает полевой шпат. Если приглядеться, его нетрудно от- личить от законных соседей и кварца или слюды по ряду характерных признаков. Прежде всего, это спайность. Та самая способность легко раскалываться на пла- стинки, заложенная уже в самой неоднородности кристаллической решетки этих минералов. Спайность настолько характерна для всех полевых шпатов, что и большинство названий минералы этой группы получили в зависимости от того, под каким именно углом они раскалываются на спайные брусочки. Так, название ор- токлаз — это соединение двух греческих слов: «ортос» — прямой и «клазис» — излом. Плоскости спайности в нем расположены под прямым углом. Микроклин со- стоит из слов «микрос» — небольшой и «клинен» — наклонять (действительно, угол наклона между спайностями отклоняется от 90° всего на полградуса). А вот плагиоклаз происходит от слова «плагиос» — косой (в нем этот угол составляет 86-87°) . Спайность определяет и два других свойства: характерный ступенчатый излом и перламутровый блеск, часто пробегающий по свежему спайному сколу. Чрезвычайно характерны и такие общие для всех полевых шпатов свойства, как светлые окра- ски: белые, светло-серые, красноватые, голубоватые или зеленоватые и не- высокая (значительно меньшая, чем у кварца) твердость (5—6) и их малый (2,5— 2,8) удельный вес. Как и в других главах, мы начали знакомство с группой плагиоклазов с ее са- мых ярких и запоминающихся представителей: Лабрадора и олигоклаза. Из осталь- ных плагиоклазов, пожалуй, самый характерный и распространенный — альбит, чисто натриевый полевой шпат. «Альбит» значит «белый», от латинского слова «альбус». Он вправду почти всегда белый: сахарно-белый, фарфорово-белый, пер- ламутрово-белый. Тонкие белые пластинки альбита можно бывает различить в зер- нистых альбитизированных породах. А если поднести к глазам лупу, такие же пластинки видны и в сплошном зернистом агрегате, выглядевшем как сахар- рафинад и так и называющемся — сахаровидный альбит. Не разглядеть их без мик- роскопа, разве только в сплошном фарфоровидном альбите, возникающем обычно за счет замещения более ранних минералов и в точности похожем на неглазурованный фарфор. Этот полевой шпат образуется при сравнительно низких температурах, и
его появление — почти всегда результат воздействия поздних, часто рудоносных растворов. Присутствие в породах альбита указывает геологам на возможность обнаружить месторождения тантала, ниобия, бериллия, лития, цезия. Возникает альбит и на поздних стадиях образования пегматитов. Здесь он осо- бенный и имеет свое название клевеландит. В пегматитовых жилах клевеландит часто светло-голубой. Его слегка изогнутые, тесно сросшиеся пластинки здесь довольно крупные — до 4—5 см. Их сплошные лучистые агрегаты образуют подобия вееров, снопов или многолепестковых цветов. Но самые эффектные розетки клеве- ландита вырастают, конечно, в минералах пегматитов. Здесь они гнездятся у подножия крупных призматических кристаллов калиевого полевого шпата в виде тонких, часто совершенно прозрачных и бесцветных пластинок размером 1 — 2 см, срастающихся в причудливые розетки и ажурные шары. В пегматитах Волыни такие ребристые полусферы достигают размеров чайной чашки, а то и блюдца. Совсем другой облик имеют калиевые полевые шпаты. Самые распространенные из них — ортоклазы и микроклины — вы наверняка помните с детства. И не только по маленьким светло-бурым камешкам, колющим босые ноги на тропе или вспаханном поле. Прежде всего, по шершавым, рябым камням гранитных парапетов, по блестя- щим розовым цоколям зданий. Прекрасные крупные кристаллы калиевого полевого шпата можно разглядеть в монолитных гранитных колоннах Исаакиевского собора и «Александрийского столпа» (монумента, воздвигнутого в честь победы в Отечест- венной войне 1812 г.) в Ленинграде. Интересно выискивать сплошные полевошпа- товые прожилки в гранитах, в их расширениях всегда можно увидеть целые столб- чатые кристаллы. Такие же кристаллы, только еще больше и совершеннее, образу- ются в миароловых пустотах пегматитов. Рост в газово-жидкой среде, в условиях идеального всестороннего питания придает им вид геометрически правильных ко- ротких столбиков ромбовидного сечения с изящной головкой, сформированной сра- станием нескольких плоских граней. Как и кварц, они часто образуют красивые двойниковые сростки. В таких пегматитах кварц и полевой шпат обычно встреча- ются совместно. Время и условия возникновения обоих минералов очень близки, и они часто срастаются вместе, образуя эффектные кварц-полевошпатовые друзы. В пегматитах одновременная (совместная) кристаллизация этих минералов часто приводит к появлению своеобразных срастаний, получивших название письменного гранита, графического пегматита или еврейского камня: в одном гигантском, иногда многотонном кристалле полевого шпата кварц образует систему закономер- но ориентированных маленьких угловатых («скелетных») вростков — рыбок; такие срастания живо напоминают страницы древних восточных рукописей на каком-то неразгаданном языке. Некоторые ученые прошлого века даже стремились прочесть их. Но это не язык человека, а язык самой природы, с помощью которого она четко зафиксировала в своих «записях» условия образования этих замечательных горных пород. Первым, кому удалось «прочесть», разгадать зашифрованную информацию приро- ды, был создатель учения о пегматитах академик А. Е. Ферсман. Путем тщатель- ных кристаллографических измерений он установил, что в графическом пегматите кварц и полевой шпат имеют не беспорядочную, как кажется на первый взгляд, а строго закономерную взаимную ориентировку; они срастаются между собой по оп- ределенному правилу, которое получило название правила (или закона) Ферсмана. А способ совместной кристаллизации, при котором возникает подобная «письмен- ная» структура (она хорошо известна, например, металлографам, изучающим строение металлических сплавов), называется в физической химии эвтектическим. Таким путем А. Е. Ферсман доказал, что письменный гранит представляет собой настоящую кварц-полевошпатовую эвтектику. Среди калиевых полевых шпатов, как и среди плагиоклазов, есть иризирующие — лунные и солнечные разновидности. Кроме них, пожалуй, самый популярный калие- вый полевой шпат — амазонит, который назван в честь реки Амазонки, откуда
