Текст
                    Μ. КРИВИЧ
о.ольгин
/ШСТЕРСК1/Е
НАУКА
И ПРОГРЕСС
^ Κν.


НАУКА И ПРОГРЕСС М. КРИВИЧ о.ольгин /1ИСГНСКИЕ Н\/Ш/\ Издательство «Знание» Москва 1988
ББК 72 К 82 Авторы: Михаил КРИВИЧ, Ольгерт ОЛЬГИН — инженеры, члены Союза журналистов СССР; их перу принадлежит свыше десяти научно-популярных книг и несколько сот статей. Рецензенты: Г. В. Лисичкин — доктор химических наук; В. Б. И ван о в — доктор биологических наук; М. Т. Илюшина— кандидат географических наук. Научный консультант: академик И. В. Петрянов-Соколов. Кривич М., Ольгин О. К 82 Мастерские науки.— М.: Знание, 1988.— 192 с. 40 к. 70 000 экз. Мастерскими науки авторы называют исследовательские институты и лаборатории: ведь именно там и делается наука. Как же она делается? Авторы показывают это на примерах интересных и малоизвестных. Они ведут читателя по «мастерским», где занимаются генетикой животноводства, созданием лекарств, красок и молекулярных сит, прикладной ботаникой, поисками воды в пустыне и многими другими важными научными проблемами. Для широкого круга читателей. К H0103Q000-005 ББК ?2 073(02)—88 © Издательство «Знание», 1988 г
ПРЕДИСЛОВИЕ Научно-популярные книги и журналы терпеливо выкладывают перед читателем мозаичную картину современной науки. В этой картине много яркого, выразительного, важного: полеты на орбитальных станциях, изучение планет, космогонические теории и теории элементарных частиц, генная инженерия, новейшие компьютеры. Таким темам посвящены сотни книг и статей, и это справедливо. Между тем чуть-чуть в стороне от исхоженных популяризаторами дорог оказываются важные направления, может быть, менее броские, менее впечатляющие, не столь выигрышные для эффектной популяризации. Однако значит ли это, что они менее важны для научно-технического и социального прогресса? Возьмем для примера создание новых вакцин, или гидрогеологию, или науку о красках, или химию хлопчатника. Представляют ли они общественный интерес? Безусловно! Ибо эти направления научных поисков, подобно многим другим, находятся на магистральных путях развития науки, а полученные в этих поисках результаты играют заметную роль в реализации важнейших народнохозяйственных программ, в развитии экономики и улучшении условий жизни населения. И на всех этих, как и на многих других направлениях науки, работают яркие личности, мыслящие, увлеченные своим делом, талантливые люди. Об этих направлениях мы и собираемся рассказать читателю. Подыскивая темы для книги, мы хотели отобрать для показа такие почти не тронутые популяризаторами работы, которые, во-первых, были бы нацелены на конечный результат, предприняты ради него и доведены до цели, во-вторых, опирались бы на добротный теоретический фундамент (ибо давно уже замечено, что нет ничего практичнее хорошей теории), и в-третьих, были бы по сути своей экологичны, то есть имели бы если не главной, то побочной целью уберечь среду нашего обитания от поспешных и непродуманных воздействий на нее. Последнее кажется нам особенно важным: в. наши дни оправданы и допустимы лишь те научно-техниче- з
ские проекты, реализация которых не наносит ущерба природе. Даже работа над шахматными программами, о которой будет рассказано здесь, преследует, пусть и в неявном виде, близкие к экологии цели: научиться решать экономические и технологические задачи с наибольшей выгодой для людей и с наименьшим ущербом для окружающей среды. И вот еще о чем мы считаем необходимым сказать, предваряя книгу. В наши дни у научно-популярной литературы появилась новая функция. Известный хи- мик,лауреат Ленинской премии и международной премии Калинги за популяризацию науки академик И. В. Пе- трянов-Соколов считает, что популярный, доходчивый, ясный рассказ о научных проблемах, путях их решения, результатах и нерешенных еще вопросах позволяет донести суть исследований до многих людей, в том числе до тех, кому эта информация может быть полезна практически. Более того, утверждает он, со временем научно-популярная литература станет главным источником информации, своеобразной лоцией в безбрежном море научных знаний. Из собственного многолетнего опыта научных публицистов мы знаем, что серьезный научный результат, опубликованный в специальном журнале или в монографии, может долгие годы оставаться незамеченным, а через популярные издания он быстро, порой мгновенно доходит до адресата, становится общим достоянием, быстро осваивается на практике и, случается, приносит миллионную прибыль. Может быть, и из этой книги читатель извлечет подобную информацию. В нашей книге четырнадцать глав-рассказов. Вполне естественно, что иной читатель пропустит одну или две из них: трудно испытывать одинаковый интерес к столь разным темам. Но если внимание читателя задержится хотя бы на одной главе, то авторы будут искренне рады. В многотомной энциклопедии современного знания, в мозаичной картине настоящей науки есть фрагменты более яркие и менее яркие, но нет пустых, незначительных. В этой картине важно все вплоть до мельчайшей подробности.
САД Начнем с цитаты из Чехова: «Сад действительно прекрасный, образцовый... Это не сад, а целое учреждение, имеющее высокую государственную важность...» А вслед за тем уточним место действия: не в центре города и не на окраине — на высоком берегу Днепра, за легкой оградой раскинулся Сад. С большой буквы Сад, потому что он не просто «участок земли, засажен-, ный разного рода растениями», как определяет это понятие толковый словарь, но и действительно учреждение, имеющее государственную важность. А с первого взгляда сад как сад: аккуратно подстриженные лужайки, ухоженные клумбы, чистенькие, словно умытые, кусты, под деревьями — таблички с русскими и латинскими буквами. Изящные, прошлого века павильоны, золотые купола у спуска к реке, хорошо продуманные аллеи и дорожки, благоухание, спокойствие, лиственные разливы. Словом, Сад. В него ведут два входа. Через один проходят, не торопясь, горожане — погулять, отдохнуть среди зелени, проветрить легкие и потешить взор, проходят мамы с детьми и бабушки с внуками, любопытствующие экскурсанты, школьники, ведомые учителями биологии. Мы вошли через другой вход — служебный. От троллейбусной остановки и праздных взглядов подальше, просто дверь в доме, простите, в административном 5
здании. А за дверью вестибюль с доской объявлений, конференц-зал, отделы и лаборатории. Ибо Сад — ботанический, и не где-нибудь, а в Киеве: Центральный республиканский ботанический сад Академии наук УССР. Солидное академическое учреждение со штатом 600 человек. Среди 600 сотрудников Сада есть люди, умеющие обращаться с лопатой и с ЭВМ, есть механизаторы и агрономы, биохимики и физиологи, экскурсоводы, дендрологи и сторожа — без одних Сад не был бы садом, без других он не стал бы исследовательским институтом. Какие же науки процветают здесь, какие плоды приносят? Директор Сада академик АН УССР Андрей Михайлович Гродзинский бегло перечислил только основные направления, и ясно стало, что и половины, и десятой даже части в одной главе не охватить, о чем мы прямо и сказали академику. Тогда он предложил нам выбрать несколько тем по своему усмотрению, но и право выбора мы тоже решили, подумавши, передать директору. Что это был за выбор, вы узнаете далее, а сейчас еще несколько предварительных соображений. В восприятии человека, далекого от мира ботаники, сад, подобный киевскому, ассоциируется обычно с какой-нибудь тепличной экзотикой, с интродукцией редких растений, с выведением новых сортов, особо декоративных или обильно плодоносящих. Да, было упомянуто в беседе и экзотическое, и декоративное. В частности, Андрей Михайлович поведал историю с орхидеями, которые — единственные среди цветов — выжили в космическом корабле. Им бы лишь найти, за что зацепиться корнями, вот они и выдержали невесомость, росли в космосе весь долгий полет, цвели себе на специально приготовленном для них субстрате. В общем, директор Сада говорил и о цветах для космоса и для Земли. Но больше все-таки о научных исследованиях. И немного о не совсем научных, хотя и вполне академических функциях ботанического сада. Вспомним, что давным-давно в саду Академа, в Афинах, был не исследовательский институт, а школа, основанная Платоном. Само слово «академия» означает и высшее научное учреждение, и учебное заведение. В ветеринарной академии учат лечить животных, в воен- 6
ной — военному искусству. А учиться общению с природой — где как не в академическом Саду? И вдруг такие слова: «Мы стремимся попасть туда, где погрязнее, где больше пыли и дыма». Это сказал нам кандидат сельскохозяйственных наук Федор Михайлович Левон из отдела парковедения и зеленого строительства. И уточнил: «Если уж удастся оздоровить воздух там, где он самый грязный, то в других местах, где сносно, терпимо или посредственно, это удастся тем более. Чем тяжелее исцеленная болезнь, тем больше доверия целителю». Одна из тем отдела (главная в лаборатории прикладной экологии) звучит так: «Создание культурных фитоценозов на промышленных предприятиях и в индустриальных городских агломератах». В той части агломерата, где люди живут и отдыхают, дело большей частью обстоит благополучно: проектируя новые города, архитекторы отводят обширные площади для зеленых насаждений, да и старые почтенные агломераты, вроде Запорожья, Днепропетровска или Кривого Рога, тоже не обделены зеленью. Но в тех же старых городах стоит сделать несколько шагов в сторону от жилья, от школ и детских садов к заводам и фабрикам, как станет ясно, что в промышленной зоне не все красиво и зелено. Металлургия, коксохимия, энергетика — все это источники пыли, газовых выбросов, частиц дыма, теплового загрязнения. Спору нет, в последние годы объем наиболее токсичных компонентов — оксидов серы и азота, угарного газа, сероводорода — уменьшился. Но справиться с пылью пока не удается. И по-прежнему жарко у домен и мартенов, у прокатных станов и кузнечных прессов — не придумали еще, как выплавлять сталь и превращать ее в заготовки при комнатной температуре... Такова в самых общих чертах обстановка в тех местах, «где погрязнее, где больше пыли и дыма» и где ведут исследования экологи из ботанического сада. И когда обстановка действительно не из легких, экологи не могут выправить ее только собственными силами: имеющиеся в их распоряжении биологические средства очистки воздуха ограничены. Если же объявить озеленение панацеей от всех бед, то недолго увести промышленность в сторону от реальных, действенных способов сохранения окружающей среды. И в 7
самом деле, чем строить очистные сооружения и придумывать замкнутые циклы, проще вроде бы, да и картиннее вложить миллион-другой в озеленение завода и прилегающей к нему территории. Правда, и другая крайность — расчет на голую технику — не лучше. Фильтры и газоуловители помогут, но не спасут. А верное решение, как это часто бывает, комплексное: экологически чистая технология плюс озеленение. Такова позиция Сада в этом вопросе. Но, понятное дело, проводя свои идеи в жизнь, дендрологи, ботаники, физиологи и экологи могут оперировать лишь своим инструментом и опираться на хорошо им известные биологические механизмы. Впрочем, и это немало. Зелень и водоемы становятся заслоном на пути загрязненного воздуха, они порождают восходящие воздушные потоки, которые уносят прочь пыль и дым. Наконец, зеленый лист способен на великое деяние, даже благодеяние: он поглощает вредные газы, отдавая взамен чистейший кислород. Казалось бы, задача очевидна: окружить цехи зеленой стеной, сложенной из тех растений, у которых самый мощный фотосинтез и самая отчетливая способность к поглощению газов. Увы, эта программа при внешней своей простоте становится малореальной при столкновении с суровой действительностью. На степном юге Украины, где так много промышленных предприятий, но нет лесных массивов, которые могли бы стать опорой биологической защиты, редки дожди, зато в избытке пыль, и природная, идущая от земли, и заводская: руда, кокс, цемент. Цветники и газоны, скверы и клумбы появляются стихийно или планомерно едва ли не на каждом предприятии: людям нужна зелень — это в природе человека. И без всяких проектов, так, по наитию, строят беседки, высаживают плющ и дикий виноград, закладывают рощи и куртины. Однако зелень не выдерживает борьбы с промышленностью. То ли воздух запылен, то ли почва заражена, но молодые посадки большей частью гибнут или влачат жалкое существование. Как же узнать, что где уцелеет, а что захиреет или погибнет? Только в экспедициях, только с помощью детальных физиолого-химических обследований: интенсивность фотосинтеза, транспирация, накопление органических веществ... Так были сделаны первые выводы, скорее, о непригодности, нежели о пригодности тех 8
или иных пород применительно к тем или иным производствам. А дальше шла чистейшая агротехника. Брали, скажем, загрязненную почву с территории коксохимического завода, везли ее в питомник, а на ее место насыпали добротную лесную почву. Сажали деревья и там и тут. И наблюдали. И узнали, что при верном подборе пород деревья могут расти и в загрязненном грунте. После экспериментов настала очередь рекомендаций: что можно и чего нельзя высаживать в данном хозяйстве с учетом обстановки и специфики почв. В Кировоградской области есть поселок Побугское, а в нем — никелевый завод. Посланцы Сада, поработав здесь три .года, дали следующую рекомендацию: мелколистый вяз, белая акация, шелковица, катальпа и вишня (но не для сбора ягод!). Для самых тяжелых участков завода, а также для коксовых батарей и доменных печей других предприятий список сокращен до двух наименований: айлант и узколистый лох — им, оказалось, и такая грязь нипочем. Для тех, кто не слышал прежде о катальпе и айланте, скажем коротко, что обе эти древесные породы из дальних краев, однако сейчас они успешно вводятся в культуру и у нас, особенно в южных районах. В этой работе, давшей хороший практический результат, был использован фенолого-климатический принцип. Суть его в том, что древесные породы по- разному откликаются на промышленные выбросы в зависимости от погодных условий. Предпочтительнее те деревья, которые начинают зеленеть попозже, когда весенние дожди позади и почва подсохла. Малораспространенные у нас айлант и катальпа были выбраны как раз по этому принципу и действительно выдержали испытания в промышленных условиях. Ну хорошо, ассортимент подобран, посадки, ясное дело, выживут, а дальше что? А дальше надо организовать наивыгоднейшую аэродинамику воздушных потоков, чтобы загрязнения уносились прочь и рассеивались, не создавая нигде и никогда опасных концентраций. Понятно, что такую работу нельзя давать на откуп любителям озеленения, какими бы благими намерениями они ни руководствовались. Рассмотрение сугубо аэродинамических задач, возникающих при планировании полос деревьев и кустарников меж заводских корпусов, увело бы нас слишком 9
