Текст
                    2013
7


Химия и жизнь Ежемесячный научно-популярный журнал 2013 7 Здоровье РАЗНЫЕ ЛИЦА ИНСУЛИНОВОЙ РЕЗИСТЕНТНОСТИ. П.М.Шварцбурд ...................... 2 Эксперимент ВОЗВРАЩЕНИЕ «БИОНА». С.М.Комаров .................................................................. 8 Из дальних поездок «МАРСИАНСКИЕ» ХРОНИКИ. А.М.Ильин..................................................................11 Болезни и лекарства ПЕРЕПЕЛИНАЯ СЛЕПОТА. П.П.Зак, А.Е.Донцов .......................................................16 Биогенез ПРОИСХОЖДЕНИЕ БЕЛКОВОГО СИНТЕЗА И ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА. М.А.Никитин ................................................................. 20 Образование ЛАВИНА ИДЕТ. ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ И ГРЯДУЩАЯ РЕВОЛЮЩИЯ. Л .Стрельникова ........................................................ 24 Наука и общество ЭМИГРАЦИЯ КАК ДИАГНОЗ. Л . Хатуль.................................................................... 30 Научный комментатор ВОСЕМЬДЕСЯТ МИЛЛИОНОВ ЛЕТ НА СУШЕ, ИЛИ ПРОБЛЕМЫ ТРАВОЯДНОСТИ. Н.Резник ......................................................... 32 Элемент No... ХРОМ: ФАКТЫ И ФАКТИКИ. А .Мотыляев ................................................................ 34 Проблемы и методы науки МЕМЫ И ЭВОЛЮЦИЯ ИЗОБРЕТЕНИЙ. А .С.Ермаков, Д.С.Ермаков ......................... 36 Радости жизни ЛЕТО ПЛАВИТ ГАЛЛИЙ. М .Ю .Корнилов .................................................................. 41 Расследование ЗАБЕЙ!.. ИЛИ ВКРУТИ? Л .Намер ............................................................................ 42 Нанофантастика КУЛЬТУРНАЯ ЦЕННОСТЬ. Валерий Кашпур ............................................................ 45 Земля и ее обитатели ДЖЕК — САНИТАР САДА. Н.А.Паравян ................................................................... 46 Другие вещи САМ СЕБЕ МЫЛОВАР. М.Демина............................................................................ 48 Что мы едим ЩИ. Н.Ручкина. ...................................................................................................... 54 Фантастика ОСНОВАНИЙ ДЛЯ ПАНИКИ НЕТ. Александра Тайц, Алексей Карташов ................... 56 Прогулки по истории химии ЖЕНЩИНЫ МЕЖДУ АЛХИМИЕЙ И ХИМИЕЙ. И .А .Леенсон ...................................... 64 Содержание НА ОБЛОЖКЕ — рисунок А.Кукушкина НА ВТОРОЙ СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ — картина Одилона Редона «Персейи Андроме- да». Длядревнего чудовища вынырнуть из оке- ана — полдела, надо еще научиться хватать добычу на суше. Читайте об этом в статье Н.Резник. Из двух зол я выбираю то, какое раньше не пробовал... ПИШУ Т, ЧТО. .. 62 ПЕРЕПИСКА 64 Михаил Жванецкий КНИГИ 61 КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ 62 В ЗАРУБЕЖНЫХ ЛАБОРАТОРИЯХ 6 ИНФОРМАЦИЯ 53 Зарегистрирован в Комитете РФ по печати 19 ноября 2003 г., рег.No 014823 НОМЕР ПОДГОТОВИЛИ: Главный редактор Л.Н .Стрельникова Заместитель главного редактора Е.В.Клещенко Главный художник А.В .Астрин Редакторы и обозреватели Б.А.Альт шулер, Л.А.А шкин ази , В.В.Благутина, Ю.И .Зварич, С.М .Комаров, Н.Л.Резник, О.В.Рындина Адрес редакции 105005 Москва, Лефортовский пер. 8 Телефон для справок: 8 (499) 267-54 -18 e-mail: redaktor@hij.ru http://www.hij.ru При перепечатке материалов ссылка на «Химию и жизнь — XXI век» обязательна. Подписано в печать 20.6 .2013 Технические рисунки Р.Г.Би кму хам ет ова © АХО Центр «НаукаПресс"
2 Диабет В последние годы многие развитые страны столкнулись с эпидемическим ростом сахарного диабета 2-го типа (далее просто «диабет»). По данным, приведенным в обзоре про- фессора Калифорнийского университета Джеролда Олефски («Cell», 2013 , 152, 673—687, doi: 10.1016/j.cell.2013 .01 .041), этой формой диабета страдают более 300 миллионов человек во всем мире, из них 55 миллионов в Индии, 25 миллионов — в США и 80 миллионов в Китае, причем количество пациентов удваивается каждые 10—15 лет. Диабет второго типа разви- вается, когда некоторые ткани пациента малочувствительны к действию инсулина, то есть приобретают инсулинорези- стентность. Этот недуг не следует путать с более редким диабетом 1-го типа (юношеским диабетом) — заболеванием, при котором иммунные клетки по неустановленной причине атакуют специализированные бета-клетки поджелудочной железы, вырабатывающие гормон инсулин, и разрушают их. Разные лица инсулиновой резистентности Доктор биологических наук П.М .Шварцбурд, Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино Х у д о ж н и к В . К а м а е в
3 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u Ожирение и воспаление Специалисты Национального институ- та диабета США более 30 лет изучали индейцев племени пима, живущих в Аризоне и Мексике. Они установили, что половина всех взрослых индейцев, населяющих резервации на территории Аризоны, болеют диабетом и 95% из них страдают от ожирения, а у мексиканских пима это заболевание наблюдается редко, и ожирение им не свойственно, потому что они едят низкокалорийные продукты с высоким содержанием пи- щевой клетчатки и физически гораздо активнее, чем их заграничные едино- племенники. Исследователи пришли к выводу, что главный фактор риска в развитии диабета 2-го типа — ожирение. Причем риск возникновения ожирения можно снизить даже при наследственной предрасположенности к нему, если вести правильный образ жизни. В последние десятилетия наблюда- ется эпидемический рост числа людей с избыточным весом (см. «Химию и жизнь», 2013, No 2). Так, в США около 65% взрослых людей имеют лишний вес и около 32% страдают от ожирения. Как мы помним, ожирение часто сочетается с инсулинорезистентностью. Если мас- са человека превышает идеальную на 35—40%, то чувствительность к инсулину снижается более чем на 40%. Развитию инсулинорезистентности способствует и усиленный выход жирных кислот из ади- поцитов (клеток жировой ткани) в кровь. Клинические исследования показали, что фармакологические ингибиторы липолиза (препараты, замедляющие расщепление жиров и тем самым сни- жающие уровень жирных кислот в крови) способны быстро вернуть пациентам с ожирением чувствительность к инсулину. Снижение веса также уменьшает поток жирных кислот и улучшает чувствитель- ность к инсулину. В организме существуют два основных способа энергетического обеспечения: «дневной» и «ночной». При «дневном» способе энергообеспечения главным источником энергии служит глюкоза и в меньшей степени — жир. При «ночном», напротив, организм черпает энергию в основном из жирных кислот, поступающих в кровь при расщеплении жировых отло- жений. По мнению ленинградского про- фессора-медика Владимира Михайло- вича Дильмана, при ожирении механизм суточного переключения энергетического 1 Инсулин регулируетпоступление глюкозы в клетки, имеющие инсулиновые рецепторы. В этомпроцессе участвуют специальные белки-переносчики В результате поджелудочная железа не в состоянии синтезировать достаточ- ное количество инсулина, и больные вынуждены регулярно его вводить. Любой диабет опасен тяжелейшими осложнениями: слепотой, нарушениями свертываемости крови, кровоснабже- ния конечностей, работы нервной и сердечно-сосудистой систем. Пытаясь бороться с диабетом 2-го типа, врачи и исследователи обращают особое внимание на его грозный пред- вестник— инсулинорезистентность. Основная физиологическая функция инсулина заключается в том, чтобы обеспечивать поступление глюкозы из периферической крови в клетки (пре- жде всего мышечной и жировой ткани) и подавлять избыточную продукцию глюкозы в клетках печени. Эту задачу он выполняет, стимулируя экспрессию особых белков-транспортеров, которые перетаскивают глюкозу из перифериче- ской крови через клеточную мембрану внутрь клетки (рис. 1). В результате действия инсулина количество белков- транспортеров на мембране возрастает в 5—10 раз, а их содержание внутри клетки уменьшается на 50—60%. Чувствительность клеток к инсулину зависит прежде всего от количества инсулиновых рецепторов и их активно- сти. Так, жировые клетки и гепатоциты (клетки печени) содержат по 200—300 тысяч рецепторов, а моноциты и эритро- циты — на порядок меньше. Количество рецепторов и их сродство (аффинность) к инсулину непостоянны: у здоровых лю- дей они выше вечером и ночью, а утром ниже; возрастают при физических на- грузках, уменьшаются у пожилых людей. В норме инсулин также вызывает релак- сацию гладкомышечной стенки сосудов за счет высвобождения оксида азота, однако и эта способность нарушена у пациентов с инсулинорезистентностью и ожирением. Глюкоза Если восприимчивость перифери- ческих тканей к действию инсулина по какой-то причине снижена, у человека развивается компенсаторная гипе- ринсулинемия — его поджелудочная железа синтезирует и выделяет в кровь повышенное количество инсулина. Пока бета-клетки могут работать в авральном режиме и поддерживать в плазме кро- ви уровень гормона, достаточный для преодоления инсулинорезистентности, у пациентов сохраняется нормальная концентрация сахара в крови. Однако резервы поджелудочной железы не без- граничны, бета-клетки «выдыхаются», и тогда уровень сахара начинает расти. Ситуация усугубляется тем, что при инсулинорезистентности неправильно работает печень. Обычно этот орган поддерживает необходимую концен- трацию сахара, расщепляя гликоген или синтезируя глюкозу из веществ неуглеродной природы. Когда уровень инсулина возрастает, здоровая печень снижает продукцию глюкозы. А при ин- сулинорезистентности печень как ни в чем не бывало продолжает выбрасывать ее в кровь, что вызывает у голодного пациента гипергликемию. Иными словами, когда бета-клетки утрачивают способность постоянно наращивать продукцию гормона, ин- сулинорезистентность перетекает в сахарный диабет 2-го типа, для кото- рого характерны хроническая нехватка инсулина и, как следствие, повышенное содержание глюкозы в крови. Однако уровень сахара в крови — это только индикатор проблемы, суть которой за- ключается в том, что глюкоза не может попасть в клетки, они голодают и плохо выполняют свои функции. Вопрос о причинах возникновения инсулинорезистентности остается от- крытым. Установлено, что она чаще развивается при избыточной массе тела и ожирении, у людей старше 45 лет, при недостаточной физической нагрузке, стрессе и повышенном артериальном давлении. Каким же образом ожирение содействует развитию инсулинорези- стентности? ЗДОРОВЬЕ
4 Жировая ткань гомеостаза нарушается, и организм пере- ходит преимущественно на жировой путь обеспечения. Но почему это происходит? Известно, что во взрослом организме количество жировых клеток постоянно. Накопление жира увеличивает объем адипоцита, что приводит к снижению плотности инсулиновых рецепторов на ее увеличенной поверхности, и чувстви- тельность жировой ткани к действию инсулина падает. Однако если человек по-прежнему переедает, клетки вынуж- денно продолжают синтезировать жиры из тех излишков глюкозы, которые не могут быть «потрачены» в других орга- нах. Поджелудочная железа отвечает на это дополнительным, компенсаторным увеличением продукции инсулина. И все же «накачка» адипоцитов жи- ром не может быть бесконечной. Когда жировая ткань перегружена, в ней на- растает гипоксия и часть адипоцитов погибает, вызывая воспаление. К очагу воспаления из костного мозга устремля- ются макрофаги. В норме жировая ткань содержит не более 5% макрофагов, но при ожирении их доля увеличивается до 50%. При этом макрофаги активируются и секретируют воспалительные цитоки- ны — небольшие пептидные молекулы, обеспечивающие мобилизацию воспа- лительногоответа, — в частности, фактор некроза опухоли TNF-α (запомним эту аббревиатуру, она нам еще понадобится) и интерлейкин-6 . Эти цитокины, в свою очередь, поддерживают инсулиноре- зистентность как в адипоцитах, так и в клетках печени и мышц (рис. 2). но ограничивает приток глюкозы в мышцы и жировые клетки, направляя ее главным образомв нейтрофилы и макрофаги (рис.3). Оказалось, что инсулинорезистент- ность регулирует потоки глюкозы и в других адаптационных ситуациях, во время беременности например. Беременность и рост опухолей Глюкоза — основной источник энергии для матери и плода. По мере роста плоду нужно все больше глюкозы, причем ее потребление во второй половине бере- менности опережает ее доступность. Поэтому в норме уровень глюкозы в кро- ви плода примерно на 10—20 мг/100мл (0,6—1,1 ммоль/л) ниже, чем у матери. (Физиологическая норма для беременной женщины — 3,3—6,6 ммоль/л.) Обращает на себя внимание тот факт, что в период максимального роста плода у всех бере- менных развивается физиологическая инсулинорезистентность, с помощью которой, вероятно, потоки глюкозы и перенаправляются от органов матери к растущему плоду. Этот эффект регулирует плацента — основной источник секреции TNF-α во время беременности, особенно во второй ее половине. Примерно 94% плацентарного TNF-α высвобождается в кровоток матери, итолько 6% — вкровоток плода. Таким образом, высокий уровень TNF-α обеспечивает инсулинорезистент- ность материнских тканей. После родов его концентрация резко и быстро снижается, и параллельно восста- 2 Ожирение приводитк развитию хронического воспаления и снижает чувствительность к действию инсулина не только в самой жировой ткани, но и в мышцах и печени Как установили американские иссле- дователи под руководством профессора Стивена Гринспуна, директора клиники при Гарвардской медицинской школе (Бостон, США), нейтрализация провоспа- лительного TNF-α улучшает чувствитель- ность к инсулину при ожирении(«Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism», 2011, 96: E146—E150). Это открытие позволило предположить, что при ожирении жировая ткань становится источником хронической активации воспаления, способного под- держивать инсулинорезистентность (рис. 2, 3). Механизмы такойактивации местно- го и системного воспаления интенсивно изучают. Однако воспаление — это не болезнь, а нормальная реакция организма, в част- ности, на бактериальную инфекцию. Цель воспаления — уничтожить бактерии с по- мощьюцитотоксической реакции «респира- торного», или «кислородного взрыва». Такое название она получила потому, что клетки- фагоциты, захватившие бактерии или про- дукты их распада, резко (взрывообразно) увеличивают потребление кислорода и глюкозы, которые участвуют в образовании высокоактивных радикалов, обладающих антибактериальной активностью. Реакция достигает максимума уже через 50—120 секунд после начала фагоцитоза. Для осу- ществления реакции «респираторного взры- ва» необходимабыстрая доставка большого количества глюкозы к активированным фагоцитам. Можно предположить, что такой направленный поток глюкозыобеспечивает- ся с помощьюфизиологического механизма инсулинорезистентности, который времен-
5 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u навливается чувствительность к инсулину. Однако у беременных с избыточной мас- сой тела содержание TNF-α значительно выше, чем у беременных с нормальным весом. У чрезмерно полных женщин бе- ременность часто протекает с осложне- ниями, и после родов чувствительность к инсулину не только не восстанавливается, но и возрастает риск развития диабета. Однако при правильном течении беремен- ности адаптивная инсулинорезистент- ность помогает нормальному росту плода. Эмбриональные ткани по изофер- ментному и антигенному составам, а также типу клеточного метаболизма (активации гликолиза) подобны опу- холевым. Возникает вопрос: развива- ется ли инсулинорезистентность при опухолевом росте и если да, то к каким последствиям приводит? Раковые клетки усваивают глюкозу в 10—30 раз активнее нормальных. По- требляя глюкозу со скоростью большей, чем скорость ее поступления, раковая опухоль действует как мощный насос, выкачивающий глюкозу из организма хозяина. Исследователи из Универси- тета Южной Калифорнии Этан Оргел и Стивен Миттелмен показали, что боль- шинство злокачественных опухолей вызывает инсулинорезистентность в мышцах, печени и жировой ткани боль- ного параллельно с увеличением уровня провоспалительного TNF-α («Current Diabetes Reports», 2013, 13, 213—222, doi: 10.1007/s11892-012 -0356-6). Это создает более выгодные условия для роста опухоли в ущерб нормальной ра- боте здоровых органов и тканей. Вопреки распространенному мнению, что больные раком умирают от метастазов в жизненно важные органы, многие из них погибают от комплекса болезней, извест- ных под названием «паранеопластический синдром». Это вторичные неспецифи- ческие нарушения функций различных органов и систем, непосредственно не связанных с локализацией первичной ный, физиологически оправданный ответ. После родов или победы над инфекцией она проходит сама и не требует лечения. Однако, по данным профессора-биоло- га Я.А .Александровского, хроническое повышение уровня сахара в крови само по себе, без инфекции способно вы- звать «затяжной респираторный взрыв» у нейтрофилов, которые, скапливаясь вблизи стенок сосудов, способны их по- вредить. Поэтому при диабете возрастает риск развития сосудистых осложнений. Иными словами, физиологическая вос- палительная реакция по мере увеличения ее продолжительности приобретает па- тологические черты, и тогда ее действие направлено не столько против бактерий, сколько против сосудов. Инсулинорезистентность рассма- тривают как предшественницу клини- ческого проявления сахарного диабета 2-го типа, но она также может указывать на скрытое развитие опухолевого про- цесса. В таких ситуациях необходима более детальная диагностика, причем во время обследования человек должен избегать факторов риска: избыточного и неправильного питания, малой фи- зической активности, эмоционального стресса. После обследования целесо- образно корректировать устойчивость к инсулину с помощью бигуанидов, салицилатов и других противовоспали- тельных препаратов. Нельзя не отметить удивительные от- крытия последних лет, сделанные в не- скольких зарубежных лабораториях. По данным профессора Гарвардской меди- цинской школы Ричарда Ходина, прием кишечной щелочной фосфатазы смягчает негативные последствия избыточного употребления жирной пищи («Proceedings of the National Academy of Sciences», 2013, 110 , 17, 7003 —7008 , doi:10.1073/ pnas.1220180110). Оказывается, некоторые представители кишечной микрофлоры могут поддерживать или подавлять раз- витие рака и диабета ворганизме хозяина. Более того, микрофлора, способствующая развитию диабета, иногда передается от больной диабетом беременной к плоду и таким путем повышает риск развития этой патологии у ребенка. Влияние микрофло- ры наразвитие диабета сейчас интенсивно исследуют, будущее покажет, насколько справедливы предположения ученых и возможноли их использовать на практике. Феномен инсулинорезистентности многолик. Природа экономно использует один и тот же механизм для достиже- ния разных целей: он обеспечивает и антибактериальную защитную реакцию «респираторного взрыва», и нормальное развитие плода. Увы, неправильный об- раз жизни провоцирует патологическое течение процесса, и тогда инсулинорези- стентность способствует возникновению ожирения, рака или диабета. 3 Рак, ожирение и ответ фагоцитов на бактери- альную инфекцию сопровождаются воспалением, а воспалениеподдерживает инсулинорезистентность опухоли. Паранеопластический синдром встречается у 60% онкологических боль- ных. Он вызван нарастающим синтезом TNF-α, который в высокой концентрации превращается в эндотоксин, вызываю- щий системное воспаление и длительное ограничение поступления глюкозы в мышцы, печень и жировую ткань. В резуль- тате масса мышечной и жировой тканей уменьшается, и пациент заметно теряет в весе — так называемая раковая кахексия (рис. 3). Поэтому при онкологических за- болеваниях целесообразно применять препараты, уменьшающие системное воспаление и повышающие чувствитель- ность клеток печени, мышц и жировой ткани к действию инсулина. Они могут не только замедлить рост опухоли, но и предупредить развитие кахексии. Давно было замечено, что антидиабетические препараты (бигуаниды), восстанавливаю- щие инсулинорезистентность, повышают эффективность лечения онкологических больных, но дляпредупрежденияразвития кахексии их не использовали, вероятно, из-за недостаточного внимания к эффекту инсулинорезистентности при опухолевом росте. А еще резистентность к инсулину может привести к развитию синдрома поликистозных яичников (механизм развития не установлен). У женщин при этом заболевании нарушается менстру- альный цикл и развивается бесплодие. Полугодовое лечение наиболее извест- ным бигуанидом метформином восста- навливает регулярный цикл овуляции. Инсулинорезистентность — защитная реакция или болезнь? Чтобы выбрать правильный ответ, необхо- дим детальный анализ ситуации, при ко- торой возникла инсулинорезистентность, хотя зачастую это становится отдельной непростой задачей. При неосложненной беременности или при развитии кратко- временной реакции «респираторного взрыва», направленного на ликвидацию бактериальной инфекции, инсулинорези- стентность представляет собой адаптив-
6 В зарубежных лабораториях В зарубежных лабораториях В зарубежных лабораториях В зарубежных лабораториях Светящиеся перчатки Спецодежда предупредит ра- бочего о вредных веществах. Химикииз Фраунгоферовского института модельных твердотельных технологий во главе с доктором Сабиной Трупп создали серию красителей, которые светятся при реакции с тем или иным опасным веществом. Более того, этот краситель удалось связать с частицами обычного красителя, применяемого в текстильной промышленности. Таким гибридным красителем можно и красить отдельные волокна, и наносить узоры на готовую ткань, причем при стирке они не исчезают. Перчатки из подобной ткани служат химическим индикатором: если в помещении появляется вредное вещество вроде угарного газа или сероводорода, перчатки изменят цвет, а рабочий, глядя на них, замечает опасность. Эта работа может привести к серьезным изменениям не столько в химической, сколько в пищевой промышлен- ности. Индикатор с таким красителем можно встроить в упаковку продуктов, и тогда потребитель, да и сотрудники магазина вовремя узнают, испортился продукт или еще нет. Эта проблема очень серьезная: ежедневно из евро- союзовских магазинов тонны продуктов отправляются на свалку только потому, что у них истек номинальный срок хранения. Агентство «AlphaGalileo», 7июня 2013 года Магнит в графене По желанию ис- следователя гра- фен может при- обретать и терять магнитные свой- ства. Агентство «AlphaGalileo», 10 июня 2013 года Европейское просветление Солнце над Евро- пой светит на 3% сильнее каждые десять лет. «Global and Planetary Chang e» , 2013, 100, 343— 352 Африканское увлажнение Засуха в Сахе- ле была вызвана сжиганием угля в Европе. В80-х годах засуха в Сахеле, районе Северной Африки между тропическими джунглями и Сахарой, достигла пика: главный водоемрайона — озеро Чад — почти совсем высох, а окрестные страны поразил страшный голод.Долгое время в этом винили безалаберность африканцев, которые неправильным ведением сельского хозяйства разрушили среду своего обитания, а также глобальное потепление. Но вот пришли 90-е годы, и, несмотря на те же агроприе- мы и рост температуры планеты, Чад стал снова наполняться водой, а выжженные солнцем поля и луга покрылись зеленью. Пришлось искать другое объяснение. В частности, климатологи из Вашингтонского университета во главе с доцентом Дарганом Фриерсоном проанализировали данные о дождях во всем Северном полушарии за период с 1930 года и выяснили, что засуха в 70—80-е годы посетила не только Сахель, но и Северную Индию, и Латинскую Америку. А на юге, в Бразилии и в районе Великих Африканских озер, наоборот, осадков выпадало больше, то есть тропическая зона дождей не ослабла, а просто сместилась к югу. Чем это было вызвано? Расчет показал, что все дело в частицах аэрозоля, образующегося при сжигании угля. Именно в этот период в развитых странах Северной Америки и Европы использование угля на электростанциях быстро росло. Аэрозоль, от- ражая солнечный свет, охладил атмосферу, отчего потоки влаги и сместились к югу. Европейцы же не почувствовали высотного похолодания, поскольку оно было компенсировано приземным потеплением от выбросов углекислого газа. А в середине 80-х годов борьба за чистоту воздуха воплотилась в правительственных решениях: от угля стали отказываться в пользу газа и альтернативных источников энергии. Небо над Европой стало проясняться, атмосфера нагреваться, и зона дождей пошла на север. Кстати, в ближайшее времяпроцесс может повернуть вспять: дешевый сланцевый газ позволяет американцам отправлять в Европу много дешевого угля, и в условиях экономического кризиса европейские электростанции снова переходят на твердое топливо, сжигание которого неизбежно дает аэрозоль из серного ангидрида. . Агентство «NewsWise», 6 июня 2013 года Графен — лист из атомов углерода, поэтому магнитом быть не может: теория магнетизма гласит, что таким качеством обладают только элементы с электронами на d-орбиталях. Однако если сделать дефектный графен — удалить из правильной укладки некоторые атомы, это ограничение можно обойти: в таком случае получается локализованное в районе дефекта электронное облако, оно обладает магнитным моментом, ну а выстроить магнитные моменты разных облаков в одном направлении, как в ферромагнетике, — дело техники эксперимента. Именно такую тонкую технику, основанную на использовании электрического поля, разработали исследователи во главе с доктором Ириной Григорьевой из того самого Манчестерского университета, известного как родина графеновых штудий. Об устройстве с управляемым магнитным полем давно мечтают специалисты по спинтронике, которые предполагают использовать для вычислений не токи электронов, а направления их спинов, что должно обеспечить фантастическое быстродействие компьютеров при резком сокращении их размеров. «Конечно, надо подождать и посмотреть, что получится дальше, но я считаю: перспективы переключаемого магнетизма графена могут превзойти самые оптими- стические ожидания», — говорит руководитель манчестерской группы, нобелевский лауреат Андрей Гейм. Фраза«Над всей Испанией безоблачное небо» в данном случае озна- чает не сигнал Франко к началу путча, а нынешнюю климатическую ситуацию. Ее проанализировали испанские и швейцарские климатологи во главе с Артуро Санчес-Лоренцо из Жиронского университета. Со- гласно данным наблюдений за состоянием атмосферы в период с 1985 по 2010 год, облачность над Испанией постоянно уменьшается. Это при- водит ксокращению доли рассеянного солнечного света, падающего на ее поверхность, но зато возрастает и доля прямого излучения, и общая доза. Числа такие: +6,5 Вт/м2 в десятилетие летом, +4,1 Вт/м2 осенью, +3,2 Вт/м2 весной и +1,7 Вт/м2 зимой. В среднем выходит 3,9 Вт/м2 , или 2,3% в десятилетие. Это не уникальное свойство испанского неба: его просветление наблюдается над всей территорией Европы. С чем оно связано, авторы работы не говорят, хотя и отмечают, что обратная тенденция, снижение прямого излучения и увеличение рассеянного, наблюдалась в 1991—1992 годах после извержения вулкана Пинатубо, когда в атмосферу попало много частиц аэрозоля, способствующих и рассеянию света, и образованию облаков. По мнению авторов, такое просветление способствует развитию солнечной энергетики, но может пагубно сказаться на здоровье из-за повышения уровня ультрафиолетового облучения.
7 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u Над материалом работал: кандидат физико-математических наук С.М .Комаров В зарубежных лабораториях В зарубежных лабораториях В зарубежных лабораториях В зарубежных лабораториях Стронций Фукусимы В океане след Фукусимы рас- пространился на сотни километров в зоне активного рыболовства. Расшифровка пера Археоптерикс был пестрым. Агентство «AlphaGalileo», 11 июня 2013 года Агентство «AlphaGalileo», 11 июня 2013 года Солнечный сингаз Солнечно-газовая гибридная стан- ция даст дешевое электричество. Агенство «AlphaGalileo», 11 апреля 2013 года Человеческие запчасти на продажу Тканевая инжене- рия может поро- дить новую отрасль промышленности. Агентство «AlphaGalileo», 11 июня 2013 года Возможности Солнца как источника энергии для землян практически безграничны, но неудобно, что оно то светит, то заходит за тучу или горизонт. Чтобы скомпенсировать эту нестабильность, инженеры придумывают все новые ухищрения. Вот свежая идея, опробованная на макете Бобом Вегенгом Северо-западной тихоокеанской нацио- нальной лаборатории Минэнерго США: объединить солнечную и газовую тепловые электростанции. Для этого он с коллегами создал реактор, состоящий из тончайших трубочек-теплообменников. По ним проходит природный газ, а солнечный свет, сконцентрированный на реакторе параболическим зеркалом, за счет нагрева превращает метан в синтез-газ — смесь водорода и угарного газа. Задачу облегчает катализатор на стенках трубочек. Вся установка имеет размер 2.4 фута. Энергия сгорания сингаза гораздо выше, чем у природного газа, выигрыш получается в 20%. По мнению Вегенга, при массовом производстве и внедрении таких устройств (а на станцию мощностью 500МВт требуется 3000 солнечных реакторов) электричество для американцев будет стоить 6 центов за киловатт- час (19,5 рублей при нынешнем курсе). Если же солнце зашло за тучу или наступила ночь, станция автоматически переходит на сжигание природного газа. Впрочем, сингаз можно использовать и по-другому — для синтеза автомобильного топлива или в химической промышленности. Сразу после аварии наатомной станции в Фукусиме специалисты по радиаци- онной безопасности, видимо желая нанести удар радиофобам, утверждали: выбросы столь ничтожны, что нет никакой опасности даже при употреблении в пищу рыбы, выловленной у восточного берега острова Хонсю. Прошло время; исследователи, проводившие замеры радиации в океане, обработали данные и стали их неспешно публиковать. Вот, например, что сообщает группа испанских океанологов из Барселонского университета, которые участвовали в экспеди- ции, организованной американским Вудс-Холлским институтом океанографии. Активность изотопов стронция и цезия они мерили в июне 2011 года (спустя три месяца после катастрофы) в 500-километровой зоне и на глубине до 200 метров. Наиболее грязной тогда была вода на расстоянии 130 км от берега, где формируется водяной вихрь в месте соединения теплого и холодного течений: там концентрация долгоживущего стронция-90 составила 85 беккерелей на кубометр воды, а до катастрофы было всего 1,2 Бк/м3. Активность короткожи- вущего стронция-89 (период полураспада 50 дней) была еще выше: 265 Бк/м3. От вымерших десятки миллионов лет назад животных вроде ничего не осталось, кроме нечетких отпечатков и окаменевших остатков. Найти следы органики в этих костях невозможно, а стало быть, нельзя узнать, какого цвета были эти животные. Однако в случае с археоптериксом удалось подобраться к решению этой задачи. В мире найдены остатки всего одиннадцати существ, находящихся на границе между рептилиями и птицами. В частности, есть и окаменевшие перья. В них-тои удалосьвыявить микроскопические меланосомы — тельца с пигментами, придававшими окраску перу. Изучив их, исследователи из Университета Брауна пришли к выводу, что перья археоптерикса были густо окрашены в черный цвет. Казалось бы, ничего более конкретного сказать уже не удастся. Однако физики из Стэнфордского университета во главе с доктором Уве Бергманом в результате трехлетних трудов придумали метод обнаружения в ископаемых остатках мельчайших следов металлов с помощью синхротронного источника рентгеновских лучей. Проанализировав их распределение по ископаемому перу, они выявили несомненные следы пигментов, с которыми эти металлы были связаны, и по ним воссоздали истинную окраску. Перо оказалось полосатым — с темным краем и светлой серединой. Выходит, птицы были пестрыми еще тогда, когда они недалеко ушли от рептилий. А в какие цвета были окрашены беспёрые древние ящеры, можно будет узнать, только обнаружив окаменевшую кожу. Торговля запасными частями для человека — не обязательно грязный бизнес, тесно связанный с зонами вооруженных конфликтов, он может быть следствием развития высоких технологий. Именно так считает канадский профессор Дьёрди Шандор, ныне работающий в Финляндии, в университете Тампере. Он изготовляет кости и хрящи, используя стволовые клетки пациента. Полученные таким способом органы — живая материя, которая к тому же не отторгается организмом. При помощи созданных в Тампере технологий выращивания органов профессор Шандор помог восстановить кости более чем двадцати пациентам и считает, что пора переходить к массовому производству. Это можно сделать двумя путями: предоставляя зарубежным пациентам возможность лечиться в университетской клинике и созда- вая центры тканевой хирургии на местах. А в основе успеха лежит, по его словам, «концентрация в одном месте разнообразных специалистов и прекрасное взаимодействие между научным сообществом, промышленниками и администрацией края Пирканмаа», где и расположен университет. Сравнение с уровнем цезия, измеренного там же, позволило оценить общий радиоактивный выброс стронция-90 с Фукусимы: от 90 до 900 ТБк. Напомним, что один беккерель означает один распад радиоактивного вещества в секунду. Иными словами, каждую секунду в акватории, где распределился этот стронций, происходят десятки, а то и сотни тысяч миллиардов дополнительных к природным распадов. Поскольку после июня 2011 года, когда проходили измерения, радиоактивные воды Фукусимы еще не раз попадали в океан, уровень загрязнения оказы- вается куда значительнее. «Конечно, это не более чем 1% от естественной радиоактивности океана, — отмечает участник работы Нуриа Касоунберто. — Однако ущерб, нанесенный прибрежной зоне, очевиден, и сейчас требуется пристальное внимание к обитающим там организмам». Кстати, область на восток от Фукусимы — важный район промышленного рыболовства.