будто бы были привезены первые образцы этого яркого самоцвета. Окраска амазо- нита бирюзово-зеленая, но оттенки ее разнообразны. Забайкальский амазонит бледный, зеленовато-голубой, очень похожий на цвет несколько выцветшей бирю- зы. Амазонит Украины очень яркий и по интенсивности не только не уступает би- рюзе, но часто превосходит ее. А вот амазонит Кольского полуострова ярко- зеленый, голубизна в нем почти неощутима. Характерная особенность амазонитов — белые крапинки, рябинки, маленькие вросточки натриевого полевого шпата аль- бита. Редкие кристаллы амазонита, как всякого другого микроклина, представле- ны короткими столбиками. Амазонит — один из самых ярких и «живых» поделочных камней. Но еще эффектнее выглядят очень редкие винно-желтые прозрачные кри- сталлы низкотемпературного калиевого шпата ювелирного адуляра, встречающиеся в пегматитах Мадагаскара. Амазонит. А где применяются полевые шпаты вообще? Неужели человек мог оставить без внимания этот щедрый дар природы? Разумеется, не оставил. Судьбу и роль поле- вого шпата в технике определила его способность при расплавлении образовывать вязкую массу, застывающую в плотное стекло. Мне хочется, чтобы однажды вы, оглядев свой привычный родной дом, вдруг увидели, что из чего, из каких веществ, из каких минералов. Пусть на миг каж- дая вещь покроется плащом блестящих кристаллов, послуживших некогда их осно- вой ! Сколько здесь было бы неожиданных сюрпризов! И в точности, как и в зем- ной коре, одно из первых мест в вашем доме занял бы полевой шпат! Оглядите хотя бы вашу теплую уютную кухню. Фаянсовая раковина, сияющая молочной белиз- ной, голубая плитчатая стена над ней содержат не меньше 8—15% полевых шпатов. Красивая, легко моющаяся эмаль плиты и холодильника, красных, зеленых, синих кружек, чайников, чугунных жаровен и обливных половников и того больше — в них 17, 28, 56% полевых шпатов. А взгляните на накрытый к ужину стол: сахар- ница с цветочками и фаянсовая кружка с домиками, высокий папин бокал и хруп- кая мамина фарфоровая чашка — все они не обошлись без полевых шпатов: от 10 до 30% содержит их каждая фаянсовая или фарфоровая посудина. Но все же больше всего полевых шпатов расходуют, пожалуй, электротехники. Только представьте на миг, какой путь пробегает электрический ток от турбин электростанций до лампы на вашем письменном столе! Бесчисленными реперами со-
провождают бег электрического тока фарфоровые изоляторы, ограждающие провода от соприкосновения со всем, что может воспламениться. Самые огромные и тяже- лые из них достигают сотен килограммов, а самые маленькие — около двух грам- мов . Но в каждом из них не видимая глазом основа — полевой шпат. Так же, как видимую основу, составляет он в гранитах обелисков и колонн, набережных, фон- танов, памятников; вглядитесь только, и вот перед вами наш неизменный спут- ник , самый распространенный и с детства известный минерал — полевой шпат. Окраска минералов Поверил я алгеброй гармонию... А. С. Пушкин Каждый охотник желает знать, где сидит фазан — красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый — эти слова как простенькая мелодия всего из семи нот. Но как величаво звучит она в исполнении стихий — неба, моря, не- бесных светил; им вторят цветы и птицы, бабочки, жуки, ящерицы, змеи и звери! С каким истинным блеском исполняют ее кристаллы! Но вот чудо — каждое семей- ство минералов «проигрывает» все те же семь классических цветовых нот на свой лад. Темпераментно, с жаром и звездным мерцаньем — рубины и все многоцветные сапфиры. Нежно, лирично, в легких теплых оттенках — бериллы: розовый морганит, оран- жевые и желтые гелиодоры, светло-зеленые бериллы Украины, изумруды, голубые и синие аквамарины, сиреневые бериллы Мадагаскара. Чисты, холодны, хрустально ясны окраски полихромных кварцев. Гранаты рассыпают разноцветную дробь; их особенность — богатство оттенками и густота тона: огненно-красные пиропы, лилово-красные альмандины, оранжево- розовые спессартины, коричнево-оранжевые и медово-желтые гессониты, желто- зеленые гроссуляры, травяно-зеленые уваровиты и оливковые демантоиды. Вся симфония минеральных окрасок усложняется, делается сочнее и богаче еще и оттого, что в каждой из минеральных групп есть и свой особый акцент в этой радуге: в группе корунда — красный и глубоко-синий, в группе берилла — изум- рудный и аквамариновый, среди гранатов — огненный. А тут еще густые, глубокие «ноты» минералов, приверженных одному энергичному цвету: малахитово-зеленому, бирюзовому, лазуритово-синему! А если попытаться «поверить алгеброй гармонию»? Задуматься, чем же обязаны мы этому фантастическому разнообразию? Почему «белый» солнечный луч, падая на минералы, окрашивает их так разно? Поисками ответа на этот вопрос занимались и занимаются ученые всего мира — минералоги, химики, физики. Ведь ключ к от- гадке можно найти только совместными усилиями. И для того, чтобы хоть слегка коснуться сути этих явлений, нам придется совершить посильный экскурс в об- ласть физики и кристаллохимии. В океане электромагнитных колебаний видимый нами свет — лишь узкая полоска, лишь волны от 3800 (фиолетовый) до 7600 (красный свет) ангстрем. Более корот- кие ультрафиолетовые волны (3800 — 100 ангстрем) глаз человека не видит, не- которые из этих волн (3600 — 510 ангстрем) различают фасеточные глаза насеко- мых, еще более короткие — рентгеновские и Y-лучи «чувствует» лишь эмульсия фотопленки. А волны длиннее красных? Инфракрасные (7600 — 10 000 000 ангст- рем) мы ощущаем как тепло; немного подлиннее — миллиметровые и сантиметровые волны микроволнового диапазона, на которых работают локаторы и мазеры; более длинноволновые электромагнитные колебания — радиоволны (107 — 1013 ангстрем, или 0,1 — 106 см); еще более длинные используются в электротехнике. Из них