далеко. Рассмотрим один лишь пример — проблемы, связанные с обычным газоном, который, кстати, служит источником восходящих потоков. На территориях предприятий да и поблизости вроде бы хватает травы, хлопот с ней нет, пусть себе растет... Но что это за трава? Злостные сорняки, прямая угроза сельскому хозяйству в близлежащих районах. Вон эту дурную траву не только с поля, но и с газона! А хороши для предприятий райграс и мятлик луговой — те же травки, которыми засевают футбольное поле. Но не овсяница — для футбольного поля она пригодна, для завода нет: гибнет, как гибнут сосны на отвалах ТЭЦ. Культурный газон, что и говорить, хорош и красив, однако он требует внимания, и, чтобы он не одичал, его за лето надо раз двадцать косить. У завода на это не всегда хватает рук и, во всяком случае, без этого хватает дел. Сад предложил использовать замедлители роста трав, разработанные Институтом органической химии АН УССР и ВНИИ химических средств защиты растений. Замедлители, кстати, закрепляют дерн, то есть уменьшают образование пыли. А то, что трава низкорослая, так ее же не на сено здесь выращивают! Об озеленении предприятий и целых индустриальных районов сейчас много пишут в научных журналах — от технических до медицинских. Есть немало любопытных соображений и изящных схем озеленения, однако в сложившихся районах, по мнению специалистов Сада, далеко не все эти схемы приемлемы. В таких районах почти не строят теперь новых заводов, где озеленители могли бы развернуться. Там наращивают мощности на старых площадях, не останавливая производства, там многое приходится рушить, сносить, перестраивать, и случается, рубят, как ни грустно, старые посадки. Научная идеология озеленения должна поэтому включать в себя среди прочего пусть и самоочевидный, но от этого не менее важный принцип: срубил дерево— посади два. Реалистическая эта стратегия, которую Сад старается провести в жизнь, имеет целью выживание зелени. И когда среди доменных печей, ректификационных колонн и прокатных станов появятся искусственные фитоценозы, когда промышленная зона сравняется по озеленению с городами и поселками (или хотя бы приблизится к ним), можно будет взяться и за более ю
тонкую проблему: пусть растения улавливают все то, что по несовершенству своему пропустят очистные сооружения. Впрочем, это уже стратегия на завтра. Вернемся к сегодняшнему дню, в киевский Сад. Киев прекрасен. Он очень зелен. И каштаны его, несмотря на постоянное их упоминание в романах, новеллах и песнях, не утратили своей прелести. И пирамидальные тополя придают многочисленным его бульварам неповторимый облик. И парки у Днепра хороши в любое время года... Какие же проблемы с озеленением могут быть в этом городе? Судя по тому, однако, что ботанический сад как научное учреждение (а не только как культурно-просветительное) отдает немалую часть усилий родному городу, такие проблемы есть. И первая из них заключается в оценке экологической обстановки. Конечно, ни на Владимирском спуске, ни на бульваре Тараса Шевченко деревьям не угрожают коксовые батареи и цементные печи. Значит, нет нужды вместо привычных каштанов высаживать здесь малознакомые киевлянам катальпы. И все-таки... Специалисты по коммунальной гигиене регулярно измеряют, сколько частиц сажи, а также оксидов углерода и азота примешивают к городскому воздуху автомобильные выхлопы. Но для ботаников главный, пожалуй, показатель неблагополучия — это концентрация свинца в зеленых листьях. Вдоль американских хайвеев и западногерманских автобанов она достигает 700 мг/кг сухого вещества растений — хоть добывай из листьев дефицитный цветной металл. В киевских каштанах свинца существенно меньше, но все же не так мало, как хотелось бы. Да и надо ли удивляться этому, если по Крещатику, скажем, проезжает в день 12 тысяч автомобилей. Летящий свинец задерживается лучше всего листьями конского каштана и довольно распространенного кустарника бирючины — это доказано в Саду спектрографическим анализом листьев. Не случайно, значит, каштан стал символом города, а песня о каштанах — музыкальной заставкой к передачам киевского радио. Наверное, справедливости ради не мешало бы отразить в художественных произведениях и роль бирючины в защите горожан. Ведь простенькая живая изгородь метр высотою, высаженная на том же Крещатике вдоль 11
тротуаров, задерживает половину отработавших газов. А еще эффективнее двойной барьер: кустарник плюс деревья. В оптимальном варианте — бирючина плюс каштан. Вывод простой, но очень важный с практической точки зрения. Поскольку механическая защита, то есть элементарное экранирование, создание восходящих воздушных потоков на границе между потоками людей и автомобилей, достаточно эффективна сама по себе, то, выходит, бульвары, краса и гордость старых городов (да и новых тоже), малополезны. Они же почти никого не защищают! Во всяком случае их роль несколько преувеличена: гораздо надежнее, может быть, не столь изящные, зато добротные двухрядные посадки вдоль тротуаров. Но хорошо ли живется дереву-защитнику в городе? Приходится ли ему, подобно его заводским собратьям, вести борьбу за выживание? Наверное, не столь острую, но приходится, ибо город все же не лес, и дереву не всегда тут хорошо, даже в Киеве, с его мягким климатом и относительно чистым воздухом. Старые тополя, каштаны, липы, вязы хоть и болеют, но выживают — многое повидали на своем веку, было время привыкнуть и к невзгодам. А молодняк гибнет. На него обрушиваются сразу все тридцать три несчастья: и соль с тротуаров, и утечки газа из подземных коммуникаций, и блуждающие токи... И еще одна беда — от неизмейного нашего стремления к порядку и благоустройству. Улицы то и дело ремонтируют, меняют покрытие, кладут асфальт на асфальт. И хотя ремонтники при этом.аккуратно обходят деревья, асфальт-то помаленьку подымается, деревья погружаются в него все глубже и глубже, попадают в каменный плен. Хуже всего переносит этот плен пирамидальный тополь. Его, считают дендрологи Сада, надо на городских улицах постепенно заменять более выносливыми деревьями. Или, если получится, переделать деликатную тополиную природу, например, привив туркестанский тополь к его дикому канадскому сородичу. Уже попробовали, вроде бы выходит. Когда-то Марина Цветаева написала: Каким наитием. Какими истинами, О чем шумите вы. Разливы лиственные?.. 12
Что в вашем веянье? Но знаю — лечите Обиду Времени Прохладой Вечности. Дерево так часто защищает нас, что в тех немногих случаях, когда оно попадет в беду, дело нашей чести защитить его. ...Случилось так, что, пока один из авторов этих строк наводил справки о самочувствии каштана в условиях Киева, другого облепили датчиками и подключили к аппарату, который одновременно регистрировал артериальное давление, частоту пульса, снимал электрокардиограмму и реоэнцефалограмму. Подключили, несмотря на то, что он, автор, был практически здоров и его сердце если и билось иногда учащенно, то исключительно из-за повышенного интереса к предмету. Предметом же в данных обстоятельствах было воздействие на человека летучих биологических активных веществ. Точнее говоря, положительное воздействие или даже целебное, если есть что исцелять. А под летучими веществами понимаются не всякие (нафталин тоже убивает микробов), а только те, что выделяются живым растением и придают ему неповторимый аромат, каждому свой: мяте — мятный, лаванде — лавандовый... До начала демонстрации воздействия оставалось еще с полчаса, и чтобы не терять времени, автора, увешанного датчиками, с резиновым жгутом на лбу и присосками у щиколотки, усадили на велоэргометр и задали скромную нагрузку. И пошли крутиться педали, по мере фальшивой езды — все с большей натугой, и произносились вслух таинственные цифры, свидетельствующие, вероятно, о том, что ситуация еще не стала критической... Наконец, автора развязали и разрешили слезть с велоэргометра, посоветовав на будущее делать зарядку ежедневно и не есть много соленого. Дали немного отдышаться и приступили к рассказу. «То, что летучие вещества растений влияют на микробов, известно давно,— сказала доктор медицинских наук Янина Стефановна Лещинская.— Но не это главное. Надо рассматривать влияние не на микробов, а на человека». Прекрасно, но при чем тут ботанический сад? Так уж повелось, что разведение лекарственных растений испокон веков — наших просвещенных веков— возложено было на ботанические сады и ап- 13
текарские огороды; похоже, что эта традиция не прерывается. Но меняются подходы и возникают новые тенденции. В частности, не извлекать компоненты из растений, а применять их (желательно те, что прочно вошли в фармакопею) в комплексе и по возможности в натуральном виде. Скажем, в виде эфирных масел — но не для капель, мазей или притираний, а, так сказать, по прямому назначению: чтобы нюхать. Летучие вещества растений — и это подтверждено многочисленными экспериментами — улучшают работоспособность и снимают утомление, они регулируют сердечный ритм, и мозговое кровообращение (если, конечно, правильно подобраны растения). У гипотоников они повышают давление, у гипертоников — понижают. Группа работников отдела медицинской ботаники Сада во главе с профессором Я. С Лещинской изучает воздействие на сердечные ритмы и мозговое кровообращение ароматов мяты, шалфея, аниса, лаванды. И отнюдь не из академического интереса. Есть такая нелегкая профессия — авиадиспетчеры. Смена — шесть часов (правда, с перерывами, диспетчер работает с дублером), помещение замкнутое. К концу смены— и повышенное артериальное давление, и усталость, и головные боли, и нарушение сердечного ритма. Но вот в комнате появились запахи все тех же травок из фармакопеи. И артериальное давление — в норме, и сердечный ритм — хорош, и тесты к концу дня выполняются не хуже, чем в начале. Если отчего-то было пониженное давление, оно выравнивается, и если у кого-нибудь был скверный сон, то и сон становится спокойнее. Иными словами, летучие вещества, в том числе фитонциды, имеют, выражаясь научно, адаптогенные свойства. Не сбивают жизненные процессы в одну какую-то сторону, а выравнивают их, подводят к среднему, наилучшему уровню. Пока шли объяснения, комната, где стоит вело- эргометр и аппараты с самописцами, мало-помалу заполнялась народом. Пришли научные сотрудники, вынули из портфелей рукописи, принялись их править. Зашел мальчик лет двенадцати, уткнулся в книжку. К столу подсела дама с вязаньем; юноша раскрыл «Иностранную литературу»; две женщины в спецовках завели вполголоса неспешную беседу... 14
Одному из нас разрешили присутствовать на сеансе, однако, кроме шума вентилятора, ничего особенного он не услышал и, кроме легкого аромата перечной мяты, ничего не унюхал. Аромат этот шел из аппарата под названием «Фитон»; дозирующее устройство подавало порциями мятное масло, вентилятор разгонял летучие компоненты по комнате, причем так, чтобы концентрация была около I мг/м 3 — наилучшая дозировка в данных обстоятельствах. В иные дни «Фитон» пахнет лавандой, случается, что мелиссой или шалфеем, словом, чем-нибудь аптечным и хорошо апробированным. Хвойные масла, к примеру, закладывать в «Фитон» не рискуют, потому что они могут поднять давление у пожилых людей. А цветочные, напротив, давление обычно стабилизируют, никому не противопоказаны, вот и подобралась такая группа испытуемых — от школьника до пенсионера. Три недели, дважды в день, с гарантией безвредности и высокой вероятностью пользы — отчего бы и не понюхать... Концентрация взята не с потолка, а выбрана после тщательных замеров в поле, где цвели соответствующие растения и где эта концентрация как раз и оказалась в пределах 0,5—1 мг/м3. Если нам не противопоказано гулять по полю цветущей лаванды, то и полчаса в комнате с той же насыщенностью летучими веществами не повредят. Кандидат медицинских наук Нина Михайловна Ма- карчук, много работавшая с эфирными маслами и с «Фитоном», говорит, что о пользе этих масел догадывались многие — от Гиппократа, подметившего, что в венках из мяты думается лучше, до безвестных работниц, которые для прилива сил купались в промывочных водах после дистилляции лаванды. И добавляет, что эфирные масла, помимо общетерапевтического действия, убивают и угнетают патогенные микроорганизмы, в том числе самые опасные, вроде бета-гемолитического стрептококка, и, что еще существеннее, повышают реактивные силы организма. Об этом же свидетельствует статистика: частота заболеваний дыхательных путей заметно снижается, иммунные реакции усиливаются. А поскольку самое лучшее принято отдавать детям, то «Фитоны» с разными маслами устанавливают в детских садах (эти работы проводятся вместе с кафедрой педиатрии Киевского мединститута). И весной, 15
когда защитные силы любого организма, а уж детского особенно, ослаблены, курс фитотерапии очень кстати. Как аромат влияет на иммунную систему, говорить рано, а укреплять здоровье и улучшать иммунитет — самое время, независимо от того, известен ли механизм. И в детских садах (дети спят, «Фитон» работает), и в детских больницах (очень хорошо после пневмонии), и в родильных домах (особенно там, где стафилококковая инфекция), и в хирургических отделениях, и на рабочих местах операторов. Надо, надо, надо... И просят у специалистов из Сада то летучие масла, то аппараты. Если масла еще можно тут найти, то с аппаратами дело посложнее. Аппараты делают смежники на общественных началах: мы вам аппарат — вы подлечите наших сотрудников. Далеко на таких началах не уедешь. А дело и не очень сложное, хотя и не столь простое, как может показаться: масла летучие, пролезают через любые щели, значит должна быть тщательная герметизация, и точная дозировка, и коррозионная стойкость — эти масла разъедают все подряд. Так неужели же специалисты по химическим аппаратам, которые и не такое делали, не помогут киевским биологам и врачам поставить фитотерапию на промышленную, массовую основу? Пусть эти строки будут и скромным вкладом в дело популяризации перспективного метода профилактики и лечения, и призывом к действию... А сеанс фитотерапии подходил к концу. Научные сотрудники складывали в портфели рукописи, дама спрятала вязанье, мальчик захлопнул книжку. Врачи делали контрольные замеры — у кого-то проверили пульс, у кого-то — артериальное давление, осведомились о субъективных ощущениях, поинтересовались, нет ли бессонницы в последние дни. И испытуемые тихо разошлись до завтрашнего утра. Но одного из авторов, крутившего педали на вело- эргометре, такое положение не устроило, и хотя ему дали разок подышать мятой, он захотел более солидной компенсации — потребовал на память пленки с электрокардиограммой и реоэнцефалограммой. Не дали. «А вдруг,— сказали,— вы еще попадете в Киев и зайдете к нам? Будете тогда контролем. У тех, кто дышал мятой, наступит улучшение, а у 16