8 Возвращение «Биона» Кандидат физико-математических наук С.М .Комаров Семнадцать лет — с 1996 года — наши исследователи не проводили масштабных биологических экспериментов в кос- мосе. Теперь эта печальная страница в истории космонавтики перевернута: 19 мая 2013 года в оренбургской степи успешно приземлился спускаемый аппарат спутника «Бион-М» No1. Это четырнадцатый спутник, запущенный по начатой в январе 1973 года программе комплексного исследования действия факторов космического пространства, прежде всего неве- сомости и облучения, на живые организмы, и двенадцатый спутник серии «Бион» (в 2005 и 2007 годах было два спутника серии «Фотон» с меньшими возможностями для проведения таких экспериментов). В этом полете, который продолжался рекордное для программы время — 30 суток — было постав- лено 19 экспериментов, которые спланировали российские специалисты более чем из тридцати научных организаций, а также американцы, немцы и итальянцы. Главным был ГНЦ Институт медико-биологических проблем РАН, а научным руководителем проекта стал доктор биологических наук В.Н.Сычев. Кого только не разместили исследователи на борту спутни- ка! В первую очередь — сорок пять самцов мышей линии C 57bl, причем пятерым вживили датчики артериального давле- ния. Эти мыши с черной шерстью — типичные лабораторные животные, прославленные тем, что их геном стал вторым полностью расшифрованным геномом млекопитающего. Соответственно биологи знают, какие белки и при каких обстоятельствах синтезирует организм такой мыши. Это, а так же легкость разведения и стабильность генома в череде поколений послужили аргументом за то, чтобы отправить их в космос, несмотря на раздражительный характер, чувстви- тельность к боли, холоду и склонность к алкоголизму. Американцы не рискуют использовать самцов в подобных исследованиях, предпочитая менее агрессивных самок. Од- нако организм самца проще (у самцов, например, не бывает течки), у них легче обнаружить специфическую реакцию на изменения окружающей среды, в частности на невесомость. Поэтому отечественные исследователи ставят опыты именно на самцах. Американские коллеги, участвующие в анализе данных экспериментов «Биона», не скрывают своего вос- хищения по поводу методик подготовки животных к полету, которые позволили совладать с агрессивными самцами. Мыши на борту спутника жили в нескольких похожих на норы боксах, куда автоматизированная система подавала корм. За температуру, кислород и проветривание помещения в этих боксах, так же как и в большинстве других, расположен- ных внутри спутника, отвечала единая система жизнеобеспе- чения. Она сработала хорошо, животные не задохнулись ни от недостатка кислорода, ни от избытка углекислого газа, не за- чахли от отсутствия света и не стали жертвами экстремальных значений температур. А вот система питания в полете под- вела: после приземления все норки были заполнены пищей. Подобные сбои не удивили исследователей: и аппаратура, и материалы ведут себя в космосе не так, как на Земле, и все нюансы до конца учесть не удается. Так или иначе, живыми на Землю вернулось шестнадцать мышей, и этого оказалось достаточно для проведения всех необходимых анализов. Не повезло другой группе экспериментальных живот- ных — монгольским песчанкам. Эти маленькие зверьки, неприхотливые и дружелюбные (если они знают друг друга с детства, то почти не дерутся), в 2007 году отправились в две- надцатидневный полет на спутнике «Фотон-М»; тогда удалось установить, как невесомость сказывается на водно-солевом обмене песчанок. В новом эксперименте предполагалось продолжить наблюдения и, сравнив новые данные со стары- ми, выяснить, какие дополнительные изменения произойдут в организме песчанок за тридцать суток полета. Увы, этим надеждам не суждено было сбыться. Песчанок поместили в оставшийся от программы «Фотона» блок с автономной системой жизнеобеспечения; она дала сбой, и все восемь животных погибли. То же случилось и с рыбками, за адапта- цией которых к невесомости хотели проследить немецкие биологи. А вот пятнадцать гекконов прекрасно перенесли
9 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u Спускаемый аппаратспутника «Бион-М» после мягкой посадки в оренбургской степи 19 мая2013 года(слева). В выступахрасположены объекты, на которых изучали действиеоткрытогокосмоса.Вовремяприземленияони были защищены от чрезмерного нагрева (сверху) Извлеченных из боксов гекконов обследуют и распределяют по коробкам полет и благополучно вернулись на Землю. Их преимуще- ства — неприхотливость и малый размер, а главное, умение приклеиваться лапками к любой поверхности и сохранять естественное положение тела независимо от направления вектора силы тяжести. С помощью всех этих животных были проведены комплекс- ные исследования влияния невесомости на организм в целом и на отдельные его составляющие — скелетные мышцы, центральную нервную, иммунную, сердечно-сосудистую и дыхательную системы, на регуляцию водно-солевого обмена и многое другое. Причем не только на уровне поведенческих реакций, но и на уровне экспрессии генов в тканях. Здесь живут мыши Мышь вынимают из заполненного едой бокса После возвращения самочувствие маленького космонавта неважное ЭКСПЕРИМЕНТ
10 На борту «Биона» побывали и семена важных для фармако- логии растений: лимонника, расторопши, мелиссы — ученых интересует, как микрогравитация, облучение и другие факторы космического полета влияют на изменения их белкового состава. Значительная роль отводилась и микроорганизмам. Наибо- лее интересная серия экспериментов связана с выяснением возможности панспермии, то есть распространения «спор жизни» по Вселенной. Для этого на внешней обшивке спут- ника были установлены контейнеры с минералами, в которые поместили лишайники, микроорганизмы, известные своей способностью выдерживать экстремальные температуры, и их споры. Предполагалось, что некоторые из них после месячного пребывания в открытом космосе испытают все прелести падения камня сквозь атмосферу с нагревом до со- тен градусов. Кроме того, были поставлены эксперименты по самопроизвольному синтезу сложных органических молекул из простых веществ в условиях открытого космоса. Результаты проведенных на «Бионе» экспериментов, как и положено в науке, станут достоянием общественности не слишком скоро: надо завершить эксперименты, осмыслить их, подготовить научные статьи. Однако благополучное воз- вращение на Землю большого количества эксперименталь- ных животных — само по себе важный результат, который свидетельствует: длительная пауза в такого рода работах не помешала сохранить созданный в советское время задел. Теперь на нем можно строить новое крепкое здание. Первые исследования в полевых условиях: у животныхберутанализы и проверя- ют их реакции на окружающуюобстановку. Вчастности, мышейподбрасыва- ютпод потолок палатки и смотрят,как ониприземляются на мягкуюподушку. В норме животные умеют переворачиваться в полете, чтобы приземлиться на лапы. Но космическийполеттак нарушает работу вестибулярного аппарата, что зверькам удается это сделать только через несколько суток Рекордное время— всего одиннадцать часов— понадобилось исследователям, чтобы разгрузить спускаемыйаппарати привезти животных в Москву, в лабо- раторию Института медико-биологических проблем... . . .Где их ждали коллеги, готовые сразу же начать анализ экспрессии генов у подопытных животных. Ведь чем раньше это удастся сделать, тем меньше будет изменений по сравнению с невесомостью В другой серии исследований принимали участие беспоз- воночные животные — виноградные улитки. У них изучали реакции гравирецепторов на невесомость, а после возвраще- ния на Землю смотрели, как эти реакции меняются по мере адаптации к тяготению. Во вскрываемом блоке находятся кусочки базальта, внутри которыхпомещены споры микроорганизмов и лишайников. Во время спуска сквозь атмосферу они нагревались до такой же температуры, какесли бы находились в метеорите. Если окажется, что споры сохранили жизнеспособность, то идеяпанспермии получит неплохую поддержку. А если нет — будут новые опыты Фото: ИМБП/Олег Волошин
11 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u Э экипаж MDRS Crew-129 Team Russia вошли командир Нико- лай Дзись-Войнаровский, заместитель командира Александр Хохлов, врач-биолог Марианна Иванова, бортинженер Илья Чех, геолог Петр Романов. Мне посчастливилось попасть в состав российской команды на должность журналиста. Жилище «покорителей Марса» очень скромное — цилин- дрический двухэтажный жилой модуль Hab диаметром 10 м, вспомогательный модуль-оранжерея и отдельный модуль- обсерватория. Жизнь на Красной планете имитируется с определенной степенью условности — например, имитаци- онные скафандры и сам «марсианский» дом негерметичны. Отсутствует замкнутая система жизнеобеспечения (СЖО), хотя команды могут отрабатывать отдельные ее элементы во время экспедиций. Воду для экипажей доставляют из ближай- шего населенного пункта, электроснабжение базы обеспечи- вает дизельный генератор, на роверах-квадроциклах стоят обычные бензиновые двигатели. Однако следует понимать, что проект Mars Desert Research Station — не государствен- ный, база построена на средства Марсианского общества, которое, в свою очередь, живет за счет пожертвований. Оказывается, даже весьма скромными средствами можно неплохо имитировать жизнь вне Земли. EVA (Extravehicular Activity), или по-русски ВКД — внекорабельная деятельность — по заранее утвержденным планам, тяжелые и сковывающие движения скафандры, связь во время выходов только через рацию или «шлем-к-шлему». Существование в замкнутом объеме, питание заранее запасенными продуктами (в основ- ном сублимированными), научные эксперименты, починка сломавшегося оборудования и, конечно, подробные отчеты ЦУПу каждый день. Что касается нашей команды — первыми быть почетно, но и трудно. Предполагалось, что экипаж будет состоять из шести специалистов, однако возникли проблемы с получением виз. Документы почти всех участников команды отправили для дополнительной проверки в Государственный департамент США. Я прибыл на MDRS только 24 апреля, через четыре дня после начала работы Team Russia, а наш врач получила визу 6 мая, уже после завершения экспедиции. И все же нам удалось провести биологические исследования, правда, по сокращенной программе. Mars Desert Research Station находится примерно в 280 км от Солт-Лейк-Сити. Добраться до «марсианской базы» можно только на автомобиле, причем заключительные десять ки- лометров дорога идет по пересеченной местности, которую преодолеет далеко не каждый джип. К счастью, заботы о моей транспортировке от аэропорта до базы представители Марсианского общества взяли на себя. Утром 24 апреля мы выехали на базу. Во время езды я вдо- воль налюбовался горами возле Солт-Лейк-Сити, на которых лежит снег, и конечно же потрясающими ландшафтами Юты. Особенно запомнился конец пути: все меньше растительности, все больше «марсианских» скал и красных камней, и вот из- «Марсианские» хроники А.М .Ильин Американская общественная организация Mars Society (Мар- сианское общество) активно готовится к освоению Марса. Один из проектов общества — пустынная исследовательская станция MDRS (Mars Desert Research Station). База распо- ложена в штате Юта, в гористой пустыне, напоминающей безжизненные марсианские ландшафты. Смены на MDRS обычно длятся две недели, а гостями станции становятся ис- следователи со всего мира. С 2002 года в миссиях на MDRS приняли участие более 100 экипажей. О Марсианском обществе и MDRS нашим читателям рас- сказывал Александр Хохлов (см. «Химию и жизнь», 2012, No 4). «Быть может, наступит момент, когда на MDRS поедет и российская команда», — говорилось в конце статьи. Этот момент наступил. Впервые в истории проекта Team Russia работала на Марсианской пустынной исследовательской станции с 20 апреля по 4 мая 2013 года. Своими впечатлени- ями с нами поделился Александр Ильин, выпускник МГТУ им. Н.Э .Баумана, редактор журнала «Новости космонавтики», бывший сотрудник Государственного космического научно- производственного центра им. М.В.Хруничева. Несколько раз меня спрашивали, полетел бы я на Марс. Я ни разу не ответил «нет». Конечно, у меня нет шансов, но я не хочу, чтобы кто-то думал, что я не готов. Нил Армстронг
12 за поворота показывается белый купол MDRS. Рядом видны оранжерея GreenHab, роверы-квадроциклы и чуть в стороне башенка обсерватории Маска. Она построена на средства, выделенные Элоном Маском, основателем компании SpaceX. Потрясающие ощущения — будто и вправду прибываешь на атмосферном челноке на марсианскую базу. Но что это? Рядом с входом в оранжерею человек без ска- фандра! Оказывается, хотя закрытые туннели до теплицы и обсерватории еще не достроены (пока есть лишь заготовка, «скелет» будущих переходов), перемещаться между жилым куполом и этими помещениями разрешается в обычной одеж- де. Одна из условностей, которых довольно много на MDRS. Мое прибытие на базу не стало первым нарушением изоляции команды. В самом начале работы россиян ждал приятный сюрприз. Не успела Team Russia принять дела у предыдущей команды, как на станцию приехал сам Роберт Зубрин, основатель и президент Марсианского общества. Лишь для того, чтобы поприветствовать первую российскую команду, он проделал семичасовой путь! Сразу после моего размещения в одной из шести индиви- дуальных кают на втором этаже базы я был назначен на работу на поверхности. Это был третий выход российской команды — ВКД-1 и 2 прошли до моего приезда. Вместе с бортинженером Ильей Чехом мы должны были отправиться в определенную точку по заранее утвержденному маршруту и взять образцы. «Выходы на поверхность Марса» на MDRS — далеко не игра, а тяжелая работа. На своем опыте начинаешь понимать, что и как нужно делать в реальных космических миссиях. Даже без избыточного давления в имитационных скафандрах не так-то просто передвигаться. За спиной — тяжелый ранец СЖО, в котором размещаются фильтры и компрессор с акку- муляторами. Воздух в закрытый шлем нагнетается снаружи, аккумулятора хватает на несколько часов работы системы. Шлем здорово ограничивает обзор и, что особенно важно, не позволяет толком посмотреть себе под ноги — спуск даже с небольшой возвышенности превращается в испытание. Итак, мой «большой шаг» на поверхность сделан, но любовать- сяпейзажами некогда — все силы уходят на то, чтобы не отставать от квадроцикла Ильи. Лишь во время первой остановки, когда я увидел далекий белый купол базы на фоне красноватых гор и пу- стыни, я наконец-то смогосознать: моя работа на MDRS началась! Однако не выходом на поверхность запомнился первый день моего пребывания на станции. Первое, что я сделал на базе, — сломал единственный туалет. А все потому, что инструкции нужно внимательно изучать! Команда отнеслась к этому с олимпийским спокойствием, а ЦУП посоветовал развернуть резервный биотуалет, находящийся где-то на станции (поиск его занял немало времени). 25 апреля стало «днем нарушения изоляции». Утром приехала съемочная группа «Fox News». Телевизионщики продемон- стрировали высокий профессионализм — они совершенно не мешали нам, готовы были ждать, пока мы завершим дела, задавали интересные вопросы. Вторым нарушением изоляции команды стал приезд наня- того Марсианским обществом техника, помощника шерифа Хэнксвилла (это небольшой поселок в 11 км от базы) Дональда Ласко, которого все называют Ди-Джи Ласко. Он заменил внешний резервуар воды и попытался починить туалет. Рабо- тал он снаружи станции, а нам было строго запрещено с ним контактировать. Дональд в многочисленных интервью говорит о себе: «Я просто призрак». Увы, в этот раз ему пришлось войти и внутрь — неполадки были серьезней, чем казалось. Наверное, это неправильно — раз туалет сломан, надо обходиться его резервным заменителем. Или на реальном Марсе у космонавтов тоже будет группа поддержки? К сожалению, на MDRS почти нет ощущения непригодной для жизни среды за дверью шлюза. Походы без скафандров по отмеченным дорожкам (якобы туннелям) сильно расхола- живают. Возможно, стоило бы запретить командам покидать помещения без скафандров, а на двери поставить сигнализа- цию: открыл две одновременно — разгерметизация. Несмотря на то что второй день был относительно спокой- ным, отдохнуть мне не удалось — просто негде было. На базе шесть индивидуальных кают, но из-за экономии объема они скомпонованы очень плотно: кто-то спит в нишах, а кто-то на верхних полках, да и подушку на «Марс» я захватить забыл, отчего и страдал всю экспедицию. Каждый вечер с 19.00 по 21.00 проходят сеансы связи через электронную почту со службой поддержки MDRS — своего рода связь с ЦУПом. Команда отчитывается о проведенной за день работе, состоянии инженерных систем станции, оран- жереи, результатах внекорабельной деятельности, планах на следующий день. По-моему, два часа каждый день — это все-таки слишком много, и в реальных межпланетных экс- педициях отчеты неплохо было бы как-то оптимизировать. 26 апреля Team Russia провела пуски небольших ракет. На по- верхность выходили втроем — я (журналист-ракетчик), Илья (инженер) и Петр (геолог). К ракетным пускам мы приступили не сразу, первой целью нашего выхода стал отбор образцов в двух километрах от базы. Даже на роверах-квадроциклах туда было непросто проехать. Так как время выхода ограничено, после отбора проб геологическую часть работ было решено завершить. На максимальной скорости команда выдвинулась к точке пуска ракет, на поле, найденное во время ВКД-3. С одной стороны — MDRS в прямой видимости, с другой — расстояние достаточное (более 500 метров), чтобы исключить любые слу- чайности. Прямая видимость была необходима для того, чтобы база попала в поле зрения ракетной мини-камеры. К сожалению, набор для сборки модели ракеты команда приобретала без моего участия. В результате была куплена очень маленькая ракета Estes Alpha III, на которую просто не- возможно установить видеокамеру. Мне пришлось собирать новую ракету прямо на базе из подручных материалов, и в итоге в небо над Ютой взлетели целых две ракеты! Погода во время пусков стояла безветренная, и далеко хо- дить за ракетами не пришлось, они спускались на парашюте Командир экипажа Николай Дзись-Войнаровский
13 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u в нескольких десятках метров от старта. Нам повезло: бег и даже ходьба в скафандре отнимает много сил. «Выход на поверхность» из MDRS — всегда очень интересное, но и утомительное мероприятие. Ощущения потрясающие. Слышишь свое дыхание в шлеме (как в классическом фильме Ку- брика «Космическаяодиссея 2001»), ощущаешь тяжесть системы жизнеобеспечения, а уж когда нос начинает чесаться... Кстати, на практике удалось установить: нос можно почесать о шлем. Пейзажи в точке пуска ракет по-настоящему марсианские, жаль, времени любоваться красотами практически не было. Основная беда работы на MDRS — почти нет времени и сил на эмоции и размышления. А жаль, ведь именно возможность анализировать информацию, изучать мир вокруг — основное преимущество человека... Уже на базе мы извлекли из ракетной камеры microSD с за- писью. Похоже, Team Russia стала первой командой, которая провела ракетную съемку местности у MDRS. На некоторых кадрах отчетливо виден купол базы! Но «ракетный выход» оказался не единственным событием дня — после обеда случился потоп. Система водоснабжения MDRS устроена так: вода из внешнего бака закачивается в бак внутренний, расположенный под потолком базы, а уже оттуда распределяется по станции. Во время перекачки мы забыли отключить насос, и бак под потолком переполнился. Результат — две залитые водой каюты и промокший спаль- ный мешок нашего бортинженера. Но нет худа без добра: влажность внутри нашего марсианского домика повысилась. В пустыне Юты сухой воздух может быть опасен для здо- ровья — очень быстро наступает обезвоживание. После рас- света влажность падает с 20 до 1—3% и в течение дня редко поднимается до 10%. Нам приходилосьвыпивать каждый день по нескольку литров чая или специального напитка «гаторей- да». Без постоянного употребления жидкости падает рабо- тоспособность, начинают путаться мысли и болеть голова... Утром 27 апреля наш геолог Петр в рамках ВКД-6 отправился к удаленной на 2 км от базы точке для отбора пробы большой массы. Его сопровождали Саша Хохлов и Николай. «Космо- навты» настолько увлеклись работой, что превысили на десять минут отведенное время — согласно правилам, ВКД на MDRS должна продолжаться не более двух часов. Конечно, у ре- альных марсианских скафандров ресурс будет куда больше. В три часа дня планировалась ВКД-7 — мы должны были провести испытания нового углепластикового макета шага- ющего «Селенохода». В сентябре 2007 года компания Google объявила конкурс для частных команд — Google Lunar X-Prize. Победителем станет тот, кто сможет первым доставить луно- ход на наш естественный спутник. Единственная команда из России, которая решила принять участие в этом престижном международном конкурсе, — команда «Селеноход». Сначала рассматривался колесный вариант ровера, предпо- лагалось, что в космос онотправится на конверсионной ракете- носителе «Днепр», а на Луну будет доставлен с помощью специ- ально разработанного для этой миссии перелетного модуля. Затем был выбран вариант отправки «Селенохода» на Луну в качестве попутной нагрузки одной из российских лунных мис- сий. Ровер сильно похудел (с 15 до 5 кг) и встал на лыжи вместо колес. В 2012 году из углепластика изготовили корпус макета, началось его постепенное заполнение электроникой. Уточню, то изделие, которое мы привезли на MDRS, — это далеко не летный экземпляр, а всего лишь макет для проверки концепции. К сожалению, после демонстрации макета на ВВЦ в рам- ках фестиваля «Пора в космос» ему потребовался ремонт — сломалась шестерня. Изготовить новую до отлета в Юту не успели, а замена, напечатанная на 3D-принтере, про- служила недолго. Илья Чех, наш инженер, проявил чудеса изобретательности и создал необходимый элемент прямо на «марсианской базе». Кроме ненадежной механики, вскрылись и другие ошибки, заложенные в конструкцию при проектировании. Стало по- нятно, что «Селеноход» не получится подготовить достаточно быстро. Испытания ровера на поверхности пришлось пере- нести, а ВКД-7 отменить. День был насыщен событиями, но я все же нашел время зайти в нашу оранжерею — какая же она маленькая! И далеко не все стойки в ней заняты растениями. Видимо, сказывается то, что команды на станции меняются каждые две недели и не все как следует ухаживают за оранжереей, работа в которой требует много времени и сил. Александр Хохлов каждый день поливал растения в горшках и контейнерах, в жаркие дни включал добавочную вентиляцию, в холодные ночи — инфра- красные нагреватели. Для следующего экипажа он посадил дополнительную зелень, а для нашего собирал скромный урожай салата, шпината, лука и садовой земляники. Вечером произошла очередная «нештатка» — отключился Интернет, единственный наш канал связи с «Землей» (мо- бильная связь на MDRS не работает). Мы оказались в полной изоляции. В очередной раз вспомнилась «Космическая одис- сея 2001 года», где все драматические события начались с выхода в космос для замены блока антенны. В нашем случае помогла перезагрузка модема. Воскресенье 28 апреля командир объявил днем отдыха, но отдохнуть не получилось — нас ждали два выхода на поверх- ность, причем один экстремальный, ночной. Утром пришлось заняться необычным для меня делом — приготовлением пищи. Все-таки жаль, что экипажи не могут сами выбирать рацион. Мы получили два ящика непривычной для россиян пищи и частенько даже не могли понять, как ее приготовить, а некоторые продукты (например, арахисовое масло) так и не смогли съесть. Нельзя сказать, что мы голо- дали, но некоторый дискомфорт ощущался. После обеда начался один из самых интересных выходов из тех, в которых мне довелось участвовать. На «Марс» вышли Петр, Саша Хохлов и я. Петр показал нам очень красивый маршрут, правда, кое-где пейзажи напоминали скорее не Марс, а вестерн. Мы останавливались в различных точках, отбирали пробы грунта, проводили фотосъемку. ИЗ ДАЛЬНИХ ПОЕЗДОК
14 Следующий выход был посвящен отработке ночной спаса- тельной операции. На поверхность вновь пошли три человека, но место Саши занял Илья. Первое впечатление от «марсианской ночи» — через стекло шлема ничего не видно! Не хватает нашлемных фонарей, без них ночью на Марс (и даже на «Марс») лучше не соваться. Передвигаться по пустыне ночью очень неудобно, пыль от впе- реди идущих машин почти полностью закрывает обзор. Трудно заметить кочки, на которых подпрыгивает квадроцикл. При каж- дом таком прыжке бьешься головой о шлем (обязательнонужны мягкие подшлемники, в теперешних скафандрах MDRS их нет). Ночные гонки получились экстремальными. Мы доехали до границы участка MDRS, и внезапно из темноты «выскочил» забор. Я начал экстренное торможение, но колесо попало на камень. В результате я вылетел из седла и тормозил ногой, которая застряла между квадроциклом и дорогой. Ощущения, мягко говоря, неприятные. Потом несколько дней приходи- лось ходить по базе с привязанным к ноге льдом. На обратном пути со мной случилась еще одна неприят- ность. Следуя за ведущим, я не успел среагировать и впи- саться в поворот, и мой квадроцикл совершил «полет» с по- следующими скачками по песчаным дюнам. Потребовалась помощь Ильи, чтобы вытащить его на дорогу. По песку квадроциклы MDRS ездят не очень хорошо, оче- видно, на реальном Марсе будет применяться совсем другая техника. Жаль, что в разреженной атмосфере Красной пла- неты нельзя использовать технику на воздушной подушке. Выводы из ночной ВКД: дело это рискованное, требующее модернизации скафандров. Помимо светильников, на на- стоящем Марсе не помешают и приборы ночного видения, подключенные к системе дополненной реальности. «Выходной» завершился очередным отчетом. Дни на базе летели стремительно, я взял с собой множество книг в памяти планшета, но читать не успевал. 29 апреля был удивительно спокойный день. Утром наш командир Николай и геолог Петр по программе ВКД-10 отправились на поверхность. Они не только занимались от- бором геологических образцов, но и повторили наш ночной маршрут. После обеда мы снимали видеосюжеты про жизнь на MDRS. Саша Хохлов рассказал на камеру о нашем быте и своей работе в оранжерее. 30 апреля — день, когда все шло по плану и даже лучше, ред- кость во время экспедиции. Утром случилось маленькое чудо: мы обнаружили (не без помощи ЦУПа), как на базе включается горячая вода. Горячий душ здорово повышает настроение! По-моему, комфорту на планетных базах следует уделять максимум внимания, сразу после безопасности и надежности. Позавтракав, мы начали подготовку к одиннадцатому выходу на поверхность. Мы решили не только отработать марсианскую ракетную почту, но и сделать групповые фото- графии с российским флагом и сувенирной продукцией. Вышли впятером — весь экипаж. Пришлось шлюзоваться три раза. Ветер почти валил с ног, конечно, флаг на групповых фотографиях красиво развевался, но все мелкие предметы норовили улететь, сдуло даже штатив с фотоаппаратом. Ни- колай и Петр вернулись на базу, а я с Ильей и Сашей пошли отправлять ракетное письмо. Почтовой ракетой стала Estes Alpha III, а в качестве письма отправили эмблему нашей команды с небольшим посланием и наклеили «космическую» марку, посвященную проекту «Со- юз-Аполлон». Из-за ветра бортинженер предлагал отменить пуск, но я настоял на проведении эксперимента — ракетная почта должна работать в любую погоду. В результате Estes Alpha III с письмом не долетела до базы около 100 м, упала чуть дальше обсерватории. Направление совпало идеально, если бы не ветер, письмо было бы доставлено напрямую адресату. Обед в очередной «ракетный день» у нас был царский — во- первых, мы наконец-то разобрались, как привести американ- скую сублимированную картошку в пригодный для готовки вид, а во-вторых, Саша Хохлов угостил нас свежей зеленью из оранжереи. Нужно сделать все, чтобы космонавты-меж- планетчики не были лишены таких простых земных радостей, как жареная картошка с луком!
15 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u Вечером Петр и Николай провели эксперимент по выпа- риванию воды из грунта. После пятичасового выпаривания командир и геолог попробовали немного «марсианской» воды. Кстати, в грунте пустыни ее в два-три раза больше, чем в настоящем марсианском. По словам экспериментаторов, вода отдавала песком. В ночь на первое мая мы впервые услышали звуки снаружи. За стенами «марсианского дома» выл ветер. Обычно на стан- ции мы слышали только шум вентиляторов сервера (который почему-то расположен рядом с жилыми каютами), стук во- дяного насоса (его в первые дни принимали за стук снаружи в дверь шлюза) да вой кондиционера. До «вальпургиевой ночи» пустыня была безмолвна... Плотно затянутое тучами небо и тьма за иллюминаторами базы создавали ощущение полного одиночества на планете. Пусть на краткий миг, но мы все-таки почувствовали себя марсианскими колонистами, оторванными от Земли и людей. 1 мая состоялась долгожданная демонстрация «Селенохода». Путь к ней был очень непрост, но в итоге мы «вытолкали» макет на испытания. Нельзя сказать, что они прошли гладко — воз- никли проблемы с электроникой. Однако нам все-таки уда- лось доказать правильность выбранной схемы перемещения, несмотря на ветер, который опрокидывал «Селеноход». Из всех, даже самых страшных на вид положений он выбирался самостоятельно — двигая лыжами-лапками. 2 мая решили не устраивать ранней побудки и назначили ВКД-13 на 3 часа дня. На выход отправились наш командир Николай, геолог Петр и я. Тревожные вести пришли из оранжереи — Саша Хохлов обнаружил, что в трех контейнерах повреждены ростки по- саженных им семян. По-видимому, поработали мыши — не- даром среди запасов станции можно найти и мышеловки. Пустыня рядом со станцией выглядит мертвой, однако появ- ление мышей, птиц и даже змей — не такая уж редкость. На базе есть инструкции на случай встречи с дикими собаками («срочно сообщить в ЦУП») и пумами («не изображать из себя жертву, смотреть уверенно»). Во время ВКД-13 мы не очень много передвигались на квадроциклах, но зато неплохо прогулялись пешком по фан- тастически красивому каньону. Мир сквозь стекло шлема воспринимается по-другому: исчезает ощущение присутствия, кажется — ты просто смо- тришь документальную киноленту. В скафандре ты отделен от мира. Возникает ощущение отстраненности. Не хватает звуков, ветра, свободы движений. С поверхности мы вернулись как раз к позднему обеду. На этот раз Саша Хохлов порадовал нас свежей садовой земля- никой — делили четыре ягоды на пятерых. 3 апреля — «крайний» день нашего пребывания на «Марсе». Экспедиция завершилась довольно быстро, все-таки две недели (а в моем случае всего десять дней) — это совсем немного. Как минимум пять дней ушло на то, чтобы понять, «где я» и «что происходит». Лишь на восьмой день стало появляться понимание «как надо». Смены на MDRS про- должительностью в один месяц выглядят более логичными, но далеко не все студенты, аспиранты, ученые и энтузиасты космонавтики могут отрываться на столь продолжительное время от работы, учебы и семьи. На «крайний» день мы назначили два выхода, и оба не обо- шлись без моего участия. Снова, как и 28 апреля, два ВКД за один день. Таким образом я довел свое время пребывания на поверхности до 15 часов. 4 мая, после передачи базы следующему экипажу, россий- ская команда покинула ставший родным марсианский дом. Начался долгий путь домой. Подводя итоги, можно сказать, что большая часть наших усилий была сосредоточена на организации миссии и преодолении бюрократических барьеров. Из-за этого, возможно, научной программе не удалось уделить достаточно времени и сил. Российская команда на MDRS провела: — испытания прототипа шагающего робота — «Селено- хода»; — пуски небольших ракет; — исследования поведения экипажа в замкнутом объеме; — геологические исследования, включающие эксперимент по выпариванию воды из грунта («Вода на Марсе»); — а строномические наблюдения. В оранжерее был собран урожай свежей зелени и выращена садовая земляника. Кроме того, в течение экспедиции мы измеряли следующие параметры для каждого члена экипажа: — количество часов сна; — потребление и траты калорий (приблизительно); — объем питьевой воды; — объем воды для гигиены и технических нужд; — температуру тела. Каждый день проводились замеры уровня шума в помещении. Мы надеемся, что наша работа на станции поможет воз- родить интерес к космическим исследованиям и изучению Марса в России, а наш опыт будет полезен другим отече- ственным командам, которые обязательно отправятся на MDRS в будущем. . ..«Вся суть — в переселении с Земли и в заселении космоса», — говорил К.Э.Циолковский, и все пионеры космонавтики были едины в стремлении дать человеку возможность исследовать и заселить Солнечную систему и миры других звезд. К сожалению, решая множество важных задач, современ- ная пилотируемая космонавтика ни в коей мере не соответ- ствует тому, что миллионы романтиков всегда считали ее истинным назначением — «смело идти туда, куда не ступала нога человека». Борьба за космическое будущее человече- ства стала уделом энтузиастов, таких, как создатели Mars Desert Research Station. ИЗ ДАЛЬНИХ ПОЕЗДОК
16 Что общего между японским перепелом Coturnix japonica и человеком? В глазах этой небольшой молчаливой птички (ее еще называют «немой перепел») с возрастом происходят примерно те же биохимические изменения, что и у нас. Доктор биологических наук П.П.Зак Доктор биологических наук А.Е .Донцов 1 Сетчатка, расположенная на задней стороне глазного яблока, состоит из нескольких слоев Желтое пятно Почему с годами мы начинаем хуже ви- деть? Важнейшая часть глаза — сетчат- ка; это многослойная структура, распо- ложенная с внутренней стороны задней части глазного яблока. На ней находятся фоторецепторные клетки, которые вос- принимают изображение, а от них сиг- нал по нервным волокнам уходит в мозг. Каждый слой сетчатки (их около десяти) состоит из специализированных клеток, выполняющих различные функции. На- 2 Липофусциновые гранулы, которые образуются в пигментном эпителии. Слева – у человека к 60 годам, справа – у перепела к одному году жизни 5 Меланин на отростках клеток пи гме нтно го эпителия 3 Хроматограммы липофусциновых гранул, сверху – у перепела, снизу – у человека 4 Друзы, которые нарушают транспорт между сосудистой оболочкой и пигментным эпителием Склера Сосудистая обо лоч ка Зрительный нер в Сетчатка Стекловидное тело Нейроны сетчатки Слой фото- рец епт ор ов П и г м е н т н ы й э п и т е л и й Внеш ня я пограничная мембрана Колбочки Палочки Мембрана Бруха ружный слой — пигментный эпителий (рис.1). Он обеспечивает питательными веществами фоторецепторы — палочки и колбочки, на которые свет попадает, пройдя через хрусталик, стекловидное тело и внутренние слои сетчатки. С другой стороны пигментный эпителий отделен от сосудистой оболочки глаза так называемой мембраной Бруха. Центральная часть сетчатки, она же макулярная область, или желтое пят- но, — самая важная. Она отвечает за остроту зрения и восприятие цвета, поскольку там расположены кол- бочки, от которых зависит цветовое зрение (палочки же располагаются на периферической части сетчатки). Эта центральная часть имеет микро- скопические размеры (диаметр 5 мм, толщина 0,2 мм). К тому же человек стареет медленно. Наблюдать более 50 лет статистически значимую группу людей, фиксируя возрастные измене- ния на клеточном уровне в небольшом участке сетчатки, — непростая задача. Как всегда, исследователей выру- чают экспериментальные животные. Мыши, крысы и кролики, увы, для дан- ной конкретной задачи не подходят. У них по-другому стареют глаза и нет механизма защиты от возрастных по- вреждений, свойственного человеку. Зато у японского перепела, живущего около полутора лет, к году в сетчатке проявляются характерные симптомы старения, которые у человека видны только к 70—80 годам. Японского перепела биологи любят. Эта маленькая птичка, весом лишь 150 г, одомашненная в Японии в конце XIX — начале XX века, — в настоящее время основная порода на перепелиных фер- мах. Японские перепела менее драчливы и крикливы, чем обычные, а потому их удобно разводить. Генетики исследуют проявления различных мутаций у пере- пела и на нем же изучают многие глазные заболевания, например глаукому, альби- низм, световое повреждение сетчатки и некоторые другие.Сейчас пытаются даже вывести такую породу перепелов, у кото- рых глазные заболевания развиваются ускоренными темпами. Так где именно происходят поломки? С возрастом изменяются прозрачность и спектр пропускания хрусталика (см. «Химию и жизнь», 2008,No2), но, кроме того, происходят изменения и в сетчат- ке. Какие именно, стало понятно около 15 лет назад. Во-первых, в желтом пятне постепенно гибнут фоторецепторные клетки (колбочки). Противостоят этому апоптозу антиоксидантные системы защиты, о которых расскажем ниже. Во- вторых, в клетках пигментного эпителия (ответственного за питание колбочек) накапливаются фототоксичные соеди- нения и хуже начинают работать систе- мы защиты от них. В -третьих, наруша- ется проводимость мембраны Бруха, отделяющей пигментный эпителий от сосудистой оболочки глаза. В этой мем- бране образуются так называемые дру- зы, которые нарушают контакт между пигментным эпителием и сосудистой оболочкой, а следовательно, мешают транспортировке необходимых веществ и создают локальную гипоксию тканей. Макула (центральная часть сетчатки) О п т и ч е с к а я п л о т н о с т ь , о т н . е д . 0,0 0,5 1,0 1,5 0,0 0,5 1,0 1,5 0 10 20 30 3 3 4 4 А2Е А2Е Оху-А2Е Оху-А2Е Iso-А2Е Iso-А2Е Перепелиная слепота