самую большую, бесконечную длину волны имеет постоянный ток. Любое нагретое тело излучает все волны, хотя и в разной степени. Максимум излучения Солнца лежит как раз в середине видимого диапазона. Поэтому и чело- веческий глаз в процессе эволюции приобрел максимальную чувствительность к этим длинам волн, к желто-зеленым лучам. Потоки лучистой энергии Солнца падают на все большие и малые предметы Зем- ли, падают и на наши минералы. Как же реагируют минералы на свет? Это зависит от их строения и состава. Поэтому придется сказать несколько слов о строении минералов. Нейтральные атомы некоторых элементов, таких, как кислород, сера, фтор и др., входя в состав минерала, вырывают наиболее подвижные «валентные» электроны у своих соседей — атомов металлов — и превращаются в отрицательные ионы (анионы), а покладистые соседи, упустившие эти электроны, становятся по- ложительно заряженными ионами (катионами). Электрические силы притяжения меж- ду этими разно заряженными частицами и удерживают в равновесии ионные по- стройки — кристаллические решетки минералов. Бесконечно разнообразны про- странственные комбинации ионов или их группировок (тетраэдров, октаэдров и др.): то это великолепные, идеально прочные каркасы (например, кварц), то объемы их моделируются цепочками (асбест) или колоннами ионов (берилл), то строятся целыми «панелями» — слоями (слюды). Окраска минералов во многом зависит от архитектуры их кристаллической ре- шетки. Наиболее совершенные сооружения свет пронизывает, ничего не меняя в них. Таковы бесцветные и прозрачные кубики поваренной соли, ромбоэдры оптиче- ского кальцита или всем известные кристаллы горного хрусталя. Но законы при- роды всегда сопровождаются бесчисленными оговорками, исключениями, уточнения- ми — они-то и создают невоспроизводимую прелесть, бесконечную «игру» природы! Достаточно нарушить это совершенство — вот тут-то и начинается цвет! Вот, скажем, если сами ионы, из которых строится решетка минерала, не совсем пра- вильны, не совсем симметричны. Из классической химии известно, что большинст- во элементов таблицы Менделеева по мере увеличения атомного веса наращивают внешние электронные уровни. Есть, однако, элементы — так называемые переход- ные , нарушающие это правило: в них формируются, «достраиваются» не внешние, а более глубокие электронные оболочки. Сами по себе электроны внутренних уровней не могут перескочить на внешние, как не взлетит с земли камень; но свет — энергия, и, поглотив часть энергии падающего света, они перескакивают, или, как говорят, «возбуждаются». А из кристалла выходит уже не полный спектр лучей, а лишь его оставшаяся непогло- щенной часть: она-то и окрашивает минерал. Этим элементам, способным избира- тельно поглощать энергию падающего света, мы и обязаны главным образом кра- сочностью минерального мира. Они так и называются «хромофоры» — несущие цвет. К ним относятся титан, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, никель да еще медь, редкоземельные элементы и уран. Каждый из элементов-хромофоров по- глощает свет по-разному: нагляднее всего «свой», индивидуальный характер по- глощения света можно передать с помощью спектра поглощения, кривой, которая получится, если по горизонтальной оси отложить длину волн разного цвета, а по вертикальной — интенсивность, с которой поглощает их минерал. На такой кривой сразу видно, какие лучи поглощаются сильнее всего, и, значит, не входят в ок- раску , а для каких минерал прозрачен. Вот, к примеру, малахит: красные лучи поглощаются им максимально, т. е. гасятся, а зеленые проходят почти пол- ностью . Минералы, в которых элементы-хромофоры играют ведущую роль, имеют обычно яркие интенсивные и постоянные цвета: оранжевый крокоит и зеленый гра- нат-уваровит окрашены ионами хрома в разных валентных состояниях, бирюза — медью. Но элемент-хромофор не всегда бывает хозяином в минерале: нередко он забирается «в гости», вытесняя хозяев из узлов кристаллической решетки или заполняя в этой решетке «дырки» — вакантные места. И бесцветный кристалл ста-
новится ярким самоцветом. Например, примесь в 1,5% окислов железа сообщает бериллу окраску аквамарина или гелиодора, 0,3 — 0,4% окиси хрома превращают этот минерал в драгоценный изумруд, а всего только тысячные доли процента марганца — в розовый воробье- вит. Но есть и совсем удивительный минерал — александрит, его тоже окрашивают ионы хрома, да так хитро, что при солнечном свете он ярко-зеленый, а при электрическом — красный. Можно разобраться и в этой загадке: окраска алексан- дрита создается и красными и зелеными лучами, он прозрачен для тех и других, но в дневном спектре сине-зеленые «энергичные» лучи преобладают (помните, чувствительность глаза максимальна к зеленым лучам) и как бы забивают крас- ные, а в спектре электрической лампы сине-зеленых лучей очень мало, преобла- дают более длинные волны — тут-то и берут реванш красные! Александрит. Солнечный свет словно просеивается сквозь сита кристаллических решеток ми- нералов, и каждое из них согласно своему симметричному рисунку и своим ин- дивидуальным размерам и несовершенствам «выбирает» и поглощает свою часть солнечного спектра, пропуская такую узко специфическую часть спектра, что мы тотчас отличаем густую насыщенную зелень изумруда от солнечной, светящейся «золотой» зелени хризолита или пронзительной едкой зелени диоптаза. Но у этого трио (свет — минерал — глаз) есть и другая игра — блеск! Ведь не весь свет солнца попадает внутрь минерала — часть его сразу же отбрасывается поверхностью кристалла, и мы получаем ее неизменной. Это и есть блеск. Бле- сков много! Они тоже сильно разнятся. «Блеск минерала не зависит от его цве- та», - гласят учебники минералогии. Это непреложная истина, но давайте отвле- чемся от нее. Давайте вообще отрешимся от цвета. Есть столько прекрасных ми- нералов, изливающих свое совершенство, минуя цвет, одним чистым блеском. Ал- мазы и горный хрусталь. Соль и лед. Оптический исландский шпат и гипс. Свое- образный матово-белый халцедон кахалонг отличается восковым блеском. И, нако- нец, эталон отсутствия блеска — матовый школьный мел, прочные поры-ловушки которого гасят всякий блеск. В немой и мрачноватой толще темно-серых песчаников и сланцев Крыма, красиво именуемой таврикой, сверкают мелкие, идеально прозрачные шестигранные пира- мидки горного хрусталя. В безотрадной таврике они кажутся просто бриллианта- ми. Впрочем, в Карпатах подобные кристаллики так и называются «мармарошские диаманты». Но достаточно положить подобный «диамант» рядом с истинным брилли- антом, чтобы увидеть, что они «и близко не лежали», — настолько меркнет стек-