вас не частупит. Если только не станете делать ежедневно зарядку и есть поменьше соленого...» Иначе говоря, запах лугов и полей обладает той же целебной силой, что и здоровая диета или движение... Да, мы живем в мире вещей, созданных цивилизацией, проводим часы у телевизора, считаем на калькуляторе, глотаем таблетки от головной боли. Тысячи вещей, окружающих нас, объективно полезны, а может быть, и необходимы, но почти каждая из них хоть немного отгораживает нас от живой природы. «Небо и старые деревья, у каждого из которых всегда есть свое выражение, свои очертания, своя душа, своя дума,— писал Бунин,— можно ли наглядеться на это?» И в самом деле, можно ли? Убрать бы калькулятор, выключить телевизор и вместо анальгина или аспирина выйти в сад, посмотреть на небо и на старые деревья. А может быть, так: хлопоты по устройству современного интерьера, поиски функциональной мебели, до которой и дотронуться страшно, отставить до поры до времени, а вместо этого поставить на стол букет полевых цветов или герань на подоконник. Вдруг поможет? Уже наши далекие предки воспринимали мир растений не только как пищу и строительный материал. В одном из неандертальских захоронений (60 тысяч лет назад) найдена пыльца васильков, тысячелистника, крестовника. И не случайно до наших дней дошел стариннейший обычай дарить цветы в радости и в печали, украшать в Новый год елку, заваривать для утешения души и укрепления тела сушеные травки — мяту, скажем, или листья растений Thea, более известного у нас под названием «чай». Ботанический сад, да еще академический, по самой сути своей призван учить нас, беспокойных горожан, неторопливому и тихому общению с природой. Не только любованию, но именно общению, которое сулит, помимо всего прочего, и мягкие, щадящие, натуральные средства сбережения и поправки здоровья. Вспомним строки Пастернака: ...Гуляющие в летних шляпах Вдыхают, кто бы ни прошел, Непостижимый этот запах, Доступный пониманью пчел. А ведь аппарат «Фитон», источающий душистые и целебные вещества, создает те же концентрации, 17
что и цветущее дерево со своим непостижимым запахом. И надо же, кардиограмма приходит в норму, и пульс, и тонус сосудов. «Фитон», между прочим, хотя и заряжен натуральными веществами, сам по себе дитя технического мышления. А можно и совсем без техники. Сад пропагандирует ныне новый (для наших дней) путь воздействия на среду обитания исключительно средствами растительного мира. Соответствующий комплекс средств называют немного тяжеловесным, зато точным термином «фитодизайн». «Когда мы говорим, что городского человека, окруженного полезными и сомнительными благами цивилизации, надо приблизить к природе, мы имеем в виду не только озеленение. Необходимо научно обоснованное, эстетически выверенное, тщательно продуманное проектирование среды обитания, прежде всего насыщение интерьера растениями» — так академик А. М. Грод- зинский, директор Сада, коротко определил идею фитодизайна. Это определение, признаться, поначалу показалось нам несколько тривиальным. Но чем дальше уходила беседа, тем яснее становилось, что самоочевидная, декоративная цель фитодизайна — далеко не главная. А главная — медицинская, профилактическая: как простыми и доступными средствами оздоровить место, где живет и работает человек: квартиру, самолет, служебный кабинет, цех. Средствами, действенность которых признают и ботаники, и психологи, и врачи, и художники, и дизайнеры,— травкой и листьями, цветами без целлофановой обертки, доступным лишь пониманью пчел запахом цветущей липы. Когда человек не по своей воле оторван от деревьев и цветов, ему надо помочь. Каким образом? Иной раз, чтобы скрасить канцелярскую сухость служебного помещения, достаточно узамбарской фиалки на подоконнике, или фуксии, или цикламена — кому что по душе. Если цвет и форма растений подобраны так, что на душе действительно становится легко, то это уже начало фитодизайна. Начало, ибо его средства — не только цвет и освещение, но и защита от шума и пыли, от болезнетворных микроорганизмов, тонизирующее (или напротив, успокаивающее) действие зеленого листа. Что касается защиты от пыли и шума, даже от бактерий, тут уже собрано немало экспериментальных данных; но вот с более J8
тонкими механизмами, скажем, с воздействием на центральную нервную систему, не все пока ясно. Говорят, а иногда даже пишут, что душистая герань якобы успокаивает нервы. Такие сведения не подтверждены пока наукой. Сотрудник отдела закрытого грунта Валерий Владимирович Снежко, изучающий декоративные растения с медико-биологических позиций, призывал нас к осторожности в суждениях насчет подобных экспериментальных фактов. Да, известно, что некоторые молочайные хорошо действуют на нервную систему и, возможно, на сосудистую тоже, помогают снять головную боль. Но безоговорочно рекомендовать лечение пуансеттией или эуфорбией нельзя. По крайней мере, сегодня, пока эффект не подтвержден клиникой и неясно еще, чем он вызван: то ли фитонцидами, то ли какими-то иными летучими веществами, то ли психотерапией. В Саду работали и работают и с одиночными растениями, и с группами (фитокомпозициями), в которые входят и чисто декоративные, и бактерицидные виды. Тем временем врачи из отдела медицинской ботаники ведут свои медицинские наблюдения, а биохимики из Никитского ботанического сада изучают химические тонкости дыхания растений, газохроматографическими средствами определяя вещества, которые могут быть целительным началом. Впрочем, чтобы создавать кра,- сивые и полезные для здоровья интерьеры, совсем не нужно дожидаться конца этих исследований. Речь ведь не об инъекциях, не о чужеродных для человека средствах химиотерапии, а о естественных условиях жизни. Что можно считать доказанным, так это противо- микробное действие многих растений в фитокомпози- циях. Причем не обязательно, чтобы у этих растений был какой-то особый аромат, как у мяты или лаванды. Приятный запах — это, конечно, хорошо, но непосредственно он с антимикробными свойствами не связан. В цехах киевского завода «Арсенал» проверяли, как действуют на стрептококки и стафилококки декоративно-лиственные растения — знакомая многим любителям-цветоводам пеперомия резедоцветная и несколько более экзотическая акалифа Уилиса, родом из Колумбии. И что же? Неподалеку от горшков с акалифой патогенных стафилококков стало намного меньше, а возле пеперомии они исчезли вовсе. ί9
Еще раз: это предварительные результаты. С «Фи- тоном» дело яснее: там аппарат задает концентрацию веществ, необходимых для лечения или профилактики, а не для туманной цели — подобрать лучшие условия человеку, лишенному возможности часто бывать на природе. В недалеком будущем, кстати, предполагают совместить оба метода: в комнатах, где лечат «Фито- ном», хотят создавать фитокомпозиции из тропических и субтропических растений. Чтобы польза от такого совмещения была наибольшей, необходимо точно знать, что, с одной стороны, может дать каждое конкретное растение и, с другой стороны, что требуется в каждом конкретном случае — в цехе органического синтеза, на автокомбинате, в лаборатории. Однако вернемся на землю — в теплицы и лаборатории Сада, где подбирают наиболее бактерицидные растения и их комбинации, совмещают растения по эстетическому и биологическому принципам (среди растений, как и среди людей, есть покладистые и неуживчивые). Заместитель директора Сада Андрей Филиппович Лебеда уверяет, что для поддержания здоровья людей можно и следует привлекать десятки новых растений. Причем вводя их не только в интерьеры, но и в повседневное наше питание: пусть одно дополняет другое. Три плодика актинидии по содержанию витамина С можно приравнять к ведру яблок. Молодые побеги вишни — это кладезь активных веществ. А боярышник? Арония? Рябина? Вы только представьте себе: в зимнем саду, в окружении роскошных цветов и неувядающей зелени,— несколько минут полного покоя, и стакан душистого настоя, и несколько чуть горьковатых ягод... После этого руки сами потянутся к работе. А может быть, не меньше бодрости и душевных сил дадут нам пряные растения, буквально сочащиеся биологически активными веществами? Эти растения изучают в лаборатории новых культур. Расположена она в маленьком одноэтажном домике с деревенским крылечком; за ним заставленный шкафами коридор, крохотные комнатки. И не скажешь, лабораторный корпус, если б не мемориальные доски в память о работавших здесь крупных ученых, не химико-биологический антураж: вытяжки, лабораторная посуда, полки, уставленные разного рода склянками. Да, здесь ведут и химические исследования, ра- 20
ботают с пахучими реактивами и с летучими растворителями, но типичные химические запахи отодвинуты на задний план, забиты другими ароматами — яблок, зелени, пряностей. Так пахнет осенней порой в доме, где со знанием дела запасают впрок летние плоды. Запахи не обманывали. В застекленных шкафах стояли не только и не столько реактивы, сколько бесконечные банки с герметичными крышками, и сквозь толстые их стенки виднелись густо-красные помидоры, лиловые сливы, молочные патиссоны и огурчики столь привлекательного цвета, что сразу же хотелось приступить к дегустации, которая, впрочем, вскоре и состоялась. Однако она началась не с банок, не с солений и маринадов, а с сушеных стебельков и листиков, разложенных по чашкам Петри: все-таки лаборатория... Наши любезные хозяйки — кандидат биологических наук Галина Михайловна Рыбак и Людмила Родионовна Романенко — выдавали нам образцы травок, разминали пальцами листочки, вдыхали запах и называли его пряным, острым, бальзамическим. Мы же, понюхав очередную травку, давали свою дилетантскую оценку: хорошо, очень хорошо, просто замечательно. А потом настал черед банок. Мы дегустировали их содержимое, не прерывая беседы, и поверьте, отнюдь не из вежливости нахваливала лабораторные припасы, точнее, лабораторные образцы. Приносим Саду свои запоздалые извинения — с дегустацией мы переусердствовали. Но соблазн был велик — недаром же и на профессиональных дегустациях в Киеве, в Москве, в других городах консервы, маринады и соленья Сада неизменно получали высшие баллы. Конкретно: 4,8 балла (в среднем) против 4,5 у лучшей продукции консервных заводов республики. Но Сад — он же ботанический, его дело наука, а не огурцы заготовлять. Какое он имеет отношение к маринадам? Самое что ни на есть прямое. Лаборатория новых культур пытается (и успешно) ввести в обиход — промышленный и домашний — малоизвестные или забытые растения, которые растут буквально под ногами. И дают возможность получать те самые соленья, которые мы описали выше. Консервная промышленность, да и вообще пищевая, равно как домашнее хозяйство, не может обойтись 21
без специй и пряностей — без корицы, гвоздики, перца, имбиря, шафрана, мускатного ореха. Не станем обсуждать здесь разумность этой привычки (хотя за редкими исключениями пищевые пристрастия разумны), поразмышляем лучше о той цене, которую за эту привычку приходится платить. Ни душистый перец, ни гвоздика, ни имбирь не растут у нас: их, как и много веков назад, привозят из тропических стран. И хотя сейчас уже не надо снаряжать экспедиции в заморские дали ради одних специй, и не на утлых парусниках везут пряности, а на могучих сухогрузах, все же благоухание обходится дорого. Но как быть, если мы, потребители, не желаем употреблять маринад без горошин перца и гвоздичных бутонов? Если эти горошины и бутоны заложены не только в банки, но и в стандарты, и в технические условия, из которых выкинуть слово труднее, пожалуй, чем из песни. А быть так, считают специалисты Сада, что постепенно надо вводить вместо заморских пряностей местные, корректируя по мере надобности и стандарты, и технические условия. И стали уже вводить, и, начав только, сберегают стране весьма кругленькую сумму инвалютных рублей ежегодно только по Украине, только в консервной промышленности, только на маринадах. Несколько лет назад лаборатория новых культур приступила к поиску растений — и местных, и таких, которые могут хорошо прижиться, но непременно ароматных, душистых, пряных, пригодных в пищу Впрочем, слово «новые» применительно к таким культурам несколько условно: новые они для промышленности. А так в большинстве своем это знакомые людям травки, издавна употребляемые если не в при готовлении блюд, то для лечения: майоран и чабер, базилик и витекс, шалфей и мелисса. Более того, на первых порах, чтобы обойтись без суровых, но необходимых медицинских испытаний, агрономы и химики Сада остановили выбор только на узаконенных фармакопеей травках. (Между прочим, следуя своим принципам приближения к природе и использования естественных сил, многие работники Сада лечатся при простудах и легких недомоганиях не антибиотиками или сульфаниламидами, а майораном и базиликом.) 22