17 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u Плохой хороший витамина А Заметнее всего старение сетчатки че- ловека проявляется в том, что в клетках пигментного эпителия накапливаются липофусциновые гранулы (рис. 2), о наличии которых судят по аутофлюо- ресценции глазного дна. (Сетчатку об- лучают видимым светом и регистрируют ее собственное излучение при длине волны 488 нм (граница синего и голубого света). Основной источник аутофлюо- ресценции – липофусцин.) Липофусци- новые гранулы — сложные образования липидно-белковой природы, которые формируются из клеточного «шлака» — остатков наружных сегментов фоторе- цепторов. Их долго считали безопасным побочным продуктом жизнедеятель- ности клеток, но в начале 90-х годов ХХ века оказалось, что эти гранулы под действием света могут генери- ровать активные формы кислорода, которые, в свою очередь, повреж- дают и убивают клетки пигментного эпителия. Исследования последних лет доказали, что существует прямая связь между накоплением гранул в пигментном эпителии и некоторыми глазными заболеваниями, например старческой макулярной дегенерацией сетчатки (основная причина слепоты у пожилых людей), болезнью Штаргардта и другими. Липофусциновые гранулы образу- ются в течение всей жизни. У человека за первые десять лет жизни их стано- вится вдвое больше, а максимальное количество накапливается примерно к 60 годам. Исследователи считают, что в детстве процесс идет ускоренными темпами, поскольку детские хрусталики слишком прозрачны для повреждающе- го синего цвета. (Поэтому детям обяза- тельно нужны солнцезащитные очки.) У перепела эти же процессы проис- ходят быстрее и интенсивнее: клетки пигментного эпителия насыщаются гранулами всего за год-полтора, при этом количество липофусцина в них увеличивается до 20 раз. Эксперименты показали, что чем больше света, тем больше гранул образуется. Например, если самок всего два раза по 18 часов подержать при избыточном свете (в че- тырехмесячном и годовалом возрасте), то через полтора месяца количество гранул в центральной зоне сетчатки вы- растет на 30%. Почему-то у самцов такой сильной зависимости от освещенности нет. Возможно, у пожилых самок падает активность ферментов — соответствен- но появляется избыток «клеточного шлака», из которого образуются липо- фусциновые гранулы. Эти гранулы опасны вдвойне. Во- первых, они переполняют жизненное пространство клеток пигментного эпите- лия. Во-вторых, они содержат токсичные производные ретиналя (витамина А). Под действием света эти производные могут генерировать свободные ради- калы, с легкостью окисляющие многие органические соединения. Свободные радикалы вызывают цепную реакцию, в результате образуется еще больше ра- дикалов, способных вступать в дальней- шие реакции. Если нет веществ, которые «гасят» эти радикалы (ими как раз служат антиоксиданты), то клетка гибнет. Самые токсичные и наиболее под- робно исследованные ретиноиды — это димеры ретиналя, такие как А2Е или N-ретинил-N-ретинилиденэтаноламин, изо-А2Е, а также их окисленные эпокси- формы. Под действием света они могут высвобождаться из липофусциновых гранул и после этого оказываются прямо в цитоплазме клеток пигментного эпи- телия. Изомеры А2Е становятся токсич- ными под действием синего света, а их эпоксиформы токсичны сами по себе, но могут еще дополнительно возбуждаться ультрафиолетовой областью спектра. У взрослого человека чувствитель- ность эпоксиформ А2Е к ультрафиолету не представляет реальной опасности для сетчатки, поскольку хрусталик глаза хорошо поглощает это излучение. Од- нако хрусталики детских глаз частично пропускают ультрафиолет, и для них этот вид димеров может быть небез- опасен. Это еще предстоит уточнить в дополнительных экспериментах на японских перепелах — их роговица, хрусталик и стекловидное тело полно- стью пропускают ультрафиолетовый диапазон от 320 нм, поэтому маленькие птички могут быть адекватной моделью для исследований детских болезней, вызванных излишним освещением. Что же касается опасных ретиноидов, то у перепела они примерно такие же по составу (рис. 3) и их почти столько же (в относительных количествах), сколько у человека. Здесь существует обширное поле для исследований: помимо из- вестных димеров ретиналя, в пигмент- ном эпителии человека и перепела есть еще около десятка похожих, но еще не идентифицированных ретиноидов, с неизвестным уровнем токсичности. К сожалению, производные рети- наля — не единственная проблема. По мере старения у человека и у пере- пела в два раза утолщается мембрана БОЛЕЗНИ И ЛЕКАРСТВА
18 Бруха (прозрачная мембрана, которая отделяет сетчатку от сосудистой обо- лочки глаза). В толще этой мембраны, главным образом в центральной об- ласти сетчатки, появляются включе- ния, мешающие нормальному обмену веществ между сосудистой оболочкой и пигментным эпителием. Затем, как уже упоминалось, на поверхности мембраны образуются друзы (рис. 4), выступающие в пигментный эпителий и нарушающие транспорт между ним и капиллярами сосудистой оболочки. Похоже, что образование друз — само- стоятельный процесс, не связанный с накоплением липофусцина. Например, у самцов перепелов больше образуются друзы, в то время как у самок в основ- ном накапливаются липофусциновые гранулы. Предполагается, что возрастные из- менения в мембране Бруха и друзы — предпосылка для нарастающей гипоксии клеток пигментного эпителия, которая приводит к образованию макулярных дыр — дефекты структуры в центральной части сетчатки. Возможно, еще одно следствие недостатка кислорода и пита- тельных веществ — образование новых капилляров, которые встают на пути между зрительным образом и сетчаткой. Система защиты В сетчатке и пигментном эпителии есть два вида защиты от повреждающего света и свободных радикалов. Практи- чески тот же набор защищает и глаза перепела от избыточного света. В пер- вую очередь это меланин, который рас- ментного эпителия. Он выполняет в глазу две функции: работает как свето- фильтр, ослабляя интенсивность света, попадающего на нижележащие клетки, и он же выступает в роли мощного анти- оксиданта, «гася» запущенные светом свободнорадикальные реакции. С возрастом количество меланина в пигментном эпителии и человека, и пере- пела уменьшается. У человека к 70 годам (а у перепела к полутора) меланина в пиг- ментном эпителии становится в три раза меньше, а к 90 годам — в четыре. Кстати, у животных-альбиносов, у которых в клетках пигментного эпителия совсем нет меланина, сетчатка существенно менее устойчива к фотоокислению. Вторая система антиоксидантной защиты в сетчатках обезьян, человека (но не других млекопитающих), а так же птиц — оксикаротиноиды лютеин и зеаксантин, а также их многочислен- ные метаболические производные. Эти вещества расположены прямо в фоторецепторных клетках, причем считается, что зеаксантин находится в основном в колбочах, сосредоточен- ных главным образом в центральной части, а лютеин — на палочках и до- статочно равномерно распределен по сетчатке. В колбочках центральной ча- сти сетчатки зеаксантина так много, что он окрашивает этот участок в желтый цвет — отсюда и название «желтое пят- но». У птиц (в частности, и у перепела) оксикаротиноиды сосредоточены в кол- бочках — каждая из них имеет во вну- треннем сегменте единственную каплю диаметром 3—5 мкм, содержащую эти каротиноиды.Оксикаротиноиды также выполняют две функции. Во-первых, это очень сильные антиоксиданты — как и меланин, они гасят запущенные светом свободнорадикальные процессы. Если альфа-токоферол (витамин Е) принять за 100% активности, то активность лютеина — 95%, зеаксантина — 90%, а бета-каротина — только 75%. В экс- периментах in vitro оксикаротиноиды Лютеин Зеаксантин β-Каротин пе и США ходят с имплантатами сетчаткии могут снова различать свет и тень, форму крупных предметов, ориентируются в пространстве. Первые, кому предназначаются такие имплантаты, — больные, потерявшие зрение из-за пигментного ретинита (пигментная дистрофия сетчатки), за- тем — больные с возрастной макулярной дистрофией. В мире около 1,5 миллиона человек с диагнозом «пигментный рети- нит». Это наследственное заболевание: определенные дефекты в генах приводят к постепенной гибели палочек (то есть к утрате темнового периферического зрения), а потом и колбочек (пропадает Имплантаты сетчатки: от тьмы к свету же сегодня десятки практи- чески слепых людей вЕвро- центральное цветовое). Второе заболе - вание, возрастная макулярная дистро- фия, понемногу начинается у всех после 50 лет, но прогрессирует с различной скоростью. В этом случае также гибнут колбочки и палочки, и болезнь может привести к слепоте. Пока что имплантаты сетчатки предназначены только больным с пигментным ретинитом, причем тем, кто уже давно иокончательно потерял зрение. При этом заболевании не повреждены нейроны сетчатки, которые, собственно, и стимулируют имплантаты, и зрительный нерв, проводящий сигналы в мозг. Сейчас на различных стадиях клиниче- ских испытаний находятся два основных вида имплантатов сетчатки: эпирети- нальные имплантаты (их вживляют перед сетчаткой, с ее внутренней стороны) и су- бретинальные имплантататы (вживляются с внешней стороны — между сетчаткой и пигментным эпителием). И те и другие стимулируют нервные клетки сетчатки и пока дают изображение с низким разре- шением. Но возможность видеть свет и тень, распознавать очертания, ориенти- роваться в пространстве — это уже, как справедливо замечают разработчики, очень много для тех, кто много лет не видел вообще ничего. Пока лидирует американская компания « Second Sight» — ее эпиретинальный имплантат Argus II первым получил в феврале этого года разрешение на мас- совое применение от FDA (Федерального управления США по контролю за ле- карственными средствами и пищевыми продуктами). В Европе Argus II разрешен к применению уже с 2011 года и уже сейчас доступен в Германии, Франции, Италии и Великобритании. Имплантат Argus II находится в разра- ботке более 20 лет, в него вложено более 200 миллионов долларов (инвесторы — Национальный институт глаза, Министер- ство энергетики, Национальный научный фонд и частные инвестиции). Он состоит из несколько блоков: видеокамеры, вмонтированной в очки, блока обработ- ки видео, беспроводного передатчика и самого эпиретинального имплантата (60 электродов, прикрепленных с внутренней сказать, что у всех позвоночных жи- вотных меланин — важнейший фактор, поддерживающий деятельность пиг- полагается в отростках клеток пиг- ментного эпителия и защи- щает их от света (рис. 5). Надо У
19 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u Лютеин и зеаксантин в продуктах (проценты от общего содержания каротиноидов) Что еще можно почитать П.П .Зак, А.В.Зыкова, Н.Н .Трофимова, Э.Н .Эскина, М.А .Островский. Эксперимен- тальная модель ускоренного старения сет- чатки: японский перепел Coturnix japonica. «Сенсорные системы», 2011,26,1,3—9 . А.Е .Донцов, Н.Л.Сакина, А.М .Голубков, М.А.Островский. Светоиндуцированное высвобождение из липофусциновых гранул ретинального пигментного эпителия глаза человека токсичных продуктов фотоокисле- ния флуорофора А2Е. «Доклады Академии наук», 2009,425,5,683—687. М.А.Островский. Молекулярные механизмы повреждающего действия света на струк- туры глаза и системы защиты от такого по- вреждения. «Успехи биологической химии», 2005, 45, 173—204 . Продукт питания Лютеин Зеаксантин Яичный желток 54 35 Кукуруза 60 25 Киви 45 0 Красный грейп- фрут 43 10 Цуккини 47 5 Тыква 49 0 Шпинат 47 0 Оранжевый перец 8 37 Огурец 38 4 Горох 41 0 Зеленый перец 36 3 Апельсиновый сок 15 20 Медовый нектар 17 18 Сельдерей 32 2 разработки других субретинальных им- плантатов — с автономным питанием . В них каждый пиксел оснащен кремниевыми фотодиодами, а инфракрасный импульс на эти диоды будут попадать от очков, которые носит пациент. Исследователи сообщили о предварительном исследо- вании такого устройства в мае 2012 года в журнале «Nature Photonics». In vitro и на крысах оно дало обнадеживающие результаты, есть надежда, что им удастся сделать очень тонкий имплантат с боль- шим количеством пикселей. Тем не менее проблем еще много. По- мимо медицинских сложностей (техника операций, побочные явления), разработ- чикам предстоит доказать, что их приборы действительно возвращают зрение — ведь были прооперированные, уровень зрения у которых не соответствовал изначально запланированному. Но безус- ловно, исследования будут продолжаться, ведь у них есть мощная движущая сила: они дают надежду миллионам незрячих людей. ством профессора Эберхарта Зреннера (Тюбинген, Германия) уже в 2005—2008 годах провела клинические испытания на 11 пациентах. Имплантат, который раз- рабатывали 14 лет, переносится хорошо, восемь человек начали что-то видеть. Но особенно поразило создателей имплан- тата, что двое пациентов начали разли- чать небольшие предметы и даже читать крупные буквы. Европейский имплантат — это микро- чип диаметром 3 мм и толщиной 0,1 мм, с 1500 чувствительными фотодиодами, уси- лителями и электродами, который вжив- ляют за сетчаткой (сразу под макулой). Имплантат стимулирует живые нервные клетки сетчатки, а они передают сигнал по зрительному нерву в мозг. Огромное преимущество — протез не требует никаких дополнительных приспособле- ний, кроме источника питания, который вживляют под кожей за ухом. В мае этого года началась третья и последняя стадия клинических испытаний. Исследователи Стэнфордского уни- верситета находятся на ранних стадиях стороны сетчатки). Отчет по длительному наблюдению за 30 больными с такими имплантатами был опубликован в 2012 году: отторжения имплантата не было ни у кого, все различали свет и тень, многие пациенты лучше ориентировались в про- странстве, двигались, могли распознать отдельные крупные предметы. Уже в этом году имплантат можно будет вживить в крупных медицинских американских цен- трах, а госпитальные хирурги пройдут ста- жировку, чтобы освоить технику операции. Эпиретинальные имплантаты имеют очевидные минусы. Прежде всего они требуют внешней аппаратуры — камеры, преобразователя сигнала и пр. Этот тип имплантата стимулирует ганглиозные клетки, но помимо них могут стимулиро- ваться и рядом расположенные аксоны. Есть и другие технологические и ме- дицинские сложности. Поэтому другие компании, такие, как немецкая «Retina Implant» (http://retina-implant.de), сделали ставку на субретинальные имплантаты, и они, похоже, также находятся на фи- нишной прямой. Группа под руковод- активно захватывали свободные ра- дикалы, в реальности же они должны работать еще лучше, поскольку скон- центрированы непосредственно в фоторецепторных клетках. Вторая их задача — отфильтровать токсичный синий свет до того, как он попадет на расположенные ниже фоторецепторные клетки и на клетки пигментного эпите- лия. Тем самым они защищают колбочки от гибели. Вспомним начало статьи: основная причина ухудшения зрения с возрастом — уменьшение количества фоторецепторных клеток. Отсюда по- нятно, как важны оксикаротиноиды. Эти вещества хорошо изучены — так, известно, что молекулы зеаксантина располагаются поперечно, поэтому они плотно упакованы в бислойных липид- ных мембранах. В то же время молекулы лютеина располагаются в мембране продольно, поэтому плотность его упаковки и концентрация в мембране оказываются существенно ниже. В организме из оксикаротиноидов получается целый набор производных, и все они — активные антиоксиданты. Кстати, зеаксантина и его произво- дных у человека и перепела примерно одинаковые количества, а доля лютеина у перепелов — всего 2%, тогда как у человека 53,5%. Однако интереснее другое. Содержание оксикаротинои- дов в сетчатке не только различается у разных людей, но и сильно зависит от того, что мы едим. Для начала, у разных людей количество пигмента может раз- личаться чуть ли не в десять раз — в зависимости от пола, пигментации, расовой принадлежности и образа жизни. Больше всего его у кареглазых, здоровых и некурящих мужчин. Но эксперименты показывают, что если сесть на интенсивную лютеин-зеаксан- тиновую диету (табл.), то количество оксикаротиноидов в сетчатке человека будет расти и выйдет на максимум за 40—50 дней (перепелу для этого нужна всего неделя). В конце 1990-х годов ученые дока- зали, что зеаксантин и лютеин играют очень важную роль в защите сетчатки. Их недостаток приводит к развитию катаракты и возрастной макулярной дегенерации. Напомним, что макула — это центральная часть сетчатки, желтое пятно, а возрастные изменения, кото- рые в ней происходят, так называемая макулярная дистрофия, — огромная проблема для геронтологов, самая ча- стая причина слепоты у людей старше 55 лет. Лютеин-зеаксантиновая диета действительно снижает риск развития макулярной дегенерации. В экспе- риментах на перепелах такая диета заметно препятствовала накоплению опасных димеров ретиналя в клетках пигментного эпителия и липофусцино- вых гранулах. Кроме того, у птичек, си- девших на лютеиновой диете, палочек и колбочек гибло существенно меньше. Вот так старение глаз у маленькой птички позволяет в ускоренном режиме пронаблюдать почти все возрастные изменения в глазу человека. А потом и протестировать вещества, которые, возможно, остановят этот процесс. БОЛЕЗНИ И ЛЕК АРСТВА
20 Итак, в начале архейского периода Земля была покрыта плот- ной углекислотной атмосферой. Геотермальные источники выносили из глубин земной коры сульфиды цинка и марганца, на поверхности которых шли фотохимические реакции восста- новления CO2, синтеза органики и полимеризации различных мономеров. Из этой системы под действием ультрафиолета отобрались длинные РНК-подобные молекулы, образующие двуспиральные участки за счет уотсон-криковских компле- ментарных пар. Они катализировали некоторые химические реакции, в том числе ведущие к синтезу нуклеотидов и по- лимеризации собственных копий. Так выглядел «мир РНК» накануне появления белков. Система синтеза белка в современных клетках устроена достаточно сложно (рис. 1). Главная ее часть — рибосома, на- номашина, которая соединяет аминокислоты в пептидные цепи по инструкции, закодированной в матричной РНК. Рибосома состоит из трех молекул РНК общей длиной до 5000 нуклео- тидов и примерно 70 белков. М.А.Никитин Кроме того, для работы рибосомы нужна система подачи активированных аминокислот, которая включает в себя при- мерно 40 типов транспортных РНК, 20 типов ферментов — аминоацил-тРНК-синтетаз, и еще десяток вспомогательных белков — факторов инициации, элонгации и терминации. Неизвестны более простые варианты этой системы, способ- ные проводить синтез белка, хотя бы с меньшей точностью и скоростью. Поэтому сторонники «теории разумного замысла» (современной версии креационизма, утверждающей, что системы «определенной сложности» не могли возникнуть без вмешательства Творца) считают белковый синтез одним из примеров системы, адаптивной только в полном виде, а ее развитие шаг за шагом — невозможным. Но ученые нашли следы постепенного происхождения компонентов этой слож- ной системы. Сначала нам придется сделать небольшое отступление. Одним из следов мира РНК считаются нуклеотиды, встреча- ющиеся в тех местах, где без них прекрасно можно обойтись, например в составе коферментов. (Коферменты — малые молекулы, расширяющие возможности катализа химических Происхождение белкового синтеза и генетического кода Х у д о ж н и к В . М и с ю к
21 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u реакций в живых системах. В предыдущей статье мы рас- сказывали про кофермент А, переносящий углеводородные фрагменты в фундаментальных реакциях метаболизма.) Многие важнейшие коферменты содержат адениновый нуклеотид: у кофермента А к нему присоединена молекула витамина В5, у NAD — витамин РР, у FAD — витамин B2. Адени- новый нуклеотид также входит в состав витамина В12 (рис. 2). Аденин в составе коферментов никак не участвует в их работе и служит только для узнавания коферментов белками. Скорее всего, это наследие РНК-мира, в котором витамины были пришиты к специальным молекулам РНК для расширения их каталитических возможностей. Аминокислоты химически более разнообразны, чем нуклео- тиды, и до появления белков они могли участвовать в функци- онировании РНК-мира в том же статусе, что и витамины: как вспомогательные группы, пришитые к молекулам РНК. Таким образом, рибозимы с функцией аминоацил-тРНК-синтетаз, то есть способные прикреплять аминокислоты к предшествен- никам транспортных РНК, могли быть востребованы задолго до появления белкового синтеза. Такие рибозимы получены в экспериментах по искусственному отбору каталитических РНК, и по скорости и точности работы они не уступают белковым аминоацил-тРНК-синтетазам . Современные белковые аминоацил-тРНК-синтетазы распа- даются на два неродственных класса, которые сильно отлича- ются по трехмерной структуре и узнают тРНК с разных сторон. Построение филогенетических деревьев по аминокислотным последовательностям показывает, что к моменту появления современных аминоацил-тРНК-синтаз уже существовало большое разнообразие белков — более сотни видов. А это подтверждает тот факт, что рибозимы с аминоацил-тРНК- синтетазной активностью должны были участвовать в синтезе белков в древности и белки их сменили довольно поздно. Этот аргумент рассматривают в своей статье Юрий Вольф и Евгений Кунин («Biology Direct», 2007, 2 , doi: 10.1186/1745-6150 -2 -14). Транспортные РНК (тРНК) — скорее всего, еще более древняя деталь системы синтеза белка. Всеэти небольшие (76 нуклеотидов длиной) молекулыимеют одинаковуюпространственную укладку с четырьмя двухспиральными участками, котораяна плоскости изо- бражается в виде клеверного листа (рис. 3). На «черешке» у всех тРНК есть свободный фрагмент ССА (цитозин-цитозин-аденин), к которому прикрепляется аминокислотный остаток. Но эти «клеверные листы» используются не только в синтезе белка. Как выяснилось, тРНК-подобные структуры участвуют в репликации РНК-вирусов и ретровирусов. Такая структу- ра есть, например, на конце одноцепочечного РНК-генома бактериофага Qβ, причем для его репликации вирусная РНК-полимераза нуждается в помощи бактериальных белков («Proceedings of the National Academy of Sciences USA», 1987, 84, 21, 7383—7387). В РНК-вирусах растений встречаются еще более точные аналоги — например, тРНК-подобную структуру из вируса желтой мозаики турнепса узнают ферменты бак- терий, работающие с их собственными тРНК («Nucleic Acid Research», 1984 , 12, 19 , doi: 10.1093/nar/12.19 .7467)! Другие ретровирусы, например вирус мозаики цветной капусты, ис- пользуют клеточные тРНК как затравки для синтеза первой цепи ДНК на матрице РНК («Trends in Biochemical Sciences», 1985, 10, 5, doi: 10.1016/0968-0004(85)90193-8). У этих и других вирусов репликация всегда начинается с двух гуаниновых нуклеотидов, комплементарных двум цитозинам в одноцепочечном ССА-участке тРНК-подобной структуры. Гуанин в данном случае выбран, скорее всего, потому, что он образует больше всего водородных связей как с другой цепью РНК, так и с молекулой фермента. Таким образом, аденин на самом конце РНК-матрицы не будет скопирован и должен быть достроен отдельно, подобно примитивной теломере. И в самом деле, различные вирусные репликазы (например, бактериофага Qβ)и даже клеточные ДНК-полимеразы, доходя до конца матричной цепи, добавляют на конце растущей цепи один лишний аденин. Это особенно странно для бактериальных ДНК-полимераз, которые копируют кольцевые ДНК и в норме никогда не сталкиваются с концом матричной цепи. Еще одна странность проявляется в процессе созревания тРНК: сначала 1 Синтез белка в клетках Растущий белок Аминокислоты Рибосома т РНК мРН К Образование химической связи 2 Строение коферментов NAD (слева вверху), FAD (справа вверху) и кофер- мента А (внизу). Чертой обведен адениновый нуклеотид АOH С С Дигидроуридиновая ветвь Антикодоновая ветвь 3 Транспортная РНК имеет ряд характерный признаков (здесьперечислены невсе).К ССА-концу фермент аминоацил-тРНК-синтетаза прикрепляет аминокислотный остаток, который тРНК и доставляет крибосоме(см. рис.1).Средняя ветвь содержитантикодон— тринуклеотида,комплемен- тарные кодону в матричной РНК (см. рис. 1). В дигидроуридиновой ветви часто присутствуют дигидроуридины — нуклеотиды,в которыхк урацилу присоединеныдваводорода.Четвертаяветвьсодержитпоследовательность ТѰС, где Ѱ — еще один нуклеотид с модификацией урацила, псевдоуридин TѰC ветвь БИОГЕНЕЗ
22 РНКаза Р обрезает концы незрелых тРНК, удаляя в том числе нуклеотиды ССА, а потом ССА достраиваются обратно другим ферментом — нуклеотидилтрансферазой. Из всех этих фактов участия тРНК-подобных структур в ре- пликации была построена гипотеза «геномной метки» (genomic tag hypothesis). Подробное изложение см. в сборнике «RNA World» (Cold Springs Harbor press, 1999, глава 3, http://rna.cshl. edu/content/free/chapters/03_rna _world_2nd.pdf). Эта гипотеза утверждает, что тРНК-подобные «клеверные листы» сначала появились на концах геномных молекул в РНК-мире и служили местом начала репликации и первыми теломерами — поэтому появились и ферменты для дострой- ки ССА-участков, и добавление неспаренного концевого аденина различными полимеразами. У тех молекул, которые должны были работать рибозимами и не участвовать дальше в репликации, фермент — предшественник РНКазы Р отрезал «клеверный лист». Этот фермент и по сей день имеет в своем составе маленькую РНК-молекулу, что говорит о его большой древности. Отрезаные «клеверные листы» накапливались, и в какой-то момент для них нашлась новая функция: они стали служить адаптерами для прикрепления аминокислот к рибози- мам, причем аминокислоты пришивались к ССА-хвосту, а для связывания с рибозимами служили другие участки молекулы, в том числе будущая антикодоновая петля. («Proceedings of the National Academy of Sciences USA», 1993 . 90, 9916—9920). Итак, большинство вспомогательных молекул белкового синтеза изначально имели другие функции и могли возникнуть раньше, чем рибосомы. Но как могла появиться сложно устроен- ная рибосома из десятков взаимосвязанных, подогнанных друг к другу молекул? Допустим, что первая рибосома обходилась без белков (на эту возможность намекает тот факт, что присоедине- ние новой аминокислоты к цепочке до сих пор катализируется РНК). Но рибосомные РНК сами по себе очень сложны. Изучение структуры рибосомной РНК (рРНК) показало, что она могла быть построена постепенно, путем добавления новых доменов. Это следует из распределения одного из типов связей — водородных связей между несколькими по- следовательными аденинами в одноцепочечном участке и гидроксилами рибозы в двухцепочечном участке. Такая связь нужна для устойчивости одноцепочечного участка, но не важна для двухцепочечного, поэтому она могла возникнуть только если одноцепочечный участок аденинов добавился после дву хспирального фрагмента. На рис. 4 мы видим распределение таких контактов в боль- шой рибосомной РНК кишечной палочки. Темными кружками обозначены двуспиральные участки, светлыми — адениновые односпиральные, присоединенные к ним. Видно, что многие контакты направлены к пятому домену и почти никогда — от него. Это означает, что пятый домен был древнейшим, а осталь- ные части рибосомной РНК надстроились позже (Константин Боков и Сергей Штернберг из университета Монреаля, «Na- ture», 2009, 457, 977—980, doi: 10.1038/nature07749). Как могла работать такая древняя рибосома, без белков и без части доменов рРНК? На пятом домене находится пепти- дил-транферазный центр рибосомы — он присоединяет новые аминокислоты к растущему пептиду. Однако этот домен не при- нимает участия в связывании матричной РНК и никак не может контролировать последовательность пептида. Получается, что древняя рибосома, скорее всего, синтезировала пептиды слу- чайного состава, без участия мРНК. Мог ли такой примитивный белковый синтез как-то пригодиться в РНК-мире? В поисках ответа исследователи обратили внимание на то, что многие белки, образующие альфа-спираль, могут неспецифически связываться с двуспиральной РНК. При этом карбонильные группы пептидной цепи образуют водородные связи с 2’-гидроксильными группами остатков рибозы, тем са- мым защищая РНКот многих неприятностей. С атаки на эти ОН- группы начинается гидролиз РНК щелочами, ионами металлов и ферментами РНКазами. Боковые группы аминокислот в этих контактах не участвуют, иными словами, последовательность аминокислот не так важна — пептид случайной последователь- ности или из повторяющихся остатков одной аминокислоты уже обеспечивает заметную защиту. В мире РНК с появлением эффективно самокопирующихся ри- бозимов нуклеотиды стали дефицитным ресурсом, и некоторые рибозимы стали получать их, гидролизуя соседей. В таких усло- виях защитный пептид мог обеспечить большое преимущество и, чтоболее важно, спровоцировать «гонку вооружений». «Хищные» рибозимы стали учиться расщеплять белки, «жертвы» отвечали на это изменением и усложнением состава аминокислот в за- щитных пептидах. На этом пути добавление любой новой амино- кислоты варсенал пептидногосинтеза подхватывалось отбором. Адаптивным, видимо, был и переход от простого регулярного чередования нескольких аминокислот к сложным последователь- ностям пептидов, для чего пригодился матричный синтез — так появились мРНК, тРНК и генетический код. О поздних этапах развития трансляции нам может рассказать таблица генетического кода (рис. 5). Существуют три основные идеи по поводу того, как могла возникнуть связь между аминокислотами и нуклеотидными триплетами. Это «застывшая случайность», оптимизация на минимум ошибок белкового синтеза и соответствие путей био- синтеза аминокислот кодонам либо антикодонам (подробнее об этом см у Евгения Кунина, Артема Новожилова. «International Union of Biochemistry and Molecular Biology. Life» 2009, 61, 2, 99—111, doi: 10.1002/iub.146). Теория «застывшей случайности» утверждает, что соответ- ствие аминокислот и кодонов установилось случайно, а потом 5 Современный генетический код 4 Направленные контакты во вторичной структуре РНК большой субъединицы рибосомы кишечной палочки I II III IV V VI 3' 5'
23 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u таким и осталось, потому что любое изменение нарушило бы структуру сразу многих белков и привело бы клетку к гибели. Очевидно, это почти ничего не объясняет. Согласно теории оптимизации, генетический код устроен так, чтобы при самых частых ошибках трансляции аминокислоты за- менялись на химическипохожие. Ошибкитрансляции происходят при неточном соответствии кодона мРНК антикодону тРНК. При этом не все теоретически возможные ошибки имеют одинаковую вероятность: так, ошибка в третьем нуклеотиде вероятнее, чем в первых двух; перепутать A с G или U с C проще, чем пурины с пиримидинами. Как видно из таблицы генетического кода, многие аминокислотыкодируются четырьмякодонами — тогда последний нуклеотид вовсе не важен, он может быть любым. Подсчитано, что базовый генетический код (тот, что использу- ет большинство современных живых систем) по оптимальности входит в тысячную долю лучших из всех возможных кодов. Одна- ко он не самый лучший. Например, если стоп-кодон UGA станет кодировать триптофан, помехоустойчивость кода возрастет. Именно такие изменения кода происходят в малых геномах, на- пример геномах митохондрий. Так что на генетическй код влияли и другие факторы, кроме оптимизации помехоустойчивости. Теория стереохимического соответствия утверждает, что кодоны (илиантикодоны) способны специфически связывать своиамино- кислоты, и это дало начало генетическому коду. Действительно, в экспериментахпо отбору РНК,эффективно связывающих амино- кислоты, полученные молекулы были обогащены как кодонами, так и антикодонами этих аминокислот. К сожалению, обогащение не обнаружено при попытке создать РНК, связывающие самые про- стые аминокислоты (глицин, аланин, серин, аспартат). Конечно, сборка пептида из аминокислот,связанныхнапрямую с кодонами мРНК, невозможна, — аминокислоты были бы слиш- ком далеко друг от друга, чтобы образовать пептидную связь. Скорее предковые кодоны принимали участие в биосинтезе ами- нокислот («Biology Direct» , 2008, 3, doi: 10.1186/1745-6150-3-37). Пути биосинтеза аминокислот действительно коррелируют с кодонами. Например, три аминокислоты, синтезируемые в одну стадию из альфа-кетокислот — аланин, аспартат и глутамат, — все имеют кодоны, начинающиеся с G. В одной из лучше разработанных версий теории («Proceedings of the National Academy of Sciences USA», 2005, 102, 12, 4442—4447, doi: 10.1073/pnas.0501049102) это объясняется следующим образом. Синтез аминокислот происходил после присоеди- нения молекулы-предшественника — альфа-кетокислоты — к 2’-гидроксилу рибозы, входящей в состав некой молекулы РНК, первые три нуклеотида которой дали начало кодону. В этом случае аминогруппа гуанина оказывается как раз на подходящем расстоянии, чтобы катализировать через стадию основания Шиффа восстановительное аминирование альфа- кетокислоты, и в результате получается аминокислота (рис. 6). Синтез других аминокислот проходит во много стадий и на- чинается с фосфорилирования будущей боковой цепи. Так, аминокислоты, происходящие из оксалоацетата, — аспарагин, треонин, изолейцин — имеют кодоны, которые начинаются на А, происходящие из альфа-кетоглутарата — аргинин, пролин, глутамин, — на С, из пирувата — цистеин, серин, лейцин, — на U. Фосфорилирование катализируется аминогруппами этих нуклеотидов, причем расстояние от 2’-гидроксила до амино- групп разных нуклеотидов как раз соответствует трем разным кислотам-предшественникам. Дальше, по этой теории, в игру вступает второй нуклеотид (подробности в подписи к рис. 7). Так, на основе чисто химических закономерностей мог воз- никнуть примитивный дву хбуквенный генетический код. Здесь третий нуклеотид еще ничего не кодирует, аспартат и глутамат не различаются, а кодон AG в современном коде — спорная территория, захваченная и поделенная серином и аргинином, кодировал другую аминокислоту, ныне исчезнувшую. Воз- можно, это был диаминобутират — аминокислота, похожая на орнитин и лизин, но с более короткой боковой цепью. Кодон CU в современном коде занят лейцином, членом семейства пирувата, которому по теории положен кодон UU. Видимо, CU раньше тоже принадлежал вымершей аминокислоте или был стоп-кодоном. Стоп-кодоном, скорее всего, был и UA. Это выглядит красиво и логично, но, к сожалению, это не единственная теория такого плана. Хуже того, альтернативные теории находят аргументы в пользу участия антикодоновых нуклеотидов в синтезе аминокислот. Так что полной ясности в этом вопросе пока нет. 6 Восстановительное аминирование альфа-кетокислот при помощи гуанина. Он выступает в роли катализатора и,возможно,поэтомуоказывается первым ко- дономдля аминокислот,которые синтезируются таким путем. Кривой линией в первой формуле и буквой Х в остальных обозначен второй нуклеотид 7 Первый нуклеотид кодона — G, если, чтобы получить аминокислоту, нужна реакциявосстановительногоаминирования альфа-кетокислот (см.рис.6),а если требуетсяфосфорилирование— C,AилиU,в зависимостиот размеровмолекулы- предшественника.Второйнуклеотиднаправляет дальнейшие реакции.Например, в случае альфа-кетоглутарата, если второй — А,он своей аминогруппой катали- зирует амидированиеконцевойкарбоксильнойгруппыи аминированиекетогруппы, даваяначалоглутамину. Вслучае C илиG во второй позиции сначала происходит (снекимдополнительным катализатором) восстановление концевойгруппы до альдегидной, дальше С аминирует альфа-кетогруппу, продукт циклизуется, и двойная связь восстанавливается — получается пролин. Gможетвосстанови- тельно аминировать концевую альдегидную группу с образованием аминокислоты орнитина (Orn), которая предшествует аргинину в современном биосинтезе и могла ранее входить всоставбелков.Поэтим данным реконструируется древний вариант генетическогокода.Dab—диаминобутановая кислота.Hsr— гомосерин БИОГЕНЕЗ
24 V i n c e n t G o | D r e a m s t i m e . c o m