лянный блеск горного хрусталя рядом с алмазным, играющим всеми цветами спек- тра. А вот свежий осколок прозрачной поваренной соли можно было бы спутать с кварцем, но оставьте его часа на два на воздухе и его поверхность, впитав влагу воздуха, словно подернется маслянистой пленкой, блеск из стеклянного превратится в жирный. Прозрачные ромбоэдры исландского шпата и пластинчатые кристаллы гипса на плоскостях спайности часто отливают перламутром. Перламутровый блеск порожда- ет интерференция света, отражающегося не только от поверхности кристалла, но и от внутренних спайных плоскостей, подобно тому, как перламутровый отлив возникает в стопке тонких стеклышек. Случается, что гипс заполняет трещины в породе в виде параллельно-волокнистой массы с шелковистым блеском, подобным блеску мотка шелковых нитей. Исследования минералогов показали: будет ли у минерала стеклянный, алмазный, металлический и полуметаллический блеск, зави- сит от соотношения отраженного и поглощенного света, а это соотношение, преж- де всего, непосредственно связано с показателем преломления. Здесь наблюдает- ся почти прямая зависимость: по мере увеличения показателя преломления все больше света отражается от поверхности минерала и стеклянный блеск сменяется сперва алмазным, а затем полуметаллическим и металлическим. Точнее, зависи- мость коэффициента отражения от показателя преломления минерала может быть выражены формулой: Р = (п - I)2 /(п + 2) где п — показатель преломления. Коэффициент отражения для кварца 4%, для алмаза — 17%. Природный блеск минерала можно усилить, направить и «заострить». Насколько ярче сверкают ограненные камни, замечал каждый. В чем же секрет огранки? Ог- раненный драгоценный камень словно маленькая ловушка для солнечного луча. Луч, отражаясь от одной грани, падает на следующую, от нее на соседнюю и так далее, обегая и освечивая изнутри весь объем камня. Но вот вы неожиданно по- ворачиваете камень, и угол падения этого «запертого» в граненой ловушке луча резко меняется: свет уже не скользит вдоль грани, не откидывается на соседнюю плоскость, он упал почти под прямым углом и способен выскочить резким узким пучком — граненый кристалл сверкнул. Чем дольше лучик будет метаться внутри и отражаться, не выбегая из ловушки, тем сильнее сможет «сфокусировать и заост- рить» формы огранка, тем ярче, резче будет сверкание самоцвета. Огранка кри- сталлов — необычайно сложное, тонкое и точное ремесло. Чтобы ловить и резко отбрасывать свет узким пучком, кристалл должен быть огранен в строгом соот- ветствии с его природными кристаллооптическими характеристиками, законами преломления и отражения, да еще с учетом особенностей нашего зрения. Особенно важен выбор правильных углов огранки, когда речь идет не только о ярком сверкании (как это, например, бывает у лейкосапфира) , но и о раз- ноцветной бриллиантовой игре, характерной для алмаза, циркона, меньше у топа- за. Для этих минералов характерна, как вы помните, дисперсия оптических осей, т. е. кристалл разлагает белый луч, как призма, на радугу цветных лучиков, каждый из которых выходит из граненого самоцвета под своим углом. Теперь по- нятно, почему из бриллианта «сыплется» дождь цветных лучей: внезапный их «вы- ход» из граненой ловушки, когда необходимый угол становится возможным, то для малинового, то для голубого или оранжевого луча — это уже зависит от вашего нечаянного движения. Даже не верится сразу, что подоплекой нечаянной подвиж- ной игры радужных искр является самый точный, выверенный до третьего знака математический расчет углов огранки.
Музеи и коллекции Но я должен еще сказать о кристаллах, формах, законах, красках. Есть кристал- лы огромные, как колоннада храма, неж- ные , как плесень, острые, как шипы; чистые, лазурные, зеленые, как ничто другое в мире, огненные, черные; мате- матически точные, совершенные, похожие на конструкции сумасбродных ученых... К. Чапек Книги о камне традиционно кончаются главой, как собирать камни. Оно понят- но : автора и читателя обычно объединяет общий интерес, их встреча не слу- чайна, и давать полезные советы начинающему собрату всегда приятно, а порой и небесполезно. А не задавались ли вы странным вопросом: зачем собирать кол- лекцию минералов? Вы любите камень. Но любить и иметь не одно и то же. Любить и знать уже ближе. Нет спора — собирать камни увлекательно. Но в целом с кол- лекцией обстоит примерно так же, как с собакой. Хотят собаку все: так приятно иметь рядом четвероногого друга. Но очень многих удерживает от приобретения собаки чувство ответственности за ее судьбу. Камни молчат. По отношению к ним чувство аналогичной ответственности может притупиться. Между тем ваша коллек- ция потребует не меньшей заботы и труда, чем самый породистый пес. Она погло- тит без остатка ваш досуг и скромные сбережения, заполнив все емкости вашего сознания и подсознания, или погибнет бесполезно, бесследно и, главное, быст- ро. Когда любишь камни, хочется видеть каждый минерал в полном блеске его наи- высшего возможного совершенства. Перед мысленным взором всплывают клас- сические шедевры минералогии. Но шедеврам место в музее — ни у кого ведь не возникнет нескромное желание иметь дома для себя одного Нику Самофракийскую или, скажем, «Последний день Помпеи»! Между тем, кому не случалось видеть на пыльных подоконниках квартир уникальные друзы килограммов в 100! Зрелище гру- стное. Еще грустнее слышать о бесценных коллекциях, собираемых двумя-тремя поколениями любителей и проданных их непричастными к камню наследниками с мо- лотка в два-три дня... То ли дело музеи! Ими можно «заболевать» и любить долго и неизменно, узна- вать их все более глубоко. Можно изучать их постепенно — зал за залом; можно даже самому приносить в музей собственные интересные находки. И они будут жить там своей торжественной и размеренной музейной жизнью, рядом с именитыми или скромными каменными собратьями. Музеев минералов и руд в нашей стране немало. Классических, с традициями и вековыми коллекциями, и сравнительно новых, и даже таких, которые еще нахо- дятся в стадии возникновения. Интересны все. Ведь известный еще в Древней Греции тезис о том, что в природе нет двух одинаковых капель воды, классиче- ски подтверждается и на примере кристаллов: не может быть в природе двух оди- наковых кристаллов берилла или граната, даже двух одинаковых кубиков пирита, ведь каждый кристалл прошел свой индивидуальный путь, и вся его жизнь бук- вально отложила на нем следы: гранями, включениями, бороздками, штриховкой, треугольниками растворения или зонами разной окраски. И в каждом новом музее ваши старые знакомцы встретят вас неожиданностью, новизной. Обо всех минера- логических музеях не расскажешь, пожалуй, и в целой книге, тем более в ма- ленькой главе. Поэтому хочется сказать несколько слов о лучших. Более 200 лет назад в Петербурге одновременно с Горным институтом и в его