Началась работа с экспедиций, с ботанического сбора трав, оценки их приспособляемости к климатическим условиям разных зон, способности выжить, размножаться, давать хороший урожай. Есть среди душистых трав неженки, но немало нашлось и стойких видов: майоран, например, прекрасно растет в открытом грунте даже под Москвой. Но в любом случае отобранные хорошо забытые новые культуры были испытаны на опытных делянках под руководством старшего агронома Александры Григорьевны Демченко; химики же в это время экстрагировали эфирные масла, выделяли компоненты, ответственные за аромат, разделяли на хроматографе, сравнивали хроматограм- мы травок с классическими — перца, гвоздики. Сейчас в коллекции Сада 127 растений, которые могут быть использованы в пищевой промышленности А узаконены, одобрены Минздравом и введены в стандарты пока только пять травок: представители перечной группы — майоран и витекс священный; гвоздичной группы — базилик обыкновенный и эвгенольный; ароматичной группы — шалфей мускатный Еще несколько растений проходят испытания и проверки — сельскохозяйственные, медицинские, органолептические Но этим заботы лаборатории не ограничиваются. Надо еще научить производственников пользоваться народными специями. И вот работники академического Сада принялись за несвойственное им дело — стали созда вать кулинарные рецепты. Рецепт плюс изготовленное гго нему соленье — может ли быть реклама надежнее? И на этом не завершается деятельность академической лаборатории. Что ни новый химический реактор, что ни пряная травка — проблемы с внедрением пока, к сожалению, остаются. Консервная промышленность — не исключение из правила, и в ней, как и во всякой другой отрасли, технология отлажена и с точностью до грамма известно, что, когда и куда класть. Зачем же новые хлопоты? Вот если б вовсе не давали гвоздики и перца, тогда другое дело. А то — дают же. Хотя порой и со скрипом. Сад настойчиво проталкивает отечественные травы на заводы. Его главный козырь: производство может иметь постоянно то, что ему нужно, никому не кланяясь, и с существенно меньшими затратами. Консервные заводы расположены в благодатных краях, а 23
значит, душистое сырье можно выращивать поблизости, на собственном участке или в соседнем колхозе. Тем более что Сад дает не просто рекомендации, но и агротехнику в деталях и советы по семеноводству, да и сами семена на первое время. И, наконец, впри- дачу заманчивую возможность класть в банки и бочки свеженькую, только что с грядки, травку. Ну а на другие сезоны и высушить можно, и заморозить. Впрочем, участок вблизи завода — это, наверное, только на первых порах, а дальше, надо думать, имеет смысл создать специализированные совхозы, наподобие тех, где выращивают лаванду или розы для парфюмерии. В таких совхозах можно готовить и экстракты — отрабатывается уже технология. Если все наладить как следует, то на всю страну хватит одного- двух хозяйств: урожайность очень высока. Мелисса, скажем, дает свыше 300 центнеров с гектара, а в банку идут считанные граммы. Экономический эффект от этих граммов был уже назван. А в частном случае на Херсонском консервном комбинате на тонну продукции экономия составила 8 рублей. Надо ли говорить, сколь многотоннажна огуречно-помидорно-яблочная продукция на юге Украины? Это все — день сегодняшний, а еще в большей мере — завтрашний. Работников Сада между тем волнует и день вчерашний, времена Киевской Руси: что росло тогда на днепровских берегах? Настоящий профессионал всегда испытывает доса: ду, когда самонадеянный дилетант допускает промах. Директор Сада А. М. Гродзинский упомянул в беседе с нами об одном неплохом, в общем-то, фильме, действие которого происходит в прошлом веке: там героине дарят прекрасные розы, выведенные всего лет десять назад. Незаметное большинству, это режет глаз специалисту как телевизионные антенны над средневековым городом или современный троллейбус на улицах предвоенной Москвы. Впрочем, антенны стараются спрятать, аксессуары, как правило, удается подобрать по эпохе, но с растительным миром то и дело промахи. Может быть, потому, что краеведческих и исторических музеев гораздо больше, чем ботанических садов. Несколько лет назад Киев отмечал юбилей. К празднику красили фасады старинных домов и освежали современные здания, золотили купола соборов и соору- 24
жали монументы. Ученые Сада выдержали нелегкую битву, .прежде чем убедили ответственных за это людей не высаживать у стен древнего монастыря каштанов и тополей, которые появились в городе не ранее XVIII века. Казалось бы, кто заметит, кроме специалистов? Но во-первых, на то и специалисты, чтобы заметить. И во-вторых, известное сегодня узкому кругу, завтра становится достоянием многих людей. Серебристая ель или североамериканская туя очень красивы, но в Киево-Печерской лавре они ничуть не лучше антенны над Кутузовской избой в Филях. Реставрация — не косметический ремонт, а восстановление, и никому не приходит в голову закрыть брешь в крепостной стене железобетонным блоком. И так же, как архитекторы и художники, расчищая поздние наслоения, воссоздают, насколько это возможно, первозданный облик старинного сооружения, так и ботаники изучают растительную культуру прошлого по древним рукописям, планам, иконографическим материалам Созданное человеческими руками неотделимо от природного окружения. Расставить деревья так, чтобы они не портили и не закрывали,— это наивный подход. Й деревья, и кустарники, и цветы должны быть современниками архитектурного сооружения, если, конечно, нас не устраивает бетонная плита под золоченым куполом. «Мы восстановили ассортимент растений для реставрации памятников, начиная с десятого века, не только по летописным и иконографическим источникам,— рассказывает научный сотрудник Сада Наталья Дмитриевна Успенская.— Многое нам подсказала сама природа. Лавру, как, впрочем, и всю историческую часть древнего Киева, окружали дубравы, а сейчас на весь заповедник — три дуба, со смотровой площадки лучшие виды закрыты сорными деревьями. Не только травы могут быть сорняками...». Многие растения древних времен были опознаны по иконам, фрескам, заставкам рукописей и гравюрам белее поздних веков. Например, непременные атрибуты изображения Киево-Печерской лавры — виноградная лоза и колокольчик; часто встречаются на миниатюрах фруктовые деревья. На одной из старинных гравюр по форме кроны узнается дуб. Каждую находку после тщательной проверки заносили в «ассортимент» своего времени. В списке X—XIII веков 25
оказались виноград, яблоня, вишня, дуб, липа, клен, вяз, калина, а из цветов — колокольчик, василек (цветочки лазоревые из старинных былин), резеда, гвоздика, лилия, медуница, пион. К XVII—XIX века-м добавились слива, абрикос, шелковица, крыжовник, каштан (наконец-то!), сирень, крокусы. Список еще не полон, но ему должны неукоснительно следовать те, кто воссоздает облик древних памятников древнего города. Многое уже воссоздано, и, по убеждению ботани ков, сделано это неточно. Предстоит еще снять несколько неуместных «антенн». Сад рекомендовал для заповедных зон ландшафтные рубки и посадки новых растений из упомянутого ассортимента, цветники во внутренних двориках, плодовые сады, газоны вокруг строений — так, как на рисунках и гравюрах, в былинах и песнях. После сообщений о фитодизайне, способном восстановить силы человека, или о миллионной экономии от пряных растений сведения о культурной флоре Киевской Руси могут показаться малозначащими. Уверяем вас, это равноправная работа Сада, о которой говорят с не меньшим почтением, чем о фитодизайне. Здоровье — очень важно, экономия — необходима; а есть еще культура, которой и сыт не будешь, и болезнь не исцелишь, и денег не заработаешь, а нужна она всем и каждому Академический Сад призван насаждать не только растения, но и свою, особую ботаническую культуру, которой редко кто из нас может похвастаться, хотя она, конечно же, есть неотъемлемая часть культуры общей. Вы можете отличить здание в стиле классицизма от готического собора? Вивальди от Бетховена? Конечно, что за вопрос! А жимолость от крушины? Да хотя бы пшеницу от ржи, но с первого взгляда? Трудно горожанину, что и говорить,— эвон где она, природа... Для того и нужен ему посредник — Сад. Через служебный вход в киевский ботанический сад проходят ежедневно 600 сотрудников. Через общий вход — сотни тысяч посетителей. Не сразу, разумеется, но постоянно, изо дня в день. А экстремальных значений этот поток достигает весной, когда расцветает гйрень: здесь, на высоком берегу Днепра, заложен уникальный питомник сирени, фантастический по оби- 26
лию и разнообразию форм сиреневый сад, где расцветает сразу миллион кистей. И насладиться этим зрелищем, надышаться на год вперед живым ароматом приходят сюда вечером, случается, по 70 тысяч киевлян. Что и говорить, первейшая обязанность академического Сада — научные изыскания: акклиматизация, интродукция, селекция, поиски перспективных видов — словом, настоящая наука. О ней говорилось здесь достаточно. Напоследок же совсем немного о ненаучных функциях, которые так естественны для каждого сада независимо от его ведомственной подчиненности. Сад есть сад. Итак, о рекреационной, как принято говорить в серьезной литературе, функции. О том, что Сад, расположенный в городе, становится местом отдыха горожанина, местом тихого общения с растительным миром, в который не втиснуты игровые автоматы и колеса обозрения, именуемые в народе чертовыми. И без комнат смеха хватает академическому учреждению забот: нужны асфальтированные дорожки и покрашенные скамейки, фонтанчики для питья и указатели, кое-где нужны ограды, а кое-где, особенно там, где цветы, и сторожа. И все эти заботы Сад несет, хотя ответственные его представители и ворчат иногда, что, дескать, заели совсем зги ненаучные функции. Однако никто и не помышляет о том, чтобы навесить замок на общий вход, как же в таком случае быть с насаждением ботанической культуры? А киевские ботаники ее насаждают, и не только в своем городе. Как часто случается, что наспех и без понимания сделанные посадки дичают и гибнут, и летит в окна навязчивый тополиный пух, и сплошняком посаженные деревья мешают солнечному свету пробиться в комнаты... Культура не насаждается приказом; Сад прививает ее словом и делом — знанием, людьми, проектами, посадочным материалом из своего питомника. По договорам, за деньги, а бывает, и добрым советом — по дружбе. Наконец, у Сада есть план по садам. Об этом рассказывал нам заведующий отделом парковедения и зеленого строительства Сергей Иванович Кузнецов. Этот отдел и создан специально для того, чтобы плодить сады — центры ботанической культуры в разных городах республики. Сейчас на Украине 25 ботанических садов, и у каждого свой профиль, свое главное на- 27
правление, помимо воспитательной и рекреационной функции. Киевский сад занят природой лесостепной зоны, Донецкий — промышленной ботаникой, Никитский— субтропическими культурами и биохимией растений. А в Запорожье работает единственный пока в стране, детский ботанический сад, где каждый год проходят школу экологического воспитания сотни ребят. Вот, наверное, опыт, который надо распространять в первую очередь. 25 садов есть, требуется по меньшей мере 50, и каждому надо помочь — знаниями и растениями, надо разобраться с планировкой и финансированием, заложить питомники, опытные участки и научные основы. Конечно, порождать новые сады — это отчасти и научная функция Сада, но прежде всего гражданская. Одна из важнейших идей академика Гродзинского и его коллег заключается в том, что во всех климатических и природных зонах страны, в каждом областном городе непременно должен быть свой Сад — центр экологического и эстетического воспитания, заповедник природной красоты, выставка достижений природы. Не так уж дорого это обойдется, если будет хорошо продумана архитектура ландшафта и подобран ассортимент растений, не в экзотике прелесть в конце концов. Были бы плоды. И не столько яблоки и груши, сколько плоды просвещения, плоды ботанической культуры, вообще культуры, для которой нужны и скальный сад с карликовыми деревьями, и водная гладь с кувшинками и лилиями, и тихая аллея с простыми скамьями, и буйство сирени на берегу реки. Словом, Сад.
УЧИТЕЛЬ И УЧЕНИКИ С первых же минут пребывания в Институте биоорганической химии Академии наук Узбекской ССР мы поняли, что такое восточное гостеприимство. Все двери распахивались перед нами, все собеседники охотно рассказывали и о тонкостях своего ремесла, и о достигнутых результатах, и о нерешенных проблемах. Пользуясь гостеприимством, мы и забрели однажды туда, где на появление корреспондентов не рассчитывали. В маленькой, до отказа набитой комнате дли нас освободили места (кому-то из хозяев пришлось сесть вдвоем на один стул) и дали возможность принять молчаливое участие в рядовом семинаре по генной инженерии хлопчатника. Вел семинар директор института академик Абид Садыкович Садыков. Тут мы впервые услышали обращение «устое» — в переводе с узбекского «учитель». Так называли директора. А он ко всем вместе обращался «ребята», к каждому в отдельности — «дорогой». — Наука так не делается, дорогой,— сказал Абид Садыкович.— Если каждый станет думать, что его подход самый лучший, никакой науки не будет. Эти слова были адресованы подтянутому молодому человеку, который только что закончил сообщение и теперь отвечал на вопросы, то и дело поворачиваясь к маленькой доске, сверху донизу исписанной формулами. Выбор методики своего исследования он обосновал так: времени в обрез, надо пользоваться той, что 29
побыстрее. Это и вызвало мягкий упрек учителя: наука так не делается, дорогой... И все же на этом семинаре делалась наука. Сложная современная наука, изучающая генетический аппарат хлоропласта — внутриклеточного образования, в котором идет фотосинтез. Речь шла о тонковолокнистом хлопчатнике, столь же ценном, сколь теплолюбивом и требовательном к солнечным лучам, хотя генетически он мало чем отличается от хлопчатника обычного. Не забудем, что Узбекистан — на самой северной границе хлопкосеяния, что водные ресурсы здесь почти на пределе. Генная и клеточная инженерия — вот что может дать новый импульс развитию хлопкопроизводства, позволит, если сбудутся возлагаемые на нее надежды, создать растение и неприхотливое, и с тонким волокном. «Дело, конечно, неимоверно сложное,— говорил нам завлаб доктор биологических наук А. А. Абдукаримов,— но как не пойти на риск, когда от возможного результата заранее кружится голова: миллион тонн!» Если хотя бы половина ежегодно собираемого в Узбекистане хлопка-сырца придется на долю тонковолокнистого, прибыль выразится в астрономических цифрах. Но сначала надо разобраться в генетических различиях растений-родственников, а ключ, как полагают,— в хлоропласте. Надо разобраться в его наследственном аппарате, найти ключевые звенья и выделить их, а потом ввести в другую генетическую цепь — того самого неприхотливого хлопчатника, который хорошо чувствует себя в Узбекистане. Как это сделать, пока неясно... А под окнами маленькой комнаты, прямо на институтском дворе, белеют кусты хлопчатника. Это делянка лаборатории генной инженерии. Неужто не хватает огромных полей? Когда семинар закончился, мы спустились вниз и обнаружили, что коробочек на кустах нет: просто верхушки растений обернуты белой бумагой, чтобы не случилось перекрестного опыления. Хлопчатник на делянке должен сохраниться в неприкосновенной наследственной чистоте, он из чистых, отобранных линий: материал для эксперимента. А потом доктор Абдукаримов отворил еще одну дверь, ведущую в теплую, душную камеру, где в идеальных для растений условиях на искусственной среде выращивают каллус — 30