25 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u Более двухсот лет внимание университетов было сосредоточено на стремлении к знаниям и их передаче. Студенты во всем мире по-прежнему могут изучать классиков, философию и средневековую историю. Университеты все еще нанимают ученых, чтобы они преподавали студентам, занимались исследованиями и писали о них, не потому, что они актуальны и практически значимы, а потому, что они ценны сами по себе. Ничего из того, что мы утверждаем и предлагаем, не должно стоять на пути изучения глубоких элементов куль- турных традиций. Мы согласны с Хелен Гарднер (автором книги «В защиту воображения»): мы читаем, потому что хотим увидеть мир другими глазами, почувствовать его другим сердцем и будить свои фантазии силой чужого воображения. Наши аргументы не означают, что эти области изучения обречены, потому что не актуальны, и они получат более низкий статус или меньший приоритет. Мы лишь говорим о том, что все аспекты обучения должны будут измениться, поскольку меняется наш мир – онлайн и смешанное обучение уместны и при изучении Древней Греции, и современной инженерии. Мы живем в эпоху, когда будущим бизнесменам и банкирам нужна этика больше, чем когда-либо, когда умение ясно мыслить и аргументированно спорить важны, как и прежде, а способность находить каплю мудрости в море информации становится важнейшим качеством личности, выделяющим ее из толпы. В ХХ веке университетов стало больше. Сегодня в развитых странах невозможно представить крупный или даже средний город без собственного университета, где изучают весь спектр академических дисциплин, гуманитарных и естественно-научных. Но если сильные элитные университеты смогут продолжить движение по этому курсу, то остальным университетам сделать это будет значительно труднее. Поскольку они конкурируют за студентов (а выбор у студентов сегодня огромный, глобальный), а значит – за финансирование, им надо предложить нечто такое, что выделит их из ряда других университетов, нечто такое, где они гарантированно будут лидерами. Это может происходить на уровне специ- ального курса или целого университета, различие может заключаться в выборе предметов и тем, в стиле и подходе к обучению, в характере студенческого опыта, во взаи- моотношении с городом или регионом. Все эти подходы потенциально плодотворны, так же, как и глобальное партнерство, и возможность обучаться за рубежом. Высшая школа экономики в Москве, например, предлагает студентам совместные дипломы вместе с Лондонской школой экономики и уже одним этим отличается от других вузов. Лавина идет Высшее образование и грядущая революция «Мы успешно завершили кампанию «Йель завтра», отремонтировали жилые здания всех двенадцати колледжей, сократили наш бюджет в связи с финансовым кризисом, обеспечили финансирование для строительства новой Школы менеджмента и успешно открыли в Сингапуре Колледж гуманитарных наук (Yale-NUS College) совместно с Национальным университетом Сингапура. Теперь нам предстоит приступить к строительству биологического корпуса Йельского университета, нового здания для Школы драмы, создать комфортабельные условия для преподава- ния научных дисциплин...» Эта выдержка из прощального послания Ричарда Левина, президента Йельского университета, возглавлявшего его почти двадцать лет и ушедшего на пенсию в 2012 году. Его послание раскрывает удивительную истину о традиционном университете ХХ века: университет – это прежде всего место, здания и деньги. Р.Левин говорит о серии масштабных строительных проектов, но ни разу – об академических результатах, исследованиях и влиянии на мир. Его письмо – красноречивое заявление не только о приоритетах, но и о постоянстве. Ученые приходят и уходят, но кирпичи и строительный раствор остаются на месте. Кажется, Йельский университет не видит приближающейся лавины. Но даже если и видит, то не чувствует угрозы». Так начинаетсявторая главадоклада«Лавинаидет. Высшее образование и грядущая революция», опубликованного весной этого года Институтом общественно-политических исследований в Великобритании (IPPR). Его подготовили трое авторов — Майкл Барбер (Michael Barber), Кейтлин Доннели (Katelyn Donnelly) и Саад Ризви (Saad Rizvi). Во второй и третьей главах своего эссе авторы подробно анализируют слагаемые успеха университетов двадцатого века и проблемы, которые обрушились на них в веке двадцать первом. Много примеров, фактов, цифр. Краткий обзор нынешних проблем университетов мы уже опубликовали в прошлом номере «Химии и жизни». А сегодня предлагаем читателям познакомиться с идеями ав- торов по поводу того, что же делать, как спастись от лавины, которая, по утверждению авторов, идет и неминуемо разрушит университеты, скроенные по старому образцу. Выдержки из доклада приводим в сокращенном пересказе Л.Стрельниковой. Окончание. Начало в No 6 ОБРАЗОВАНИЕ
26 Все чаще университетские лидеры будут задаваться вопросом «Что такого особенного в нас, в нашем университете?». Иными словами, университетам, вузам и факультетам придется оправдывать и обосновывать свое существование. Еще 15 лет назад университеты в Великобритании думали лишь о месте в национальном университетском рейтинге от 1 до 134. Сегодня каждый университет сопоставляет себя с университетами, часто в других странах, которые работают в том же сегменте образовательного рынка. Спасение придет не столько от позиции в национальном рейтинге, сколько от позиции в выбранной группе похожих университетов. В конце 80-х Майкла Барбера (одного из авторов этого доклада) попросили исследовать роль и влияние студенческого союза в Институте образования в Лондоне. Как и множество студенческих союзов в то время, этот возглавляла горстка студентов-активистов двадцати с небольшим лет. Повестки их заседаний (и музыка в баре) отражали эту картину. Однако анализ студенческой массы выявил совершенно иную картину. Оказалось, что средний студент в этом вузе – женщина, которой за тридцать пять и у которой есть ребенок. Все, чего она хотела от студенческого союза, это кафетерий с хорошей едой, борьбу за гибкое расписание и хорошее качество преподавания. Сегодня в университеты приходят учиться люди разного возраста, с разным багажом знаний, которых объединя- ет лишь стремление добиться успеха в жизни и сделать успешную карьеру с помощью образования. Университеты стараются учесть эту тенденцию, хотя им будет труднее и труднее удовлетворить всех и каждого. Вместо этого им придется искать нишу или ниши среди потенциальных студенческих групп – будущей научной элиты, студентов не первой молодости, тех, кто нацелен на карьеру, местных, интернациональных и так далее. Поскольку плата за обучение непрерывно растет, а студенты становятся все более разборчивыми, университетам придется более четко и ясно заявлять, что они предлагают и для кого. «Студент потребляющий» становится своего рода королем. С одной стороны, это хорошо, поскольку заставляет университеты думать о качестве образования. Но с другой стороны, возникает вопрос: а что если «студент потребляющий» потребует себе степень? Приведет ли это к снижению стандартов? Поскольку содержание образования перестает быть монополией университетов и становится широко доступным (получение, хранение и передача информации почти ничего не стоят), оно перестанет быть решающим фактором. Вме- сто этого значение будет иметь то, что университеты могут дать помимо содержания, например качество обучения и наставничества, характер диалога между студентами, который мог бы быть международным, тип оценки и путь из университета на рынок труда. Здесь огромный простор для инноваций, к которым университеты могут приступить уже сегодня с минимальным риском. Необходимо устранить пропасть между теорией и практикой. Речь не о том, что теория и практика должны быть объединены: и то и другое очень важно и должно занимать положенное место в учебных планах. Речь о том, что расстояние между этими двумя траекториями должно быть минимальным, и обе надо преподавать как можно лучше. Когда профессор Майкл Фуллан придумал фразу «учеба это работа», он имел в виду учителей. Но теперь эта формула применима ко всем секторам экономики. Сегодня на БМВ, например, конструирование автомобиля настолько автоматизировано, что рабочая сила (значительно меньшая, чем прежде, к слову) тратит до половины своего времени на повышение квалификации. Обучение и работа становятся неразделимыми – на самом деле, вероятно, именно это и есть экономика знаний или обучающееся общество. Конечно, специалисты высокого уровня в бизнесе, банковскомделе, театре и кино,медицине, законодательстве и правительстве могут стать учителями и приходящими профессорами на неполный рабочий день или работать в удаленном режиме, можно записывать на видео лекции этих специалистов и потом транслировать их студентам, можно приглашать их на роль наставников небольших групп студентов. Руководители предприятий и корпораций все лучше понимают, что обучение и развитие персонала дает им преимущества, поэтому они заинтересованы в сотрудничестве с университетами, которые привносят новую точку зрения, научный анализ, критику и признание. Такое сотрудничество к тому же помогает отбирать и приглашать на работу самых талантливых студентов. Обучение – это работа, и работа – это обучение. Такая комбинация предоставит богатые возможности тем университетам, которые готовы за нее ухватиться. Поскольку обучение и работа переплелись, то идея сначала поучиться несколько лет и получить диплом, а потом идти работать, потеряет свою привлекательность для многих людей. Мы уже видим, как растет число студентов, обучающихся неполный рабочий день, и совсем взрослых студентов, желающих улучшить свои знания, навыки и повысить квалификацию, не отказываясь от работы. Се- годня в условиях экономической нестабильности многие 18–22-летние предпочитают совмещать работу и учебу, чтобы уменьшить долг за обучение, повысить свою при- влекательность на рынке труда уже сегодня, а не ждать три–четыре года в колледже, чтобы потом посмотреть, что тебе могут предложить из остатков. Кроме того, такой подход увеличивает число потенциальных наставников, которые играют важнейшую роль в становлении молодого человека на ранней стадии карьеры. Даже консервативное и застойное юридическое образование в США начало меняться. Американская ассоциация юристов недавно провела совещание о будущем юридического образования и услышала множество предложений, начиная от сокращения учебной программы с трех до двух лет до создания постоянной внеаудиторной практики, похожей на ту, что проходят медсестры. Экономическую значимость творцов в сфере предпринимательства определяют по их способности эффективно превращать сырьевые ресурсы в нечто более ценное. Предприниматели все меньше будут нанимать на работу штатных сотрудников и все чаще привлекать на аутсорсинг тех, кто демонстрирует наивысшую компетентность в решении конкретной задачи. Компетентность измеряется послужным списком в этой области, а не верительными грамотами. Люди должны постоянно учиться и улучшать свои навыки. Уже неразумно ожидать, что большие инвестиции во время обучения в колледжах и университетах окупятся в течение всей жизни. Экономика и технологии сегодня меняются так быстро, что студентам приходится нелегко: язык компьютерных программ, изучаемый в течение четырех лет, к окончанию колледжа может безвозвратно устареть. Молодые люди
27 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u должны готовить себя к непрерывному повышению квалификации и развитию. Университетский колледж Лондона (UCL) – один из ведущих университетов Великобритании, под крышей ко- торого учится 25 тысяч студентов. В зависимости от того, какой рейтинг вы смотрите, он занимает с 4-го по 20-е место в мире. Недавно некоторые его студенты захватили несколько зданий колледжа в знак протеста против плана UCL перенести значительную часть его деятельности в восточный район Лондона Ньюхем, рядом с Кэнэри-Уорф (Канарским причалом) и олимпийским парком. На самом деле план UCL – провидческий, хотя, возможно, и неудобный для некоторых нынешних студентов. Университет хочет расширяться и обновляться. Он видит, как растет и развивается Ньюхем, новый деловой район Лондона, который начал активно строиться на территории старых доков Кэнэри-Уорф в конце 80-х и получил новый импульс в связи с Олимпийскими играми 2012 года, улучшившими в районе инфраструктуру. Сегодня Кэнэри- Уорф соревнуется с Сити за звание финансового и делового центра Лондона. Мэр Ньюхема хочет укрепить свой район и понимает, что присутствие лучшего университета на его территории в долгосрочной перспективе может иметь огромное значение. Действительно, согласно работам Ричарда Флориды (известного автора теории креативного класса) и других исследователей ключевым фактором успешного развития городов и регионов становится творческая элита. Да и самому университету хочется перебраться в этот пусть и отдаленный, но зеленый район, и использовать потенциал нового сотрудничества с местными властями. Улучшенные транспортные связи между Блумсбери, где сейчас располагается университет, и новым местом делают это проект осуществимым. На самом деле эта история иллюстрирует ключевую роль университетов в современном мире. На фоне глобализации местное становится более важным. UCL готов держать пари, что его новая роль в восточном Лондоне даст ему ряд преимуществ, которые укрепят научно-исследовательский потенциал университета и позволят в скором будущем сделать абитуриентам еще более заманчивые предложения, даже если сегодня ему приходится иметь дело с протестами со стороны нынешних студентов. Города и регионы тоже от этого выиграют, поскольку университеты вносят значительный вклад в местную и региональную экономику как работодатели, инноваторы, исследователи и, возможно, самое главное, собиратели талантов. Недавнее исследование независимого и некоммерческого Института Милкена (Санта Моника, Ка- лифорния) подтверждает это: «Для американских общин отдача от инвестиций в высшее образование еще никогда не была столь внушительной». Построение отношений с городами, тесные связи с бизнесом и государственной властью, совместные исследования и разработки, создание малых научно- технических предприятий, привлечение талантливых студентов и преподавателей, создание «крутых» мест для отдыха – с хорошим кофе, вином и музыкой, например, – и затем дальнейшее развитие университета и города должны сегодня стать центральной стратегией развития любого традиционного университета. Эта роль, которую могут играть классические университеты. Онлайн университеты или МООС (Massive Open Online Course) этого сделать не могут. Вообще говоря, университеты создавались как региональные или национальные институты, но сегодня они оказались частью глобального рынка с нарастающей конкуренцией. До сих пор традиционным университетам удавалось защищать свои позиции благодаря праву выдавать дипломы и присуждать степени, которое им делегируют правительства. Однако ситуация меняется: сегодня студенты уже могут получать дипломы онлайн. Эта возможность становится все более доступной, так что данное преимущество становится не таким важным и, возможно, исчезнет вовсе. Вот почему университеты должны внимательно относиться к тому, что они предлагают – учебным программам, обучению, наставничеству и более широкому студенческому опыту – и стремиться к тому, что имеет реальную ценность как по сути, так и в качестве подготовки к работе, жизни и общественной деятельности. В последние два десятилетия под давлением обстоятельств цена на обучение быстро растет, и в новом мире это станет фактором неустойчивости для многих университетов. Необходимо отказаться от извращенной логики, согласно которой, заморозив цену, мы понизим качество обучения. Университеты должны найти способ уменьшить стоимость и одновременно повысить качество обучения, и они должны, что особенно важно, убедиться: это поняли настоящие и будущие потребители. Когда Университет Бригама Янга в штате Айдахо столкнулся с этим вопросом, он сознательно принял жесткие решения: смешал обучение «лицом к лицу» с дистанционным обучением, сосредоточился на главных дисциплинах, отменил долгие летние каникулы и перешел к круглогодичному обучению, отказался от аспирантуры, конкурентоспособной легкой атлетики и исследований, финансируемых из внешних источников. Он также отменил избирательность при приеме. Смесь подходов и решений, которую они выбрали, не может пригодится всем. Суть в том, что они резко изменили модель в ответ на современные требования и продолжают меняться. Это сработало, но лишь несколько университетов в США и в мире отважились на такой смелый шаг. Однако перед лицом наступающей лавины смелые решения и новые стратегии кажутся целесообразными. С учетом этих факторов можно представить себе спектр возможностей для развития университетов. Не будет одной успешной модели для всех, напротив, главным будет разнообразие. Подобно изменениям в других секторах экономики, руководители университетов пойдут на риск, и по определению кто-то рухнет, а кто-то взлетит. Но одна стратегия для всех обречена на провал. Хотя, разумеется, есть альтернатива – подождать и посмотреть, вдруг лавина не придет. Вот пять возможных новых моделей развития университетов. Мы не уверены в любой из них. Более ОБРАЗОВАНИЕ
28 того, в каждом конкретном случае решение может лежать в сочетании этих моделей – они не взаимоисключающие. Главная наша цель – спровоцировать и расшевелить уни- верситеты. Модель 1. Элитарный университет. Небольшое число университетов с мировым брендом, большими пожертвованиями, высокой репутацией, историей достижений, уходящей в глубь веков, и армией знаменитых выпускников будут продолжать привлекать к себе звезд научного небосвода, львиную долю престижных исследовательских грантов и самых талантливых в мире студентов. Но это не значит, что им не придется меняться. Преподавание и обучение необходимо будет приспособить к требованиям времени. Технологии должны будут стать все более весомой частью учебного процесса, и каждому из вузов и факультетов придется постоянно сравнивать себя с подобными во всем мире и спрашивать себя, что надо еще сделать, чтобы оставаться лидером в этой группе. Решение о сотрудничестве с другими университетами во всем мире и с крупными учреждениями или компаниями будет по-прежнему чрезвычайно важным, равно как и качество руководства и управления (как в любой крупной международной компании) также останется решающим. Эти университеты будут расширяться, распространяться по всему миру через партнерство с местными учреждениями и организацией дистанционных кампусов, которые будут стремиться предоставить такое же качество услуг, как и базовый университет. Яркие примеры уже есть – расширение Йельского университета в Сингапуре в сотрудничестве с Национальным университетом Сингапура (NUS) и кампус Университета Нью-Йорка в Абу-Даби. Тот факт, что последний уже получил 15 тысяч заявок на 150 мест в 2016 году, служит показателем спроса, который эти университеты будут генерировать. Кроме того, элитные университетыдолжныгарантировать, что они готовят студентов к будущей работе на руководящих и влиятельных постах. Они также нуждаются в надежной и развитой системе внеклассных практик, где будет представлен лучший мировой опыт и где студенты могут учиться лидерству и демонстрировать свои успехи. Чтобы поддерживать свой элитный статус, они должны будут обеспечить набор в университет высочайшего качества, привлекая самых лучших и самых ярких абитуриентов со всего мира. Как заметил Джиллиан Тетт, известный финансовый обозреватель «Таймс», функция сватовства университетов, в частности, для элиты, останется важнейшей, несмотря на распространение обучения онлайн. Наставничество для студентов также будет важным, поскольку студенты все больше ожидают персонализированного взаимодействия во время учебы. Конечно, это потребует больших ресурсов, но иначе не сохранить актуальность и элитарность. Кроме того, эти университеты могут расширить свое влияние, став основным источником (поставщиком) содержания и учебных программ для других университетов по всему миру. Их влияние может выходить далеко за пределы малой глобальной студенческой элиты, которую они обучают напрямую. Модель 2. Массовый университет. Воспользовавшись уже разработанным содержанием и адаптируя его для своих собственных студентов, массовые университеты смогут обеспечить хорошее образование для быстро растущего среднего класса, признающего, что среднего образование не достаточно, чтобы получить хорошую работу в будущем и сделать карьеру. Эти университеты будут использовать преимущественно онлайн или смешанные подходы (при традиционном сотрудничестве с уважаемыми институциями) и работать с сотнями тысяч студентов одновременно. Студенты станут все чаще отмечать лучшее соотношение цены и качества, предлагаемое этими учреждениями по сравнению с университетами среднего и низкого уровня. Разнообразие курсов и возможностей для обучения выйдет далеко за пределы того, что предлагает традиционный колледж, стоящий на кирпичах и цементном растворе. Студенты смогут построить свое обучение в соответствии с их личными интересами и в удобное для них время. Предложения массового университета будут все больше расширяться в область приобретения практических навыков благодаря привлеченным к обучению специалистам из бизнеса и других областей, для которых сотрудничество с университетами будет престижным и позволит завязать контакты с лучшими студентами. В связи с особенностями отрасли, будет происходить быстрая консолидация онлайн провайдеров вокруг самых сильных игроков. В то же время многие университеты со средним и низким уровнем преподавания придется расформировать или адаптировать, поскольку они стано- вятся неконкурентоспообными. Некоторые массовые университеты в развитых странах мира вырастут из классических университетов ХХ века – он и з акроют деревянные, железные и стеклянные двери и переместятся в интернет-пространство, как это происходит сейчас в газетном бизнесе. Другие варианты массовых университетов, создаваемых с нуля, можно найти в развивающихся странах, например – в Бразилии, которая заняла место в авангарде развивающегося онлайн- образования. Некоторые из них станут работать на прибыль, другие нет; одни будут профессионально специализированными, другие более широкими. Модель 3. Университет-ниша. Конечно, каждой университет-ниша будет отличаться от других, по опре- делению. У классических гуманитарных колледжей в США, таких, как Уильямс, или Оберлина, или Льюиса и Кларка, безусловно, есть будущее – небольшой город, красивый кампус, высококачественное обучение и чувство сообщества. Не так уж много им и требуется, чтобы процветать. Новый гуманитарный колледж, частный некоммерческий университет в Великобритании, пытается повторить этот опыт в центре Лондона. Плата в нем вдвое выше, чем в государственных университетах (18 000 фунтов по сравнению с 9 000 фунтов), но колледж привлек талантливых преподавателей на постоянную работу и несколько мировых звезд, например, Нила Фергюсона. Он обещает более широкую учебную программу по гуманитарным дисциплинам, которая вмещает значительно большее содержание по сравнению с учебными программами на стандартную степень бакалавра. А еще он обещает «более личный опыт обучения», то есть тесное и персональное взаимодействие с преподавателями и наставниками, которые будут помогать развитию научного, профессионального и личного потенциала студента. Правда, Новый гуманитарный колледж работает всего лишь первый год, и пока рано говорить о результатах. Но
29 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u это образец именно такого университета-ниши, который может быть успешным. Другой пример – Университет Минерва, расположен- ный в Сан-Франциско. Это смелая попытка занять нишу элитарного образования, но в Интернете. Университет старается обеспечить качественное образование от лучших профессоров, причем за половину цены. Студенты университета из семи стран будут получать видеолекции профессоров, а затем обсуждать их вместе с профессорами в режиме онлайн. Целевая аудитория этого университета – в ы сш ий эшелон студентов из развивающихся стран, которые не могут учиться в элитных учебных заведениях из-за высокой стоимости или проблем с визами. Модель 4. Локальный университет. Во всем мире есть множество университетов, которые играют главную роль в постоянном обновлении местной или региональной экономики, поскольку они предоставляют возможность для обучения и развития рабочей силы и для прикладных исследований. Институт управления бизнесом (IOBM) и Институт делового администрирования (IВА) – два примера из Пакистана. Вместе они подготовили профессионалов высочайшего класса, которые сегодня возглавляют ведущие корпорации и компании в Карачи, экономическом центре страны. Их вклад в экономику страны несомненен и будет столь же важным и значимым и в будущем. Индийские технологические институты (IIT) играют анало- гичную роль. Они были созданы в 1961 году для поддержки индийской экономики и, как и прежде, тесно связаны с правительством и с президентом Индии, который при- нимает участие в их управлении. Хотя работодатели всего мира рассматривают IIT как лучшие инженерные высшие школы, они не считаются элитными учебными заведениями, их почтинет в мировых рейтингах университетов. Отчасти – благодаря локальному характеру этих школ, которые об- учают исключительно индийских студентов силами индий- ских профессоров. Тем не менее никто не сомневается во влиятельности IIT, они остаются одними из наиболее важных и престижных институтов страны. Возможно, что в будущем большая часть контента и сертификации будет поступать из элитных университетов. Но местные университеты, обучающдие студентов и предоставляющие им широкую возможность попрактиковаться на месте, сохранят свою важную функцию. Университеты, которые преподают предметы, требующие личной практики и обучения, также не потеряют значения. Медицинские вузы всегда будут необходимы для подготовки врачей, профессионально-технические училища продолжат обучение техников для промышленности. Модель 5. Механизм пожизненного обучения. Сейчас сложилась парадоксальная ситуация, когда многие люди реально начинают учиться после университета. Они либо меняют профессию, либо, поступив на работу по специальности, быстро понимают, что знаний и умений, полученных в университете, им недостаточно для практической работы. Начинается бесконечный процесс последипломного образования, переобучения и повышения квалификации. В этом случае возникает крамольный вопрос: а зачем тогда нужно классическое университетское образование, особенно если вы хотите посвятить себя предпринимательству или общественной деятельности? Многие, у кого хватает энергии и целеустремленности, отказываются он колледжей и университетов и погружаются с головой в практическую деятельность, приобретая необходимые знания и навыки во время работы и взаимодействия с наставниками, опытными коллегами и руководителями. Кто-то из этой когорты добивается выдающихся успехов. И объем их знаний и практических навыков многократно пре- восходит то, что дает университет. Достаточно вспомнить Ричарда Брэнсона, Стива Джобса и Марка Цукерберга, которые, не имея университетского диплома и какой-либо научной степени, предложили технологии, изменившие мир. Это примеры людей, которые действительно сделали себя сами. Такая модель образования становится все более по- пулярной. И, быть может, ее необходимо превратить в систему: создать возможности для поиска персональных наставников и менторов, прохождения отдельных коротких курсов в университетах или разнообразных мобильных и коротких курсов, созданных другими организациями. Необходимо будет так же создать систему аттестации обучающихся по этой модели, где во главу угла ставились бы не теоретические знания, а умение решать практические проблемы, организаторские и лидерские качества. Последнее не выглядит утопией, если вспомнить об университетской практике присуждения звания «почетный доктор» за исключительные достижения в самых различных областях, практике, которая насчитывает многие десятилетия и даже столетия. Так почему бы не распространить эту практику на степень бакалавра и магистра и не присуждать эти степени тем, кто без университетского образования достиг больших успехов в разных отраслях человеческой деятельности? Без сомнения, можно ожидать многочисленных экспериментов с этой моделью. Что-то будет неудачным, что-то вспыхнет и погаснет, что-то укоренится. Спрос на высшее образование будет продолжать расти. Следующие 50 лет могут стать золотым веком для высшего образования, которое охватит огромное количество людей. Большое разнообразие моделей неизбежно поставит родителей, их детей и правительства перед трудным выбором, как оптимально распределить ресурсы. Но именно в разнообразии моделей и кроется спасение. Спасение от лавины, которая идет. ОБРАЗОВАНИЕ
30 — Вы никогда не думали... свалить за бугор? Как-то все беспросветно... — Да нет, что вы, у нас на лаборато- рию три гранта, скоро ночевать в инсти- туте будем, да и студенты к нам рвутся... Третий собеседник показывает CV, приаттаченное к письму. А четвертый – авиабилет... Кто из них ты? Исследование и анализ реальной си- туации сделали сотрудники Левада-Цен- тра. Результаты опубликованы в журнале «Вестник общественного мнения» (2011, No 4), большая и обстоятельная статья Л.Д.Гудкова, Б.В .Дубина и Н.А.Зоркой называется не кратко и афористично, как принято в «Химии и жизни», а неторопливо и вальяжно: «Отъезд из России как соци- альный диагноз и жизненная перспектива: причины, намерения, действия». В ней данные более чем за 20 лет. За эпоху... Итак: «С весны — начала лета 2011 года в заявлениях многих лиц, посто- янно присутствующих на российской политической сцене и соответственно на страницах печати и экранах телеви- Эмиграция как диагноз случаен, рост интереса к проблеме со- впадает с периодами политического и/ или экономического кризиса». Авторы стали выяснять, на чем ос- нованы разговоры в чрезвычайной тональности, «все уедут» — сколько это в процентах. Здесь важны не только цифры, даже честные и правдивые, а то, что за ним и стоит, — ситуация в обще- стве. Социология — это градусник, и надо ясно понимать, что он измеряет: «В социологических опросах мы имели и имеем дело не с собственно актуальным поведением, а с мнениями, намерения- ми. Реальная готовность эмигрировать всегда ниже, чем готовность декларатив- ная, высказываемая в опросах». Что же измеряет этот градусник, от чего зависят доли участников разговора, с которого мы начали? «Мотивы эмигра- ции, ее направленность, этнический, демографический, профессиональный состав уезжающих более точно харак- теризуют процессы, происходящие в данном социуме, чем множество офи- циальных статистических показателей. Совокупность этих явлений отражает моральный климат и степень открытости общества, особенности его внутренних напряжений, наличие гражданских сво- бод, возможности профессиональной и образовательной мобильности, насы- щенность трудового рынка, типы соци- альной стратификации и их соотношение с тем, что может быть завоевано потен- циальным мигрантом в других странах». В разных странах миграция может быть связана с различными процессами и данные по ней будут говорить о раз- ном — такой уж это градусник. Установка на миграцию и эмиграцию в России — не столько выражение нормальных для со- временных обществ причин (получение образования, трудовая и деловая актив- ность, личные обстоятельствами), но является показателем массовых оценок социально-политического устройства и места (или отсутствия достойного места) человека в этом устройстве. Авторы пишут: «Подчеркивать это, казалось бы, очевидное обстоятельство, необходимо, поскольку данные опросов отождествля- ются многими журналистами и политиками именно со статистикой. Произвольно вы- рванные цифры выдаются за реальность, к тому же удостоверенную наукой. Имен- но в таких условиях, перед думскими и президентскими выборами 2011—2012 годов, кремлевскими политтехнологами в качестве одной из карт и разыгрывается «угроза эмиграции» наиболее квалифици- рованной и обеспеченной части обще- ства, на которую, понятно, прежде всего рассчитывается модернизационная риторика власти». Вопреки сенсационным публикаци- ям данных о динамике эмиграционных намерений, тщательное сравнение ре- зультатов исследований общественного зоров, снова возникла и стала все чаще повторяться тема эмиграции россиян. Как правило, эти разговоры ведутся в тональности чрезвычайной, если не па- нической озабоченности «утечкой умов», которая угрожает государственным пла- нам модернизации страны, ослабляет национальную безопасность и прочее. Реже речь заходит о неблагоприятном бизнес-климате, сложившемся в годы путинского правления, которое одни считают «укреплением вертикали», другие — «ментовским государством», третьи говорят о коррумпированном полицейском авторитаризме. Некоторые издания подают читателю данные по- следних опросов общественного мнения о желаниях граждан уехать из страны как вещь совершенно неожиданную или рассматривают их как симптом надви- гающейся деградации либо краха, под- стерегающего страну. Чаще всего упор при этом делается на отток из страны ученых и инженеров, молодых и талант- ливых россиян, оказавшихся в хрони- чески бедственном положении из-за проводимой правительством политики сокращения финансирования на науку, культуру, образование и т. п. Всплеск внимания политическогоистеблишмента и общественности к теме эмиграции не На листе сидели три лягушки. Одна решила прыгнуть в воду. Сколько осталось? — Три. Решить — не значит прыгнуть. © L i g h t a r t | D r e a m s t i m e . c o m
31 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u Л.Хатуль мнения, проводившихся коллективом Ле- вада-Центра с конца 1980-х, показывает, чтокатастрофического роста этих настро- ений нет. По последнему всероссийскому репрезентативному опросу (май, 2011), суммарная доля желающих эмигрировать составила 22% — именно столько отве- тило на вопрос о желании уехать «опре- деленно да» и «скорее да». Доля людей, выражавших намерение покинуть страну, остается в основном стабильной на про- тяжении всех 90-х и 2000-х годов. Подъем был в 1991 году, в 1993-м, следующий пик приходится на 1999 год. Они совпадают с периодами кризиса власти или про- цедурами ее передачи, прослеживается и роль экономического фактора. Однако и данные по годам, когда наблюдались пики, и более поздние замеры показы- вают: подавляющее большинство тех, кто заявил о намерении уехать в другую страну, ничего реального для отъезда не предпринимали. Самой распростра- ненной, но ни к чему не обязывающей деятельностью был сбор информации и изучение языка. Переговорами о месте работы, переезде, месте учебы заняты 5—7% желающих уехать. Подали доку- менты на выезд в конце 2000-х около 2% выразивших намерение уехать, то есть 0,5% от всех опрошенных — столько же, сколько в 90-е. Кстати, а почему не едут те, кто хотели бы? Чаще всего называют отсутствие средств (51%), незнание языка (28%), надежды на улучшение жизни в России (27%), опасения не найти работу (24%). По данным 2011 года, определенно хотели бы уехать 7% опрошенных, скорее да — 15%, скорее нет — 25%, определен- но нет — 48%, затруднились с ответом 5%. Доля людей, которые утверждают, что приняли твердое решение, выросла, а тех, кто никогда об этом не думал, — упала. Если в 1992 году оформлявших до- кументы и твердо решивших уехать было меньше 0,5%, в 2009-м их стало около 1%, а в 2011-м — 3%. Социологические опросы имеют статистическую погреш- ность, однако с большой осторожностью все же можно, как представляется, говорить о нарастании эмиграционных настроений. Это реакция больших сово- купностей людей и общественных групп на происходящее в стране, на негативную оценку своего положения и перспектив. Это состояние общества носит затяжной, хронический характер. Эмиграция идет на протяжении более 20 лет постоянно. При этом уезжают прежде всего наиболее мобильные, образованные и амбициозные. В обще- стве постоянно сохраняется питательная среда для реализации таких настроений, воспроизводится социальный тип их носителей. Это указывает на глубокие проблемы социума, на то, что россий- ское общество не модернизируется, для многих активных и квалифицированных прерывного процесса миграции, точнее сказать — даже нескольких различных типов миграции (трудовой, образова- тельной и др.) . Эти процессы в своем большинстве нормальны для современного мира. Стабильная доля людей, так или иначе думающих об эмиграции, сохраняется в России на протяжении ряда лет. В мае 2011 года заявили о желании уе- хать из страны 22% опрошенных. Доля принявших, по их словам, «твердое решение», «собирающих документы» и «готовящихся к отъезду», составляет менее 3% опрошенных, около 1/10 от числа тех, кто заявил о желании уехать. Среди наиболее квалифицированной и обеспеченной молодежи столицы и крупнейших городов доля желающих уехать на постоянное место жительства составляет 31%, но те, кто решил твердо и уже готовится к отъезду, тоже состав- ляют около 1/10 данного слоя. Доля людей, которые утверждают, что приняли твердое решение, за последнее время выросла, а число тех, кто никогда об этом не думал, уменьшилось. За подобными настроениями стоит неудовлетворенность положением дел в России, безальтернативной властью и неопределенностью перспектив, стоя- щих перед страной, незащищенностью и бесправием граждан, желанием обе- спечить нормальную жизнь не только себе, но и детям. Среди продвинутых, успешных, наиболее образованных и обеспеченных групп россиян нарастает стремление к отъезду, но решающую роль при этом играют не столько полити- ческие разногласия с тандемом, сколько тревоги, связанные с ясным пониманием тупика, в котором оказалась страна. Эта проблема — более общего толка, неже- ли разногласия с действующей властью. Она заключается в цивилизационной несовместимости уже почти европей- ского (по крайней мере, в данном слое, в отдельных его фракциях) человека и все еще крепостного российского социума». И неча на зеркало пенять, коли... то есть если мы все — не власть, а мы все — выбрали этот путь. решением их проблем представляется отъезд. И последствия этого для страны серьезны, вне зависимости от того, ре- ализуются ли планы потенциальных ми- грантов, или годами хранятся в сознании и памяти желавших, но не решившихся уехать. Для большинства эмиграция не состоится или, что особенно важно для старших поколений, уже не состоялась, но мысль об этом как о нереализованной мечте или возможности влияет на само- ощущение новых и новых поколений. И такая «русская мечта» далека по культур- ным и социальным функциям от, скажем, «американской мечты». Важно и то, что чем менее образован и культурен слой людей, склонных к таким мечтаниям, чем менее он самостоятелен, чем более мо- лод и внушаем, тем чувствительнее он к восприятию защитных и компенсаторных идеологем, мифов о «великой державе», «особом пути» или «миссии». Которые могут обернуться на бытовом уровне равнодушием к другим, агрессией, за- вистью, ксенофобией, одичанием. Почему возникает желание уехать? Вот какие факторы в 2008 и 2011 годах указали граждане (вторая цифра — 2011 год). Желание обеспечить детям луч- шее и надежное будущее (86%, 93%), лучшие условия жизни, обустроенность быта за рубежом (83%, 92%), желание жить в правовом государстве (79%, 86%), отсутствие защиты от произвола властей и чиновников (69%, 76%), воз- можность самореализации (69%, 80%), условия ведения бизнеса (63%, 61%), преступность (54%, 54%), российская политическая система (47%, 52%). Обратите внимание — политические соображения занимают последние по- зиции. На первое место молодые люди ставят две вещи: а) высокое качество жизни, ради которого следует много и упорно, изобретательно работать, и б) условия ее обеспечения — уверен- ность в будущем, сознание, что никто не сможет по собственному произволу лишить достигнутого. Ведущими фак- торами являются те, которые связаны с перспективами – проблемами полноцен- ной собственной реализации, возмож- ностями развивать свое дело, будущим детей. Значимость именно трех данных факторов за последние годы особенно выросла. Причем в наибольшей степе- ни эти факторы значимы, опять-таки, для наиболее ресурсообеспеченных и высокостатусных групп — наиболее образованных (с послевузовским об- разованием), владельцев собственного бизнеса, руководителей высшего звена. «Расхожая схема для объяснения миграции — «утечка мозгов» (бедность ученых, нищенское положение ИТР, отсутствие оборудования, бюрократи- зация науки, отсутствие условий для творчества и т. п .) — в данном случае не работает. Мы имеем дело с фазой не- НАУК А И ОБЩЕСТВО