«недрах» был создан «из Российских и иностранных минералов и ископаемых тел кабинет» — зерно, разросшееся в один из крупнейших музеев мира — Горный му- зей. Музей этот истинно ленинградский: Васильевский остров, набережная Невы, фа- сад по проекту А. Н. Воронихина. Знаменитый архитектор XIX в., создавая фасад Горного института, вдохновился идеей Горы: тяжелый треугольный фриз покоится на двенадцати массивных дорических колоннах, и античные образы встречают вас при входе. Сын Земли (Геи) — Антей; изгибаясь, он тянется к матери — Земле, но Геракл уже оторвал его от материнской груди могучим рывком26. Прозерпину, молоденькую дочь плодоносящей и щедрой Деметры, силой уносит в подземное цар- ство ее дядя, брат Зевса, Аид. В подземном мире ему нужна хозяйка. Словно хо- тели сказать нам создатели классического ансамбля: каждый, вошедший в храм Горы, всегда будет тянуться к матери Гее (будь то геология, геохимия, геофи- зика или геотектоника), каждому судьба, словно Прозерпине, предрекла полжизни провести в недрах подземного царства... Первый зал — введение в минералогию — науку о природных химических соедине- ниях и их формах: кристаллах. Словно Алиса в стране Чудес, мы уменьшаемся до бесконечности и над нами парят все элементы таблицы Менделеева в полной красе их кристаллической структуры. Вокруг вздымаются сложные постройки — модели кристаллических структур минералов. Тут и давно знакомые «здания» — поварен- ная соль, алмаз, графит, кварц, слюда и сотни пока неведомых вам конструкций. Шаг за шагом, двигаясь по периметру зала, вы постигаете, как тесна связь всех многообразных свойств кристаллов с особенностями их кристаллических ре- шеток : преломление света, блеск, цвет, твердость, спайность, отдельность, магнитные свойства подчинены расположению кристаллических сеток, пространст- венному узору ионов и атомов. Вы видите, как зарождаются кристаллы, следите за их ростом, срастанием в двойники и друзы. Замечаете, что жизнь их не всег- да идет «гладко»: они могут сломаться и вновь нарастать на обломках, залечи- вать трещины, скручиваться, сгибаться, наконец, попасть в среду, где их ожи- дает снова растворение, иногда замещение новыми кристаллическими формами дру- гих веществ, иногда гибель... Вся центральная часть вводного зала занята одной из самых изящных коллекций музея. Здесь от простых к сложным выстроились кристаллы-«везунчики» — полно- гранные, попавшие в идеальные условия роста кристаллы, сумевшие во всей красе проявить форму, свойственную данному минералу: кубы пирита и галита, октаэдры алмаза и алой шпинели, гранатоэдры и тетрагонтриоктаэдры граната, призмы бе- рилла, ромбоэдры корунда... Но это лишь введение. Дальше в торжественных залах с белыми кариатидами или высокой колоннадой, с лепкой, позолотой и старинной росписью развертывается вся панорама минерального мира, строго классифицированная по принятым классам химических соединений, таких, как самородные элементы, сульфиды, сульфаты, карбонаты, силикаты, фосфаты и все прочие, пока менее вам известные. Среди них встречаются подлинные «монстры»: самая большая в мире глыба мала- хита массой в 1504 кг, подаренная музею Екатериной II, плоский самородок меди в 860 кг, огромный 500-килограммовый кристалл кварца. Необыкновенной красоты салатно-зеленый прозрачный берилл, покрытый фигурами природного травления, тоже старинный царский подарок. Не меньшее удивление вызывают и приобретения более позднего времени: сизо- синий кристалл берилла длиной 1,5 м, ярко-голубой 330-килограммовый кристалл флюорита, кристалл винно-желтого оптического кальцита тоже почти в 300 кг. Но богатство природных соединений демонстрируется в музее скорее не этими 26 Скульптура «Геракл с Антеем» создана скульптором С. С. Пименовым, «Похищение Про- зерпины» — В. И Демут-Малиновским.
колоссами, а разнообразными прекрасно подобранными кристаллами и их сростка- ми, позволяющими видеть каждый минерал в естественном окружении сопутствующих ему, как говорят геологи, парагенных минералов. «Число и фантазия, закон и изобилие — вот живые творческие силы природы... Не сидеть под зеленым деревом, а создавать кристаллы и идеи, вот что значит идти в ногу с природой...» Эти слова Карела Чапека подтверждаются всей кол- лекцией Горного музея. Пойдем дальше и окажемся в зале синтетической минера- логии: искусственные слюды и гранаты, рубины и изумруды, шпинели и алмазы и совсем новые соединения, неизвестные природе, но необходимые в технике, пред- станут тут перед нами. И, наконец, как заключительный аккорд — маленький зал с драгоценными и поделочными камнями, десятками красивейших самоцветных ве- щиц: вазы темно-голубые из лазурита и темно-розовые — родонитовые, резной ки- тайский нефрит от почти белого цвета свиного сала до черно-зеленого, агато- вые, сердоликовые и хрустальные печатки, граненые самоцветы и, конечно же, традиционная и все равно таинственная малахитовая шкатулка с ключиком. Зал самоцветов — прощальный яркий блик в минералогии Земли; узкая чугунная лесенка ведет вас наверх, виток, еще виток — и вы вступили в минералогию кос- моса. Метеориты — железные и каменные, тектиты — «небесные» стеклянные капли и снова систематика минералов, но уже минералов внеземных. Первое впечатление от минералогии космоса, только еще поселяющейся в музее, - близость, схожесть с минералогией Земли: Вселенная едина не только на уровне атомов, но и на уровне их соединений — в кристаллических решетках минералов: оливинов, пирок- сенов, плагиоклазов... Но если возникновение Ленинградского горного музея относится ко второй по- ловине XVIII в., то «эмбрионом» нашего самого большого на сей день Московско- го минералогического музея Академии наук СССР27 послужил минеральный кабинет кунсткамеры, основанный в 1716 г. по личному приказу Петра I. У колыбели это- го музея стояли подлинные основоположники геологии и минералогии — М. В. Ло- моносов , П. С. Паллас, С. П. Крашенинников. Свой неповторимый характер, «лица необщее выражение», музей обрел в 1912 г., когда формированием экспозиции занимались такие корифеи нашей науки, как В. И. Вернадский, А. Е. Ферсман, А. П. Карпинский. Глубокое проникновение этих людей в законы природы как зеркало отразил музей. «Минералогия — химия земной коры». Эти слова Вернадского стали девизом музея. Многообразны геоло- гические процессы, происходящие в недрах земной коры: кристаллизация магмати- Минералогический музей им. А. Е. Ферсмана РАН