растительную ткань, возникающую на месте повреждений, скопище однородных клеток, содержащих хлоро- пласты. Это — ткань-реципиент, в которую когда-нибудь введут деликатнейшими методами те самые гены, что отвечают и за тонкое волокно, и за высокий урожай, и за устойчивость к вилту, жаре, засухе, похолоданиям и прочей напасти. Из каллуса вырастят кусты хлопчатника, они зацветут и дадут семена, из них вырастят без перекрестного опыления новые кусты. Похоже, что мы несколько забежали вперед. На семинаре речь шла не о захватывающих дух перспективах, а о методиках и ближайших шагах. Учитель разговаривал с учениками на равных, иногда просил совета, спокойно выслушивал возражения, порою запальчивые. Вот уж правда: учитель и ребята... А ребята, между прочим, большей частью уже кандидаты наук, у каждого, помимо общего научного интереса, есть свой собственный. Но директор проявляет твердость: на свете много интересного, но сил на все не хватит, оставим за собой собственное поле деятельности и попробуем продвинуться на узком, зато своем направлении. Впрочем, если просуммировать работы института, то про узость говорить не приходится. Потому что центральная тема в институте — химия хлопчатника и веществ, из которых это растение состоит и которые из него извлекают,— это и есть та самая биоорганика, которой институт занимается. К тому же лаборатория полифенолов (по старой памяти ее называют еще лабораторией химии хлопчатника) — начало, корень института, из нее он вырос и стал тем, что есть сегодня. Любой практический результат, полученный в этой лаборатории, сулит огромный эффект, потому что все цифры, связанные с хлопком, имеют миллионный порядок. Даже то, что остается на полях после уборки урожая, измеряется миллионами тонн стеблей и листьев. Хлопчатник выращивают не меньше четырех тысячелетий, из него получено 1200 продуктов, но все его возможности еще не исчерпаны. В кабинете заведующего лабораторией кандидата химических наук А. И. Исмаилова висит наглядная схема: в центре — растеньице хлопчатника, а от всех его надземных и подземных органов расходятся в разные стороны лучи и упираются в колонки химических формул. В таблиие 31
более ста индивидуальных веществ. «Вся органическая химия»,— говорила нам Н. И. Барам, ветеран лаборатории. Химия хлопчатника изучает "жирные кислоты и высокомолекулярные спирты, углеводороды и катехины, витамины, белки и многое другое. Садыков и его ученики шли, как обычно, от фундаментального исследования каждого выделенного вещества; они. определяли строение и свойства, печатали статьи и защищали диссертации. А построив фундамент, затеяли огромное дело — комплексное, без отходов использование хлопчатника. От вершков до корешков. Включая все, что между ними. До последнего времени человечество использовало лишь самые вершки хлопчатника — его коробочку, в которой находятся семена (для извлечения масла) и волокна (всем известно, для чего). Но хлопок-сыр/ец (главная цель хлопкороба) по массе составляет лишь треть растения. Остальные две трети распределяются так: листья — 22 %; стебли, или гуза-пая,— 24; створки коробочек — 12; корни — 9 %. Из всех остатков лишь шелуху да еще линт (мелкое волокно, опушка семян, отделяемая на хлопкоочистительных заводах) использовали на гидролизных заводах и частично как добавку к грубым кормам. Остальное не просто пропадало, а создавало дополнительные хлопоты — как избавиться? Институт доказал, что надо не избавляться, а использовать. Листья. Урожай листьев можно собирать дважды: во время чеканки, когда у молодых растений, чтобы лучше кустились, обрезйют верхние побеги, и после обработки безвредными дефолиантами, заставляющими растение сбрасывать листья, что необходимо для машинной уборки. А в листьях — 17 органических кислот, в том числе такие важные для пищевой промышленности, как лимонная и яблочная. Лаборатория полифенолов доказала, что из бросовых листьев можно и нужно получать эти кислоты. На заводе уже переработано 15 тысяч тонн листьев, получено 250 тонн пищевой лимонной кислоты... Из листьев получены также витаминные добавки к кормам, содержащие, помимо прочего, стимуляторы роста. Добавка действует: рост животных и птиц ускоряется. 32
Гуза-пая. Стебли хлопчатника уже перерабатывают (пока, правда, далеко не все) в древесностружечные плиты. Это решение, вероятно, не станет главным. Стебли на 40 % состоят из целлюлозы, которую жаль загонять в плиты, это сырье для гидролизной промышленности. Корни. О них чуть подробнее, чем обо всем прочем, ибо как раз в корнях больше всего уникального по химической структуре и физиологической активности полифенольного соединения госсипола (по родовому латинскому названию хлопчатника Gossipium). Еще недавно от госсипола старались избавиться. Он есть и в семенах, откуда попадает в хлопковое масло, придавая ему горечь и желтую окраску. Из масла госсипол удаляют, как и прежде, но не выбрасывают, а отправляют на переработку. Противомикробные и противовирусные свойства госсипола были замечены давно, но понадобились тщательные химические, биологические и медицинские исследования, чтобы приготовить действенные препараты на его основе. Есть даже комплексная программа по созданию таких лекарственных препаратов. В ней участвуют 16 институтов и предприятий страны, а ташкентский институт ее возглавляет. Работы по программе уже привели к созданию новых лекарств. Одно из них — линимент госсипола — выпускается промышленностью, им лечат некоторые вирусные инфекции и кожные заболевания. Другие препараты испытываются в клиниках. Вот, например, один из них — мегосин (средний слог — от госсипола). Это хорошее средство в борьбе с вирусами герпеса, столь же активными, сколь и зловредными. Лихорадка на губах вам не знакома? Это из-за герпеса, не в самом, впрочем, грозном проявлении. Другой препарат — батриден, иммунодепрессор. Потребность в нем гораздо меньше, зато значение его, пожалуй, выше. При пересадках почек и некоторых тканей необходимо подавлять реакцию отторжения, для этого больным и вводят угнетающие иммунитет препараты. Один из самых эффективных — имуран; его приходится покупать за валюту. Так вот, батриден — полноценный заменитель имурана. По некоторым свойствам он даже его превосходит: меньше побочных реакций. В институте подумывают уже о строительстве своего фармацевтического производства и для 33
эксперимента, и для массового выпуска лекарственных форм. Химия хлопчатника широка, о других ее приложениях скажем бегло. Фитоалексины, на основе которых разрабатываются препараты против вилта. Тур- булизаторы для бурильных растворов, облегчающие глубокое бурение скважин. Противозачаточные средства без побочных эффектов. Добавки, ускоряющие твердение цемента и увеличивающие его прочность. Препараты для ветеринарии. Недавно в институте проходил международный симпозиум. Гостям, как полагается, показали лаборатории и рассказали, что можно сделать из хлопчатника. А потом, памятуя о вкусах, предложили не чай, а более привычный приезжим людям кофе. Один из иностранцев, принимая чашечку, спросил недоверчиво: «Of cotton?» («Из хлопка?») А что, нельзя ли и в самом деле сотворить из хлопчатника какой-нибудь тонизирующий напиток? Впрочем, есть задачи и поважнее. У хлопчатника около двухсот вредителей и болезней. Если сидеть сложа руки, они съедят его весь. В кабинете заведующего лабораторией химии феромонов и гормонов доктора химических наук А. А. Аб- дувахабова мы столкнулись с вредителями лицом к лицу. Они сидели на больших листах клейкой бумаги, этакие серенькие мотыльки (да простят нас энтомологи— знаем, что бабочки). И они-то съедят? Дай им волю!.. Хлопковую совку бьют насмерть инсектицидами. Химические залпы накрывают не только цель, но и все вокруг: почву, воду, даже воздух. Поэтому где только можно химические методы заменяют биологическими, и делают это в первую очередь сами химики: они лучше других знают баланс между благами и опасностями химизации. Пользуясь междоусобицей в мире насекомых, на совку напускают ее естественных врагов — трихограм- му и габробракона; первая поражает яйца совки, второй — ее гусеницу. Еще с одним вредителем — бело- крылкой расправляются, выставляя против нее трихо- поруса, тоже яйцееда. Такой способ экологически безупречен, но у него есть недостатки. Во-первых, когда хлопковой совки и других вредителей особенно много (обычно в середине 34
лета), биологические методы бессильны; во-вторых, услуги наемников обходятся недешево, а нужно этих полезных паразитов десятки тысяч на гектар, а гектаров миллионы. В общем, хорошо бы какой-нибудь третий способ. Он известен; надо* использовать феромоны — вещества, которые выделяют самки для привлечения самцов. Феромонами можно увести самцов неведомо куда, предотвратить размножение популяции и поставить хлопковую совку на грань вымирания. В лаборатории феромонов по ночам можно наблюдать жутковатую картину: в комнате, освещаемой тусклым светом красного фонаря, люди в белых халатах возятся у застекленного бокса. Совки — ночные насекомые. Железа, которая источает манящий самца аромат, набухает у самок ночью, а значит, ночью и надо брать феромон, причем не зажигая яркого света, чтобы не спугнуть совок. Вот и работают в полутьме, отсасывают вакуумом продукт железы, чтобы потом, при свете дня, разогнать и проанализировать. Феромон хлопковой совки — многокомпонентное вещество, воссоздать его полностью затруднительно, да и дорого. К счастью, для обмана самцов хватает одной-двух составляющих. Соединения эти — не экзотика, синтез их известен; однако промышленность таких веществ не выпускает, так что приходится нарабатывать их самим. Восемь узловых стадий, около ста этапов — рядовой синтез. Плюс тонкая очистка и разделение смеси на цис- и транс-изомеры, потому что на смесь самцы не обращают внимания. Несколько месяцев работы химика-органика, и в результате 5—10 граммов вещества. Но это только первая часть работы. Теперь добытое такими трудами вещество надо наиболее экономно использовать. Около миллиграмма синтезированного феромона наносят на твердый носитель и кладут его в ловушку. В простейшем случае ее можно вырезать из молочного пакета, лишь бы были крыша да стенки — не только защита от дождя, но и препятствие для птиц, которые захотят полакомиться отловленными бабочками. А бабочки все до единой нужны исследователям. Ловушки с липкой бумагой и феромоном ставят в поле. В 1986 году их расставили на нескольких ты- 35
сячах гектаров, из расчета одна ловушка на 2 гектара. Самцы, как и ожидалось, прилипали к клейкой бумаге, как в кабинете завлаба. Если вас интересует, достаточно ли одной ловушки на гектар-другой, чтобы переловить всех самцов, скажем определенно: нет, не достаточно. Для этого в масштабах республики потребуются десятки килограммов феромона. Институту еще предстоит, закончив строительство опытного производства, наладить полупромышленный синтез этих веществ. Но и сейчас, располагая миллиграммами, можно получить серьезный экономический и экологический эффект. Феромон хлопковой совки применяют пока не для уничтожения бабочек, а. для оценки их численности. Оценка помогает выбрать рациональный способ борьбы. . Пока в ловушке нет или почти нет совок, ничего предпринимать не надо. Как только в западне оказались 2—3 самца, самое время выпускать трихограмму или габробракона. А если срок упущен и там уже 15—20 бабочек, то выпускать их — только зря деньги переводить и, как ни грустно, надо подключать химические методы. Точный учет позволяет начать биологическую борьбу в оптимальные сроки, а если почему-либо это не удалось, то вовремя переключиться на химические способы. В результате—и прибавка урожая, и огромная экономия на трихограммах с габ- робраконами, и сокращение обработок инсектицидами. А просто на удивление: элементарная ловушка, миллиграммы феромона... Однако вернемся с хлопкового поля в новенькое, хорошо смотрящееся здание института. Театр, как известно, начинается с вешалки. Институт — с вестибюля. Вестибюль в Институте биоорганической химии просторен и чист, доска приказов и объявлений на видном месте: сообщения о теоретических семинарах, горящих путевках в дома отдыха и предстоящих выездах в подшефные колхозы... Под стать вестибюлю и весь институт — аккуратный, с кондиционерами в каждой комнате, с просторным зеленым двором, где расчетливо оставлено место для будущих построек. Академик Садыков, ученый с мировым именем, каждый день находил время для строительных дел, участвовал в планерках и летучках, добывал кирпич, цемент и отделочные материалы. Его ученики рыли ка- 36
навы, месили раствор и клали стены — кто что умел. Участвовавшие в стройке сейчас составляют ядро института. Построив свой дом, сотрудники ИБОХа — на сегодняшний день около 350 человек, в том числе 120 научных работников, средний возраст 31 год — так и остались его хозяевами. Обычно или во всяком случае нередко научный коллектив, возглавляемый корифеем, патриархом, управляется жестко, централизованно, по. строгим иерархическим принципам. Разумеется, демократические формы сохраняются, но в научных вопросах решения научного лидера обсуждать не принято. В ташкентском институте создана благожелательная атмосфера всеобщего и равного участия исследователей в творческих делах коллектива, не позволяющая никому слишком возомнить о себе. Вот один из механизмов — анкета-опросник. Она была роздана всем сотрудникам, каждый отвечал на нее по доброй воле и анонимно. Вопросы поставлены в лоб: что вам мешает успешно вести исследования; ваше мнение о научном направлении лаборатории; какие работы института вы считаете бесперспективными; ваши предложения по улучшению работы — дирекции, научных семинаров, общественных организаций, бухгалтерии и так далее. Наверное, можно было бы сделать анкету и пр- хитрее, разбросать здесь и там милые сердцу социолога вопросы-ловушки и вопросы-дубли, выявляющие искренность ответов и представительность опроса. Но и без этого многое прояснилось и было исправлено. Один (только один!) научный сотрудник пожаловался, что его тема слишком мелка, а сменить ее он не может. С той поры каждую тему каждого научного сотрудника обсуждает с ним руководство института при участии представителей различных служб — и экономической, и патентной, и той, что отвечает за внедрение. Ташкентский институт тесно связан с московской академической наукой, которая щедро помогает узбекским коллегам — принимает стажеров, делится оборудованием. В институте нас просили особо назвать научные коллективы Института молекулярной биологии и Института биоорганической химии АН СССР. Тезка ташкентского ИБОХа пожертвовал комплект приборов 37