32 Примерно 390 миллионов лет назад на сушу выбрались чет- вероногие позвоночные (тетраподы). Осмотрелись на новом месте и задумались, чего бы поесть. Но, увы, хотя на суше были и растения, и множество беспозвоночных, тетраподы не могли воспользоваться этим изобилием — мешало строение челюстей, приспособленных исключительно для водного питания. И в таком положении дело оставалось целых 80 миллионов лет, пока не появились травоядные четвероногие. На проблему питания первых тетрапод обратил внимание Фи- лип Андерсон, эволюционный палеобиолог из Массачусетского университета (Амхерст, США). Вместе со своими коллегами, Мэтью Фридманом из Оксфордского университета и Марчелло Рута из университета Линкольна (Великобритания), он про- анализировал челюсти представителей 89 ископаемых родов позвоночных, живших от девона (416 миллионов лет назад) до ранней перми (295 миллионов лет назад). Именно в этот период оформились суставы и пояса конечностей тетрапод и от амфибий отделились амниоты (рептилии, млекопитающие и птицы). Среди исследованных окаменелостей так называемые четвероногие рыбы акантостега (Acanthostega), ихтиостега (Ichthyostega) и тиктаалик (Tiktaalik), древние амфибии, и более поздние виды, напоминающие уже рептилий и млекопитающих. Ученые проанализировали десять биомеханических параме- тров челюстей, учли известные соотношения между формой челюсти и ее функцией, представляли, как к костям крепились мышцы (они, к сожалению, не сохранились), попытались рас- считать силу укуса («Integrative and Comparative Biology», 2013, doi:10.1093/icb/ict006). К сожалению, окаменелости не могут рассказать о том, как животные действительно ели, остается полагаться на вычисления. Челюсти акантостеги и ихтиостеги походили на рыбьи. Упервых амфибий они выглядят иначе, но функционально изменились мало: первые тетраподы очень долго, примерно 80 миллионов лет не могли ни раскрыть пасть на значительный угол, ни за- хлопнуть ее с нужной силой, а главное — строение черепа не позволяло им жевать. Какая уж тут травоядность! Водные позвоночные обычно всасывают свою добычу с по- током воды, быстро расширяя ротовую полость, а затем глотают. Чтобы проделать подобное на воздухе, который примерно в 800 раз менее плотен, тетраподам пришлось бы расширять пасть в 28 раз быстрее, чем под водой. Более того, рот большинства рыб рот устроен таким образом, что им удобно хватать добычу, находящуюся прямо перед «носом», а не лежащую на земле. Ранние тетраподы были вынуждены либо охотиться в воде, а на сушу совершать лишь краткие набеги, либо разрабатывать альтернативные стратегии охоты. Об этих стратегиях мы мо- жем составить некоторое представление благодаря работам специалиста Гентского университета (Бельгия) Сэма Ван Вас- сенберга («Nature» 2006, 440, 7086, 881, doi:10.1038/440881a), который исследует современных животных, ведущих водно- наземный образ жизни. Один из его объектов — угревидный сом Channallabes apus, обитатель болот в тропической Африке, названный так из-за длинного тела и крошечной головки. Угре- видный сом — типичный «всасыватель» добычи, но при этом Сеймурия (Seymouria) — хищная амфибия, жившая 282—260 миллионов лет назад.Строение еечерепа мало отличаетсяот такового упервыхземноводных. У сеймурииплоская широкая голова и короткая шея.Обратите внимание на ребра, неподвижные и очень короткие Плоскоголовый тиктаалик (Tiktaalik) — рыба с ногами. Имеет большую пасть, но жевать не может Восемьдесят миллионов лет на суше, НАУЧНЫЙ КОММЕНТАТОР или Проблемы травоядности
33 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u успешно ловит наземных насекомых, выползая на берег или вы- совываясь из воды. Ван Вассенберг заснял охоту рыбки на ви- деокамеру: сом изгибает переднюю часть тела таким образом, что его рот оказывается прямо над жертвой, и обрушивается на нее сверху, раскрыв и расширив пасть. Будь сом под водой, всосал бы насекомое, но на суше оно просто оказывается «под колпаком», возможно, слегка придавленное. После этого рыба быстро отползает обратно в воду и только там глотает добычу. В отличие от угревидных сомов, прыгуны — 15 -сантиме- тровые рыбки мангровых болот — перемещаются по суше с помощью больших парных плавников. Едят они тоже на суше, а необходимую для этого воду таскают с собой во рту. Увидев добычу, прыгун наклоняет голову, сжимает боковые стенки ротовой полости, выталкивает воду прямо на добычу и тут же всасывает обратно вместе с насекомым. Голова рыбы при этом находится в таком положении, что жертва убежать не может. Ван Вассенберг полагает, что первые тетраподы, адаптируясь к наземным условиям, могли питаться примерно так же. Для того чтобы охотиться на земле, животным необязательно иметь ко- нечности, которые выдерживали бы вес их тела. Гораздо важнее сгибать позвоночник в нужном направлении. По-видимому, и четвероногие рыбы, и ранние тетраподы, такие, как ихтиостега, могли согнуть спину подобным образом и охотиться на берегу. Прискорбное несоответствие крепких наземных конечностей и слабых челюстей затянулось на 80 миллионов лет, все это время строение ротового аппарата амфибий почти не менялось. Челюсти тетрапод стали более сильными и подвижными лишь 320 миллионов лет назад, когда от амфибий отделились амни- оты и перешли к травоядности. У травоядных амниот скорость эволюции ротового аппарата резко возросла. Тут интересны два момента. Прежде всего удивительно, что формирование сухо- путного питания так затянулось. Кроме того, непонятно, почему переход к травоядностисовершился толькоу амниот. Четвероно- гие рыбы и первые тетраподы-анамнии были хищниками, а среди ныне живущих амфибий известен единственный пример листо- ядности— индийская лягушка Euphlyctis hexadactylus. Между тем у разных групп амниоттравоядность в ходе эволюции возникала неоднократно.Распространение травоядности у амниот на фоне ее отсутствия у других тетрапод требует объяснений. Можно по- думать, что пребывание в определенном статусе представляет собой непреодолимый эволюционный барьер. Не исключено, что это действительно так. Обсуждая питание ранних тетрапод, Филип Андерсен ссылается на гипотезу, кото- рую выдвинула в 2001 году профессор Брауновского универси- тета (США) Кристин Янис («Acta Palaeontologica Polonica», 2001, 46(2), 137—170). Исследовательница полагает, что основное отличие между амниотами и амфибиями заключается не в по- явлении амниотической зародышевой оболочки, которая снаб- жает эмбрион жидкостью и позволяет животным размножаться на суше, и не в наличии непроницаемой для воды кожи. Самое главное событие в эволюции тетрапод, давшее им подлинную независимость от воды, — переход к грудному дыханию. Первые тетраподы дышали легкими, но воздух в них нагнетали сложными движениями ротовой полости, ноздрей имускулатуры гортани. Все видели, как дышит лягушка. Ее «горлышко» посто- янно ходит вверх-вниз, качая воздух, подобно насосу. Делать это, как мы, расширяя грудную клетку, амфибии просто не могут, поскольку ребра у них короткие, прямые и неподвижные. Чтобы мускулатураротовой полости справлялась с ролью помпы,голова должна быть плоской, нижняя челюсть широкой, а шея — корот- кой. При таком строении черепа подвижность челюстей ограни- чена и амфибии не могут перетирать жесткую пищу. По мнению Кристин Янис, тетраподам, чтобы кормиться на суше, необходимо было прежде всего освободить голову от необ- ходимости нагнетать воздух в легкие.Это стало возможным,когда у наземных четвероногих оформилась грудная клетка: длинные округлые ребра, часть которых соединена с грудиной, межре- берная и брюшная мускулатура. При грудной вентиляции легких форма черепа наконец изменилась. Он стал более вытянутым, узким и высоким; сместились челюстные суставы; часть костей исчезла, и освободившееся место заняла челюстная мускулату- ра. Нижняя челюсть обрела нужную подвижность и задвигалась взад-вперед. Путь на пастбище был открыт. Эти изменения, по данным исследователей, появились уже у самых первых амниот. Новый тип вентиляции легких имел еще одно важное следствие. Помповое дыхание не позволяет удалять через легкие углекислый газ, большая его часть выходит через кожу. Грудная вентиляция гораздо эффективнее, благодаря чему весь газообмен происходит в легких, а кожа освобождается от функции дыхания. Теперь ее можно сделать непроницаемой для воды и постоянно жить на суше. Когда мы читаем: «Позвоночные вышли на сушу», то подраз- умеваем появление животных с целым набором адаптаций к жизни вне воды. Ведь на берегу все приходится делать иначе: двигаться, размножаться, дышать и питаться. Первые тетрапо- ды чувствовали себя неловко в новых условиях, но со временем приспособились. Однако эволюция множества признаков не означаетих параллельной трансформации. Работы Андерсена и Янис ясно показывают, что становление тетрапод происходило поэтапно, и, пока не сформировался один функциональный блок, другой просто не мог перестроиться. Сначала измени- лись конечности, потом система вентиляции легких, и лишь затем — строение челюстей и механика кормления. Безуслов- но, происходили и другие изменения: увеличился и удлинился пищеварительный тракт, появилась кишечная микрофлора, необходимая травоядным для эффективного разрушения клет- чатки. Увы, мягкие ткани первых тетрапод до нас не дошли, так что об этих этапах эволюции мы ничего не знаем. Филип Андерсен отмечает, что освоение новой среды обита- ния или приобретение ключевых особенностей само по себе не приводит к быстрому изменению других функций. Освоиться на новой территории позвоночным позволило возникновение травоядности, а не колонизация суши. Да, этот процесс занял 80 миллионов лет, но дело того стоило. Н. Резник Угревидный сом Channallabes apus навис над добычей Примитивная амниота Diadectes, современница сеймурии (299—271 миллионов лет назад).Диадекты –настоящие растительноядные тетраподы.Закругленные,под- вижные ребра позволяли им дышать «полной грудью». Форма черепа изменилась, и нижняя челюстьсвободно ходит взад-вперед,благодарячему диадектымоглижевать
34 Хром: факты и фактики Как его открыли? В 1766 году Иоганн Готлоб Леман нашел интересный минерал на Урале и назвал его «сибирским красным свинцом». Свинец в этом минерале действи- тельно был, но, кроме него, как установил в 1797 году французский химик Луи Никола Воклен, были еще кис- лород и неизвестный элемент. Его-то Воклен и выделил, определив, что это металл. Поскольку соединения нового элемента оказались ярко окрашенными, друзья химика предложили назвать его хромом. Воклен посомневался, но потом согласился. Красный же свинец оказался солью хромовой кислоты: Pb2CrO4. Где его применяют? Сомневался Воклен в правильно- сти названия не зря: основное применение этот элемент нашел отнюдь не в качестве красителя, а как средство защиты других металлов от коррозии. Прежде всего это хромирование — нанесение тонкого слоя хрома на поверхность металлического изделия. В отличие от ни- келирования, при котором электролизу подвергают соль никеля, покрытие из хрома образуется при разложении хромовой кислоты. Это, можно сказать, механическая защита, но возможна и химическая, когда для придания коррозионной стойкости хром добавляют в сплавы, в первую очередь в сталь. Именно хром сделал сталь нержавеющей: его содержа- ние в самой распространенной хром-никелевой нержавей- ке составляет 18%, а если хрома будет более 25%, то стали не будет страшна коррозия и при высокой температуре. Впрочем, в гораздо меньших количествах хром улучшает и механические свойства стали, поэтому по нескольку про- центов этого элемента содержится во многих качественных сталях: пружинных, рессорных, шарикоподшипниковых, инструментальных и других. Хром — незаменимый ком- понент всех коррозионностойких сплавов: он создает на поверхности прочнейшую пленку из оксида Cr2O3, которая защищает основной металл. Этот оксид выдерживает не только большие механические нагрузки, но и высокие температуры, поэтому хром — обязательный компонент никелевых сверхлегированных сплавов (сокращенно сверхсплавов), из которых вот уже более полувека дела- ют турбинные лопатки реактивных двигателей и турбины тепловых электростанций. Впрочем, некоторое отношение к покраске хром все-таки имеет: соединения на основе солей трехвалентного хрома — квасцы — способны денатурировать белки; они служат для протравы волокон, что улучшает последующую связь волокна с красителем, а также используются при дублении. После дубления соединениями хрома кожа получается глад- кой и блестящей — из нее шьют, например, всем известные хромовые сапоги. Какие условия выдерживает хром? Самые жесткие, высокую температуру и агрессивное окружение. Именно такие условия существуют внутри реактора для получения синтез-газа. Эти реакторы служат для газификации твердого топлива и производства очень нужного химической про- мышленности сырья — водорода и угарного газа. Помимо них, в реакторе образуются метан, сероводород, аммиак и другие агрессивные газы. Вдобавок к их действию стенка должна выдерживать износ из-за движения твердых частиц и жидкого раскаленного шлака. Когда шлака мало, с задачей вполне справляется покрытие из оксида алюминия, а когда много, ничто не может заменить оксид шестивалентного хрома: в обшивке современных газификаторов его кон- центрация составляет 60%, а в особо ответственных частях с высоким износом доходит до 93%. Менее жесткие, но тоже тяжелые условия работы у на- гревательных элементов; в большинстве случаев их делают из сплава под названием «нихром» (никель и хром): этот сплав обладает большим сопротивлением, благодаря чему хорошо нагревается, но на воздухе не горит. Зачем хром в зубных коронках? Для защиты от корро- зии, однако тут могут быть интересные нюансы, поскольку коррозия бывает разной. Так, не всякая хром-никелевая сталь выдерживает соленую воду. Рассказывают, что в 60-е годы, когда такие стали только входили в обиход, из них сделали ножи для рыбаков, работающих на рыболовных базах в океане. При постоянном контакте с соленой водой они очень быстро приходили в негодность из-за электро- химической коррозии. Примерно то же самое может случиться и с зубными коронками. Среда в полости рта весьма агрессивна: она насыщена микробами, ферментами, солями и кислотами. Поэтому металлы во рту могут растворяться, и не случай- но поначалу коронки делали из золота. Хром-никелевые сплавы дешевле золота, но гораздо прочнее, лучше выдерживают износ, к ним хорошо пристает керамиче- ское покрытие. Однако никель вреден, может вызвать у пациента аллергию, поэтому надо тщательно следить, не началась ли коррозия. Например, сравнение сплавов с разным содержанием хрома и молибдена (а этот металл также повышает коррозионную стойкость за счет образо- вания на поверхности своего оксида) показало, что лучше добавить побольше этих элементов. У сплавов с 22—25% хрома и 10% молибдена начальная (в первые 10 часов
35 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u А.Мотыляев ЭЛЕМЕНТ No... проведения испытаний) скорость коррозии была в четыре раза, а спустя 30 часов — в два раза меньше, чем у спла- ва без молибдена и с 4,5% хрома («International Journal of Dentistry» , 2 011, 397029; doi: 10.1155/2011/397029). Со- ответственно и токсичность сплава с высокой скоростью коррозии оказалась выше. Где еще в медицине применяют сплавы с хромом? Хром — важнейший компонент кобальт-хромовых сплавов для изготовления всевозможных имплантатов, от которых требуется высокая прочность. В частности, именно из та- ких сплавов делают стенты протезов бедренного сустава (стент — клинообразная часть протеза, которая вживляется в опорную кость). На ранних этапах развития этой техноло- гии использовали полностью металлические стенты, кото- рые крепили к кости с помощью цемента. Это приводило к частым поломкам, особенно если оперировали молодых людей. С середины 80-х годов концепция изменилась: вместо цемента решено было использовать внутренние резервы организма и обеспечить врастание кости в стент, для чего его стали изготовлять пористым. Соответственно потребовались и прочные, не хрупкие, коррозионностойкие сплавы. Выбор был невелик: сплавы на основе титана или на основе кобальта с хромом. Последний вариант выиграл, поскольку такие сплавы прочнее, хотя и хуже совмещаются с живой тканью по сравнению с титаном, совместимым с ней полностью. Проблему решили за счет нанесения покрытия из циркония, который, как и титан, не вредит живым клеткам. Прошло время, и теперь можно установить, насколько правильным было то решение. Анализы, проведенные мно- гими исследовательскими группами, показали, что стенты из пористого сплава Со-Сr ломаются чрезвычайно редко: 5 случаев на 100 пациентов за 20 лет. Поломки самого про- теза сустава, который делают из другого материала, случа- ются гораздо чаще, в 22 случаях из 100, причем головки из полиэтилена с керамикой требовали вмешательства врача в 25 случаях, а из керамики с керамикой — в 19 случаях из 100 («International Orthopedia», 2008, 32, 3, 317—323, doi: 10.1007/s00264-007-0337-6). Позднее, c развитием тех- нологии покрытия стали многослойными. Например, для кобальт-хромового коленного сустава в Германии (а сейчас там за год заменяют около 150 тысяч суставов) придумано семислойное покрытие из перемежающихся слоев нитрида хрома, карбонитрида хрома и циркония. Эксперим даже с циркониевым покрытием, оставляет желать лучшего: выкручиваются такие винты с гораздо меньшим усилием, чем различные варианты титановых, и превосходят только стальные. Поэтому и существует так много сплавов для из- готовления имплантатов: где-то нужна высокая прочность, а где-то ею можно пожертвовать и выиграть в совместимости с живой тканью. Каковы функции хрома в организме человека? В био- химических процессах принимает участие трехвалентный хром. По некоторым данным, он играет не до конца по- нятную роль в таком важном процессе, как обмен глюкозы. Другие экспериментальные данные (например, «Journal of Biological Inorganic Chemistry», 2011, 16, 3, 381—390, doi: 10.1007/s00775-010-0734-y) показывают, что трехвалент- ный хром не является необходимым для млекопитающих, но диетологов эти данные не убедили, и хром по-прежнему входит в список необходимых микроэлементов. Соединения шестивалентного хрома токсичны, а при вдыхании могут быть и канцерогенными. Откуда берется хром в окружающей среде? Как правило, из сточных вод многочисленных предприятий, производящих и использующих хром. Наиболее опасен, как уже говорилось, шестивалентный хром: он прекрасно растворяется в воде и легко проникает сквозь клеточную мембрану, а внутри клетки вступает в реакции, которые ничего хорошего организму не сулят. Как радикально очистить окружающую среду от хрома? Загрязненные шестивалентным хромом биотопы ученые пытаются очистить, превратив его в трехвалентный с помощью бактерий. Преимущества такого метода очевидны: засеваешь загрязненное место препаратом и забываешь о нем, бактерии же размножаются и все быстрее обезвре- живают опасное вещество. Соответствующие ферменты, хромредуктазы, имеются у многих микроорганизмов, но вот заставить их долго жить в среде, обогащенной хромом, удается далеко не всегда. Кроме того, обычно такие места загрязнены другими металлами и бедны пищей. Если же бактерий подкормить, например, полилактатами (теми самыми, из которых в будущем предполагают делать био- разлагаемые пакеты), то бактерии могут слишком распло- диться, закрыть поры в почве, и тогда очищенным окажется лишь верхний ее слой. Альтернативой такой технологии очистки служат чистые ферменты, как правило, в группе: фермент-восстановитель, его кофактор и фермент, обе- спечивающий регенерацию всей этой системы. Предпо- лагается, что их можно будет использовать в установке, через которую станут прокачивать загрязненные грунтовые воды. Тогда облегчится задача восстановления ферментной системы («PLoS One», 2013, 8 , 3: e59200; doi: 10.1371/journal. pone.0059200).
36 О том, что действие естественного отбора не ограничено биологией, писал еще Чарльз Дарвин. В книге «Происхож- дение человека и половой отбор» он, например, утверждал, что «выживание или сохранение некоторых предпочитаемых слов в борьбе за существование — это естественный отбор». Дарвин отмечал также, что язык вовсе не обязательно должен становиться более сложным и точным в ходе своего разви- тия, гораздо важнее его «успешность» с точки зрения пользы для людей. Похожие взгляды были у него на возникновение изобретений. Можно представить себе, считал Дарвин, что, если кто-то из древних людей придумывал более совершен- ное оружие, другие члены племени начинали копировать это изобретение, так как оно дает преимущество в сражении или охоте. С другой стороны, необходимость производить более сложные предметы приводила к развитию умственных способностей. В книге «Происхождение видов» Дарвин вводит понятие бессознательного отбора. Люди начали вести селекцию до- машних животных с незапамятных времен, задолго до того, как появились представления селекции, о породах и сортах. Рачительный хозяин всегда оставлял «на развод» петуха или селезня покрупнее и посильнее, а слабых и хилых забивал в первую очередь. Если же спросить у него, почему он так дела- ет, он ответил бы что-нибудь вроде «кочет боевой, он и курей Мемы и эволюция изобретений Кандидат биологических наук А.С .Ермаков, доктор педагогических наук, кандидат химических наук Д.С .Ермаков Д ж о в а н н и Б а т т и с т а П и р а н е з и . С е р и я « Т е м н и ц ы »
37 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u хорошо топтать будет», «он сильный, от него и дети сильные пойдут». Для такого отбора не нужно изучать генетику, доста- точно традиций и здравого смысла. И хотя крестьяне не ставят себе целью вывести новую породу, оставляя на развод более крупных особей, они фактически осуществляют селекцию. В этом примере можно увидеть аналогию с эволюцией изобретений — ведь и ее отдаленных последствий мы не предвидим, порой достигая совсем не тех результатов, ко- торые запланировали. Люди не могут досконально знать, что именно они хотят получить, в наших оценках будущего всегда сохраняется элемент случайности и неопределенности. Поколение постарше наверняка помнит предсказываемые фу турологами и фантастами видеотелефоны будущего, по которым люди могли бы не только разговаривать, но и видеть друг друга. Будущее наступило, люди по-прежнему пользуются обычными телефонами. Зато появились персо- нальные компьютеры, Интернет и скайп, с помощью которых мы можем переговариваться и видеть при этом друг друга. Видеообщение на расстоянии было предсказано верно, но конкретное развитие технологий пошло иначе. Касается это также социальных и экологических инноваций. Мы мечтаем сделать мир лучше, но не можем быть уверены в результатах наших действий. Еще раз о гене и меме В 1920—1930 -х годах произошел синтез идей классического дарвинизма и генетики, появилась синтетическая теория эволюции. В 1976 году британский зоолог Ричард Докинз опубликовал книгу «Эгоистичный ген», в которой довел этот синтез до логического предела. Докинз утверждал, что едини- ца отбора — не организм, а отдельный ген. Живые организмы с этой точки зрения важны лишь как структуры, помогающие генам выживать и размножаться. Этот радикальный взгляд на биологическую эволюцию можно назвать «геноцентричным». Но книгу «Эгоистичный ген» прославила и другая идея. Про- водя параллели между биологической эволюцией и эволюци- ей культуры, Докинз ввел понятие культурного репликатора по аналогии с геном — репликатором биологическим. Такой репликатор, то есть способную к размножению структуру, он назвал мемом, от древнегреческого μίμημα (форма глагола μιμεσθαι — имитировать). Технологии, мода, обычаи, религиозные представления, музыкальные произведения, язык — все это развивается и эволюционирует. Какие-то идеи отмирают, а какие-то, напро- тив, становятся популярными. Если живые организмы можно считать «хозяевами» для генов, то человеческое сознание — «хозяин», в котором существуют и эволюционируют мемы. Главная особенность генов, по Докинзу, именно в том, что они способны копироваться. Докинз считает также, что на- личие репликаторов — универсальное свойство живого. Если когда-нибудь будут обнаружены инопланетные формы жизни, то и у них мы найдем реплицирующиеся единицы. Следующий важный момент — изменчивость репликаторов. Ген — участок хромосомы, копирующийся с высокой, но не абсолютной точностью. По аналогии с этим и мем — смысло- вой фрагмент, «копии» которого не идентичны, но достаточно сходны. Одну и ту же теорию разные люди могут понимать по- разному, тем не менее есть что-то общее и у разных трактовок теории. Мем в таком случае — как раз та неотъемлемая часть идеи, которая содержится во всех мозгах, понимающих ее. Мемом можно назвать и фрагмент мелодии, при этом чело- век, запомнивший фрагмент, может не помнить всей песни. Передавать друг другу культурные навыки способны и жи- вотные. В качестве примера Докинз приводит обучение пению у птицы седлистой гуйи, или тико, обитающей на островах по- бережья Новой Зеландии. Биологи, изучавшие песни самцов этой птицы на одном острове, выяснили, что песни в пределах острова различались примерно как диалекты человеческого языка. Молодые самцы подражали пению старших самцов с соседних территорий. Иногда появлялась новая песня — старую имитировали с ошибкой, потом искаженный вариант передавали младшим. Изменений на уровне генов при этом не наблюдается, это культурная эволюция в чистом виде. Мемы передаются из одного сознания в другое с помощью имитации, как гены живых организмов распространяются по генофонду, переходя при размножении из старых тел в моло- дые. Или, возможно, этот процесс корректнее сравнивать с горизонтальным переносом генов, который распространен, например, у бактерий, — не от родительской особи к дочер- ней, а между неродственными особями. Имитация в широком смысле — это залог долговечности, и она дает возможность отбора. По аналогии с генофондом Докинз ввел понятие мемофон- да. Для возникновения и распространения мемов необходи- мо лишь, чтобы мозг был способен к имитации, а мемы — к репликации. Но ведь человек не может помнить все — воз- можности памяти ограниченны. А чего-то и не хочет знать, сознательно или бессознательно отбирая нужную для себя информацию и отвергая ненужную. Это значит, что между мемами возможны конкуренция и отбор, прямо по Дарвину. Изобретение в роли мема Гипотеза о конкуренции идей и о роли мемов-культурных репликаторов в эволюции технологий и инноваций получила развитие в работах американского историка техники Джона Лангриша. Он утверждает, что, подобно тому как в ходе био- логической эволюции идет борьба за ресурсы между орга- низмами, в ходе развития технологических идей идет борьба идей за ресурс, важный для их выживания, — способности человеческого сознания к усвоению мемов. В начале ХХ века немецкая шоколадная компания «Гильдебрандс» заказала серию почтовых карточеко жизни в XXI веке. На этой карточке, вероятно, изображена прямая трансляция спектакля ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ НАУКИ
38 Согласно этой концепции, идея — не что-то существующее само по себе и ждущее, пока ее откроют, это скорее инстру- мент, который люди используют, чтобы вписаться в мир и наладить отношения друг с другом. В конкретном социаль- ном окружении некоторые мемы могут работать лучше, чем другие, такие мемы будут получать преимущества и активнее реплицироваться. Сначала технологические идеи конкурируют друг с дру- гом в голове изобретателя, затем в пределах организации, где он работает, потом в процессе производства, продажи и использования продукта. Даже самый талантливый изо- бретатель не знает будущего, и как изменения окружающей среды могут привести к потере преимущества каких-то генов, так изменения мира могут нивелировать преимущества идей и изобретений. Во-первых, развитие технологии в определенном направ- лении иногда приводит к тому, что ее использование станет очень дорогостоящим или ненадежным. Эту идею можно проиллюстрировать на примере самолетостроения. Было время, когда увеличение скорости давало преимущество и новые модели самолетов старались сделать как можно более быстрыми. Но вот появился «Конкорд», и стало очевидно, что этот суперскоростной самолет требует огромных затрат на ин- фраструктуру и обслуживание, и от него пришлось отказаться. Во-вторых, появление новой технологии может свести на нет преимущества других. В первой половине XX века инженеры и конструкторы активно разрабатывали суда на воздушной подушке, которые могли бы передвигаться и по воде, и по суше. Однако изобретение вертолетов привело к тому, что производить суда на воздушной подушке оказалось коммерчески невыгодным. Широкого распространения они так и не получили, хотя используются по сей день. Можно привести другой, «бытовой» пример. Читатели по- старше помнят, как во времена позднего СССР разрабатыва- лись более удобные модели пишущих машинок. Но появились персональные компьютеры, и пишущие машинки забросили даже те, кто работал на них десятилетиями. Если попытаться применить теорию Докинза к эволюции технологий и технологических идей, то конструкторские идеи можно рассматривать как мемы, которые способны пере- даваться от человека к человеку, то есть реплицироваться. Эволюция изобретений идет по дарвиновским принципам, процесс реализации идеи до стадии производства коммер- ческого продукта требует времени и ресурсов, поэтому про- исходит отбор конструкторских идей на конкурентной основе. Это, кстати, вовсе не значит, что в ходе такой эволюции не- пременно происходит улучшение системы, некий объектив- ный прогресс. Люди, которые делают выбор между идеями, далеко не всегда руководствуются стремлением к прогрессу, а если даже и так — непредсказуемость будущего способна свести на нет их старания. Поучительна история с появлением ученой степени PhD. Хоть это инновация не техническая, а, так сказать, адми- нистративная, но породило ее развитие технологий. С рас- цветом лакокрасочной промышленности в Германии XIX века требовалось все больше и больше высококвалифицирован- ных химиков, которые могли бы синтезировать органические вещества — потенциальные промышленные красители. Было непонятно, какие из новых веществ станут промышленными красителями, а какие — нет, поэтому синтезировалось и ис- следовалось огромное число соединений. К 1910 году было подсчитано, что только одно из 10 000 новых соединений становится коммерчески успешным, однако успех от внедре- ния даже одной такой краски перекрывал затраты на синтез остальных 9999 веществ. Спрос на квалифицированных химиков-синтетиков в про- мышленности был столь высок, что начали использовать ученую степень PhD («доктор философии»), которая прежде была сугубо «гуманитарной». Для ее получения требовалось не так много времени и усилий, как для степени, называемой Sc.D, или Dr.Sc. (Doctor of Science, лат. Scientiae Doctor); а квалификации PhD хватало, чтобы вести самостоятельные исследования в области органического синтеза. Никакого прогресса в образовании при этом не произошло, однако получение PhD стало очень популярным в Германии, а затем и в США и других странах. Можно говорить о том, что «мем PhD» имел потрясающую способность к репликации и быстро распространился по образовательным системам большинства стран. Сложное устройство мемов Не стоит думать о мемах как о неделимых, недробимых еди- ницах. Мемы могут быть сложно устроенными структурами, важно лишь, чтобы такая структура обладала свойством к репликации. Лангриш сравнивает сложные, обширные мемы с русской матрешкой. Взять, например, понятие «железная дорога». Оно не является неделимой смысловой единицей. Если рабочий строил железную дорогу, знает ли он, что такое железная дорога? Вроде бы ответ очевиден: да. Однако это не значит, что рабочие смогут сами построить железную дорогу — ведь для этого необходим колоссальный объем информации. Мем железной дороги включает в себя знания о строении дороги, локомотивах, финансах, предпочтениях пассажиров и т. п . Кроме того, с точки зрения наблюдателя, мем железной до- роги — это совокупность различных знаний, объединенных вокруг понятия «железная дорога» (например, о том, где, в каких климатических условиях и при каком рельефе местно- сти их прокладывают, какие материалы для это используют и т. п .), а с точки зрения пользователя, железная дорога — это концепция внутри более общей концепции общественного транспорта. Итак, мемы могут иметь сложное устройство. Но это еще не все: мемы могут быть разных типов. Лангриш выделил три типа мемов: реципемы, селектемы, экспланемы. Реципемы — это идеи о том, как сделать какую-то вешь. Умению сделать вещь можно научиться у другого человека, а потом научить этому кого-то еще, то есть передать идею другому носителю. Существуют разные способы передачи реципем — устная или письменная инструкция, наблюдение за действиями более опытного человека. Знание о том, как что- то изготовить, часто бывает связано с практическим умением делать похожие вещи. Далеко не каждый человек способен приготовить блюдо по сложному рецепту из книги — ведь для этого бывает, например, необходимо уметь отделить желток от белка и вымесить тесто. Полет футурологической мысли кондитеров потрясает — чего стоит хотя бы гибрид парохода и паровоза