ческого расплава и застывание вулканической лавы, выпадение минеральных солей из растворов и паров и др. В смене геологических процессов минеральные виды сменяют друг друга. И хотя здесь самая большая в Союзе великолепная систематическая коллекция (насчитывающая 2320 видов из 2600 имеющихся на Земле, т. е. 90%!) и прекрасно подобранная коллекция кристаллов, но не на них сделан смысловой акцент экспо- зиции музея. Любой минерал — лишь временное пристанище элемента. Они рождают- ся, живут и умирают, а химические элементы, эти вечные странники, строят но- вое кристаллическое жилище — такой, пожалуй, образный вывод можно сделать из одного интересного раздела музея: «Геохимия элементов в процессах минера- лообразования ». Вот, например, перед нами витрина элемента № 29 — меди. В сульфидных рудах главный минерал меди — металловидный золотистый медный колчедан халькопирит. Рядом с ним — борнит, «пестрая медная руда», — красновато-бурый в свежем из- ломе, но на воздухе всегда покрытый яркой пленкой побежалости и самый богатый медью сульфид — свинцово-серый халькозин. В зоне окисления сульфидных руд сульфиды сменяются окислами: как яркие искорки алмазным блеском вспыхивают мелкие октаэдрические кристаллы полупрозрачного «медного рубина» — куприта, малиново-красные с металлическим серым налетом. Но как только медные руды попадают на поверхность, они расцвечиваются новы- ми, еще более яркими минералами, заменившими при переотложении и сульфиды, и окислы: прежде всего это хорошо запомнившиеся нам карбонаты меди — темно- синий азурит и сочно-зеленый малахит. Очень эффектны более редкие силикаты — диоптаз и хризоколла. Полупрозрачные и прозрачные изумрудно-зеленые кристаллы диоптаза, столбчатые с острыми головками, с характерным «едким» оттенком мед- ного купороса или того цвета, который называют «электрик», были найдены в Центральном Казахстане в конце XIX в. и первоначально их приняли за изумруды. Новые «изумруды» произвели сенсацию. Но их сравнительно маленькая твердость (5 по шкале Мооса) при совершенной спайности мешает огранке. И в ряду ювелир- ных камней диоптаз не удержался. Однако прозвище «изумруд» приклеилось к нему прочно, правда, с эпитетом «медный». Нередко этот минерал называют также аши- ритом, по фамилии его открывателя — купца Аширова. Хризоколла выглядит совсем иначе — она несколько напоминает малахит, но лишь на первый взгляд. Так же как и малахит, хризоколла образует плотные ок-
руглые почки, сросшиеся в единую гроздь. Но почки эти чаще не зеленые, а би- рюзово-голубые . Иногда, впрочем, хризоколла образуется прямо по малахиту в виде тонкой «рубашечки» на малахитовых почках. Название этого минерала свое- образно : хризоколла означает клей для золота — в древности этот минерал при- меняли при пайке золота. Напоминает малахит и еще один красивый минерал меди, тоже развивающийся в зоне окисления медных руд — водный фосфат — элит. Вот его еще легче спутать с малахитом — почки элита темно-зеленые до черно-зеленых. Отличает их лишь сильный стеклянный блеск. И наконец, тут же в витрине элемента меди красуется и всем известный, люби- мый и популярный с глубокой древности небесно-голубой фосфат меди и алюминия — бирюза. Бирюза возникает в условиях выветривания, когда меденосные растворы просачиваются сквозь породы, богатые алюминием (например, глинистые) и содер- жащие фосфор (скажем, в виде апатита). Но иногда она образуется и за счет ис- копаемых зубов и костей животных — «костяная бирюза». Особенно интересно в этом минералогическом «раю» людям, уже знакомым с ми- нералогией, которым хочется не просто смотреть на прекрасные диковинки, но и постичь, что из чего. Их ждет здесь обширная коллекция минералогии рудообра- зующих процессов. Рудные месторождения, сформированные при участии ультраосновной магмы, по- ставляют нам платину, хром, никель, а связанные с гранитной магмой руды — тантал, олово, золото. Особенно обильны минералами «сливки» магмы — пегматиты. В музее есть и классические уральские пегматиты — Мурзинки, Шайтанки, Липовки. Одну витрину заполняют штуфы, вытянутые из единого аметистового погребка, вырытого на ого- роде уральским крестьянином больше полувека назад. В другой — одна из изюми- нок музея — голубые полногранные топазы Мурзинки, в третьей собраны образцы из гранитных пегматитов Калбы с их голубыми альбитами-клевелендитами, розовы- ми солнышками турмалинов, сиреневыми розетками литиевой слюды лепидолита. В них концентрируется и малораспространенный важный минерал цезия — белый полу- прозрачный поллуцит. Голубыми аквамаринами в сростках с мелкими головками водяно-прозрачных то- пазов заполнены витрины забайкальских грейзеновых месторождений. Шедевр музея — витрина с грейзенами, развившимися в регионе пород, богатых хромом, — изум- рудные копи. Друзы изумрудов, «стаканчики» густо-изумрудного берилла, прикры- тые ромбоэдрами короткие призмы фенакита, сплюснутые, как черепашки, зеленые, меняющие к вечеру окраску сложные тройники хризоберилла и александрита. В музее вы сможете познакомиться с разнообразной минералогией гидротермаль- ных кварцевых жил — основной кладовой металлов. Вот самые высокотемпературные жилы с вольфрамитом, молибденитом, оловянным камнем — касситеритом — и черны- ми пластинчатыми кристаллами вольфрамита. Дальше кварцевые жилы с изогнутыми чешуйками и крупинками золота, жилы с сульфидами меди. Рядом классические жи- лы полиметаллов: цинка, свинца и меди, и сверкающий нередко полупрозрачный сульфид цинка — сфалерит, и тяжелые голубовато-серые кубики галенита — свин- цового блеска, и вкрапления золотистого халькопирита. Наконец, одни из самых низкотемпературных образований гидротермальных растворов — жилы с тускло- серебристыми призмами сульфида сурьмы — антимонита — и бруснично-красной сверкающей металлом киноварью. Есть еще минералогия вулканов. В витрине куски лавы Везувия — современницы гибели Помпеи. В ней на редкость прозрачные нефелины сочетаются с оливково- зелеными «слезками» хризолита, вкрапленностью граната и зеленого везувиана. А вот вулканы Камчатки, дышащие парами серы и изливающие огненные языки лавы и сегодня: мы видим порошковатые нежно-желтые сернистые возгоны и мелкие, как иней, кристаллы нашатыря.