для лаборатории, не вполне обычной. Одну из комнат этой лаборатории здесь называют комнатой Шемякина. Поначалу она была задумана как мемориал выдающегося советского химика академика Μ. Μ. Шемякина — идейного вдохновителя многих исследований, которые ведутся сейчас в ташкентском ИБОХе. А потом она стала чем-то вроде школьного класса. Здесь собираются исследователи из среднеазиатских республик, Казахстана, Закавказья, Молдавии, слушают лекции и сообщения крупнейших специалистов, учатся современным методикам на сложных, высокого класса приборах, здесь проводятся всесоюзные школы по пептидам и белкам. Словом, классная комната. У нее вполне деловой вид. Она уставлена деловой мебелью, на самом видном месте, конечно же, портрет Μ. Μ. Шемякина. Шкафы, набитые книгами, и неизбежные восточные приметы: ковер, чайный сервиз. Однако больше, чем в ковре или в чае, местный научный колорит проявляется в фотографиях на стене: куст хлопчатника, каракурт крупным планом... Каракуртом в институте занимаются много и всерьез. Природа целесообразна, и не надо подходить к ней с мерками человеческой морали. Вот он, один из самых мрачных представителей малосимпатичных членистоногих. Его милая самочка вскоре после свадьбы отравляет ядом своего беззащитного супруга и съедает его, а потом откладывает коконы — от одного до тринадцати — ив каждом несколько сот яиц. Англичане даже в научной литературе называют каракурта black widow, то есть «черная вдова». Оставшись в одиночестве, вдовушка, сохранившая изрядный запас яда, продолжает свое черное дело. Своими токсинами она обездвиживает насекомых, после чего выделяет ферменты, которые переваривают кузнечиков и прочую живность. Теперь можно не спеша лакомиться готовым к употреблению блюдом. Что ж, природа не дала «черной вдове» иного способа получать пропитание. Беда совсем в другом. Укус каракурта может убить, даже лошадь, даже верблюда. Ветеринарии не известны способы лечения домашних животных, укушенных каракуртом. Пастухи рассказывают, что верблюд, которого укусила «черная вдова», стремится залезть в воду и остается там, пока не выздоровеет или пока не погибнет. Но зачем каракурту верблюд? Его яд действует на насеко- 38
мых, на ящериц — это понятно, надо добывать пишу. При чем же тут парнокопытные? Академик Садыков рассказал еще одну историю-загадку — про анабазин, аналог никотина. Этот растительный токсин выделили из растения анабазиса, а потом обнаружили в организме муравья. Зачем муравью анабазин? «Нами движет любопытство,— сказал академик.— Без него в науке не подняться выше середняка». Примем в качестве гипотезы, что движимые исключительно любопытством руководители института и создали отдел зоофитотоксинов. Выбор объектов куда как широк, а зачастую уникален. И если разобраться с токсинами, изучить их строение и понять механизм действия, то, может быть, ядам членистоногих удастся найти лечебное применение. А кроме того, можно будет сделать надежные противоядные сыворотки. Группа исследователей во главе с доктором биологических наук А. А. Ахуновым обнаружила в яде каракурта и выделила в гомогенном виде ферменты — холинэстеразу и кининазу; они есть также в ядах сколопендры, тарантула и других обитателей пустыни (впрочем, кининаза есть и в томатах). Кининаза в организме человека и животных лишает активности кинины — полипептиды с многообразным биологическим действием, регулирующие местный кровоток и проницаемость капилляров. Любопытен сам факт обнаружения кининазы, но еще любопытнее, что ее активность в яде «черной вдовы» значительно выше, чем во всех других природных объектах. Если сравнивать, например, с ядом среднеазиатской гюрзы, то выше в 1400 раз. Столь активные ферменты могут оказаться полезными для установления структуры белков. И вполне возможно, их удастся использовать в медицинских целях. Химическое строение токсинов изучают в лаборатории химии белков и пептидов, которой руководит кандидат химических наук Ш. И. Салихов. В роде Latro- dectus, к которому принадлежит «черная вдова», есть и белая ее родственница, а также весьма на нее похожий внешне паук — псевдокаракурт. В яде всех этих пауков найдены токсины одной и той же структуры, но содержатся они в разных количествах, и больше всего их в железах «черной вдовы». Из-за этого она особенно опасна. 39
Давно уже было высказано предположение, рассказывает руководитель лаборатории физикохимии макромолекул кандидат физико-математических наук Т. Ф. Арипов, что токсин, взаимодействуя с биологической мембраной, как бы погружается в ее гидрофобную область. В лаборатории это подтверждено. Молекулы токсина метят спиновыми метками, вносят на поверхность мембраны и снимают спектр ЭПР — электронно- парамагнитного резонанса. Его расшифровка позволяет судить о том, осталась ли молекула на поверхности или же, раздвинув цепочки липидов, пробилась в мембрану. Оказывается, раздвигает и пробивается. Если же знать заранее аминокислотный состав белкового токсина и его молекулярную массу, если определить форму молекулы, то можно предсказать, насколько раздвинутся липидные цепи под натиском токсина. Но зачем, спрашивается, надо это знать — опять из любопытства? Если хотите, да. Разве не любопытно понять, каким образом проходят внутрь клетки лекарства? Но если ставить эксперимент на лекарствах, то ключевые моменты проникновения можно и проглядеть. А с токсинами картина наглядная: они лезут в клетку напролом. Как это происходит, каковы механизмы электрофизиологической активности токсинов, можно ли усилить или ослабить их действие—всем этим занимается группа низкомолекулярных токсинов во главе с кандидатом химических наук А. А. Са- дыковым. ...А работать с каракуртом несладко. Пауков отлавливают работники Среднеазиатского зонального зоокомбината. Эту добычу приходится брать пинцетом, извлекать яд шпателем. И яда-то по 30 микрограммов от каждой вдовушки. Вот и проходят они сотнями через руки исследователей. Хотя со стороны глядеть страшновато, научные сотрудники уже навострились и обходятся с каракуртами запанибрата. Но случайная встреча с каракуртом в чистом поле опасна. Попутно с изучением тонких механизмов и созданием шеститомной монографии о природных токсинах исследователи ташкентского ИБОХа и нескольких других институтов уже создали сыворотку против укуса белого каракурта. Скоро, надо надеяться, придет очередь и черной вдовы. А тем временем в институте изучают ее заклятого врага — осу-пампиллу: чтобы выяснить, не удастся ли чисто биологическим пу- 40
тем свести природную популяцию каракуртов к минимуму... «Мы пляшем от фундаментальной научной печки,— заметил как-то академик Садыков,— но не упустим своего шанса внедрить что можно. Это относится не только к хлопчатнику и лечебным сывороткам...» В институтских лабораториях мы не раз слышали о полезных услугах недавно созданного подразделения, которое называют изотопным блоком. Когда разрабатывали фармакопейную форму госсипола, то для изучения фармакокинетики в госсипол ввели радиоактивный углерод-14. Встал вопрос о миграции врагов хлопковой совки— их пометили йодом-125. И так далее: то одна лаборатория, то другая спускает заказы изотопному блоку, там их быстро и квалифицированно выполняют, а в промежутках между этой важной рабо* той еще делают кое-что на сторону, пополняя институтский бюджет. Ввести изотопную метку в молекулу физиологически активного соединения совсем не просто, и делается это, конечно же, вовсе не иголкой. Однако процедура достаточно рутинная, чуть ли не поточно-серийная. К тому же есть Всесоюзное объединение «Изотоп», так что, видимо, институтскому блоку хватает работы просто потому, что кое-что пока в дефиците и для бесперебойной работы лучше иметь натуральное хозяйство... Оказывается, все не так. Руководитель группы радиохимических методов исследований кандидат биологических наук А. А. Таканаев разъясняет, что объединение «Изотоп» выпускает многочисленные полупродукты, органические кислоты и спирты, например, но не тонкие препараты для биохимических исследований. К тому же эти препараты нужны в мизерных количествах. Сегодня ИБОХу требуется госсипол с меткой, завтра — другой полифенол, потом алкалоид. Даже если объединение примет заказ, то выполнит его, пожалуй, когда надобность уже отпадет. Не в последнюю очередь потому, что такой синтез, даже если известен его принцип, отнюдь не рутинное дело. Возьмем, к примеру, биогенный амин декаметоний, с которым много работали в институте. Есть классический синтез, ясно, как ввести метку — через спирты: радиоактивный углерод попадает в тот или иной конец десятизвенной цепочки. Однако для исследований 41
миграции амина в организме это не годится. При первом же превращении у декаметония будут отщеплены концевые группы, те самые, где метка, и все труды впустую. Нет, надо загнать меченый атом в середину молекулы, а для верности пометить метильные группы тритием — вот тогда будет толк. На такие синтезы уходят месяцы, и при нынешних ценах они часто оказываются нерентабельными. Для хозрасчета выгоднее грубый синтез... Препарат вроде декаметония стоит за границей около 10 тысяч долларов за милликюри. Более активный препарат, с двумя метками вместо одной, институт продает по действующим расценкам за несколько сот рублей. Все-таки для сверхсложных препаратов нужны какие-то иные методы ценообразования или хотя бы оценки экономического эффекта. Пока сотрудники изотопного блока делают тонкие и сверхтонкие синтезы для многих институтов если не из чистого альтруизма, то за явно неадекватную плату. А препараты очень нужны: для того, чтобы следить за превращением лекарственных препаратов в организме; для изучения работы ферментов; для радиоиммунного анализа, едва ли не самого тонкого из существующих на сегодняшний день, для определения гепарина в крови — радиометоды позволяют сделать это за несколько секунд. И для многого другого. Работа изотопного блока тоже вплетена в хлопковые дела. Госсипол и полифенолы уже были упомянуты; вот еще связующая ниточка. Синтетические феромоны позволяют точно определять время для выпуска врагов хлопковой совки. Но сколько их выпускать? Нынешние рекомендации не позволяют сказать точно, где и в каком количестве надо отправлять на хлопковые поля габробракона, трихограмм и трихо- поруса. Но всегда же хочется подстраховаться, чтоб было наверняка, иначе и перерасход полезных насекомых, и неоправданные затраты труда... Насекомых кормят смесью из меченых аминокислот и Сахаров и выпускают в поле. Поначалу радиохимики отлавливали габробраконов сачками, отделяли меченых от немеченых, чтобы определить пути и скорость миграции (в конечном счете эти характеристики решающие для точного выбора числа и места выпуска энтомофагов, врагов вредных насекомых). Но 42
такой отлов оказался не очень эффективным: слишком уж малы и подвижны эти энтомофаги. Тогда исследователи приняли другое решение: испытывать на содержание изотопной метки не габро- бракона или трихограмму, а их жертвы — гусениц или яйца той же совки. Ведь какое-то количество изотопа, пусть и малое, перейдет в тело жертвы, а приборы достаточно чувствительны, чтобы обнаружить и эти ничтожные примеси, оставшиеся в обездвиженной хлопковой совке после нападения врага. До недавнего времени на хлопковых (а также томатных) полях габробраконов выпускали на расстоянии около 30 метров. Хотя каждый стоит только 2 копейки, но общее их число таково, что счет идет на многие миллионы... Результаты, полученные ташкентскими радиохимиками, свидетельствуют о том, что расстояние можно увеличить до 200—300 метров и снизить затраты труда в несколько раз. В расчете на гектар это удешевляет обработку на рубль, но за сезон шесть обработок, и под защитой габробракона — сотни тысяч гектаров. Словом, если в республиках Средней Азии этот способ получит широкое распространение, то экономический эффект составит около 5 миллионов рублей. Но это — в ближайшем будущем. А как сейчас обстоят дела с экономическими показателями в академическом институте? Перед отъездом из Ташкента мы побывали на заседании, посвященном научным и хозяйственным итогам деятельности института. Докладывал заместитель директора А. А. Ахунов. И мы вновь услышали знакомые слова: «госсипол», «листья хлопчатника», «наработанные граммы феромона» и «милликюри меченых холинорецепторов», «токсины», «хлоропласт», алкалоиды, полученные из ежовника безлистного. Один из этих алкалоидов — уже упоминавшийся нами анабазин — известен многие годы, но лишь недавно в лаборатории фармакологии (ею руководит доктор медицинских наук С. Н. Насиров) у него обнаружено полезнейшее свойство: анабазин помогает отвыкнуть от курения, препарат на основе этого алкалоида выпускается в больших количествах. После каждого результата назывался экономический эффект. Анабазин-гидрохлорид— полмиллиона; линимент госсипола, который готовят на химико-фар- 43
мацевтическом заводе в Лубнах,—200 тысяч; нейро- токсины для изучения передачи нервного импульса — более 3 миллионов (меньше покупаем за границей); иммунодепрессант батриден — около миллиона. И еще — пятьсот статей, пять монографий, лечебный эффект, социальный эффект, и опять — сотни тысяч... В общем, только за год почти 15 миллионов рублей, отдача на рубль затрат — как минимум три с полтиной. Потом выступали завлабы, хозяйственники, экономисты, ученые из других институтов, руководители отделов академии. Говорили одобрительно о фундаментальности и о выходе в практику. Один из академиков-секретарей даже посоветовал попробовать госсипол против ишемической болезни сердца и цирроза печени. А потом выступил директор и стал говорить о том, что надо сильнее налегать на теорию, потому что без нее не будет не только рублей, но и копеек. А с другой стороны, внедрять надо быстрее и энергичнее, ибо уже запасенное и накопленное в научном плане могло бы дать гораздо больше, будь при институте внедренческие бригады на паях с заинтересованными министерствами. На том и закончили: последнее слово за учителем. Когда книга уже ушла в набор, пришло сообщение о смерти академика Садыкова. После себя он оставил институт, идеи, учеников.