39 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u Если мы знаем, что тот или иной объект можно изготовить разными способами, мы уже подразумеваем, что какие-то способы успешнее других и среди них есть лучший. Дыру на одежде можно заштопать, пришить обычную заплатку, наложить термозаплатку и т. п . В сознании каждой хозяйки идет конкуренция разных реципем починки одежды. И какой из мемов победит, зависит в том числе и от того, хороши ли навыки хозяйки в швейном деле. Селектемы — идеи о том, как получить то, что мы хотим получить, и при этом вписать процесс изготовления нового в существующий мир, выстроить связи с уже имеющимися технологиями, с покупательским спросом, социальным за- просом и т. п . Селектемы нужны, чтобы оценить перспектив- ность той или иной реципемы и принять решение при выборе между альтернативами. Изобретатель примерно знает, в чем нуждается потреби- тель, он имеет представления о моде, о рынке. При этом в со- знании изобретателя есть некоторый набор реципем — проще говоря, знаний о технологиях производства предметов. Зна- ния о потребностях рынка и знания о технологиях сочетаются, и в результате такого взаимодействия возникает селектема. Селектемы конкурируют между собой по критерию «лучше- сти». Кроме того, они создают ту самую ментальную среду, в которой конкурируют другие мемы. Для того чтобы селектемы передавались и умножались, необходимо существование человеческого общества. В некоторых ситуациях реципемы и селектемы могут быть объединены в общую систему, условно говоря, «черный ящик». Примеры таких «черных ящиков» — химическая реак- ция, общественный транспорт и другие системы, у которых вход и выход находятся под контролем, а то, что происходит внутри, — в значительной степени неподконтрольно. Мы можем добавить в колбу определенные реактивы, но само объединение молекул в ходе реакции контролировать не можем. Мы можем создать поезд определенной конструкции, с мягкими или жесткими сиденьями, плацкарт и т. п . и прода- вать билеты по определенной цене, но заставить пассажира ехать именно на нашем поезде и занять в нем определенное место мы не можем. Реципемы — это идеи о том, что можно запустить на входе (сырье, энергия) в «черный ящик», и идеи об альтернативных «черных ящиках». Селектемы — идеи о том, что мы имеем на выходе, и представления о том, насколько нам это нужно. Помимо того что формируется цепь взаимосвязанных входов и выходов, реципемы и селектемы могут образовы- вать гнездовые структуры, опять-таки подобные матрешке. Скажем, человеческое тело — это «черный ящик», на входе у него еда. Если человек решит испечь пирог, то селектема здорового образа жизни и селектема наслаждения от вкуса шоколадного торта вступят в конкуренцию: жирный торт с большим количеством шоколада вкуснее, но для здоровья он вреден. Но внутри каждой из этих селектем тоже есть набор селектем — например, если принято решение испечь торт, руководствуясь селектемой «здорового образа жизни», то по какому конкретно рецепту? Это может быть фамильный рецепт, рецепт из поваренной книги, рецепт знаменитого телеведущего... Таким образом, представим мир, состоящим из «черных ящи- ков», которые взаимодействуют между собой. За такими «ящика- ми» можно наблюдать, на них можно влиять,изменять результат на выходе. Повторим еще раз: идеи на входе — это реципемы, а идеи о том, что мы хотели бы иметь на выходе, — селектемы. Экспланемы. Третий тип мемов — экспланемы, идеи, объясняющие, что же происходит в «черном ящике». Это конкурирующие идеи, они отвечают на вопросы, почему и как данный вариант работает лучше, чем альтернативные. Некоторые экспланемы могут привести к созданию новых «черных ящиков» или к улучшению уже существующих. Другие просто пытаются описать «черный ящик». Для передачи экс- планем необходим язык либо, как минимум, определенная символическая система, например математическая. Обычно язык участвует и в передаче реципем и селектем. Но иногда человек перенимает не только реципемы, но и селектемы без объяснений, как это работает – например, при обучении игре на музыкальном инструменте он может понять, что определенные сочетания аккордов гармоничны и уместны, не изучая теорию музыки. Другой пример — можно научиться хорошо драться в рамках определенной школы единоборств, правильно применять блок или контрудар в ответ на удар, но не понимать принципов данного типа единоборств на теоре- тическом уровне. Конкуренция экспланем происходит в сознании того, кто задается вопросом «почему?». Кроме того, такая конкуренция происходит между общественными институтами. Например, разные научные школы выдвигают различные экспланемы для объяснения поведения пассажиров при выборе того или иного вида транспорта для поездок. Люди делают выбор между разными идеями и иногда используют экспланемы для обоснования такого выбора. Идеи конкурируют за ресурсы, происходит отбор самых приспособленных. Иными словами, тех, к которым люди более восприимчивы, которые успешно выживают в сознании человека и передаются другим. Меметические интервенции и развитие Итак, развитие технологий, идей и инноваций подчиняется собственной внутренней логике. А как же воля человека? — спросите вы. Ведь это человек придумывает новые идеи, ведь это мы создаем то, что нам требуется. И нам не нужно, чтобы технологии развивались по какой-то своей логике! Нам нужно так, чтобы они удовлетворяли наши потребности! Люди всегда старались изменить будущее. Люди всегда будут пытаться вмешаться в процесс меметической эволюции (то есть эволюции технологии, идей, инноваций). Британский Туристическая подводная лодка ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ НАУКИ
40 эколог и социальный мыслитель Ральф Бранд выделяет два основных типа вмешательства человека в меметическую эволюцию (он называет такие вмешательства политическими интервенциями). Сторонники как первого, так и второго типа ожидают от интервенции определенного эффекта, однако невозможно с гарантией достичь именно его. При первом подходе меметическое вмешательство направ- лено на то, чтобы изменить артефакты — технологические продукты, которыми мы пользуемся. Такое вмешательство Бранд назвал реципемной интервенцией. Например, если мы хотим создать экологически чистый автомобиль, то на- чинаем изобретать более эффективный мотор, оптимизируем технологии производства топлива. Другой возможный путь меметического вмешательства — изменение параметров окружающего нас мира. Такого рода вмешательство можно назвать селектемным. Если вернуться к проблеме создания экологически чистого автомобиля, то примером селектемной интервенции могут служить вве- дение экологических меток, налоговая политика, субсидии для экологически чистого производства и экотуризма и т. п. Реципема (например, марка машины) должна вписаться в определенную селектему — отношение общества к тем или иным маркам машин, цены на топливо, налоги. Снятие напряженности между реципемой и селектемой Имеющиеся реципемы не всегда дают именно то, чего требу- ют господствующие селектемы. Это несоответствие приво- дит к напряженности. Например, машина потребляет много бензина, а общественное мнение склоняется к тому, что это расточительно. В таком случае продажа машин данного типа замедляется, производители меняют реципему производи- мой машины. Таким образом они пытаются минимизировать напряженность между реципемой и селектемой. Напряженность между селектемой и реципемой может быть устранена и путем изменения селектемы. Все мы знаем о навязчивой рекламе, бизнес-лоббировании, о влиянии СМИ и образования на изменение общественных настроений, о подавлении определенных точек зрения в обществе. В процессе снятия напряженности реципема и селекте- ма приходят в состояние взаимодополняемости, которое по-научному называют «соответствием между паттерном реципем и селектем». Изобретение и распространение велосипеда — хороший пример изменения селектемы. Первые велосипеды вызва- ли недовольство в обществе и даже проклятия со стороны религиозных деятелей. Их критиковали традиционалисты, врачи, моралисты и просто обыватели, новая машина вы- зывала испуг и недоумение. В наше время, напротив, вело- сипед вызывает положительные эмоции — это безопасный для окружающих, экономичный и экологически чистый вид транспорта, а велосипедный спорт — неотъемлемая часть здорового образа жизни. Одна из самых удачных в человеческой истории — реципема «автомобиль». В ней сочетаются древняя идея механизма для быстрого перемещения с идеей дорогой вещи для поднятия социального статуса, положительное общественное мнение о создании большого числа рабочих мест в автомобильной промышленности, идея независимости. Общество долго приспосабливалось к автомобилю и менялось при этом само (создание законов, регулирующих движение, инфраструкту- ры, сложная система получения водительских прав, бурное развитие нефтехимической промышленности и увеличение добычи нефти и т. п .). В настоящее время, однако, реципема классического автомобиля на бензине получает все более негативный оттенок в связи с экологическими проблемами и ограниченностью мировых запасов нефти. Увеличивается производство машин на экологически чистых видах топлива, все большую популярность получает идея электоромобиля. Надо заметить, что в реальности селектемная и реципемная интервенции в чистом виде встречаются редко. Правильнее сказать, что все время идет коэволюция реципем и селектем. Производители автомобиля изменяют конструкцию авто- мобиля в сторону большей экологичности и одновременно устраивают рекламную кампанию в пользу таких автомо- билей, подчеркивая их новые качества. В случае успеха это приведет к популярности экологичных автомобилей, что рано или поздно повлечет за собой появление новой, еще более экологичной модели и т. п. Можно сказать, что изобретатели технических новинок действуют в соответствии с ожиданиями и селективным окружением. А технические изобретения, в свою очередь, меняют наше селективное окружение. Роль экспланем в меметической эволюции Экспланемы задают стандарты, в соответствии с которыми мы решаем, какую из селектем применить в случае конкуренции нескольких селектем. Можно сказать, что экспланемы — мемы метаселекции. Подобно тому как существуют напряженности между реципемами и селектемами, есть также и напряженность между селектемами и экспланемами. Например, экспланема может утверждать, что надо вообще отказаться от сжигания углеводородов, а селектема позволяет выбрать машину эко- номичную, но все-таки сжигающую углеводороды. Чтобы технологии, да и человечество в целом развивались гармонично и устойчиво, необходимо минимизировать на- пряженности как между реципемами и селектемами, так и между селектемами и экспланемами. В реальности, однако, все непросто — непонятно, что взять за точку опоры и рассматривать как «абсолютно хорошее». Представители партии зеленых будут считать, что разрабаты- вать технологии добычи нефти в Арктике неправильно, так как при этом разрушаются уникальные экосистемы, а нефтяники и потребители бензина, напротив, будут уверены в правиль- ности таких действий, так как это создаст рабочие места и А вот аналогичный проект кондитерской фирмы «Эйнем» — «Москва будущего» (1914). Зима-2259. Петербургское шоссе полностью залито льдом, богато убранные аэросани мчат москвичей к «Яру» ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ НАУКИ
41 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u Литература J.Z .Langrish. Darwinian Design: The Memetic Evolution of Design Ideas. «Design Issues», 2004, 20,4. S.Blackmore. The Meme Machine. Oxford. Oxford University Press. 2000 . B.Ralf. Evolution and sustainable development. Yearbook 2006 of the Institute for Advanced Stud- ies on Science, Technology and Society. Munich, Vienna; 2007, 271 —293 . обеспечит нефтехимическую промышленность сырьем. История учит, что наши представления о правильном по- стоянно меняются. Более того, производители товаров и большой бизнес могут не просто подстраиваться под окру- жающий мир, но и активно изменять стиль жизни людей, их представления о том, что правильно и полезно, а что нет. В таких случаях можно говорить об экспланемной интервенции по аналогии с интервенцией реципемной и селектемной. Итак, мемы могут быть составными идеями, но тем не менее коэволюционируют они как единое целое — мемплекс, вклю- чающий реципемы, селектемы и экспланемы. Объединение мемов разных типов в мемплекс необходимо учитывать при внедрении новых технологий. От идей к реальному миру Получается довольно пессимистическая ситуация: даже если мы знаем принципы, по которым можно развивать тех- нологии, нам все равно неизвестно, что же взять в качестве точки опоры! Может показаться, что мы попадаем в область абсолютного релятивизма. Однако нужно помнить о том, что мы живем в реальном мире, где у всякой системы имеются физические ограниче- ния. Американский философ Ричард Ротри говорил о том, что для каждого человека есть по крайней мере два важных физических ограничителя: боль и страдание. Бранд расширил трактовку Ротри: граничными условиями можно принять не только боль и страдание, но и вообще наше существование — ведь ресурсы окружающего нас физического мира конечны! Критерием приспособленности технологий и общественного устройства, таким образом, можно считать избегание си- стемного коллапса. Подводя итоги, мы можем представить эволюцию тех- нологических изобретений, а также идей и общественных инноваций как непрерывный процесс вписывания реципем в экспланемы, экспланем в селектемы и, наконец, всей этой сложной эволюционирующей системы — в реальный мир. На лоджии плюс 34оC, в комнате чуть меньше, но все равно жарко. Кот Кузя спрятался за диван в дальний угол, там ему прохладно. Но дело не в коте: расплавился образец галлия! У него температура плавления 29оC, поэтому в коробочке, где он хранится, образо- валась лужица из металла (фото 1). Поверхность была слегка подернута галлиевой «ржавчиной» (образцу бо- лее 30 лет, и он уже не раз плавился). Втянул 0,5 мл металла в шприц и слегка выдавил, чтобы образовалась капля. Лето плавит галлий 3 Металл хорошо смачивал стальную иглу, а поверхностное натяжение у металлов значительное, поэтому капля приобрела почти сферическую форму (фото 2). Ночью, когда стало прохладнее, гал- лий затвердел. Капля стала блестящей. Новый день оказался не таким жарким. Я поднял шприц с застывшей галлиевой каплей. Прочно припаявшийся блестя- щий шарик остался на игле (фото 3). М.Ю.Корнилов 1 РАДОСТИ ЖИЗНИ 2 Биолого-химический факультет Московского педагогического государственного университета приглашает на конкурсной основе на должность заведующего кафедрой аналитиче- ской и неорганической химии доктора химических наук. Опыт работы зав.кафедрой приветствуется. Более подробная информация по телефонам: (495) 683-01-55 (декан), (495) 683-16-07 Пятунина Светлана Камильевна. Объявление
42 Почему забитый шуруп держится лучше, чем ввинченный гвоздь? Школьная задача Много-много десятков тысяч лет на- зад стоял как-то раз уже двуногий и уже прямоходящий перед стеной и уже думал... забить или вкрутить? Вот с тех пор человек забивает и вкручивает. И иногда перед этим думает. При попытке оценить, сколько всего забивается, вкручивается, заклепыва- ется, ум заходит за разум. Но даже и просто разного, что забивают, вкручи- вают и клепают, многие десятки — уж не сотни ли? — типов. Итак, перед нами стена, пол, потолок, деталь — короче, любая поверхность. И мы в нее либо забиваем, либо вкручива- ем. Почему мы применяем именно эти два способа, что в них общего, образу- ют ли они класс и есть ли еще способы в классе этих способов? Знание школьной физики, на десяти- летие — или навсегда — уничтоженное в масштабах страны усилиями недоучек- троечников, приносит ответ мгновенно: да, это способы увеличения силы. Их школьная физика знает два: Удар и Про- стой механизм. При ударе большая сила получается из-за сохранения импульса и малого времени взаимодействия. В простых механизмах (клин и рычаг) из-за сохранения энергии (при малой диссипации) и большого пути. Замечание для физиков: это способы увеличения. Способов создания силы гораздо больше — я сходу назвал де- Забей!.. Или вкрути? Л.Намер Сам Кощей в отливающем халате стоял, скрестив ноги, перед огромным пюпитром и читал офсетную копию «Молота ведьм». При этом он делал длинными пальцами неприятные движения: не то что-то завинчивал, не то что-то вонзал, не то что-то сдирал. А. и Б. Стругацкие. Понедельник начинается в субботу вять, а вы? (Гравитация, электростати- ка, магнитостатика, давление электро- магнитной волны, давление газа, и при заневоливании, как говорят технологи, — эл ектрострикция, магнитострикция, фотострикция, тепловое «нерасшире- ние», а кстати, не будем уж мелочиться, фазовые переходы.) Замечание для философов: удар тоже можно трактовать как простой механизм, где в роли «большого пути» выступает «раззудись, плечо, размах- нись, рука». Так что смотрите на гвоздь и винт с уважением — они опираются хоть и не на лямбда-член с темной энергией, но на однородность времени и про- странства. Кажется мне, что других способов (если не обращаться к моментам сил и симметриям) и нет. Но зато есть спосо- бы совместить эти два. Древнерусский колун легко делает это: удар по клину! Российские вакуумщики прошлого века (сам таким был) затягивали шпильки и болты трубой, как в бронзовом веке, но когда по ней били — это и было оно, совмещение. Культурно для этого применяются ключи гаечные ударные (фото 1) — чтобы надеть и, сами пони- маете, ударить. Иногда мы это делаем интуитивно: гвоздь обычно забивают молотком, но кнопку мы иногда вбива- ем, применяя рычаг (линейку, лезвие ножа плашмя). Поэтому все способы внедрения можно разделить на три: удар, механизм, удар+механизм. При усилиях неизбежны деформации — это говорит закон Гука в его школь- ном или вузовском, с модулем Юнга, варианте. Плюс похожий на него закон деформаций при сдвиге с модулем сдвига. Но это упругие деформации, а за ними идут, тяжело ступая и, главное, оставляя следы, неупругие, пластиче- ские деформации. Не вдаваясь в тонкие материи касательно их скорости, ползу- чести, крипа и т. д., скажем просто: они 1 2 4 3 5
43 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u или есть, или их нет. А если есть — тогда или в том, во что мы внедряемся, напри- мер в стене, или в том, что внедряется, например в гвозде. Ситуаций может быть, естественно, четыре. Неупругих деформаций нет, когда винт или болт ввинчивается в отверстие с уже нарезанной резьбой. Неупруго деформируется стена, когда шуруп и гвоздь, и обычный, и ершенный (фото 2), входят в дерево, винт-саморез (по сути дела — шуруп) — в металл, ледовый (фото 3) и ледобурный (фото 4) крюк — в лед, свая — в грунт, в «куль- турные слои». Неупруго деформируется забива- емое, когда под вой ветра скальный крюк (фото 5, 6, 7) со звоном входит в трещину в скале. Неупруго деформируются оба — так происходит в жизни, когда сближаются два человека. (Я имею в виду психоло- гию...) В технике обоюдная неупругая деформация тоже бывает, например в степлере. Но только в теплом мареве офисного планктона — строительные степлеры, легко загоняющие скобы в дерево, их концов не загибают и, стало быть, не деформируют. Хотя есть еще упаковочные степлеры, которые не в офисе, но загибают... обширен мир и многообразны степлеры его. Вбиваемое и ввинчиваемое можно разделить на однократно и много- кратно используемое, а используемое однократно — на то, что однократно по правилам, что истинно однократно и малократное по нужде. Многократное — это то, что предназначено именно для много-, как правило, неограниченно - кратного применения. Это все болты, винты, гвозди и так далее. Однократное — это скобки, шплинты (фото 8), заклеп- ки (фото 9), некоторые шлямбурные крючья. Но — нужда заставляет, а изо- бретательность российского инженера, изощренная вековой нуждой, иногда помогает... того... ну, вы меня пони- маете? Хотя взрывающуюся заклепку (фото 9) многократно, кажется, никто пока не использовал. Отдельная богатая тема — шлямбур. Их применяют и строители (фото 10, 11) и альпинисты (фото 12, 13). Шлямбур состоит из двух деталей — цилиндра, как правило, разрезного, и того, что забивается (фото 13) или ввинчивается (фото 11,12) в этот цилиндр, раздвигая его разрезанные части и намертво при- жимая их к стенкам предварительно проделанного и любовно продутого от крошек и пыли отверстия. Есть и вариант, когда забиваемое скользит по клиновидной детали и прижимается к стенке (фото 10). Внимание, вопрос: а зачем вообще неупругие деформации? Как зачем — чтобы не вывалилось. Хорошо, а почему не вываливается, если неупругих нет? А потому что трение! Итак, вот еще деление — кто дер- жится на трении, а кто на неупругой деформации. На трении держатся болты, винты, некоторые скобы, шлям- бурные, ледовые и ледобурные крючья, костыли (фото 14), все многочисленные альпинистские «закладки» (фото 15, 16). На неупругой деформации держатся заклепки, шплинты, некоторые скобы, скальные крючья (фото 5, 6, 7). Тот, кто держится на трении, мог получить при забивании и неупругие деформации — например, некоторые шлямбурные крю- чья. Выяснить это легко: представьте себе, что трение исчезло. Это вообще- то детская задачка, но увиденная вами картина напугает вас не по-детски: из всего-всего-всего вылетают все гвозди, вывинчиваются все-все винты и болты из всех-всех-всех гаек и, как осенние листья, осыпаются на полы и мостовые... Как сказал поэт? — «Пе- чальным и скупым дождем падали они на меня — страницы “Песни песней” и револьверные патроны». Кстати, еще два слова о двух частях шлямбурного крюка. Иногда их три: третья – петелька, в которую прощел- кивается карабин (фото 12, 13). Он — не единственное вкручиваемое из двух частей. Бывают винты с отверстием и резьбой в головке — для вкручивания туда следующего винта. У некоторых чи- тателей и некоторых редакторов «Химии и жизни» такие винты есть во рту, там, 9 10 11 8 7 12 13 14 6 РАССЛЕДОВАНИЕ
44 где раньше были простые зубы; точнее, первый там даже не винт, берите выше — винт-саморез, который, как вы уже знаете, скорее шуруп... ну да ладно. А вот две их родственницы — заклепка с резьбой под винт (фото 17) и заклепка с углублением на дальнем от молотка конце, предназначенном для взрыв- чатки (фото 9). Когда клепали обшивку самолетов в местах, где изнутри было не добраться, использовали именно такие заклепки: вставляли в отверстие, нагревали головку — и взрывчик раз- вальцовывал заклепкин хвост. Я такие застал! Вот как разнообразен мир забитого и вкрученного; а ведь рассказано здесь не обо всем, а о некоторых вещах во- обще ничего не сказано — например, об истории, обо всем, что пролегло между первым забившим, первым вкрутившим и нами, забивающими и вкручивающи- ми. Правда, некоторые философы счи- тают, что государство чаще вкручивает, а человек чаще на это забивает. И только поэтому выживает. Многое можно рассказать о материа- лах, из которых делают все это. Гвозди мы чаще всего видим стальные, винты — стальные и латунные, но вообще, и те, и другие могут быть из самых разных материалов, и вовсе не только из металлов. Требования — обычные: прочность, технологичность, коррози- онная устойчивость, стоимость, реже — вес, внешний вид, как нынче говорят, дизайн... Автор держал в руках винты из молибдена, тантала и вольфрама, скобы из тантала, шурупы из титана и даже винты из углеродной ткани (фото 18) — естественно, пиролизованной, то есть ставшей жесткой. В заключение, следуя законам ли- тературоведения, вернемся к усили- ям. Вбитое и вкрученное может быть предназначено для работы при разных усилиях, для работы «на вырыв» и «на срез». Школьник — нормальный, об- лазивший все свалки в округе, а не только елозящий пальцем по сенсор- ному, — легко сообразит, когда шуруп лучше гвоздя и почему. На самом же деле эта задача сложна, как почти все задачи, связанные с напряжениями и деформациями твердых тел. Многое человек решает интуитивно, а если крюк вылетел из потолка — получает еще одну возможность подумать, сто- ило ли мылить веревку. А если вылетел из стены — подумать, правильно ли выбрал вид спорта. Иногда же человек не использует возможность подумать и делает костыли дешевые и плохие — увеличивающие вероятность раз- рушения стены (фото 14, два верхних). В некоторых случаях важно еще и приложение усилий при вбивании и вкручивании. Либо потому, что мало места и ограничен доступ, либо потому, что дело происходит в космосе и надо бережно блюсти суммарный момент и момент вращения (тут мы вспоминаем про однородность и изотропию про- странства и преисполняемся гордости за него). Соответственно эти ограни- чения могут как-то повлиять на выбор между гвоздем и шурупом, но вообще- то техника создала такое количество инструментов для вбивания и вкручи- вания, что проблема в значительной мере перетекла туда. Впрочем, иногда инструмент и вкручиваемое вступают в продуктивную связь — и вот перед нашим восхищенным взором шуруп со сверлом на переднем конце (фото 19). Правда, само оно — гибрид сверла (симметрия) и пёрки, которая скорее ковыряет и строгает (фото 20). При внедрении свай иногда приме- няется вибрация. Идея здесь проста и тоже лежит в рамках школьной физики. Сухое трение скольжения ограниченно, и если объект уже начал двигаться (не важно, в каком направлении), то сила трения не может быть увеличена — она не сможет противодействовать силе, приложенной в другом направлении. Именно этот механизм ежедневно уно- сит человеческие жизни — он называет- ся «занос»: автомобиль, скользящий (а не катящийся!) по дороге, не способен сопротивляться даже малым боковым усилиям. Строителям же это помогает без шума и пыли внедрять их сваи. А еще есть гвозди с резьбой (фото 21)! А еще есть винты, которые не ввинчиваются... то есть ввинчивают- ся... но не фиксируют... то есть нет, как раз фиксируют — и не что-нибудь, а диэлектрическую деталь в резонаторе сверхвысокочастотного прибора (фото 22)! А еще есть... а есть... а еще... Подражая поэту, «посвящаю заслугу, созданную этим текстом», тем, кто меня многому из этого научил (Александру Ашкинази), а так же предложил тему и ехидными шутками сопровождал на- писание (Алле Кузнецовой). 15 20 19 16 18 21 22 Ершенный костыль 17 P.S . РАССЛЕДОВАНИЕ
45 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u НАНОФАНТАСТИК А Культурная ценность Валерий Кашпур Х у д о ж н и к В . М и с ю к — Планетарная таможня Земли, предъявите свой багаж. — Та- моженник в новой, с иголочки форме, поморщившись, смерил взглядом размалеванный красными буквами контейнер. На какой помойке нашли это старье? Здоровенный ферруноид возбужденно стукнул манипуля- тором по своему экзоскелету. Его транслятор тем не менее проскрипел вполне нейтрально: — Это не багаж. Пища. Закуплена для обратного рейса. Досмотру не подлежит. — В юрисдикции Земли это металлический лом. — Слу- жащий взял сканер, кулинария Феррума была ему знакома. — Открывайте, будем досматривать. Транслятор озадаченно хрюкнул и замолк. Ответная фраза инопланетянина осталась непереведенной. Сканер минуту переваривал информацию датчиков, а потом выдал длинный список содержимого. — Транспортное средство, шестьдесят процентов комплек- тации, вторая половина двадцатого века. На вывоз требуется разрешение комитета по культуре. — Палец таможенника остановился на красной графе. — Употреблю в пищу здесь. — Уничтожение культурных ценностей на Земле является тяжким преступлением. — Разберу. Будет лом. Манипулятор ферруноида ощетинился инструментами. — Демонтаж считается уничтожением. Ферруноид выволок из контейнера ржавый остов машины. Линзы на его башенке управления налились красным светом. Таможенник был невозмутим: — Если оставляете это здесь, необходимо оплатить склад- скую пошлину, тридцать кредитов. После погрузки на свой корабль ферруноид шифрованным сообщением передал на родину: «Операция прошла успешно. Удалось вывезти граффити «Спартак» серии "мясо" на ориги- нальном носителе типа «гараж». Оценочная стоимость — 10 миллионов кредитов по каталогу "Вселенная футбола"».
46 То лето в окрестностях Петербурга выдалось удивительно ягодным. Урожаи клубники, малины, черной, красной и белой смородины, казалось, побили все рекорды. Но в то же время невероятно, немыслимо расплодились вредители: всевоз- можные жуки и жучки, мухи и мошки, гусеницы и, конечно, слизни. Порой просто оторопь брала: вечером обобрали весь ягодник от слизней, а утром их столько же, сколько и было! Пользоваться ядохимикатами как-то не хотелось. Что делать? Тут мне вспомнились теоретические занятия юннатского кружка в зоопарке, и пришла мысль: надо завести на садовом участке жабу. Это самый лучший санитар. А заодно можно будет понаблюдать за животным вблизи. Обдумано — сделано! Друзья-зоологи привезли мне из Московской области, откуда-то из-под Павлова Посада, серую жабу, молодого двухлетнего самца. К его приезду я основательно подготовился. Прежде всего ему надо было устроить жилье, где он мог бы коротать день и ночь, ведь серые жабы — существа су- меречные. Бодрствуют они или рано утром, или вечером, а остальное время проводят в укрытии. Подготовить убежище было делом совсем нетрудным. С южной части садового дома я сделал выемку в земле с не- большим уклоном от стены (чтобы новосела не затопило во время дождя). Внутренность «логова» выложил дерном, а поверх него — мхом. Сверху накрыл съемной доской, и полу- чилась отличная квартира для нового жильца. Квартиранта мне привезли в картонной коробке из-под конфет. Когда я открыл ее, на меня невозмутимо глянули глаза с красивейшей золотистой радужкой и горизон- тальным темным зрачком. Был он серо-буро-оливкового окраса и среднего (для его вида) размера, примерно 8—10 сантиметров. Его волнение выдавали только околоушные железы — па- ротиды. Только я заглянул в коробку, они начали интенсивно выделять едкую жидкость, единственное оборонительное оружие этого, в общем-то беззащитного существа. Надев перчатку, я пересадил животное в его новое жилище. Я назвал новосела Джеком. К моему немалому изумлению, через пару месяцев он начал откликаться на имя! А дичиться Джек — санитар сада Не трели он, а любящих разводит, И жабьи будто у него глаза. Нет, против жаворонков жабы — прелесть! Уильям Шекспир. Ромео и Джульетта. Ф о т о : А н д р е й К о н с т а н т и н о в Кто-то из читателейможет решить, что автор этойзаметки слишком уж беспокоилсяо здоровье Джека. Серые жабы довольно часто встречаются в Ленинградской области,а эта фотография сделанав окрестностяхБеломорской биостанции МГУ (66О33’ с.ш., рядом с Полярным кругом). Но все-таки Джек появился на свет в более теплых краях...
47 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u перестал уже через неделю, да и неудивительно! Здесь его никто не обижал, главных врагов жаб — ворон и воронов — на участке не было, а еды вдоволь! . . . Июльское, очень теплое, раннее утро. Солнце еще не взошло, но уже светло: можно даже читать газету. Джек не- торопливо выбирается из своего жилища и тут же топает к грядкам клубники, кустам малины, смородины, крыжовника. Именно топает, жабы не передвигаются прыжками, подобно лягушкам, а неторопливо ходят. По дороге замечает мушку, спящую на листике подорожника. Раз! Мелькнул язык (бросок занимает всего одну пятнадцатую секунды) — и вот уже оба глаза провалились, будто он зажмурился от удовольствия, а потом вернулись в исходное состояние. Это Джек, по- добно хамелеону, «выстрелил» языком с липкой присоской на конце, подцепил мушку, отправил в к себе в рот, а затем опустил жертву в желудок, протолкнув ее в пищевод глазными яблоками. В этом он не оригинален, точно так же поступают и другие земноводные. Но вот он притопал к грядкам клубники. Тут началась настоящая охота! Раз! Раз! Раз! Слизни один за другим исчезали во рту, глазные яблоки циркулировали вверх и вниз до тех пор, пока Джек не утомился. Передо- хнул, перевел дух — и снова за дело. За несколько минут он отправил себе в желудок десятка полтора слизней. Потом опять короткий отдых — и продолжил работу. Тем временем солнце поднялось довольно высоко, стало припекать. Тогда Джек, немного помедлив, направился «до- мой». Весь день он провел в своем убежище, а вечером снова пошел на охоту. Конечно, Джек лакомился не только слизнями: в ход шли муравьи, всевозможные мухи, гусеницы, дождевые черви, рабочие пчелы. Мохнатых гусениц он избегал. А если непо- далеку от него с жужжанием опускались шмель или оса, он весь сжимался, склонялся вперед, как бы обороняясь. Очень забавно Джек поедал дождевых червей: обеими лапками, словно руками, брал червя, облепленного землей, запихивал в рот, а потом совсем по-человечески лапками же вытирал «губы». Меня заинтересовал вопрос: а будет ли он есть сырое мясо — говядину, баранину, свинину? Я нарезал кусочки разных видов мяса очень тонкими и узкими полосками. Но Джек не пожелал их есть. Тогда я каждую полоску обернул спиралью вокруг дождевого червя и предложил Джеку. А вот этот «гибрид» он принял! После нескольких повторов стал брать полоски мяса и без червей. Однако только говядину: от баранины и свинины «в чистом виде» отказывался наотрез. Потом я стал раскладывать небольшие комочки говяжьего фарша перед его убежищем (разумеется, до того, как он выйдет). И он стал их лихо слизывать, точно мух и слизней. По вечерам Джек очень любил «дождик» — я опрыски- вал его из пульверизатора теплой водой (20—22ОС). Да и вообще ему нравились теплые дождливые ночи: тогда он вылезал из своего убежища и бродил по участку. А вот когда становилось прохладно, ночная температура падала до 15ОС, Джек впадал в оцепенение и вовсе не выходил из своего дома. К сожалению, в Петербурге (все-таки северный город) очень теплыми бывают только несколько суток в июле, в остальные же летние месяцы по ночам прохладно или даже просто холодно. Поэтому, чтобы не простудить мо- его Джека, в такие ночи я брал его домой. В углу одной из комнат для него был устроен укромный уголок. На пол я положил кусок старой шерстяной ткани, а сверху кусок фланели. На нее и сажал Джека. Он сидел смирно, не пы- тался бродить по дому. Ему эта практика так понравилась, что через некоторое время, когда Джек своим внутренним «барометром» чувствовал предстоящее похолодание, он сам просился в дом! Взбирался по лестнице к входной двери и почти по-кошачьи скребся в нее. Дверь открыва- лась — Джек невозмутимо топал на свое место, удобно устраивался и затихал. Так продолжалось примерно до середины августа. С этого времени поведение моего «садового санитара» резко из- менилось. Теперь он уже и днем слонялся по участку, явно в поисках подходящего места для зимней спячки. Ну что же, пришлось отправлять Джека на зимовку! Для это- го я выложил дно небольшого фанерного ящика с высокими стенками куском шерстяной ткани, поверх него — фланелью и мхом. Посадил Джека в ящик, сверху присыпал сухими листьями и поставил на одну из полок стеллажа в дачном подвале. Температура там была около 4—6ОС, то есть практи- чески как в природе. Джек благополучно перезимовал и «про- снулся» в середине апреля. И снова я поселил его на летней квартире, обновив только слой мха в его старом убежище. У серых жаб принято нереститься на мелководье сразу по- сле пробуждения. На нашем участке был колодец, и вот возле него Джек собрался продолжить свой род. Чтобы приступить к этому ответственному делу, он принялся подзывать невесту, испуская весьма своеобразные звуки: что-то среднее между глухим похрюкиванием и утробным взлаиванием. Мне захотелось проверить один факт, связанный с брачным поведением серых жаб. В природе самец буквально кидается на «новобрачную», крепко обхватывает ее задними лапками (этот прием по науке именуется амплексусом), и пара слива- ется в экстазе. Если же самок нет, то самец хватает лягушек, рыб и даже мертвых животных. Мне было интересно, спосо- бен ли Джек так «ошибиться» Я поставил перед его жилищем пластиковый противень с водой и мелкими камушками (сво- его рода модель мелководья), а в него установил мраморную фигурку медведя. Джек мгновенно набросился на скульптурку и слился с ней в амплексусе! Невозможно было оторвать его от медведя. В этом году сельскохозяйственных вредителей стало намного меньше. И чтобы Джек не голодал, в придачу к до- ж девым червям и полоскам говядины я придумал еще один способ его подкормить. Рано утром, перед восходом солнца, и вечером я клал возле его убежища комок ваты, смоченной сахарным сиропом. Немедленно налетала целая туча мух, мошек, пчел, и у Джека начиналось пиршество. Он прожил у меня еще два года. Но ему было все-таки не очень комфортно, ведь под Петербургом, как я уже упоминал, ночами холодно. К тому времени меня научили бороться с вредителями с помощью настоев и экстрактов местных рас- тений, и я решил отдать Джека своим друзьям, которые жили в Тульской области. Так он переехал в более подходящие для себя климатические условия. А вот память о нем и его красивых глазах осталась навсегда. Н.А .Паравян ЗЕМЛЯ И ЕЕ ОБИТАТЕЛИ
48 Сам себе мыловар М.Демина «Хотите иметь аристократические идеально белые ручки — вы - писывайте настоящее безвредное бразильское мыло ДА КО- СТА в виде белоснежного душистого крема. Санкт-Петербург. Торговый дом Борель». «Позитив — жидкое дегтярное мыло — радикально уничтожает перхоть, останавливает вы- падение волос, укрепляет их рост. Московское акционерное общество К. Эрманс и КО. Тверская, угол Газетного переулка». «Поразительно хорошо действует на кожу и волосы целебно- туалетное радиоактивное мыло изобретателя Харченко Ф.И. Профессор химии Гемилиан объясняет его чудесные свойства абсолютной чистотой продукта и содержанием в нем радио- активных рудных эманаций. Продается везде. Остерегайтесь подделок!» Так рекламировалось мыло в российских газетах и журналах конца XIX — начала XX веков. Чем не реклама нашего времени? Даже нелепые инновационные разработки вроде мыла с «радиоактивными эманациями» выглядят вполне современно. Мыло всегда хорошо раскупается, ведь чистота — залог здоровья. «Надо, надо умываться по утрам и вечерам», — учит малышей Корней Чуковский. «Дамы должны мыть лицо с мылом каждый день», — наставляет прекрасную половину человечества знаток женской красоты, монах и писатель Аньола Фиренцуола, трактат которого «О красотах женщин» эпохи Ренессанса дошел до наших дней. Сложнее всего было чистюлям древности: ни советов, ни рекламы, ни самого мыла. Тело натирали маслом с древесной золой, пчелиным воском, пемзой, мелом. Потом грязное месиво соскабливали, порой прихватывая и верхний слой кожи, и обливались водой. Ни тебе ароматной воздушной пены, ни мягкой мочалки. Для египетской царицы Клеопатры, славившейся чистой светлой кожей, специально измельчали до состояния пудры речной песок, смешивали его с оливковым маслом и ароматными растительными эссенциями. Такой пастой красавица умывалась. От Плиния до мыльной оперы Первое свидетельство о мыле в нашем понимании оставил Плиний Старший. Он не без брезгливости описал густую вонючую мазь из животного жира, золы и глины, которой дикие варвары галлы лечили кожные болезни и натирали до блеска волосы. А некоторые чудаки даже пытались чистить ею тело. Галльское мыло не было оценено по достоинству, хотя его энтузиасты, среди которых был и император Византии Констант II, облагораживали его цветочными эссенциями, частично перебивавшими неприятный запах. В VIII веке арабский алхимик Габир ибн Хайен, отдыхая от поиска философского камня, придумал, как сделать мыло твердым. В оливковое масло, смешанное с козьим жиром, он добавил золу, известь и поташ. Мыло на ура приняли арабские мусульмане, которым религиозный устав предписывал мыться ежедневно. Через испанских мусульман арабское мыло попало в Европу и стало называться кастильским. Этот бренд сохранился до наших дней. Сейчас настоящее кастильское мыло на чистом оливковом масле — мягкое, чуть маслянистое, слегка зеленоватого цвета, практически без запаха — производится только в Греции и Италии. В XII веке в Европе появилось собственное мыло. Его экспортировали Венецианская республика и французский Марсель — два вечных конкурента за рынок сбыта. Марсель и поныне остается центром мыловарения во Франции. Его на редкость душистая продукция уже много веков называется просто «Savon de Marseilles» — мыло из Марселя. В XIV веке мыло наконец обрело форму. Теперь это были аккуратные ровные бруски, пахнущие лавандой, розой, гвоздикой. Но предметом массового спроса оно так и не стало. Только аристократы иногда мыли лицо и руки с мылом. Во дворцах и замках появлялись невиданные ранее предметы — умывальники. Мытье тела считалось ненужной прихотью. Зачем тратить дорогущий продукт, когда можно просто с головы до ног облиться цветочной туалетной водой или духами? Совсем уж неслыханным расточительством была стирка белья с мылом. Хотя в богатых домах и держали прачек, нотолько ради престижа. Простой люд купался в прудах и речках, когда позволяла погода. А белье стирали так: штаны и рубашки заливали горячей водой, сверху насыпали золу и оставляли на сутки. В начале XIX века мыло оделось: бруски одинакового размера, с гладкими краями заворачивали в цветную бумагу и перевязывали ленточками. В США и Европе повсеместно открывались мыловарни, сначала почти домашние, семейные, затем все более крупные. В 1837 году два сводных брата Уильям Проктер и Джеймс Гэмбл, мелкие производители свечей и мыла, объединили свои капиталы и основали компанию «Проктер энд Гэмбл», ныне всемирно известную. Ассортимент мыльной продукции неуклонно рос, и к концу века стремительно дешевеющее мыло вошло в каждый дом. Детишек мыли мягким и нежным глицериновым мылом «Pears soap». До сих пор во Франции сохранилась традиция при рождении ребенка дарить родителям глицериновое мыло, причем обязательно медового цвета. Вошло в моду и дезодорирующее мыло. Мыльные производства приносили хороший доход. Знаменитости выстраивались в очередь, чтобы принять участие в рекламных кампаниях. В 1937 году случилось событие, почти не замеченное современниками. На радио NBC в течение нескольких дней звучала опера «The Guiding Light». Ее