Есть минералогия пещер; каждый из образцов этой экспозиции извлечен из недр удивительными людьми — спелеологами, спускающимися во мрак и вековую сырость пещер, чтобы вынести нам на свет хрупкие, похожие на диковинные растения го- лубоватые выросты арагонита, халцедона и гипса. Музей имени А. Е. Ферсмана ведет и большую научную работу. Поэтому такие темы, как «Цвет минералов», «Формы выделения», «Синтез минералов», пре- поднесены так, чтобы они могли дать новый интересный материал не только школьникам и студентам, но и ученым-специалистам. Есть в этом музее витрины, мимо которых не пройдет спокойно ни академик, ни школьник. Это в первую очередь витрина с разнообразными агатами: пейзажными, руинными, глазчатыми и всеми мыслимыми вообще, а также горка с драгоценными камнями. Вот где вы можете вдоволь налюбоваться и алмазами, и изумрудами, и рубинами, и звездчатыми сапфирами. Разглядеть, чем пироп отличается от шпине- ли (кстати, шпинели здесь всех цветов радуги!), увидеть более редкие самоцве- ты: гиацинт, хризолит, демантоид, турмалин или такие новые драгоценные камни, и поделочные, как хромдиопсид и чароит. Но Минералогический музей АН СССР не единственное собрание минералов в Мо- скве . При желании можно увидеть коллекции еще двух музеев: Музея землеведения Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова и Минерало- гического музея Московского геолого-разведочного института имени С. Орджони- кидзе . Музей землеведения — один из самых обширных естественноисторических музеев нашей страны. Он разместился на самых верхних этажах высотного здания МГУ на Ленинских горах, с 24-го по 31-й этаж. Здесь Земля предстает перед нами со всех точек зрения, прежде всего как планета солнечной системы, космическое тело, принадлежащее нашей Галактике (30 — 31-й этажи). Целых два этажа посвя- щены и Земле как физическому телу, ее материкам и океанам, горным цепям, пла- то и равнинам, климатическим и растительным зонам, природным ресурсам нашей планеты (24 — 25-й этажи); экзогенным процессам — мощным процессам выветрива- ния, осадкообразования, изменению пород и рельефа под действием внешних сил (26-й этаж) и эндогенным процессам, происходящим в недрах Земли, грозным про- цессам образования, кристаллизации и извержения магмы, излияния лав и горячих источников (28-й этаж). И, наконец, самый интересный для любителей минерало- гии — 27-й этаж: «Процессы образования минералов и полезных ископаемых».
Шах1 за шагом, от витрины к витрине разворачивается картина образования ми- нералов и руд: руд металлов и неметаллических полезных ископаемых, таких, как сера, каменная соль, графит, асбест. Прекрасно представлена коллекция нефтей и самых различных каменных углей. (Оказывается, и среди них есть оригинальный поделочный камень, напоминающий черный янтарь — гагат.) Один из любимых экс- понатов музея МГУ — пейзажный кварц: большой кристалл горного хрусталя с включениями дендритов хлорита. Когда всматриваешься в этот кристалл, делается даже холодновато: так правдоподобно выглядит в кристалле зимний ландшафт с заиндевелым кустарником и небольшой рощицей. Одно из свойств минералов — их способность к свечению — люминесценция. В этом музее вы можете увидеть люминесценцию минералов во всей красе. В специ- ально созданной «кромешной тьме» не видимые глазом ультрафиолетовые лучи за- ставляют сказочно светиться образцы минералов. Контур минерала словно тает в темноте. Зато ярко горят все участки образца, насыщенные люминофорами. Краски свечения ярки и спектрально чисты. Малиново-красным светится кальцит. Пламе- неет рубин. Оранжевым светом светятся минералы, содержащие ионы серы, напри- мер голубой содалит. Желтым светятся цирконы, содержащие хотя бы незначитель- ные примеси радиоактивных веществ, ярко-зеленым — содержащие уран мелкочешуй- чатые слюдки, синим, голубым, слегка сиреневым — флюорит. Белесое свечение характерно для минерала шеелита. Пусть не очень эффектное, но, пожалуй, одно из наиболее используемых: шеелит — один из важных минералов вольфрама, внеш- ний облик его часто столь неказист и нехарактерен, что поиск таких руд люми- несцентной лампой — обычное дело. Музеи Московского геолого-разведочного института и Ленинградского государ- ственного университета не столь грандиозны, но их полная и со вкусом подоб- ранная коллекция, сочетающая минералогическую классику (десятилетиями соби- раемые штуфы из самых красивых и «показательных» месторождений) с новыми на- ходками, составляют гордость каждого студента и выпускника. Недаром ежегодно музеи организуют специальную выставку, где демонстрирует- ся, что привезли из экспедиций студенты. В Свердловске в музее Горного института вы увидите поразительной красоты малахиты всех сортов и оттенков, каких нет ни в одном другом музее. Или зна- менитые березовские штуфы: целые заросли оранжевого крокоита, латунные, резко исштрихованные кубы пирита в срастании с огненными и ярко блестящими кро- коитовыми призмочками. Или вот еще чудо из чудес уральской Мурзинки. Словно весенняя проталина в Уральской тайге, плоская, величиной с небольшую столеш- ницу друза светло-серого, как подтаявший лед, тонкопризматического кварца, над которым поверх головок поднимаются на коротких ножках, словно сиреневые подснежники, светлые, слегка матовые аметисты. Минералы в музее Академии наук СССР небольшого заполярного городка Апатиты словно пышут жаром: струится бруснично-алая лопарская кровь в штуфах со светло-зеленым апатитом и серым нефелином, пылают золотые звезды астрофиллита, мрачно лучатся черные игольча- тые «солнца» эгирина. Сверкают друзы хрусталя и знаменитые аметистовые щетки мыса Кораблик, голубеют и синеют похожие на занозистые щепки кейвские киани- ты. Красив и интересен музей старинного Львовского государственного университе- та. Жизнь минералов прослеживается в нем с момента их зарождения. Студенты учатся видеть и фиксировать всю биографию минерала и минералообразующей среды — температуру, давление, состав растворов — по форме минералов, их ассоциации и особенно включениям маленьких пузырьков жидкости или газа в кристаллах. Это прогрессивное научное направление родилось именно в стенах Львовского универ- ситета. Здесь вы увидите великолепные штуфы яркой украинской киновари и мо- лочные закарпатские опалы и несказанной красоты бериллы и топазы Украины. Впрочем, минералогию этих интереснейших в стране камерных пегматитов надо