ИСКУССТВЕННЫЕ ВАКЦИНЫ В этой главе мы изложим причины и обстоятельства, побудившие специалистов по иммунологии и химии полимеров к совместным действиям, благодаря чему удалось превратить слабые антигены в сильные, обойти генетический контроль иммунитета и сделать первую в мире искусственную вакцину против гриппа на основе неприродного полимера. Написав эти вводные фразы, мы опередили события, но зато сразу ввели читателя в круг обсуждаемых проблем и дали представление о широте и значимости темы. Понятно, что в работе участвовало (и участвует по сей день) множество исследователей, и мы приносим им извинения за то, что их вклад особо не оговорен. Но два ведущих научных учреждения, две мастерские науки, где сумели запустить иммунную систему с помощью не природных веществ, а искусственных полимеров и тем самым обойти генетический контроль, мы назовем сразу. Это Институт иммунологии Минздрава СССР и Московский университет, точнее, его кафедра высокомолекулярных соединений. Вся информация, здесь содержащаяся, получена из первых рук, от руководителей работы — академика Рэма Викторовича Петрова, его заместителя профессора Рахима Мусаевича Хаитова и академика АН СССР Виктора Александровича Кабанова, заведующего кафедрой МГУ. Напомним читателю, что чужеродный для данного 45
организма белок или полисахарид, вызывающий иммунную реакцию,— это антиген. Для его уничтожения белые кровяные клетки — лимфоциты вырабатывают антитела — белки, которые уничтожают антигены, а также нейтрализуют вредные вещества, выделяемые микроорганизмами. Остальные термины, которые, возможно, понадобятся нам для разъяснений, мы введем по ходу дела. Начнем с самого последнего — с искусственной противогриппозной вакцины, с факта ее появления. Это даст нам возможность сказать несколько слов о лабораторных мышках, которые, будучи заражены заведомо смертельной дозой вируса гриппа, выжили все до единой. Первая публикация об этой вакцине появилась в 1984 году. Если условно изобразить вирус гриппа, то он будет выглядеть как крохотный шарик с шипами-тетраэдрами на поверхности, напоминающими треугольные молочные пакеты. Шипы носят название гемагглютинина. Известно, что это вещество имеет антигенные свойства, хотя само по себе вызывает очень слабый иммунный ответ: наш организм не умеет как следует с ним бороться. Есть тонкие способы, которые позволяют срезать гемагглютинин с помощью ферментов. Тогда его. можно ввести мышам. Если заразить их после этого гриппом, то немногие выживут, большинство погибнет. Такая вакцина никому не нужна. Но тот же гемагглютинин, пришитый к синтетическому полимеру и введенный таким же мышам (еще раз: их заражают затем смертельной дозой вируса), дает настолько прочный иммунитет, что ни одна мышь не погибает, во всяком случае, от гриппа. Если посчитать в селезенке число клеток, образующих к вирусу антитела, то оно с нуля в контроле возрастает до сотен, когда введен только гемагглютинин, и примерно до десяти тысяч при вакцинации антиген-полимерным комплексом. В этом вся соль; не сочетание свойств, а качественный переход в новое состояние, при котором возникает иммунитет к такому заболеванию, к которому, судя по всему, его очень трудно создать. Это не единичный эксперимент. Уже начались клинические испытания, о результате которых — каким бы он ни оказался — авторы надеются в свое время известить читателей. 46
Есть много болезней — вирусных, бактериальных, паразитарных, на которые организм человека реагин рует слишком слабо, и возбудители буквально прошибают иммунитет. Пастеровские вакцины против таких болезней бессильны: в крови не появляются антитела, способные побороть* возбудителей и нейтрализовать их токсины. О гриппе уже сказано, еще примеры: гепатит, дизентерия, венерические болезни, малярия, может быть, рак. Против них нет сколько-нибудь эффективных вакцин, потому что слишком слаба наша иммунная реакция. Но не только это заставляет искать вещества, которые активировали бы иммунный ответ организма. В отличие от многих других его систем иммунная — производящая. Она вырабатывает продукцию — белки- антитела. А это уже из области столь популярной в наши дни биотехнологии. Эффективность вакцин и выработка антител после их введения зависят от силы иммунного ответа у того или иного животного — кролика, лошади или овцы. Лечебные антитела выпускают десятками и сотнями миллионов доз, иммунную реакцию можно подсчитать в рублях или долларах. Кроме того, самые избирательные, самые точно действующие биореактивы (например, для анализа на инсулин) — тоже антитела. По всем этим причинам необходимо найти способы, позволяющие вырабатывать антитела быстрее и в большем количестве, ибо биотехнология становится важной отраслью хозяйства. Давайте зададимся вопросом: что такое нынешняя вакцина? Это убитые или ослабленные микробы либо вирусы (так называемая пастеровская вакцина). В вакцине очень много, иногда до 95 % ненужного балласта. Когда нам (а хуже того, нашим детям) делают прививку, наш иммунный аппарат, помимо требуемых антител, нарабатывает тьму-тьмущую лишнего, вызывающего только побочные реакции. Но разве современная наука не знает способов, как очистить нужное от ненужного? Знает. Однако, если препарат чистить и чистить, то в один прекрасный день он перестанет действовать вовсе; расставшись с балластом, с носителем, молекула потеряет иммунные свойства. Но это не все. Эдуарду Дженнеру, который, благодаря острой наблюдательности, терпению и, может 47
быть, отчасти везению, придумал самую первую в мире вакцину — противооспенную, помогли сами вирусы оспы: их антигены относятся к числу тех немногих, которым для энергичной выработки антител после вакцинации не требуется усилитель, адъювант. Большинству же вакцин требуются адъюванты,— вещества, которые стимулируют иммунный ответ организма. Животным вкалывают полный адъювант Фрейн- да (масло + вода + бактерии туберкулеза), людям — неполный, без бактерий, либо неорганику, наподобие гидроксида алюминия. Все это агрессивно, плохо растворимо и грозит осложнениями; существует даже термин «адъювантная болезнь». Но иначе не защитить ни от столбняка, ни от дифтерии. Итак, у исследователей были по меньшей мере две цели: научиться вызывать иммунитет ко всем возбудителям и сделать его достаточно сильным без адъю- вантных добавок. Подход долгое время был таким: выделяли по возможности чистый антиген, вводили его животным, смотрели, как вырабатываются антитела. Исследователь имел дело только с первой и последней фазами сложнейшего процесса. Новый подход исследователей из Института иммунологии, Московского университета и их коллег заключался в том» что вместо перебора веществ в надежде раскрыть механизм стали изучать механизм, чтобы найти вещество. Задолго до того как появились иммунология и генетика, люди знали, что одного валит с ног первая же волна инфлюэнцы, а другого все волны благополучно минуют, что и в самой жестокой эпидемии кто-нибудь да выживет, чтобы потом поведать миру о бедствии. Исходя из таких наблюдений, можно было предположить, что иммунитет контролируется на генетическом уровне. Гены иммунного ответа были открыты только в 60-е годы, но теперь они смотрятся уже как классика: мировосприятие было подготовлено. Сейчас мы точно знаем, что и способность отвечать на воздействие любого антигена, и сила иммунного ответа закодированы генетически. У всех людей гены иммунного ответа находятся в шестой хромосоме, на участке HI-Α, у мыши — в семнадцатой хромосоме, на участке Н-2. Эти гены определяют, быть ответу на данный антиген слабым, сильным или не быть ему совсем. Но если наша реакция предопределена генетически, 48
то какой вообще может быть разговор об усилении или ослаблении иммунитета? Тому на роду написано быть тощим и длинным, этому — упитанным коротышкой; когда генетический пасьянс уже разложен, карты не перетасовать. Что касается роста и склонности к полноте — увы, пока способов коррекции нет. Но для инфекционных заболеваний они найдены. Сама генетическая предопределенность натолкнула иммунологов и химиков на идею обходного маневра: если нельзя усилить и ускорить слабую, медленную реакцию того или иного индивида на тот или иной антиген, остается только обмануть генетический аппарат и вывести иммунный ответ из-под его контроля. Более строго это называется так: фенотипическая коррекция. Для примера вновь обратимся к гриппу. Причину неуспеха в борьбе с ним видят обычно в изменчивости вируса: что ни год — то новые антигены. Но может быть, те, кто заболевает, просто слабо реагируют, поскольку у них такой, а не иной генотип? Тогда все усилия впустую, если только не придумать такую вакцину, которая в отличие от пастеровской будет стимулировать выработку антител и в генетически неприспособленном организме. Не по указке наследственного аппарата, а под диктовку введенного препарата. Вот такая была предпосылка. Конечно, очень заманчивая: создать искусственно иммунитет, даже если организм для этого неприспособлен. Вопрос в том, как это сделать.*. Тут мы должны вкратце напомнить, как гены иммунного ответа проявляют свои блестящие способности. Для этого надо прежде всего различать лимфоциты двух типов: В и Т. Хотя и те и другие образуются изначально в костном мозге, дальнейшая судьба у них разная. Одни здесь же превращаются в В-клетки, которые, претерпев очередную трансформацию, обретают способность к выработке антител. Другие же (Т-лимфоциты) дозревают в вилочковой железе — тимусе, сами антител не синтезируют, но подают регулирующие сигналы В-клеткам, вместе с которыми они расселяются в селезенке и лимфатических узлах. У всех людей на свете набор В-лимфоцитов достаточно широк, чтобы одинаково хорошо узнавать разные антигены, практически все существующие в природе. А вот набор Т-лимфоцитов у каждого человека 49
ограничен и уникален, как отпечатки пальцев. Через них и осуществляется генетический контроль. В общих чертах система работает так. Созревшие Т-и В-клетки расходятся с лимфой и кровью по всему организму, тихонько живут там и сям, дремлют до поры до времени, случается, и десятилетиями. Но вот в организм проник антиген, некая чужеродная частица или бактерия. Ее захватывает макрофаг (А-клетка) и поворачивает таким образом, чтобы лимфоцитам легче было ее опознать. Дело в том, что клетки иммунной системы распознают только определенные участки антигена — детерминанты; вот макрофаги и облегчают им работу, поворачивая антиген детерминантом наружу. Тут Т-лимфоциты подают В-лимфоцитам сигнал тревоги, и начинается клональная экспансия — клетки бурно размножаются, но не все, а только тот клон, который уничтожит данный антиген. Уничтожив врага, клетки перестают размножаться, клон идет на убыль, лимфоциты вновь впадают в дремоту. Есть и Т-независимые антигены, они запускают выработку антител В-клетками напрямую, но их мало. Во всех прочих случаях, в том числе и с вирусами гриппа, нужна помощь Т-лимфоцитов, которые так и зовут Т-хелперами, то есть в переводе с английского помощниками. Задача заключалась в том, чтобы найти такие условия или такие вещества, которые позволили бы иммунной системе ускользнуть от генного контроля и включиться без Т-хелперов. Когда исследователи стали раскручивать тонкие механизмы иммунного ответа, им понадобились соединения, которые воздействовали бы на систему, включая то один, то другие реакции. В ход пошли гормоны, ферменты, фитоалексины. И еще синтетические полимеры. Не все подряд (да и как ввести в кровь" капрон?), а те, что растворимы, совмещаются с кровью и несут в растворе электрический заряд, то есть полиэлектролиты: либо поликатионы (скажем, поливинил- пиридин), либо полианионы (например, полиакриловая кислота). Такие соединения химики уже умели совмещать с живым белком. Первые же опыты показали, что полиэлектролиты, введенные в кровь, усиливают иммунный ответ в несколько раз, то есть ведут себя как типичные адъю- ванты. Но главное было дальше. 50
Случается, что из-за наследственных дефектов дети рождаются без тимуса или с недоразвитым тимусом, в котором не формируются те или иные популяции лимфоцитов. Таким людям вакцины не помогают. Кроме того, Т-клетки могут ослабеть, получить в течение жизни повреждения; старение тоже сопровождается все возрастающей нехваткой Т-лимфоцитов. Для моделирования таких состояний подопытным животным удаляют тимус, и без него они не вырабатывают Т- клеток и не синтезируют антител. Тем не менее в присутствии полиэлектролитов и бестимусные мыши продуцировали антитела! Синтетика, не имеющая аналогов в природе, взяла на себя функцию Т-хелперов. Гены, отвечающие за развитие тимуса и за рост шерсти, сцеплены, и поэтому у мыши, родившейся лысой, непременно есть генетически обусловленный дефект иммунной системы. Инъекции полиэлектролитов возвращали иммунитет и голым мышам. А когда брали мышей чистых линий со слабой реакцией на заданный антиген, то после введения полимера они догоняли по силе реакции своих соплеменниц, которые реагировали бурно. Все это означало, что полиэлектролиты позволили обойти генетический барьер. Но как же полимер запускает иммунную систему? Каким-то образом он включает напрямую В-клетки, причем на это способны многие полимеры разного строения и в ответ на многие антигены — от сильных, вроде гамма-глобулина, до слабых, наподобие бычьего альбумина. Значит, причина не в особенности строения и не в характерной химической реакции. Тогда в чем? Макромолекула полимера состоит из множества повторяющихся звеньев. Если разрезать ее пополам, еще пополам и так далее, то в конце концов она перестанет стимулировать иммунный ответ. Ее строение не изменилось, но мы опустились ниже той черты, за которой полимеры проявляют только им присущие свойства, свою «полимерность». Среди этих свойств — способность к многоточечному кооперативному взаимодействию с другими макромолекулами, в том числе и с природными, например с белковыми. Молекулы могут соединяться разными связями — водородными, ионными, гидрофобными и прочими (у полиэлектролитов самые очевидные связи — ионные). В любом случае пара молекул объединяется в коопе- 51
ративный комплекс, соединенный довольно слабыми, нехимическими связями. Однако разъединить его не так легко. Разрушить одну связь просто, но чтобы развести цепочки, надо порвать сразу множество слабых связей по соседству. Точь-в-точь как с прутиками, которые легко сломать поодиночке, а веник из них не сломаешь. Но если уж возникли условия, при которых взаимодействие ослабляется сразу во многих точках, то комплекс мгновенно распадается. Молекулы оказываются свободными и могут подыскивать себе новых партнеров для кооперации. Представим теперь, что синтетический полиэлектролит вошел в контакт с белком, глобула которого увешана функциональными группами — возможными партнерами для кооперации. Одна или несколько глобул прилипнут к молекуле полимера, оставив, впрочем, и свободные участки, которые (это очень важно) способны к дополнительной кооперации. С чем? С поверхностью лимфоцитов. Ситуация понемногу проясняется: молекулы антигена прилипают к длинной полимерной цепи сразу многими точками, а она, в свою очередь, незанятыми своими участками присоединяется к В-клетке. Так вступают в прямой контакт враг-антиген и защитник. Однако по-прежнему неясно, как нейтральная по отношению к живому молекула синтетического полимера включает без Т-хелпера именно эту, единственно нужную защитную реакцию, как находит «свою» В-клетку из сонма похожих? Совершенно случайно. Прямым перебором вариантов. Но перебором очень быстрым. В пробирке он занимает буквально доли секунды; в организме, разумеется, длится подольше — десятки минут или даже часы. Но все равно это недолго. В одном миллилитре крови около 5 миллионов лимфоцитов (а всего их в нашем организме около 1012). Миллилитр полимерного раствора — это примерно 1016 молекул. При таком обширнейшем выборе комбинаций слишком мала вероятность того, что на полимерной цепи сразу повиснут антиген и нужная В-клетка. Но тут начинается перебор вариантов, смена партнеров, причем не вслепую, а в согласии с железным законом физики: смена партнера может идти только в одном направлении — от энергетически менее выгодного к более выгодному. И можете не сомневаться, что 52