49 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u профинансировала крупная фирма, производящая мыло. Эту и последующие музыкальные постановки, оплаченные мыльным магнатом — любителем музыки, называли мыльными операми. Сами оперы уже давно забыты, а вот термин остался. В сороковые годы XX века появилось синтетическое мыло. К началу Второй мировой войны основной продукцией мыльных фабрик стал глицерин, который требовался в огромных количествах для производства нитроглицерина, главной составляющей динамита. Растительных и животных жиров не хватало, и их заменили минеральными маслами, плохо действующими на кожу. Однако названия оставались привлекательными: «Мыло для красоты», «Очищающее мыло», «Детское мыло». Почему мыло моет? Мыло древних представляет собой сваренные в огромных котлах (поэтому процесс и называется мыловарением) полутвердые животные жиры в растворе каустической соды — щелока, который получали из древесной золы. Массу, всплывающуюна поверхность, собирали, охлаждали, сушили, нарезали на куски. Это и было мыло. Заметим, что, по сути, процесс не претерпел существенных изменений до наших дней. Что же происходит в варочном котле? Сначала жиры разлагаются на глицерин и жирные кислоты. Затем щелочь взаимодействует с кислотой, и образуются соли жирных кислот. Первая реакция носит название диссоциации, вто- рая — нейтрализации, а обе вместе — реакции омыления. Химики называют ее щелочным гидролизом жиров и масел. Его продукты: натриевая соль смесей жирных кислот, напри- мер соль стеариновой кислоты стеарат натрия, и глицерин, который вместе с примесями и загрязнениями осаждают раствором поваренной соли. При производстве туалетного мыла используют высококачественный белый животный жир, к которому добавляют растительные масла семян хлопчат- ника, кокосовое, пальмовое, а также душистые вещества. Мыло относится к классу ПАВов — поверхностно-активных веществ, или детергентов (от лат. detergere — стирать, мыть), уменьшающихповерхностноенатяжениеводыиобеспечивающих смачивание нерастворимых жировых и масляных загрязнений. Молекулы солей жирных кислот полярны, состоят они из двух частей. Первая — длинная цепочка углеводородного радикала, растворяющаяся в жирах и маслах, называется гидрофобной, то есть боящейсяводы. Вторая — группа с ионом металла, имеющая положительный заряд и растворяющаяся в воде, называется гидрофильной, то есть любящей воду. Попадая в воду, молекулы мыла, как и любого ПАВа, выстраиваются так, чтобы спрятать свои гидрофобные хвосты. А куда? Только в масляные и жировые загрязнения, в которых они и растворяются. Гидрофильная же часть притягивается к полярным молекулам воды. В результате таких построений образуются мицеллы — крохотные заряженные жировые капельки, изолированные от воды и друг от друга. Их заряд одинаков, поэтому они взаимно отталкиваются и слиться не могут. Таким образом грязь с поверхности легко переходит в моющий раствор. Натуральное мыло отличается от синтетического составом гидрофильной ионной группы. У натурального это всегда карбоксильная группа (COOH). Синтетическое, то есть мыло на минеральных маслах, имеет другую ионную группу, например сульфогруппу (SO3H) или гидроксильную (OH). У любого мыла есть один существенный недостаток. В жесткой воде, содержащей ионы кальция, железа, магния, оно образует нерастворимые соли, которые осаждаются в виде пленки. От этого кожа шелушится, обезвоживается, возникает ощущение стянутости. Воду для умывания лица необходимо смягчать, например, бурой, питьевой содой или капелькой нашатырного спирта с лимонным соком. Водопроводную воду смягчают только после отстаивания, чтобы испарились хлорные соединения. Определить жесткость воды можно «на глаз». Если чистая белая эмалированная кастрюля с водой через несколько часов пожелтеет, значит в воде много железа. При избытке кальция и магния в чайнике постоянно образуется накипь в виде жестких желтоватых хлопьев. Радикально смягчают воду с помощью аппарата ионного обмена. Он представляет собой бак, заполненной смолой, с полимерной структурой. В него наливают концентрированный раствор хлорида натрия. Смола удерживает ионы натрия и приобретает заряд. Когда через нее пропускают жесткую воду, ионы кальция, железа и магния замещаются ионами натрия, то есть происходит ионный обмен. На выходе вода содержит только натрий. Периодически надо добавлять хлорид натрия — подзаряжать смолу, а воду, перенасыщенную ионами Ca2+, Mg2+ и Fe2+, сливать. Мыть или не мыть? Главная задача мыла — очистить кожу, нанеся ей минималь- ный ущерб. Именно так — ведь навредить коже может и вода, жесткая, горячая, насыщенная хлором, и само мыло, нарушающее ее кислотно-щелочной баланс. Горячая вода сушит кожу, усиливает выделения сальных желез, провоцирует нарушения циркуляции крови и лимфы. Воду можно улучшить — смягчить, дать улетучиться хлору, приучить себя мыться при температуре не выше 35—36 °C . А что делать с мылом? Мыльная пена контактирует с кожей недолго и полностью смывается водой. И все же результатом могут быть аллергические высыпания, сухость, раздражение, потеря способности к регенерации, а значит, и старение. Зачастую, покупая мыло в магазине, мы выбираем упаковку, но не сам продукт. Глянцевая обертка с привлекательной картинкой, радующий глаз цвет и приятный запах удобно лежащего на ладони куска мыла, да еще всплывающая из подсознания реклама — и мы уносим с собой порцию химических соединений с хорошей моющей способностью и обещаниями всевозможных эффектов: увлажнения, питания, насыщения, омоложения. Промышленное производство дешевого мыла не может обойтись без компонентов, мягко говоря, не полезных для кожи. Это прежде всего лаурет- и лаурилсульфаты, главные ответственные за пенообразование, самые жесткие детергенты. Класс опасности лаурилов выше, чем лауретов. Они разрешены к применению в мыле, шампунях и гелях, если их концентрация не превышает 1%. Также в мыле обязательно присутствуют органические многоатомные спирты: двухатомный пропиленгликоль, трехатомный глицерин и шестиатомный сорбитол. Эти гигроскопические (поглощающие воду) вещества — окклюзивные увлажнители. Они создают на поверхности кожи пленку наподобие компресса, не дающую влаге испаряться. И это хорошо, ведь влага распределяется равномерно по всему кожному эпителию. Но как только влажность воздуха упадет ниже 60%, например, в жаркий сухой день или в помещении с кондиционером, начинается обратный процесс. Пленка ДРУГИЕ ВЕЩИ
50 буквально высасывает влагу из кожи, она сохнет и воспаляется. Вазелин, парафин, воски и минеральные масла тоже относятся к классическим окклюзивным увлажнителям. Поэтому не стоит удивляться, если косметическое средство, заявленное как увлажняющее, дает противоположный эффект. Причина не в плохом качестве продукта, а в присутствии органических спиртов. Вот и получается, что благодаря химии мыло долго хранится, не трескается и не крошится, дает густую пену, хорошо пахнет и... вредит коже. Часто в состав мыла добавляются недорогие натуральные масла и экстракты, но их так мало, что вряд ли их благотворное воздействие будет заметно. Зато производитель получит повод украсить упаковку словами «на растительной основе». Если в составе мыла указаны антисептики — сера, березовый деготь, резорцин, — это значит, что мыло предназначено для лечения дерматологических заболеваний. Здоровой коже они не нужны. Дезодорирующим мылом лучше не пользоваться: химические вещества действительно убивают бактерии, вызывающие запах, но в придачу раздражают и пересушивают кожу. Мыло с триклозаном — крайне агрессивной добавкой, рекламируемое как антибактериальное, может представлять опасность для здоровья. Триклозан уничтожает и вредные, и полезные бактерии и тем самым снижает иммунитет кожи. Однако есть и другое мыло, содержащее только натуральные жиры, эфирные масла, растительные экстракты и вытяжки, например миндальное, лавандовое, сандаловое, медовое, ромашковое. Его можно купить в аптеке. Умывшись таким мылом, вы не почувствуете стянутости или липкости. Кожа свободно дышит, поры не забиты, и крем наносить не надо. Его аромат особый: легкий, воздушный, не сравнимый ни с каким «идентичным натуральному». Оно не всегда хорошо пенится (в составе нет лаурилсульфата), но почему это надо считать недостатком? Увы, цена такого мыла достаточно высока. Так что же делать? Натуральное мыло дорогое, мыться промышленным продуктом почему-то расхотелось... А мы изготовим хорошее мыло сами! Оно действительно сохранит влагу в коже и сделает ее гладкой, снимет напряжение, успокоит раздражение, подарит восхитительное ощущение ароматной свежести. Кстати, одного кусочка хватит на больший срок, нежели такого же магазинного. Надо только следить, чтобы оно не лежало в мыльнице в луже воды. Немаловажно и то, что мыло можно сделать с учетом особенностей кожи — это будет ваше персональное мыло. Подбираем ингредиенты Мыло можно сварить «с нуля», то есть провести самостоятельно реакцию омыления. Для новичков это нелегко, но возможно. Все же начинать лучше с самого простого варианта домашнего мыла — из готовой мыльной основы. Например, из магазинного детского мыла, в котором не должно быть жестких пенообразователей, токсичных консервантов и ароматизаторов. Но гораздо интереснее работать с профессиональной мыльной основой, хорошо плавящейся и быстро застывающей. Она бывает твердой — прозрачной или матово-белой — или кремообразной. Делают ее из нерафинированных кокосового и пальмового масел. Кроме воды, в ее состав входят глицерин, поваренная соль в роли стабилизатора, неагрессивные пенообразователи. Непрозрачная основа окрашена минеральной белой краской — диоксидом титана. Это безопасное инертное вещество в пределах температур до +600°C, оно широко используется как краситель в пищевой промышленности (вы наверняка пробовали тающий во рту белоснежный зефир) и в косметике. Из кремообразной основы можно сделать мягкую пенку для умывания. Выбрать растительное масло для домашнего мыла несложно. Все они содержат витамины A и E, обладают антиоксидантным и антистрессовым действием, повышают защитные функции кожи, улучшают ее структуру, защищают от вредных внешних воздействий. Важно только, чтобы масло было качественным, первого холодного отжима. Подбирайте масло в соответствии с типом кожи. Для сухой нет лучше оливкового. Оно успокаивает воспаления, уменьшает шелушение, дезинфицирует и заживляет мелкие трещинки. Также подходят масло авокадо — чемпион по содержанию полиненасыщенных жирных кислот, облепиховое, масло абрикосовых косточек, жожоба, ши, оно же карите, какао и миндальное, содержащее витамин F. Для жирной кожи хороши хлопковое, масло из виноградных косточек, зверобоя, фисташковое. Для нормальной кожи можно пробовать любое. Эфирные масла — кладезь витаминов, натуральных гормонов, в них содержатся природные антисептики и даже антибиотики. Они представляют собой концентрированные фитоэссенции. Возьмите кожуру только что очищенного сочного апельсина и отожмите — капелька густой жидкости на блюдечке и будет цитрусовым эфирным маслом. Получают эфирные масла методом прессования, как мы только что отжали апельсин, и дистилляцией водяным паром в перегонном аппарате. Сырье — листья, цветы, стебли, почки, плоды, корни растений — обрабатывают горячим паром. Эфирные масла соединяются с паром и поднимаются вверх. Пары поступают в охладитель, там они оседают на поверхность воды. Пленка эфирного масла снимается, а его малая толика остается в воде. Эту водичку, пропитанную ароматами розы, лаванды, абрикоса, используют как тоник-освежитель в косметике. Ею ароматизируют конфеты и другие кондитерские изделия. Использовать эфирные масла можно только в разбавленном виде. Они оказывают сильное воздействие и в чистом виде могут принести больше вреда, чем пользы. Единственное масло, которое можно употреблять неразбавленным, — лавандовое. Им лечат ожоги, раны и укусы насекомых. Разбавляют их другими маслами, они называются базовыми, или транспортными. Базовые масла — чистые без химической обработки, не обладающие ни запахом, ни цветом. Оливковое масло в качестве базового не подходит, ведь оно пахнет. Обычно используют миндальное, арахисовое, кукурузное, соевое, масло виноградных косточек. На две ложки базового масла берется одна или две капельки эфирного. Эфирные масла Мыло из натуральных ингредиентов на ярмарке (г. Ди, Франция) Ф о т о : А н д р е й К о н с т а н т и н о в
51 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u можно смешивать между собой и создавать оригинальные неповторимые композиции. Для мыла выбирайте те масла, запах которых вам нравится, и, самое главное, подходящие к вашему типу кожи. Для сухой — это роза, ромашка, апельсин, шалфей, жасмин. Для жирной — лимон, мята, можжевельник, кипарис, бергамот, мелисса, гвоздика. Любой коже подходят лаванда, сандал, герань. Продаются эфирные масла в аптеках и даже парфюмерных магазинах, расфасованными во флакончики, не более чем по 10 мл и обязательно из темного стекла с притертой крышкой. Как предупреждает реклама, остерегайтесь подделок: никаких пластиковых или прозрачных бутылочек. На этикетке должно быть написано: «Чистое эфирное масло», указаны способ получения и название растения по-латыни. Если вам предлагают открыть флакон и понюхать или его уже открыли до вас, не покупайте. После вскрытия начинается окисление продукта, ведь эфирные масла нестабильны при воздействии света и кислорода воздуха. Дома хранить их надо в холодильнике, не допуская ни замораживания, ни перегревания. Если на этикетке вы читаете: «Масло розы», «Экстракт розы» или «Эссенция розы», — это, скорее всего, синтетическое масло, пахнущее розой. Запах эфирных масел густой, даже резкий, похожий на нюхательные соли. И последнее: настоящее эфирное масло стоит дорого. Цена определяется доступностью сырья, например цитрусовое масло заметно дешевле розового. Но ведь его много и не требуется, и уж совсем не обязательно покупать редкие виды. Если эфирного масла нет, мыло можно ароматизировать парфюмерными отдушками или пищевыми ароматизаторами. Правда, последние не совсем подходят, так как стабилизируют их для кислых сред, а мыло — среда щелочная. В продаже имеются отдушки со всевозможными запахами. Даже такими, эфирные масла которых не существуют в природе, — клубники, вишни, персика. Целебными свойствами они не обладают. Облагораживают мылорастительнымиэкстрактаминевысокой концентрации. Выбор их огромен. Это, например, календула, обладающая антибактериальными и ранозаживляющими свойствами, облепиха и шиповник — иммуномодуляторы и источники витаминов, ромашка, успокаивающая раздраженную сухую кожу, кора дуба — вяжущее противовоспалительное средство. Особенно дорогие экстракты использовать для мыла нет смысла: вряд ли за те минуты, что оно соприкасается с кожей, в полной мере проявятся полезные свойства растений. Зато в мыло можно добавлять почти все, что осталось недоеденным на кухне или неиспользованным в косметичке: мед, молоко, сливки, чай, кофейную гущу и зерна кофе, шоколад, семена мака, морскую соль, косметическую глину, апельсиновую цедру, кокосовую стружку, даже молотый перец, корицу и горчицу. Чтобы окрасить мыло, возьмите любой пищевой краситель — они яркие, многоцветные, недорогие, удобные в работе. Их минус — нестойкость к ультрафиолету. Мыло, оставленное на свету, за несколько дней полностью выцветает. У пищевых красителей есть способность мигрировать, и это их свойство можно красиво обыграть. Если половину куска мыла окрасить, например, в красный цвет, а другую в синий, цвета начнут проникать друг в друга и смешиваться. На стыке появится интересная фиолетовая полоска с размытыми краями. Некоторые масла сами окрашивают мыло. Облепиховое дает стойкий оранжевый цвет, масло какао — коричневый, эфирное масло ромашки — синий. Ярких рыже-коричневых тонов можно добиться с помощью порошка хны или соков — тыквенного и морковного. Календула и шафран окрасят мылов разные оттенки желтого, а укроп, петрушка и морские водоросли — зеленого. Мыло по-домашнему Накопив опыта, попробуем сварить мыло «с нуля», то есть провести дома щелочной гидролиз. Сначала нужно запастись инвентарем: весами с ценой деления 1 грамм, стеклянным термометром для жидкостей и блендером для быстрого перемешивания мыльной массы. Приготовление мыла требует жесткого соблюдения рецепта, на глазок не получится. Работать надо в клеенчатом фартуке, резиновых перчатках, защитных очках, желательно иметь под рукой маску-респиратор, и обязательно закрывать волосы, чтобы они не впитывали запахи. Теперь готовим на кухне рабочее место: расставляем мерные стаканчики, ложечки, пипетки, формочки, в которые будем разливать мыло, открываем баночки с эфирными маслами и красителями. В качестве форм подойдет что угодно: подложки из конфетных коробок, детские песочные наборы, формы для льда и выпечки кексов и печенья, скорлупа кокосового ореха, пластиковые стаканчики и коробочки от йогуртов. Можно купить специальные формы для мыла, деревянные или силиконовые, в виде фигурок животных, бабочек, цветов, ракушек, фруктов. Напомним, что реакция омыления — это взаимодействие щелочи с жирами и маслами в присутствии воды. Отмеренное количество щелочи высыпаем в холодную жидкость (не наоборот, жидкость наливать в щелочь нельзя!), например в воду, простую из-под крана или минеральную, травяной настой или фруктовый сок, чай, молоко, вино. Будьте осторожны: при этой операции выделяются ядовитые пары. Заранее выбранные масла смешиваем и соединяем со щелочным раствором. Температура и щелочи, и масел должна быть одинаковой, примерно 40°C . Загружаем массу в блендер и мешаем с перерывами минут десять. Продолжая помешивать деревянной лопаткой, вводим добавки: ароматические масла, красители, пчелиный воск (он придаст мылу твердость), лекарственные и растительные экстракты, наполнители. Если вы хотите получить мыло с выраженным смягчающим или увлажняющим действием, на этом этапе надо добавить еще масел. Они не будут омыляться, поскольку свободная щелочь к этому моменту в мыльной массе уже отсутствует. Такие масла называют пережиром, а мыло — пережиренным. Их не должно быть много, Соотношения компонентов легко найти в Интернете, но все же приведем несколько примеров. Мыло «с нуля» — апельсиновое. 213 г апельсинового сока, 85 г. каустической соды, 10 г эфирного масла апельсина, 10 г пчелиного воска, 682 г оливкового масло холодного отжима, тертая или мелко нарезанная цедра одного апельсина. Мыло из готовой основы — лавандовое. 100 г мыльной основы, столовая ложка сухих цветков лаванды, 6 капель эфирного масла лаванды, чайная ложка касторового масла, 0.5 чайной ложки масла виноградных косточек. Массажная плитка (освежает, бодрит, очищает и подтягивает кожу). 50 г масла какао, 20 г масла кокоса, 10 г оливкового масла, столовая ложка голубой глины, по чайной ложке измельченной кокосовой стружки и пчелиного воска (растопленного), по 5 капель эфирного масла лимона и мяты. Бомбочка. 180 г соды, столовая ложка минеральной воды без газа, 3 столовые ложки лимонной кислоты, 4 столовые ложки кукурузного крахмала, 3 столовые ложки масла кокоса, по 15 капель масел кипариса и можжевельника. ДРУГИЕ ВЕЩИ
52 иначе мыло станет слишком мягким. Затем кипятим мыльную массу на водяной бане часа два, постоянно подливая воду (во внешнюю кастрюлю, конечно). Готовность мыла определяют дедовским способом: капельку мыла пробуют на язык, если щиплет, значит, не готово. Когда язык даст добро, раскладываем и утрамбовываем загустевшее мыло в формы. За сутки оно затвердеет, и его можно будет нарезать на брусочки, посушить и убрать на хранение. Такой способ приготовления мыла называется горячим. Если есть горячий, значит должен быть и холодный: мыло не кипятят, а в жидком виде наливают в формы и ставят на час в нагретую до 100°C духовку. Там оно застывает, и его убирают в сухое прохладное помещение, где мыло долго-долго зреет. «Горячее» мыло хорошо тем, что уже на следующий день его можно пускать в дело, к тому же полезные добавки с большей вероятностью сохранят свои свойства, ведь они не контактируют со щелочью. Но если у вас на кухне нет вытяжки, лучше готовить «холодное» мыло. Как сообщают справочники, «испарения жиров в соединении со щелочью довольно пахучи». Сказать так — значит, не сказать ничего. Но если вы хотите досадить соседям... впрочем, к мылу это уже не относится. Измыльной основы приготовитьмыло прощепростого.Даже дети младшего школьного возраста под вашим присмотром могут сотворить себе зайца или рыбку. На водяной бане или в микроволновой печи расплавляем мыльную основу. Для этого годится любая емкость, кроме алюминиевой (в ней мыло становится пыльно-серым), — металлическая, эмалированная, стеклянная, пластиковая. Мыло плавится при температуре около 60°C, оно не должно кипеть. Как мы уже говорили, можно взять магазинное детское мыло. Его натираем на терке, заливаем стаканом теплой жидкости и так же ставим на водяную баню. Расплавленное мыло остужаем, при помешивании добавляем ароматические масла, красители и все остальное, что задумано, и разливаем в формы. Если на поверхности остаются некрасивые пузырьки, сбрызгиваем их спиртом или водой. Через час вытряхиваем мыло из формы и досушиваем на воздухе. В ход можно пустить и разноцветные обмылки, пользоваться которыми неудобно, а выбросить жалко. Сделаем из них красивое мраморное мыло с ароматическими маслами и добавками. Особенно яркие обмылки нарежем кружочками, кубиками и зальем растопленной мыльной массой — получится симпатичное мыло в цветной горошек. А теперь напомним несколько правил, нарушать которые не стоит. Все ингредиенты покупайте в магазине или аптеке (особенно это касается масел) и строго соблюдайте рецептуру. Если щелочи взять мало, то мыльная масса не загустеет, если много, мыло будет ломким. Душистые вещества добавляйте только в слегка остывшую мыльную основу, иначе весь аромат улетучится прямо из кастрюли. Смешивая ароматические масла, проверяйте их на совместимость — могут получиться пренеприятнейшие запахи. Не перебарщивайте с добавками. Пытаясь сделать самое-самое мыло, запихнув в него десятка два наиполезнейших масел и трав, вы, скорее всего, получите нечто, пригодное лишь для мытья полов. Мыться подано! Мыло должно быть не только полезным, ароматным, но и привлекательным внешне. Как долго мы храним подаренный кем-то кусочек мыла в виде морской перламутровой ракушки или белоснежногокудрявого барашка! Теперь мы можем сделать красивое мыло любой формы сами. Мыло с розовым ароматом нальем в формочку в виде розы или сердечка. Из уже готового мыла разных цветов нарежем острым ножом маленькие кружочки и кубики и зальем прозрачной основой, получится мыло-конфетти. Если есть время и желание повозиться, можно удивить своих близких цитрусовым мылом в виде ароматной дольки апельсина или лимона. Заранее готовим три порции мыла — белого цвета, оранжевого и ярко- оранжевого. В качестве формы потребуются три цилиндра разного диаметра. (Отлично подойдут упаковки-тубусы от чипсов.) Отрезаем у них донышки. В самое маленькое наливаем тонким слоем оранжевое мыло. Когда оно высохнет, нарежем из него одинаковые треугольнички в виде секторов круга. Выкладываем их в среднюю формочку, не прижимая друг к другу, и заливаем белой мыльной массой. Получится апельсиновая долька в разрезе, но без шкурки. Кладем ее в самую большую форму и аккуратно наливаем ярко-оранжевое мыло только по внешнему краю. Наша долька оделась в аппетитную кожуру. Если у вас есть формочка с выпуклым рисунком или надписью, можно их раскрасить: на буквы накапать мыльную массу выбранного цвета, используя пипетку или кондитерский шприц, а когда надпись застынет, налить основное мыло. Вынимать его надо особенно осторожно, чтобы буквы не отвалились. Для страховки уберем форму с мылом на две минуты в морозильник, а затем донышко обольем кипятком. Мягкое и пластичное пережиренное мыло разных цветов можно нарезать тонкими слоями, сложить один на другой, свернуть в рулет и нарезать попереккружочками.А чтобысделать сюрприз для ребенка, из подсохшего мыла вырезаем фигурку. Лучше воспользоваться трафаретом, чтобы медвежонок или зайчик были узнаваемы. В обычную форму наливаем чуть-чуть прозрачной мыльной основы. Когда она застынет, положим на нее готовую фигурку и дольем мыльной массы. Так в мыло можно «упаковать» и настоящую пластиковую или резиновую игрушку небольшого размера. Красиво и необычно выглядит мыло в виде натуральных камней и даже морской гальки. Кому-то нравится мыло в виде кусочков торта или пирожного — что ж, на вкус (то есть вид) и цвет товарищей нет. Совсем просто сделать полезную ароматную бомбочку для принятия ванны. Нам потребуются сода, лимонная кислота, ароматическое масло и любой наполнитель, измельченный в кофемолке: лепестки трав и цветов, овсяные хлопья, кокосовая стружка, цедра, морская соль, сухое молоко. Если совсем ничего нет, подойдет готовая соль для ванны. Сначала смешиваем все сухое, добавляем ароматное масло, сбрызгиваем водой и вымешиваем «тесто». Выкладываем в форму в виде двух полусфер, например, разрезанный пополам шарик для настольного тенниса, и сушим. Если такую бомбочку бросить вванну,онаопуститсянадно,иснизуизнеебудетбитьароматный фонтан. А бомбочка с молоком будет носиться по поверхности воды и шипеть. Такая ароматная ванна и настроение поднимет, и за кожей поухаживает, успокоит нервы, улучшит самочувствие, снимет усталость и взбодрит дух. Если вы хотите подтянуть кожу на ногах, бедрах и животе (не пропадать же новому купальнику!), сделайте себе массажную плитку,а лучше сразу штук десять на целый курс СПА-процедурв собственной ванной. Массажная плитка почти целиком состоит из масел. В качестве наполнителя используются пчелиный воск (без него она растает при комнатной температуре) и скрабы. Массажной плиткой энергично растираем чистую влажную кожу, а затем смываем теплой водой. Немного молотого кофе, кокосовой стружки или цедры обеспечат нежный пилинг. Для зрелой кожи будут полезны несколько капелек витамина Е. Добавьте немного тертого шоколада — получите не меньшее удовольствие, чем если бы вы его съели. Когда после целого дня хождения на высоких каблуках мучает усталость в ногах, помогут масла кипариса и можжевельника, по пять капелек каждого на плитку. Пробуйте, экспериментируйте, дарите себе и близким хорошее настроение! Радуйте свою кожу, и она отблагодарит вас здоровым цветущим видом.
53 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 5 , w w w . h i j . r u +7 (383) 326-97-71, факс: +7 (383) 330-87-61
54 Что такое щи? Щи — это овощной суп, сваренный на мясном бульоне. Капуста — основной овощной компонент щей, но не- обязательный. Ее можно заменить свежей зеленью и корнеплодами, репой например. Кроме того, в состав щей входят коренья (морковь, петрушка), пряности (лук, чеснок, черный перец, лавровый лист, укроп) и непременно — кислая заправка (рассол, сметана, кислые яблоки). Капусты в щах может не быть, но кислота присутствовать обязана. Эту особенность традиционного русского супчика отражает название, которое, по одной из версий, образовано от древнерус- ского «шавьнъ» (кислый). От него же происходит и слово «щавель». Согласно другой версии, «щи» (шти, съти) восходят к слову «съто» (пропитание). Это не деликатес, а блюдо каждого дня. Еще одна особенностей щей заключается в том, что их традиционно томили в русской печи, иногда по нескольку часов, и там они приобретали своеобразный вкус и аромат. Так что щи — это сытный, кисловатый суп из многих компонентов, который не подают на стол с пылу, с жару, а предварительно долго настаивают. Какие бывают щи? Щи — повседневное блюдо русской кухни, употребляемое всеми сословиями. Понятно, что «щи от чистого сердца», которыми Манилов потчевал Чичикова, отличались от тех, что хлебал простой мужик. Вильям Похлебкин насчитал 24 варианта щей, их можно разделить на группы. Самые многокомпонентные щи называются полными, или богатыми. Их варят на мясном бульоне из квашеной капусты, добавляют сухие или свежие белые грибы, соленые грибы, коренья и зелень петрушки, морковь, картошку и репу, разнообразные пряности. Традиционное мясо для щей — жирная говядина на косточке, лучше грудинка. Чтобы мясо сохранило вкус, его отваривают куском и лишь потом нарезают. Но иногда для придания аромата в бульон добавляют порезанную на кусочки ветчину. Щи с капустой без грибов, сваренные на таком бульоне, называют простыми мясными, возможно, потому, что состав бульона бывает много сложнее: его готовят из говядины, баранины, курицы, утки или гуся и ветчины, причем все сорта мяса отваривают небольшими кусками. Такие щи называются сборными. Готовят и рыбные щи со снетком или головизной (осетровыми головами, из которых удаляют глаза и жабры). Раньше рецепты рыбных щей были более замысловатыми: отдельно готовили соленую белужину и осетрину, отдельно окуней, карасей и линей, потом все ингредиенты соединяли. Считалось, что сочетание именно этих видов рыбы позволяло получить особо вкусное блюдо, а другие для щей не годятся. Известная разновидность щей — зеленые. Капусту в них заменяет молодая зелень щавеля, шпината или крапивы. Раньше для этой цели ис- пользовали еще сныть и борщевик сибирский (Heracleum sibiricum). Это преимущественно европейский вид, не токсичный, в отличие отборщевика Сосновского, — традиционное овощное растение средневековой Руси. Щи с борщевиком назывались борщевыми, а слово «борщ» приобрело значение «суп со свеклой» только в XVIII веке. Щи, в которых роль молодой зелени играет капустная рассада, именуют серыми. Так же называют и щи, сваренные из заквашенных верхних листьев капустного кочана. Супы не рекомендуется разогревать, от этого их вкус портится. Исключение из этого правила составляют суточные щи. Их готовят как простые щи из квашеной капусты, только пряную зелень не кладут. Горшок со щами, немного потомив, ставят на сутки или на ночь на холод (выносят на мороз), а на следующий день разогревают в духовке и добавляют зелень. Замороженные щи брали с собой в дорогу российские путешественники. На по- чтовой станции достаточно было разогреть порцию, и обед готов. А в репяные щи ни капусты, ни свежей зелени не кладут. В мясном бульоне с капустным рассолом варят нарезанные соломкой репу и брюкву. О щахкислыхи ленивых. Традиционный щаной овощ — капуста, заквашенная без уксуса, сахара и клюквы. Перед тем как варить ее в бульоне, квашеную капусту обязательно томят или тушат до размягченияв кипятке с маслом. Свежуюкапусту для щей не томят, только кипятком обваривают. Поэтому, а может быть и потому, что ее даже заквасить не потрудились, щи из свежей капусты называют ленивыми, или рахманными. Строго говоря, ленивыми можно считать и зеленые щи, но с конца XIX века это название закрепилось исключительно за щами из свежей капусты. Щинепременно должны быть с кислинкой. Ленивые щи подкисляют помидором исметаной, а если сварить их с антоновкой или недозрелыми яблоками любого сорта, они будут гордо именоваться «кислые щи из свежей капусты». Не путайте этот суп со сладким, сильно газиро- ванным, игристым квасом, который тоже называли кислыми щами. Без капусты, естественно. Постные щи. Не каждый и не ежедневно может себе позволить мясные щи: посты, ве- гетарианство, недостаток средств. На этот случай придуманы постные щи на бульоне из
55 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 5 , w w w . h i j . r u Н.Ручкина ЧТО МЫ ЕДИМ Х у д о ж н и к Н . К о л п а к о в а сухих или свежих белых грибов, в которые для сытости можно добавить репу или брюкву. Существует и эконом-вариант постных щей (пустые): капуста, сваренная на бульоне из лука и кореньев, а в крайнем случае просто из лука. Поскольку без луковицы вообще ни один бульон не обходится, именно она, а не капуста — непременный компонент щей. Как варить. Поваренные книги и кулинарные сайты изобилуют рецептами щей, но в этом разнообразии можно выделить несколько общих принципов. Кисловатые щи, которые по правилам не просто варят, а долго томят, нужно готовить в керамической или эмалированной толстостенной посуде. Алюминие- вая кастрюля для этого не подойдет. Половник тоже лучше использовать деревянный или фаянсовый. Бульон, из чего бы он ни был, варят отдельно. Не забудьте коренья и луковицу — ее кладут целиком. Квашеную капусту отжимают от рассола, если слишком кисла, то промывают, и тушат отдельно. Затем коренья из бульона вынимают, соединяют его с подготовленной капустой или другими овощами, до- варивают до нужной мягкости и только потом солят и добавляют пряности. Зелень (мелко порезанные лук, петрушку, сельдерей) и чеснок кладут в самом конце, а сметану — прямо в тарелку. Овощи для щей должны быть правильно порезаны, от этого зависит их вкус. В рецепте обычно указано, какие компоненты и как нужно резать: квадратиками, соломкой, а то и целиком положить. Но если рецепт вызывает сомнения, следуйте общему правилу: чем больше компонентов в супе, тем крупнее их нарезают. Современные рецепты щей предлагают предварительно обжарить овощи, в том числе лук, но, как писал Вильям Похлебкин, традиционные рецепты этого не предусматривают. Загущение. А вот что стоит обжарить, так это муку, если вы решите добавить ее в щи. Раньше блюдо загущали таким образом для сытости. Сырая мука портит вкус щей, чтобы поправить дело, ее обжари- вают в масле и разводят в кипящем бульоне. Но лучше использовать для загущения не муку, а целую картофелину. Ее кладут в бульон до того, как добавят квашеную капусту и другие кислые компоненты, потому что от кислоты картофель затвердевает. Часто его вообще потом вынимают из кастрюли — свое дело он сделал, крахмал в бульон отдал. Загустить щи можно и крупой: рисом или гречкой. Кладут ее немного, и она полностью разваривается. О консистенции. Кстати, о густоте супа как соотношении гущи и бульона. В традиционных щах жидкости должно быть не больше трети. В полной тарелке овощи возвышаются горкой, из которой стоймя торчит ложка. Чтобы соблюсти нужную консистенцию, важно с самого начала не ошибиться с количеством жидкости. В процессе варки воду нельзя ни доливать, ни убавлять — это портит вкус. Проще всего на- лить в кастрюлю столько полных тарелок воды, сколько должно быть порций. В процессе варки лишняя жидкость выкипит, останется нужное количество. Только помните, что суп не должен сильно кипеть, а только слегка побулькивать. Капустняк. Что же мы варим на плите, помешивая в алюминиевой кастрюле ложкой из нержавейки? Увы, это не щи, а просто капустный суп. На юге России, в Польше и на Украине готовят капустняк. Не- которые называют его украинским ответом русским щам. Набор продуктов действительно похож, но есть и характерные особенности. Капустняк обычно варят на свином бульоне, добавляя в него пшено, растертое в ступе вместе с салом и луком, в число пряностей входит тмин, который в щи не кладут, и, главное, обходятся при этом без русской печки. Всем ли полезны щи? Людям с заболеваниями почек не следует налегать на зеленые щи со щавелем, могут образоваться камни. Но блюдо это сезонное, тарелочкой-другой вполне себя можно побаловать. Щиизквашеной капусты не полезны почечникам, а также людям с повышенной кислотностью желудоч- ного сока и с острыми желудочно-кишечными заболеваниями. К счастью, существующее разнообразие щей позволяет каждому человеку подобрать подходящий для него вариант. С чем подать щи. Щи — многокомпонентное блюдо, входящие в его состав продукты: грибы, овощи, мясо, зелень — сочетаются друг с другом в любой комбинации. Обыч- но щи заедают ржаным хлебом. Но это первое блюдо, за которым следует второе. Щи из свежей капусты хорошо есть с пирожками или кулебякой с мясной начинкой, к щам из квашеной капусты подают гречневую кашу или расстегаи с рыбой. В тарелку с зелеными щами можно положить острые гренки с сыром или разрезанные пополам вареные яйца. Также в щи для сытности можно добавить ушки — тре- угольнички из пресного теста, начиненные жирным мясным фаршем.