ехать смотреть не во Львов, а в маленький рудничный городок на Житомирщине — Володарск-Волынский. Таких чудес, как там, нигде не увидишь, хотя весь этот музей занимает три небольших зала. Первый как бы вводит вас в пегматитовую камеру. Вы видите, в каких именно породах размещаются пегматитовые тела, как они «построены». Детально рассмотрите тончайшую и более грубую «графику» — закономерное врастание рыбок-ихтиоглиптов кварца в полевой шпат, известный вам по названию письменный гранит или еврейский камень. Увидите громадные друзы ортоклаза и дымчатого кварца, розы позднего альбита, блестящие «ежики» гидрогетита, семечками сидящие в коричневом кварце полупрозрачные белые чече- вички фенакита. Но это все еще «чистилище», только потом введут вас в святая святых музея — комнату, где собраны сокровища природных автоклавов — пегмати- товых камер. Прежде всего, это топазы и бериллы. Уникальный кристалл слегка травленого по граням золотисто-зеленого берилла достигает размеров небольшого полена. Одна приполированная призматическая грань его позволяет видеть все совершенство этого уникального прозрачного кристалла. Знаменитые берилловые сосульки (растворенные с обоих концов кристаллы), по- лихромные топазы Украины надолго остаются в памяти. Но ведь, несмотря на всю уникальность этих самоцветов, главную ценность этих пегматитов представляют не они, а, казалось бы, более скромный минерал — кварц. Однако кварц с иде- альной неискаженной решеткой, пьезооптический кварц — колоссальная ценность. Такой кварц составляет лишь отдельные блоки в кристаллах — моноблоки. Их вы- калывают специальные знатоки, чувствующие моноблок по характеру скола. В му- зее выставлены эти красивые выколки с гладкой раковиной скола. В музее можно видеть и цельный густо-коричневый кристалл «ростом» со школь- ника-подростка, с гнездом совершенно прозрачного горного хрусталя. Следующий зал — зал граненых самоцветов. Но прелестные граненые бериллы, редкие на Украине аквамарины и цитрины, многочисленные и очень крупные раух- топазы и хрусталь, несмотря на сверкающие огранки, не затмевают чудес второго зала. Может статься, что эта глава о чудесных собраниях минералогических музеев не убедила вас отказаться от мечты о собственной коллекции или о создании школьного музея. В таком случае, вы найдете здесь некоторые ответы и на во- прос «как?». Если вы решили непременно собирать собственную коллекцию, то отнестись к этому надо серьезно. В поход за минералами обычно отправляются летом, а зи- мой, когда в «поле» делать нечего, следует, не теряя времени, заняться осно- вательной подготовкой к будущему походу. Прежде всего, нужно ознакомиться с геологическими и минералогическими описаниями месторождения, расспросить по- бывавших там геологов и любителей. Очень важно просмотреть побольше образцов минералов из данного месторождения, которые имеются в музеях и коллекциях ва- ших знакомых. Снаряжение должно быть удобным и безотказным, так как заменить его в походе нечем. Поэтому подготавливать снаряжение, в частности геологический ин- струмент, следует заблаговременно и тщательно. Как правило, потребуются гео- логический молоток, кувалда и зубило. Наиболее удобен молоток в 500—600 г, со слегка загнутым книзу хвостиком, которым можно работать как кайлом и исполь- зовать для разборки породы по трещинам. Такой молоток — обычная при- надлежность геолога-съемщика или поисковика. Необходимо иметь в виду некото- рые особенности полевой работы минералога. Например, чтобы добраться до нуж- ной полости, кристалла, жеоды и т. д., приходится чаще всего проделывать ос- новную работу с помощью кувалды в 2—5 кг и лишь завершающие операции выпол- нять молотком. Длинная рукоятка молотка, привычная для геолога-съемщика, в данном случае неудобна, а при работе в стесненном пространстве даже может быть причиной травмы. Рукоятка для молотка должна иметь длину 40—45 см, для
кувалды — 50—70 см. Делают рукоятки из свежей, хорошо просушенной пря- мослойной древесины вязких и прочных лиственных пород (клен, кизил, рябина, береза) и надежно закрепляют в проушинах инструмента с помощью клиньев. Зубило служит для выбивания образцов и для расклинивания трещин. Для нашей цели вполне годится слесарное зубило средних размеров. Предварительно у тако- го зубила следует убрать на точиле оба ребра, отделяющие рабочую кромку, и придать ему плавную форму со слегка выпуклыми боковыми гранями. Из инструментов иногда потребуются также небольшой ломик и маленькая сапер- ная лопата. В походе надо иметь складной нож, 10-кратную лупу, мешочки из ткани и бумагу для упаковки образцов, записную книжку, карандаш или шариковую ручку. В группе участников обязательно должна быть аптечка с кровоостанавливающими и перевязочными средствами, лекарствами от простудных и желудочных заболева- ний. Все вещи и снаряжение должны быть уложены в удобный, вместительный и прочный рюкзак. Для хрупких образцов необходимо запастись жесткой тарой: фа- нерным ящичком, консервными банками и т. п. Приехав на место, сделайте для начала «рекогносцировку»: уточните ваши представления о месторождении, выберите наиболее интересные и «перспективные» отвалы и обнажения. С самого начала нужно поставить цели не только сбора ма- териала, но и наблюдения. Собранные образцы снабжайте этикетками с подробными указаниями о месте и условиях нахождения. Могут вам встретиться и минералы, не замеченные вашими предшественниками. Внимательно присматривайтесь и к не- значительным на первый взгляд выделениям минералов: пленочкам, примазкам, вы- цветам, отдельным зернам — вполне возможно, что среди них окажутся какие- нибудь редкости. Подобный материал нужно собирать и передавать специалистам: бывает, что он содержит важные для науки сведения. Но вот собранный материал доставлен домой. Если вы любознательны и склонны задавать вопросы, то наверняка обнаружите в нем неизвестные вам минералы. Не торопитесь наводить справки в музее или у знакомых, сначала попытайтесь опре- делить «незнакомцев» самостоятельно. В этом вам помогут справочники и курсы минералогии, отработанные практикой приемы определения минералов по их внеш- ним признакам или при помощи несложных химических реакций и ваши собственные практические навыки в этом деле. Определение минералов — занятие в высшей степени увлекательное. Очень часто для этого достаточно простых принадлежно- стей — 10-кратной лупы, иглы, паяльной трубки, свечи, куска березового угля, набора доступных реактивов. Но даже и после того как все минералы в образце определены, помещать его в коллекцию еще рано. Сначала нужно посмотреть, нельзя ли сделать его более вы- разительным, обнажить наиболее интересные кристаллы, нет ли в нем лишнего, что мешает его наглядности и требует дополнительного места. Попытайтесь мыс- ленно представить ваш образец таким, каким бы хотели видеть его в коллекции. И тогда уже, вооружившись небольшими зубильцами и молоточками, приводите об- разец в порядок - займитесь его препарированием. Зубило для отбивания плотной и твердой породы должно иметь угол заточки около 60° . Для удаления пленок и коречек кальцита используется разбавленная соляная кислота. Все минералогические шедевры, все самое ценное и интересное, что добыто в царстве минералов, сосредоточено в музеях. И это естественно, так и должно быть. Истинный коллекционер отдает себе отчет в том, что уникальным экспона- там не место в домашней коллекции, что они должны быть общественным достояни- ем и предметом изучения для науки. Серьезные коллекционеры постоянно сотруд- ничают с музеями, передавая им часть своих сборов. Переданные любителями об- разцы можно видеть, например, на выставках новых поступлений в Минералогиче- ском музее Академии наук СССР в Москве. И все же личная коллекция — совсем другое дело.
Тут каждый экспонат можно взять в руки, внимательно осмотреть со всех сто- рон, и каждый раз при этом открывается что-то новое, возникает множество «как» и «почему». И если вы будете постоянно работать с камнем и изучать его, то коллекционирование минералов, этих вещественных свидетельств природы, на долгие годы станет для вас увлекательным занятием. А в один прекрасный день вы обнаружите, что нашли собственный «интерес» и собственное направление в коллекционировании минералов. И кто знает, может быть, именно оно и определит все ваши будущие научные и производственные интересы.