56 Х у д о ж н и к В . К а м а е в Х у д о ж н и к С . Т ю н и н
57 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u ФАНТАСТИК А — Слушай, — спросил я, — как называется такой рубанок, на букву «ш»? Друг Илюша глянул через плечо озабоченно: — Как рубанок может быть на букву «ш»? Рубанок и есть рубанок. — Ну как же?! Есть, например, фуганок, помнишь? Ты инженер или кто? Илюша развернулся в кресле: — Фуганок есть. Но я вообще-то инженер-механик, при чем тут рубанки? Только не говори мне, — он протестующе выставил ладонь вперед, — что инженер должен знать все. Я не Сайрус Смит*. Ты, кстати, тоже. — А жаль. Он покачал головой, отвернулся к своему дурацкому экрану и застучал. — А много твой Сайрус Смит в автокаде бы на- работал? — раздался ядовитый голос минуты через полторы. — А в матлабе? — Ну... — А может, он схему процессора умел строить? — Илю- ша мотнул головой в сторону некрасиво распяленной на экране микросхемы, помолчал. — И вообще, что ты о Гугле слышал. Я не то чтобы обиделся. Такие разговоры про Сайруса Смита были у нас чуть не каждую неделю. Особенно с тех пор, как мы получили от федералов заказ на новые анали- заторы. Дело, конечно, важное, безопасность полетов и тому подобное. Но... Только один принцип работы, жест- кие параметры, многие, на мой взгляд, бессмысленные. Я слегка отупел за год аврала, вот даже простые слова стал забывать. А может, это уже склероз? Гугл — оно конечно ... Но неспортивно! Эдак мы во- обще по-русски говорить разучимся, если все в Гугле смотреть. Да как же его? Что-то вроде шуршавчика. И на фельдфебеля тоже похоже. Или нет? М-да... не клюет. Хорошо, решил я, сейчас мы его загоним в подкорку, пу- скай там поварится в собственном соку. Всплывет, куда оно денется. И без всяких Гуглов. Вечером, подъезжая к дому, я забеспокоился. Почему не горит свет? Ах, да. Машка же уехала утром к сыну! Решила не дожидаться выходных — нам обещали ураган. Я включил свет в прихожей, снял куртку и ботинки, выключил свет, потом включил свет в гостиной, включил телевизор — пусть поворчит, потом зажег лампочку на кухне и стал шарить в холодильнике. Машка, может, и права — много на электричестве не сэкономишь, а бо- тинки не грязнее тапочек. Но должен же быть порядок. По телевизору опять какую-то чушь передают... Рубанок, рубанок... простое же слово! После ужина я сдался и открыл Гугл. Так, «рубанок», 823 тысячи раз. Большой рубанок. «Рубанок ш» ... хм ... рубанок шлифовальный... рубанок широкий.... Ширази Хафиз, рубаи... что за бред они предлагают! Я плюнул, подошел к книжному шкафу. Не понимаю я эти новомод- ные электронные книжки. Книга должна пахнуть. Сначала типографской краской, потом желтеющей бумагой, по- том старым столярным клеем и пылью... Книгу нужно листать! А не тыкать бессмысленно пальцем в кнопки. Я вытащил потрепанный томик «Золотого осла» и уже добрался до похождений проныры Диофана, как вдруг меня осенило. Господи, ну конечно же! Шерхебель! Такие хорошие слова: шерхебель, зензубель, фальцгебель, шпунтубель! Я вспомнил нашего учителя труда, в по- тертом берете и синем халате, и запах свежих стружек. Перед сном я, проверяя в последний раз почту, заодно набрал в Гугле «шерхебель». Ответ был мгновенным: «Ваш поиск — шерхебель — не соответствует ни одному документу». Я тупо уставился в экран. Ну хорошо, а Яндекс? Кото- рый «все найдется»? Яндекс ответил примерно так же. Я спустился вниз, на кухню, налил себе рюмку коньяку. Посмотрел на часы. Полпервого. Пора спать, хватит ерундой заниматься. Во сне Аристомен с Диофаном, оба в синих беретах, учили меня работать на токарном станке в школьной мастерской. Я остро ощущал запах нагретого дерева и проснулся в задумчивости. Назавтра я выехал из дома пораньше: пятница, хотелось поскорее закончить дела на работе и засветло уехать к своим. Не повезло — я наглухо застрял на железно- дорожном переезде. Сначала электричка проползала невыносимо медленно, потом скорый на Нью-Йорк, потом какой-то допотопный маневровый тепловозик суетливо ездил туда-сюда. Я и не знал, что тут остались такие. Наконец, загорелся зеленый, и все с облегчением рванули вперед. Бестолково как сделано, думал я с раздражением! И главное, светофор поставили, а этого нет... Господи, да как же его? Полосатая такая палка! Черт, да что это такое со мной! Спросить, что ли, у кого? У меня в отделе русских шестеро из восьми. Крис и Дэвид называют себя угнетенным меньшинством. Спра- шивай — не хочу, но я побоялся, ведь на смех поднимут, старый, скажут, склеротик. Поэтому сначала я решил похвастаться Илье вчерашним достижением. — Илюша! Шерхебель! — торжественно провозгласил я, войдя в офис. Оснований для паники нет Александра Тайц, Алексей Карташов *Сайрус Смит — один из главных героев романаЖюля Верна «Таинствен- ный остров», талантливый ученый и инженер, обладавший энциклопедиче- скими знаниями. Х у д о ж н и к С . Т ю н и н
58 Он повернулся ко мне и вопросительно поднял брови. Что же он такой бестолковый, забыл, о чем мы говорили? — Шерхебель! Вспомнил? — Прости, ты о чем? — Ну, рубанок на букву «ш», вчера говорили! Он помотал головой, подумал: — Не знаю такого слова. — Я тоже не знаю, — отозвался из-за загородки техник Володя. — Дай-ка посмотрим! — Илья повернулся к экрану. — Погоди! Не смотри, его в Гугле нет почему-то, — смутился я. — Что ты мне голову морочишь? Если нет в Гугле — значит, нет такого слова. — Илюша раздраженно раз- вернулся обратно к экрану и надолго замолчал. Решил, наверное, что я его разыгрываю. Н-да. Спрашивать про полосатую палку было явно не ко времени... С самого утра навалились срочные неотложные дела — перед выходными так всегда бывает, а тут еще ура- ган приближался. Какие-то встречи, передача проекта, потом я готовил отчет шефу, он после обеда летел в Вашингтон докладывать. Только в час я наконец сделал себе вторую чашку кофе. Открыл Википедию, «железные дороги». Добросовестно прочитал статью и не нашел ничего похожего. Неужели нельзя в такой статье описать, как выглядит железнодо- рожный переезд? Так, посмотрим на «переезд». Ничего. Меня охватило неприятное беспокойство. С некоторым колебанием я набрал номер жены. Путано объяснил, чего я хочу. — Полосатая палка? Опиши, пожалуйста, подробнее. Да, вот именно так и сказала. Она психолог. Пришлось себя сдержать, уж очень хотелось избавиться от смутного ощущения непорядка. — Ну Маш, как описать-то? Палка такая, брус скорее даже. Длинная. Она опускается и перекрывает дорогу, когда приближается поезд. А когда пройдет, поднимает- ся, и можно ехать. — Разумно, — одобрила Машка. — А в каком смысле она полосатая? — Черно-белые полоски. Поперечные. — Тоже разумно! Это тревожная окраска, — пояснила она. Потом задумалась еще и вдруг спросила вкрадчиво: — Так когда можно ехать, по правилам? — Когда шлагбаум поднят, — ответил я, не раздумы- вая. — О! Спасибо, золотко! Видишь, как было просто! Сам вспомнил! — Ну и хорошо! — обрадовалась Машка. — Ладно, извини, мы тут с Олегом фрикасе делаем! Вечером до- говорим, целую! Я с минуту сидел перед экраном, потом набрал слово «шлагбаум» и закрыл окно с раздражением. «Ни один запрос не соответствует»... Ну -ну. Черт бы побрал он- лайновые эти словари для дебилов. Слово «фрикасе» смотреть даже не стал. По дороге домой я вспоминал самые разные слова, стараясь докопаться до давно забытых. Озеленение, спартакиада, звеньевой, ударник... Ну хорошо, не было особой нужды их употреблять, умерло так умерло. А вот то, что я забываю всякие технические термины, это уже хуже. Читать надо больше, читать! А то уши шерстью зарастут. Но я понимал, что просто уговариваю себя и боюсь совсем не склероза. В три последующие дня события разворачивались все быстрее и быстрее. Я спешу записать их ход, хотя не уверен, что это кому-нибудь может понадобиться и что хоть кто-то сумеет прочитать мои записи. В пятницу вечером погода окончательно испортилась. Я позвонил Машке и Олегу, и они отсоветовали ехать: дороги забиты, рисковать не стоит. Машка долго меня вразумляла — что надо закрыть, за чем следить, куда звонить в случае чего. Взяла с меня обещание не вы- ходить на улицу... Я проснулся в субботу утром, выпил кофе и включил телевизор. Обещанный ураган никуда не свернул и ка- тился прямо на нас, медленно, как почтовый дилижанс, десять миль в час. В три часа дня, пророчил взволно- ванный ведущий, глаз урагана коснется берега в районе города Хаверхилл, штат Массачусетс. В пяти милях от меня. Надо подготовиться — время еще есть. Приготовления отвлекли меня от забытых слов. Я закрывал окна, ездил за едой и питьевой водой, за бензином для генератора, заряжал аккумуляторы и на- ливал воду в ванну. Солнце уже скрылось за плотной пеленой, но мелкий дождик был теплым и безобидным. И только ветер крепчал и задувал ровно и механически безжалостно. Темнеть начало в четыре, к половине шестого насту- пила ночь. Ветер все усиливался. Я слушал, как трещат тополя, посаженные несколько лет назад, как выламы- вает секции из старого забора, как со звоном вылетает стекло из окна сарая. Потом где-то оборвало провода, свет мигнул и погас. Я включил генератор, выключил все лампы, кроме настольной в кабинете, и поставил на зарядку ноутбук и телефон, а потом долго сидел у окна, глядя на темный силуэт акации на заднем дворе. Порывы ветра пригибали ее почти до земли, и все же она вновь и вновь выпрямлялась. Забытые слова вдруг нахлынули, дразнясь на рас- стоянии вытянутой руки, будто плотину прорвало. Как называются обезьяны, совсем маленькие, которые тараканами питаются? А тe, которые целыми днями занимаются любовью? А такой зверь, который живет в земле, голый и розовый? Как называется тот, кто ведет представление в цирке? А хлыст у укротителя — как? А в швейной машинке такая круглая штучка, с ниткой внутри? Или вот когда делают ткань, то одни нитки идут вдоль, а другие поперек, и как-то же они называются! Техника вспоминалась совсем плохо. В памяти всплы- вали страницы из пятого тома «Детской энциклопедии», с допотопными механизмами, которые давно уже нигде не найдешь, кроме музея. Термин «червячная передача» я неожиданно вспомнил, но забыл, как она выглядит. А как были устроены подъемные механизмы до появления кранов? Ведь я знал это когда-то! Мир филологии таил множество зыбких образов, ко- торые я не мог даже объяснить своими словами, так что искать смысла не было. Я едва мог вспомнить, что эти понятия существуют, а для чего они нужны — бесполезно было спрашивать память. Сколько есть других наук, я ста- рался не думать. Но и в обыденной жизни, что страшнее всего, зияли провалы, куда ни хватись.
59 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u ФАНТАСТИК А Как называется решетка в печке? Через нее пепел ссыпается... господи, куда же он ссыпается? Вниз, в общем. Русская печка беленая, а есть еще другие, они покрыты таким блестящим кафелем. Что это за печки? Ах да, голландки! А кафель этот — у него ведь тоже есть имя! Я открыл бумажную энциклопедию — в свое время я купил это странное издание в одном томе на папирос- ной бумаге и ни разу не пожалел. Долго рылся в статьях. Ладно, черт с вами. Попробую онлайн. Слава богу, интернетный кабель не оборвало. Я полез смотреть устройство ткацкого станка. Потом устройство печки. Потом про обезьян. Я прочитал статьи в Википе- дии, побродил по ссылкам, и меня все сильнее охваты- вали беспокойство и неудовлетворенность. Страницы томили умолчаниями и странным косно- язычием, будто их писал не больно прилежный старше- классник. Ссылки быстро заводили в мутные статьи, то бульварные, то вообще не имеющие к делу отношения, иссякали, как ручей в песках. Ощущение удавки на горле стало почти физическим. Я не мог больше сидеть на месте, вскочил, прошелся по комнате, вышел на задний двор. Ветер на время ослабел, листья уже не кружились, заполняя все пространство, а только метались под ногами. Ценой мучительного внутреннего штурма мне удалось восстановить в памяти скудную горстку слов. Сначала я вспомнил имя любвеобильных обезьян — бонобо, но потом боялся даже начинать поиск. Но дело-то было серьезное! Я вернулся в дом. Записал на листочке из отрывного блокнота три слова: бонобо, шамбарьер и суппорт. От- крыл поиск. Три раза кости покатились по сукну, и я получил три одинаковых ответа: «Ваш поиск не соответствует ни одному документу». Я помотал головой и неловко вылез из кресла. Хватит, спать. А то уже черт знает что мерещится. Пойду выключу генератор. Я решил ночевать в подвале — ночью обещали смерчи. Пристроил фонарик у изголовья, закрыл глаза. Сон не шел — обезьяны бонобо кривлялись и развратничали за сомкнутыми веками, я с трудом отогнал их. Старый дом скрипел и вздрагивал под ударами ветра. Казалось, что вокруг на сотни миль нет ни одной живой души. Все это вполне укладывалось в ощущение осыпающегося мира, где слова облетают, как мертвые листья, и их уно- сит ветер, а на голых ветках остается десяток жалких междометий. Воскресным утром я проснулся в полной темноте. Под- вал, не сразу сообразил я, разом вспомнил вчерашний день, и уже не спрятаться было обратно в сон. Я встал и вышел в мутное утро, надеясь в движении обрести какую-то цель. Дождь гнало почти горизонтально, закручивало между кустов, поломанных штакетин и старых качелей. Тополь лежал поперек газона, вывороченный с корнями. На улице по-прежнему никого не было. Надо было включить генератор, но сил выходить на террасу не было — дождь залил и ее, сквозь сетки в окнах, и опрокинутый стул пялился подошвами четырех ножек, странно белыми. Я разжег примус и намолол в ручной мельнице кофе: может быть, приду в себя. Набрал номер жены — не отвечает. Позвонил сыну. Связь прерывалась, вместо речи слышались обрывки слов и какое-то кваканье. Я несколько раз прокричал «у меня все в порядке», ответа, кроме «тоже», не рас- слышал, а потом сигнал пропал совсем. Ладно, они в порядке. Это главное. Посмотрел на часы: еще только десять. Приберу-ка я постель. Открыл дверь в подвал, посветил фонариком и оцепенел. Старая гидроизоляция не выдержала: на полу стояла вода. Так. Насоса нет. Помощь вызывать без толку, пока ветер не утихнет. Да у них и потом будут другие дела, поважнее моих. Где у нас ведро и тряпка? К полудню дождь ослабел, а потом и подземные воды истощились, хотя бы временно, и заливать перестало. Вечером я еле стоял на ногах, болела спина, руки сад- нило, но в подвале стало относительно сухо. Я нашел в холодильнике сыр, размякшее масло, пару булок, вски- пятил на примусе чаю и снова включил генератор. Стемнело, дома стало даже уютно. Настенные часы громко тикали — ветер улегся, и их опять было слышно. Я прикончил последний кусочек сыра, отхлебнул чаю и сказал себе: «Ну?» В общем, было уже понятно, что надо делать, только очень не хотелось. В конце концов я уговорил себя и отправился за орфографическим словарем, старым, на пожелтевшей бумаге. Найти незнакомые слова оказалось тоже не такой про- стой задачей. Я раскрыл словарь в середине и скользил по столбцам, пока не нашел слово, которого не знал. Гугл, впрочем, тоже. Потом второе, третье. Значение слов «стретта», «оронго», «ларга» мне при- шлось смотреть в любимой бумажной энциклопедии — в сети их не было. Впрочем, я бы прожил без этих слов, как жил все предыдущие долгие годы. Меня больше угнетало другое. Интернет на глазах менялся. На первый взгляд сай- ты выглядели как обычно — картинки, подписи, статьи мелким шрифтом. Однако, всмотревшись, я обнаружил, что не могу толком прочитать напечатанный текст. Глаз спотыкался на странных, видимо, жаргонных словах, со- держание терялось в вязких придаточных предложениях, слова становились все короче, начали часто повторяться. Я давно потерял ориентировку и первоначальную цель и брел от ссылки к ссылке. Шли часы. Я подливал в рюмку коньяк и пытался по- нять смысл посланий на страницах, причем все менее и менее успешно. В какой-то момент обнаружил, что брожу по кругу. Хуже того: теперь каждая страница занимала только один экран, а синие подчеркнутые гиперссылки
60 пропадали на глазах, пока я не пришел на сайт, где во- обще не было никакого текста. Посреди страницы рас- полагалась фотография неодетой девушки с черными бессмысленными глазами и выражением лица, которое я затруднился хоть как-то интерпретировать. Я нажал на кнопку «назад» в браузере. Ничего не произошло. То есть почти ничего: мне показалось, что выражение лица у девушки слегка изменилось. Да, опре- деленно, она теперь смотрела злорадно. Кукушка прокуковала час ночи. В голове у меня было совсем пусто. Докурив, я открыл список своих ссылок и выбрал наугад одну, потом другую, третью. «Эта страница недоступна». И вдруг грянул телефонный звонок. Что это? Мы ведь отключили линию уже год назад, про- сто я не собрался убрать аппарат. Я смотрел на телефон и считал звонки. Раньше у меня было установлено, что после четырех звонков включается автоответчик. Четыре. Пять. Шесть. Семь. Восемь. Я снял трубку. В трубке шуршало и тяжело дышало. Потом щелкнуло, и преувеличенно ласковый, даже слегка эротичный жен- ский голос сказал: — Это записанное сообщение. Прослушайте важную информацию от губернатора. В трубку ворвался шум, вроде атмосферных помех в старом радиоприемнике. Шипение и треск, голос про- бивался через них с трудом. Я вслушивался напряженно, но вылавливал только служебные и некоторые ключевые слова: «прежде всего... конечно ... осторожно... помощь идет...» . В какой-то момент шум почти пропал, но это был уже конец записи. «Помните: оснований для паники нет», — веско сказал губернатор, и раздались короткие гудки отбоя. Глупо, но эта фраза успокоила меня. Я выключил ком- пьютер, умылся, заглушил генератор и пошел в спальню, наверх. Опасность уже миновала. Утром понедельника, умываясь, я опять вспоминал ми- нувший день. Что за чертовщина? Куда я забрел, блуждая по Интер- нету? Может быть, это какой-то новый вирус? Эта мысль меня утешила. Я спустился вниз, и вдруг вспыхнул свет. Заурчал холодильник, вокруг запищали на разные голоса приборы, словно жизнь начала воз- вращаться в дом. Давно я не делал себе завтрак с таким удовольствием. Теплый свет над столом, горячая овсянка, кофе с сахаром и сливками — что еще нужно человеку? — Так, — подумал я вслух. Оснований для паники нет, губернатор сказал. А значит, что? Значит, не паникуем, живем как обычно, едем на работу. Я выглянул на улицу: вроде все в порядке, даже солнце проглядывает. Можно, конечно, под ураган и выходной взять, но я же тут обал- дею, дома. Уже невесть что мерещится. Радио в машине барахлило — видимо, ретрансляторы вышли из строя, новости послушать не удалось. Ладно, подумал я, сейчас с ребятами поговорю и все узнаю. В фойе ярко горел свет, негромко играла музыка, слов- но никакого урагана и не было. Я поднялся на шестой этаж и еще от лифта услышал взрывы смеха и голос Володи. Поди, собрались у подоконника, попивают кофе и суда- чат. Сейчас я войду и строго скажу: «А работать кто будет, бездельники?», а Дэвид старательно скажет: «Пюшшкин!» Ох, слава богу. Все хорошо. Все как обычно. Я прибавил шагу, но у двери офиса остановился в смутной тревоге. Я не понимал ни слова. Язык определенно был русский, Дэвид, значит, еще не приехал. И говорил именно Володя — как обычно, с ленцой и будто в шутку. Но это был птичий язык, я мог понять только «да», «нет», «ну вот». В ответ послышался голос Ильи, рассудительный и солидный. Он выговари- вал слова как обычно — отчетливо, интонируя, как актер старой мхатовской школы. Но на том же птичьем языке. Потом он замолчал. Я оцепенел, физически не в силах пошевелиться. Потом заставил себя вдохнуть. Выдохнул. Сделал шаг вперед, переступив порог лаборатории. Откашлялся и преувеличенно бодро провозгласил: — А работать... И не договорил. Они молча развернулись ко мне, все шестеро. Шесть белых лиц со стертыми чертами и черными глазами без зрачков. Я едва удержался, чтобы не побежать назад по коридо- ру, как в детстве или в страшном сне, из последних сил. Спокойно, спокойно... Все как обычно. Шарахнулся от бесшумно открывшихся дверей лифта — нет уж, мы уж как-нибудь сами, без технологий! Сбежал по пожарной лестнице, залез в машину, захлопнул за собой дверь. Кажется, ушел! Я вылетел на дорогу, джип слева затор- мозил с визгом и возмущенно загудел. Радио заработало, передавали новости, возбужденно тараторя — и я опять не понимал ни слова, на этот раз по-английски. Я покрутил ручку настройки — везде то же самое. Выключил. Набрал номер жены. Гудок. Два. Три. Четыре. Пять. Шесть... В трубке зашуршало и я услышал Машкин тревожный голос: — Да! Шум усилился, больше слов было не разобрать, только знакомые интонации. — Машка, все в порядке, я очень скоро приеду! — за - кричал я сквозь шорох. — Уже еду! Руки тряслись. Я остановился у обочины, вытащил сигарету и закурил. Снова включил радио и пополз по шкале. 85, 86, 87... все тот же бред. Стоп! Ведущий говорил не спеша и с юмором. Он говорил о Диккенсе. Говорил старым, добрым английским языком, читал со вкусом большие куски из «Лавки древностей». Сигарета догорела, а я все сидел и слушал, обдумы- вая неизбежный вопрос: «Это живой эфир или запись?» И еще: «Просто телефонная связь плохая, правда же?» Наконец я тряхнул головой. Какая разница. Еду к своим. Только заеду домой, словари заберу. Там-то точно еще остались слова.
61 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u КНИГИ Эти книги можно приобрести в Московском доме книги. Адрес: Москва, Новый Арбат, 8, тел. (495) 789-35-91 Интернет-магазин: www.mdk-arbat.ru Р О Б возможно существованиебиомакро- молекул, а следовательно, и жизнь. У автора за плечами более тридцати лет экспедиционных работ в районах действующих вулканов. Он расска- зывает о своих исследованиях и о работах коллег. Ричард Докинз Эгоистичный ген МЦНМО, 2012 АСТ, 2013 дна из самых известных книг об эволюции впервые была опубликована в 1976 году и до сих пор не утратила популярности. По утверждению Ричарда Докинза, единица эволюции — не группа и не особь, а ген, причем отбор на уровне особей или популяций почти никогда не одерживает верх над отбором на уровне генов. В книге также был предложен термин «мем» для элемента культурной эволюции — идеи, технологического приема, песни, стихотворения и т.п. В на- стоящее время меметика стала предметом многочисленных исследований. книге рассказывается о том, в каких экстремальных условиях Рафаил Нудельман Тайные ходы природы: Как гены-заики и другие чудеса ДНК определяют пути эволюции. ЛомоносовЪ, 2013 та книга об удивительных путях эволюции отвечает на Фолькер Арцт Умные растения: Как они приманивают и обманывают, предупреждают собратьев, за- щищаются и зовут на помощь, когда оказываются в опасности ЛомоносовЪ, 2013 многие вопросы. Как появился мужской и женский пол? Почему термиты таракуа при приближении другого вида взрываются? Как и В проблемы, что и нам. Им нужно хорошо питаться, чтобы расти, защищаться от агрессоров и конкурентов, искать партнера и соединяться с ним, а затем заботиться о потомстве. Книга Раиса Берг Почему курица не ревнует? Эволюция и жизнь. Алетейя, 2013 в США, с 1994 года жила во Франции. Герои ее воспомина- ний — не только знаменитые ученые, но и, например, Иосиф Бродский, который гостил у нее на даче в Комарово. В книге представлена также великолепная ажурная графика Раисы Львовны. иологические очерки и вос- поминания Раисы Львовны Берг — ученицы Николая Вавилова, автора множества работ по популя- ционной и эволюционной генетике. В 1974 году Р.Л.Берг эмигрировала Э Сергей Варфоломеев Жизнь молекул в экстремальных условиях: Горячий микромир Камчатки. Красанд, 2013 зачем рачок-саккулина меняет пол краба, на котором па- разитирует? Что помогает императорским пингвинам раз- множаться при 45ОС ниже нуля? Какую роль фиги сыграли в эволюции ос и какую роль осы сыграли в эволюции фиговых деревьев? Как вышло, что у морских коньков беременеет самец, а не самка? Зачем кое-кому из водоплавающих птиц понадобились половые органы, похожие на винт с нарезкой? И наконец, какую роль во всех этих странностях и невероятностях играют гены? астениям зачастую при- ходится решать те же рассказывает о том, какие невероятные способы «приду- мывают» травы, кусты и деревья, чтобы справиться с этими задачами.
62 Пишут,что... Почему от пакетика с хрустящим картофелем невозможно оторваться, пока он не опустеет? Долгое время основной была гипотеза, что во всем виновато высокое содержание в нем жиров и углеводов: распробовав их, организм инстинктивно стремится сделать запасы на черный день и выходит из-под контроля разума. В результате возникает синдром «переедания для удовольствия». От этой гипотезы камня на камне не оставило исследование доктора Тобиаса Хоха из Университета Фридриха-Александра (ФРГ), о котором он доложил в апреле на 245-й Национальной встрече членов Американского химического общества. Используя метод ядерного магнитного резонанса, он проследил, какие области мозга крысы возбуждаются, когда она ест ту или иную пищу. Сначала крысу кормили обычным кормом. Когда она наедалась до отвала, ей давали смесь углеводов и жиров, та- кую же как в чипсе, или опять корм, или пластинки хрустящего картофеля. Как оказалось, смесь жиров и углеводов вызывало у сытой крысы столь же вялую реакцию, как и новая порция скучной еды. А неотличимым от этой смеси по базовому составу веселым чипсом крыса радостно хрустела. При этом в мозгу у нее сильнее всего возбуждались центры, ответственные за вознаграждение и привыкание. К удивлению исследователей, чипс возбуждал и другие области мозга, а именно связанные со сном, активностью, движением и потреблением пищи. В двух других случаях картина мозговой активности слабо отличалась от той, что бывает при обычном поедании корма. Что за вещество в чипсе делает его столь привлекательным, еще предстоит узнать. А если это удастся сделать, возможно, у медиков появится новый препарат, который поможет людям в борьбе с перееданием. . .. во время годового полета академического микроспутника «Чибис-М», запущенного в январе 2012 года, получены результаты по синхронному измерению различных видов излучений от молний («Земля и Вселенная», 2013, 3 , 17—27)... ...предложен биотехнологический метод повышения нефтеизвлечения из залежей, основанный на стимуляции роста бродиль- ных бактерий и подавлении роста сульфа- тредуцирующих бактерий, образующих сероводород («Микробиология», 2013, 82, 2, 191—202)... . . . впервые в истории годовой объем про- дукции рыбоводческих хозяйств всего мира обогнал производство говядины («New Scientist», 2013, 2922, 4)... . . специалисты по биоэтике обеспокоены модой на самодельные либо изготовляе- мые компьютерными фирмами приборы для транскраниальной электрической стимуляции мозга («Nature», 2013, 498, 7454, 271—272)... ... разработана программа, которая оце- нивает внутреннюю самозащищенность ядерного реактора, эффективность его пассивных систем безопасности («Ядер- ная физика и инжиниринг», 2013, 4, 5, 429—433)... . .чума — «молодая» болезнь, ее возбудитель Yersinia pestis отделился от вида-праро- дителя Y.pseudotuberculosis всего 15—20 тысяч лет назад («Молекулярная генетика, микробиология и вирусология», 2013, 2, 3—12)... . . . со вм ес тн ое в ыращивание лимфоцитов из периферической крови двух людей позволяет более точно оценить иммуно- совместимость донора костного мозга и больного, чем генотипирование методом полимеразной цепной реакции («Гема- тология и трансфузиология», 2012, 57, 5, 9—19)... .. за десятилетия «зеленой революции» в странах Азии значительно расширились плантации риса, орошаемые из неглубоких скважин, при этом грунтовые воды многих азиатских регионов сильно обогащены (насыщены?) мышьяком («Агрохимия», 2013, 4 , 84 —96)... С.Анофелес Х у д о ж н и к Г э р и Л а р с о н Загадка чипса КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ
63 « Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u Пишут,что... Пишут, что... . .. ка к п ока за л о а мериканское многолетнее исследование, если усыновление не держат в тайне, то родители сильнее ощущают по- стоянство своих отношений с ребенком и меньше опасаются, что кровные родители захотят его вернуть («Психологический жур- нал», 2013, 34,3, 72—88)... .. .и зучение зубов аллигатора, сложно устро- енных и обновляющихся в течение всей жизни животного, может открыть путь к вы- ращиванию новых зубов у взрослых людей («Proceedings of theNational Academy of Sciences USA», 2013, 110, 22 , E2009-E2018)... .. .с ек ве н ирование геномов водяных черепах Pelodiscus sinensis и Chelonia mydas поможет понять, как возникли черепахи в ходе эволю- ции и как развиваются их зародыши («Nature Genetics», 2013, 45 , 701—706)... .. .во зм ож н о, некоторые акустические сигна- лы белух играют ту же роль, что и «свисты- автографы» у дельфинов афалин, облада- ющие индивидуальными особенностями и поддерживающие единство группы («Из- вестия РАН. Серия биологическая», 2013, 3, 345—356)... .. .реконструкция Большого зала Московской консерватории 2010—2011 года не оказала существенного влияния на его акустику; небольшие отличия на высоких и низких частотах могут трактоваться как положи- тельные («Акустический журнал», 2013, 59, 3, 408—416)... .. .у сусликов во время зимней спячки и у ла- бораторных крыс, искусственно погруженных в подобное состояние, снижается активность фермента орнитиндекарбоксилазы; этот фер- мент может служить маркером при изучении гибернации («Журнал общей биологии», 2013 , 74, 3, 180—189)... .. . в п л одах абрикоса, созревающих при не- достаточно обильном поливе, содержание некоторых летучих компонентов снижается, а десятков других — возрастает, что усиливает абрикосовый аромат («Бюллетень Главного ботанического сада», 2013, 1 , 67—72)... .. .трансгенные растения табака, активно экс- прессирующие ген тополя черного, который способствует росту ствола, отличаются от нетрансгенных более длинным стеблем («Он- тогенез», 2013, 44, 3, 166—173)... КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ А.Мотыляев «Ну и морду наел», — комментируют телезрители появление на экране иного политического деятели. Между тем в пользу версии, что общественное сознание однозначно связывает и лидерские качества, и склонность персоны к успеху с подобным строением лица, говорит свежайшее исследование британских психологов из Суссекского университета во главе с профессором Джейми Уардом (агентство «АльфаГалилео», 7 июня 2013 года). В эксперименте 30 участников должны были определить, в какой степени изображенные на 186 фотографиях люди заслуживают доверия, агрессивны, добились успеха и вообще доминируют в со- циальной иерархии. На 93 фотографиях были изображены руководи- тели компаний, входящих в сотню самых влиятельных, а остальные собраны с сайтов университетов. Участники, не зная, чьи фотогра- фии им показывают, безошибочно определяли, что руководители компаний выглядят гораздо успешнее и доминантнее, чем рядовые граждане, причем никаких символов успеха на фото не было: ни до- рогих галстуков, ни пиджаков – только голова и часть шеи . А далее исследователи измерили у всех фотографий так на- зываемый индекс ширины лица — отношение расстояния между крайними точками слева и справа к расстоянию между верхней губой и самой высшей точкой расположения глазных яблок. И этот показатель оказался у руководителей значимо больше, чем в кон- троле. «Есть два объяснения найденному феномену: либо высокий индекс ширины действительно отражает лидерские качества, либо мы более склонны считать лидерами людей именно с такими лица- ми. Похоже, что правильно все-таки первое: в предыдущих опытах было показано, что люди с большим индексом лучше справляются с различными заданиями», — поясняет профессор Уард. Лидерство и ширина лица Х у д о ж н и к Г э р и Л а р с о н
64 Вствагазов. В это время в химии работали и женщины. Одна из самых известных — София Браге (1556—1643), сестра астронома Тихо Браге. София занималась астрономией, ботаникой, историей, медициной, сочи- няла стихи и гороскопы для друзей. Тихо был знаком с алхимией, которую называл «земной астрономией»; у него было несколько алхимических лабораторий. В одной из них, в Ураниборге, работала и София. Как по- ложено алхимику, она пыталась получить золото, а кроме того, сделать лекарство для лечения чумы. Она была сторонницей так называемой спагиристической химии, в которой исходные вещества минерального, растительного и животного происхождения сначала «разделяются», а затем снова соединяются в новом качестве. В обсерватории брата София познакомилась с алхимиком Эриком Ланге. К тому времени она уже овдовела, но выйти за Ланге замуж смогла, только когда получила наследство после смерти отца. Второй муж потратил все деньги, в том числе и на алхимические эксперименты. После его смерти София занялась генеалогий датских дворянских родов. Ее труд на эту тему, опубликованный в 1626 году, ценится историками; материалы, касающиеся ее опытов, не сохранились. Примерно в то же время во Франции получила признание Мария ле Жар де Гурне (1565—1645), восторженная почитательница Мишеля Монтеня, ставшая его названой дочерью. После смерти Монтеня в 1592 году его вдова попросила Марию подготовить к печати сочинения мужа. Не имея формального образования, молодая женщина отредактировала и опубликовала знаменитые «Опыты». Ее труд имел успех у критиков (современные литературоведы с ними согласны), имя де Гурне стало известным в Европе. Она почувствовала, что может многого добиться, но нужны были деньги — и она решила, естественно, получить золото. Чему- то ее научил друг семьи Монтеня Жан д’Эспанье, ей удалось получить доступ к печи на стекольном заводе, она увлеченно экспериментировала; однако результаты нам не известны – отчеты и лабораторные журналы не сохранились. Само слово «химия» впервые появилось в названии печатного издания в 1666 году, в учебнике «Милостивая и несложная химия для пользы дам» француженки Марии Мердрак (1610—1680). Она первой из женщин опу- бликовала учебник химии; в XVII веке книга выдержала несколько изданий во Франции и Италии. В этом учебнике не было привычных сейчас рисун- ков, диаграмм и графиков, но была таблица, поясняющая смысл более сотни алхимических символов. В предисловии она пишет: «Я разделила эту книгу на шесть частей. В первой излагаются основные положения и особенности химии, а также операции в ней; описаны сосуды, мастики, печи, источники огня, разновесы. Во второй части я говорю о свойствах простых веществ, способах их получения и методах выделения их солей, настоек, жидкостей и эссенций. В третьей части говорится о животных, в четвертой — о металлах, в пятой — о способах получения лекарств, включая ряд испытанных средств. Шестая часть написана специально для дам: обсуждается все, что способно сохранить и усилить красоту». В этой части автор приводит множество рецептов различных мазей и румян, и добавляет: «Я тщательно следила за тем, чтобы не выйти за пределы моих познаний, и я уверена в истинности всего, чему я учу других, и что мои лекарственные средства проверены практикой, за что я восхваляю Господа». Мария Медрак сама заявляет о себе как о первой женщине, публикующей книгу по химии, и оспаривает мнение, что учителями могут быть только мужчины. Современницей Мердрак была сестра Роберта Бойля Екатерина Бойль (1615—1691), одна из умнейших женщин своего времени (из тех, об уме которых нам что-то известно). Однако ее отец считал, что удел богатых женщин — танцы, вышивание и распоряжения по хозяйству. Он выдал Женщины между алхимией и химией XVI веке закончился тысячелетний алхимический период и на- чался «период объединения», когда в химию влились иатрохимия — приготовление лекарств и «пневматическая химия» — свой- А.В.МАШКОВОЙ, Жуковский: Паральдегид — циклический тример ацетальдегида; вряд ли он опасен в малых дозах, коль скоро его используют как снотворное и противосудорожное средство. Н.П .КНЯЗЕВУ, Волгоград: Перманганат калия, как и соляная, серная и уксусная кислоты в высоких концентрациях, входит в IV список прекурсоров — предшественников наркотиков; физические лица могут приобретать эти вещества с предъявлением паспорта, но многие компании совсем не продают их частным лицам и имеют на это полное право. С.К .БУДЯНСКОМУ, Зарайск: Поролон (пе- нополиуретан) становится липким и ломким, когда стареет, при этом цепочки полимера рас- падаются на низкомолекулярные фрагменты; можно попытаться отмыть от него тканевую основу теплой водой с моющим средством, или поместить в холодильник, чтобы масса стала хрупкой, или подождать, когда процесс пройдет дальше и липкость уменьшится. М.В.ГИТИНУ, Санкт-Петербург: Молескин (от англ. mole skin — кротовая шкурка) примени- тельно к спецодежде никак не связан с модными блокнотами от компании «Moleskine», это проч- ная хлопчатобумажная ткань, из которой шьют, например, костюмы сварщиков; наиболее плотные сорта молескина называют «чертовой кожей». В.А.ВАСИЛЬЕВОЙ, Калуга: Вопрос о мармеладе дискуссионен: должна ли эта сладость содержать только цитрусовые, только айву или также дру- гие фрукты, агар-агар или желатин — в разных странах принято считать по-разному. Л.Б .АВДЕЕНКО, Москва: Лопающиеся фрук- товые шарики «баблз», которые добавляют в чаи и коктейли, — это капсулы из полисахарида альгината (бурые водоросли), по уверениям про- изводителей, заполненные натуральными соками. С.К., Тула: Рецептов самодельного массажного крема с кофеином мы читателям предлагать не будем; во-первых, затрудняемся рассчитать до- зировку, во-вторых, данные в научной литературе о его антицеллюлитном действии противоречивы. НЕКОТОРЫМПРЕДПРИНИМАТЕЛЯМ:Мы при- выкли, что некоторое количество спама попадает в редакционную почту, но письма с вложенными картинкамиобщим весом 10Mb — это ваша анти- реклама.
« Х и м и я и ж и з н ь » , 2 0 1 3 , No 7 , w w w . h i j . r u Х у д о ж н и к С . Д е р г а ч е в шесть своих дочерей замуж по расчету, и почти всех неудачно. Мужем Екатерины в 1730 году стал некий Артур Джоунс, хам и пьяница. Но Екатерина до замужества успела получить хорошее образование. Вместе с подругой Дороти Мур она занималась химическими экспериментами, в том числе перегонкой, экс- тракцией эфирных масел из лекарственных растений. Она написала книгу «Kitchin-Physick» («Кухонная физика»), содер- жащую и ряд медицинских рецептов; из ее работ почти ничего не сохранилось. Немногим моложе Екатерины была англичанка Маргарет Лукас, в замужестве Кавендиш (1623—1673). В 1645 году она вышла замуж за аристократа Уильяма Кавендиша, герцога Ньюкасла, из старинного рода, к которому принадлежал и Генри Кавендиш. Маргарет считала, что разные вещества состоят из атомов разной формы, и разработала собственную атомисти- ческую теорию. Она была первой женщиной, допущенной в 1667 году на заседание Королевского общества (английской Академии наук), что стало сенсацией в Лондоне. Маргарет Кавендиш — автор поэтических произведений, прозы, фило- софских сочинений, фантастического романа «Пылающий мир», героиня которого через Северный полюс попадает в иной мир, населенный говорящими животными. Маргарет не занималась практической алхимией, но алхимические идеи сильно повли- яли на ее творчество. Заметим, что после нее ни одна женщина не появлялась на заседаниях Королевского общества до 1945 года, когда в зал заседаний вошли кристаллограф Кэтлин Лонсдейл, в честь которой названа гексагональная модификация алмаза, и био- химик Марджори Стивенсон. В 1902 году в Королевское обще- ство поступило предложение принять в его члены физика Герту Айртон, но оно было отвергнуто; однако тремя годами раньше Герта стала первой женщиной, избранной в члены Института инженеров-электриков (IEE). Электрики были менее зашорен- ными и более практичными. Следующий, XVIII век добавил еще несколько замечательных имен: жена Лавуазье Мария Анна Пьеретта Польз; автор перво- го учебника химии для детей «Беседы о химии» Джейн Марсе; автор экспериментального исследования «Очерк о горении» Элизабет Фулхэм. Но только в XIX веке женщины смогли внести весомый вклад в экспериментальную химию. И.А .Леенсон ПРОГУЛКИ ПО ИСТОРИИ ХИМИИ