сочетанию антитело — уничтожающая его клетка соответствует энергетический минимум. В сыворотке крови безостановочно идут реакции замещения, к полимерной цепи прилипают попеременно клетки и плазменные белки, возникают и тут же распадаются комплексы. И в конце концов, меняя худших партнеров на лучших, полимерная молекула находит самую подходящую пару для антигена — нацеленную против него клетку. А когда встреча антигена с В-лимфоцитом состоялась, то им уже не нужны помощники: второй сигнал исходит не от биомолекул, синтезируемых Т-лимфоци- том, а от самого полимера. После этого В-лимфоциты быстро делятся и усиленно нарабатывают антитела. Между прочим, инъекция поливинилпиридина старым животным, у которых из-за атрофии тимуса реакция снижена в десятки раз, полностью восстанавливала иммунный ответ. Но тогда следующий вопрос: надо ли оставлять перебор комбинаций на волю случая? Почему бы не объединить заранее полимер с тем или иным антигеном, чтобы они сразу работали вместе, без лишних поисков в нашем огромном организме? Если рассуждения и предварительные опыты верны, антиген, посаженный на полимерный поводок, вызовет сильный, Т-независимый иммунный ответ даже на очень слабые антигены. Тогда можно будет сделать вакцину и от таких болезней, от которых из-за отсутствия генов сильного иммунного ответа вакцинация пока не делается. Или сделать хорошую вакцину вместо нынешней посредственной. Безопасную, нетоксичную, не грозящую осложнениями. Словосочетание «искусственный антиген» не ново, но прежде в него вкладывали иной смысл. Так называли или белки, к которым присоединяли заданные группировки, или воссозданные в лаборатории природные антигены. Искусственный антиген в нынешнем понимании этого слова аналогов в природе не имеет. Он сначала выдуман, а потом создан. Идея, рассказывает В. А. Кабанов, заключалась в том, чтобы прикрепить к полиэлектролиту слабый антиген, можно даже не целиком, а только гаптен, или, как говорят, якорь,— ту химическую группу, которая взаимодействует с рецептором В-клетки.· Если появится сильный, не зависимый от генетического 53
контроля ответ — значит дело пойдет. Но сначала надо было научиться достаточно прочно соединять синтетические полимеры с белками или полисахаридами: такие комплексы, устойчивые в химическом опыте, как назло разрушались в первом же биологическом эксперименте. Пришлось навесить на полимерные цепи тяжелые радикалы вроде цетила С16Н33, способные сцепляться с белковыми молекулами, не сковывая, однако, их активности. А самый первый синтетический антиген такого типа, спланированный и созданный химико-иммунологическим сообществом, обошелся одним гаптеном — тринитрофенилом. Его подсоединили к поливинилпири- дину в предположении, что В-клетка получит от него специфический сигнал, а второй, неспецифический — от полимерной цепочки. Обратите внимание на то, что оба компонента неприродного происхождения и не имитируют природные вещества! Ожидания сбылись: против тринитрофенила, висящего на полимерной цепи, начали бурно вырабатываться антитела. Животные без тимуса продуцировали их не меньше, чем те, у которых тимус был. Но как только тот же гаптен сцепили с натуральным (!) белком, Т-дефицитные животные перестали вырабатывать антитела. Натуральное не всегда лучше: свернутая в компактную глобулу белковая молекула не способна взаимодействовать с мембраной В-лимфоцита так, как гибкая заряженная цепочка полиэлектролита. Затем настала очередь бычьего сывороточного альбумина. Это очень слабый антиген, без хорошего адъю- ванта он не вызывает иммунной реакции. Если же связать его с полимером из расчета две белковые глобулы на 1000 звеньев, то вновь наблюдается всплеск иммунной активности раз в сто выше, чем при введении веществ в отдельности. Такое уже не объяснить только адъювантным действием полимера, тут иная вещь: сильный жизнеспособный комплекс. И разумеется, Т-незави- симый — голые мыши реагировали на него так же, как их покрытые шерстью собратья. Ну а более сильный антиген вроде гамма-глобулина? Тут и бестимусные мыши поставили рекорд: от 100 специфичных антителобразующих клеток в контроле к 20 тысячам в эксперименте! Вот мы и подошли наконец к реализации многообещающих принципов, о которых шла речь. Скажем лишь о том, что хорошо проверено. 54
Есть такая знаменитая в иммунологии штука; (ТГ) АЛ — сополимер тирозина, глутаминовой кислоты, аланина и лизина. Он отличается от природных анти-> генов тем, что у него одна-единственная антигенная детерминанта и очень точно, на уровне одного гена, контролируемый иммунный ответ. С помощью (ТГ) АЛа был в свое время обнаружен первый ген иммунного ответа. (ТГ)АЛ же и показал, что действие гена можно обойти. (ТГ)АЛ прикрепили к полиэлектролиту и ввели мышам: серым, со слабым геном иммунного ответа, и черным, с сильным геном. Всех проиммунизировали — кого просто (ТГ)АЛом, кого комплексом с полимером. Результат: когда антиген был на полимерном поводке, все мыши независимо от генотипа на него четко отреагировали. Это и есть искомая фенотипическая коррекция, то есть исправление генетического дефекта в обход генного контроля. На уровне фенотипа, который сложился в процессе развития организма. Первая искусственная вакцина на основе носителя- полиэлектролита была сделана против мышиного тифа. Это заболевание, вызываемое одним из видов сальмонелл, часто используют для моделирования инфекций. Из сальмонелл выделили полисахарид, чистый и нетоксичный, но не вызывающий сам по себе образования антител. Его прикрепили к полимерной цепи, вакцинировали мышей и потом заражали их смертельной дозой живых сальмонелл. Мыши выжили. А невак- цинированные погибли все до одной (те, что получили полисахарид без поводка, погибли почти все). Первая в мире искусственная вакцина на неприродном полимере работала. Дальше были и продолжаются опыты на других животных, с другими антигенами. И главное на сегодняшний день — экспериментальная противогриппозная вакцина, о которой мы сообщили, забежав вперед. На самом деле ей место здесь. После этого остается лишь бегло рассказать о перспективах. В последние годы многие лаборатории мира начали разрабатывать синтетические вакцины, следуя при этом традиционной молекулярно-биологической логике: выделение антигена — расшифровка его строения — синтез антигена (или наиболее важного его участка). Итогом по такой логике должна быть синте- 55
тическая, без всяких примесей копия микробного или вирусного антигена, позволяющая создать иммунитет. Этот принцип неоднократно проверен: расшифровано строение инсулина, его синтетическая копия спасает от диабета; копия антибиотика работает в точности, как антибиотик. И если бы с искусственными вакцинами дело обстояло так же, то вся проблема была бы лишь частным случаем известной уже молеку- лярно-биологической технологии. Но это, как мы видели, не так. Ведь антигены не побежденных еще возбудителей вообще не стимулируют иммунитета, и хотя некоторые из них уже синтезированы, их копии, так же, как природные оригиналы, не создают устойчивого иммунитета. Вот почему ключевая проблема, по мнению академика Р. В. Петрова, не в воспроизведении синтетическим путем какого-то белка, пептида или полисахарида, а в отыскании химического способа, который заставил бы организм реагировать на антиген, даже если это генетически не запрограммировано. А уж будет этот антиген синтезирован или выделен из микроба — что дешевле, то й предпочтут. Так что гвоздь проблемы и ее неповторимость именно в объединении двух мастерских науки,в союзе иммунологов и химиков, создающих не очередную копию с природного образца, а новый макромолекулярный комплекс, то есть искусственную вакцину. Ближайший химический этап работы — создание унифицированного носителя, наиболее удобного для привязывания белков, пептидов, полисахаридов и гап- тенов, носителя совершенно нетоксичного и легко удаляемого из организма. Конструкция скорее всего будет такой: поликатион с группами двух типов — для привязывания и для прилипания к клеточной мембране в сочетании 1:100. Сегодняшние полимеры такого рода вполне годятся для иммунизации животных; для человека, возможно, нужны еще более деликатные полимеры, но в их подыскании нет принципиальных сложностей. С гриппом также самое начало работы. Те самые шипы гемагглютинина, прикрепленные к полимеру,— не единственный антиген вируса гриппа. Есть по меньшей мере еще два: нейраминидаза и матричный белок, причем последний — самый стабильный, он практически не меняется от штамма к штамму, но, к сожалению, 56
слабый иммуноген. Не тут ли ключ к истинно эффективной, долговременной, надежной иммунизации против гриппа, которая не зависит от удручающей переменчивости заклятого вируса? Если матричный белок и впрямь постоянен, то хорошо бы его выделить, посадить на полимер, и будет у нас вакцина не на сезон, не на эту вот эпидемию, а вообще универсальная. Затем, надо думать, подойдет очередь вакцин, недостаточно еще эффективных или слишком токсичных, может быть, против коклюша или брюшного тифа. Против дизентерии и чумы, которые практически не чувствительны к пастеровским вакцинам. Против распространившихся ныне аллергий. Когда врачи осознали угрозу, исходящую от вируса СПИДа — синдрома приобретенного иммунодефицита,— они стали необычайно быстрыми темпами изыскивать средства для его диагностики, лечения, профилактики. Первые вакцины уже испытываются на животных и на добровольцах; возможно, что принцип искусственных антигенов и тут сумел принести пользу. А еще есть раковые антигены, тоже слабые, из- за чего организм плохо противодействует развитию опухоли. Боязно говорить, страшно загадывать, но уже выделены некоторые раковые антигены, в частности, альфа-фетопротеин; в предварительных опытах его прикрепление к полимеру усилило иммунный ответ раз в сто — вдруг да выйдет? Намеченные здесь перспективы могут показаться излишне радужными. Научные публикации на ту же тему гораздо более сдержанны. Однако и популярному изложению ни к чему восторженность, вот-вот готовая прорваться. Последнее обстоятельство заставляет нас поставить точку.
ТОНКОЕ ДЕЛО Медицина умеет многое, и многого она еще не умеет. В ее распоряжении тысячи лекарств, но так часто не хватает одного-единственного — того самого, которое бы спасло... Сделать новое лекарство, одно-единственное,— столько труда требуется и столько времени, что диву даешься терпению людей, причастных к этому делу. В статьях, отчетах и рекламных проспектах называются разные, однако всегда впечатляющие цифры: от идеи до официального в фармакопее признания проходит 10, 12, иногда 15 лет; место в клинике завоевывает одно из 12, 20, а то и из 25 тысяч синтезированных соединений; затраты составляют по меньшей мере десятки миллионов форинтов, долларов, крон, рублей. Институт тонкой органической химии имени А. Л. Мнджояна Академии наук Армянской ССР существует около 30 лет. За эти годы в нем создано около 30 лекарственных препаратов (в фармакопею вошли 15, остальные—на клинических испытаниях). Год на год не приходится, бывает — густо, бы&ает — увы, но один препарат в среднем за год — это хорошо и даже отлично по любым меркам. Вступление окончено. Теперь поспешим на серьезное научное мероприятие, которое без особой натяжки можно назвать аукционом... — Так все же кто берет? Вопрошающий взгляд в зал, карандаш наготове. 58
интонация не заискивающая — требовательная. С ударением на «кто». — Возьму вот эту группу, от 6227 до 6235. Запишите на меня. — А остальное? — Куда мне остальное девать? И без того завал, проверять не успеваем. А здесь нет даже кетонной группировки... Не возьму. — Ну а вам почему не взять? Хотя бы эту парочку. Совсем новенькие и в воде растворяются. — Вы бы галогены ввели, тогда другой разговор. — Да будет вам! Берите, введем и галогены. — И мышей дадите? — Дадим, дадим... — Ладно, записывайте, беру... Эта странная торговля, в которой среди достоинств и недостатков товара назывались радикалы и группировки, в которой покупатели и продавцы, отмеченные учеными степенями, были взаимно вежливы, а мыши, обычные белые мыши, решили сделку, происходила в конференц-зале института. Такое совершается здесь ежемесячно. Строгого названия, пригодного для протокола, у этого действия нет; приезжим говорят — аукцион, между собой называют базаром. Впрочем, как ни называй, тут самая середина дела, ключевой его момент — когда химик с надеждой пытается вручить свое детище биологам, напирая на блестящие перспективы. Биолог же настроен скептически: он трезво оценивает шансы нового соединения стать лекарством и в то же время боится упустить единственный, счастливый шанс. Годами отлаженная процедура аукциона очень проста. В конференц-зале сидят небольшими группками мужчины и женщины, почти все в белых халатах — спецодежда как врачей, так и химиков. За председательским столом — старший научный сотрудник Сильва Галустовна Карагёзян. Она направляет действие в нужное русло и фиксирует сделки — кто, что и у кого взял. Самого товара в зале нет — ни склянок, ни коробок. А есть четыре доски, снизу доверху исписанные химическими символами. Все соединения, начертанные мелом и, следовательно, имеющиеся в наличии, пронумерованы четырехзначными числами. За ходом аукциона наблюдают два заместителя директора по научной работе. Один из них — химик, 59
кандидат химических наук Вилен Акопович Мнацака- нян. Другой — биолог, доктор медицинских наук Баг- рат Тиранович Гарибджанян. У обоих, помимо административных обязанностей, свое собственное научное дело: первый возглавляет в институте исследования по химии природных соединений, второй руководит лабораторией противоопухолевой активности. Но здесь, в конференц-зале, они защищают прежде всего общеинститутские интересы. Пропустишь — не воротишь: кто еще вернется к соединению, которое сочли не очень перспективным? Вот почему оба замдиректора помогают, с одной стороны, показывать товар лицом и, с другой стороны, уговаривать брать побольше на испытания, обещая и модификацию по желанию клиента, и дополнительные поставки белых мышей, без которых о биологической активности вряд ли что-нибудь узнаешь. Общеинститутские интересы состоят ведь в том, чтобы сделать как можно больше хороших лекарств. Впрочем, за общими интересами проглядывают и собственные: замдиректора-химик кое-что предлагает сам, а замдиректора-биолог по ходу дела отбирает для проверки с десяток веществ, которые, может быть, наконец проявят противоопухолевую активность. Заседание продолжается. Обстоятельно, неторопливо, словно читая лекцию перед студенческой аудиторией, предлагает серию веществ доктор химических наук Оганес Левонович Мнджоян. Это аналоги пу- фемида — препарата, уже применяемого в клинике. «Вот две молекулы, соединенные вместе. Любопытно было бы посмотреть, что получится при смещении активных центров...» Шанс на успех достаточно высок, да и лекторская уверенность докладчика оставляет впечатление. Все препараты разбирают. Горячо, даже несколько эксцентрично представляет новые соединения кандидат химических наук Рафаэль Гегамович Мелик-Оганджанян. Его область — гетеро- циклы, способные (по литературным источникам) подавлять развитие опухолей. Формулы Рафаэль Гегамович пишет с непостижимой быстротой, оставляя в них пробелы и объясняя на ходу, какие группы можно к этому месту прицепить. Гетероциклы, надо думать, неплохи, поскольку их берут на пробу несколько биологов сразу, надеясь получить от них активность — 60
каждый свою. Опять же руководствуясь литературными данными и собственной интуицией. Вдруг — застопорило. Кто отводит глаза, кто нет, но не берут, как ни уговаривай,— ни специалисты по коронарному кровообращению, ни знатоки анальгезии, ни доки по части борьбы с микробами (а они- то берут больше других, им и мышей не надо, только чашки с питательной средой). И председатель почти с отчаянием спрашивает: — Так что же, в Купавну отправлять? В Купавне, под Москвой, находится НИИ по биологическим испытаниям химических соединений. Туда посылают свои вещества те учреждения, которые не располагают медико-биологическими кадрами. А отсюда вроде бы и неудобно... (Кстати, на все синтезированные вещества заводятся по единой форме карточки и отправляются в общую картотеку. Если даже вещество не годится как лекарство, то не исключено, что из него или из его аналогов может получиться, к примеру, не плохой гербицид или биостимулятор.) — Ладно, зачем в Купавну? Попробуем... Пусть ничтожна вероятность удачи, но упустишь ее, мизерную, и не будет тебе покоя. Взяли, записали. Добрых три десятка циклических соединений предлагает вниманию публики самый молодой среди докладчиков кандидат химических наук Рубен Сарки: сович Вартанян. Биологи не торопятся и расспрашивают, нельзя ли вон в том соединении заменить бром йодом, а в этом привесить радикал потяжелее. — Новая серия! — протестует докладчик.-— Нет аналогов! Покажите активность, я что угодно привешу. А когда на доске по-прежнему белеют не нашедшие спроса структуры, когда Сильва Галустовна печально и с затаенной угрозой упоминает Купавну, тогда берутся за дело оба заместителя директора: — Что вы мнетесь, товарищи? Это же красивое соединение! Не растворяется в воде? Модифицируем, будет растворяться, как сахар. Берите! Зачем только одно, зачем на всякий случай? Берите весь ряд! — Помилуйте, куда же еще? Итак полным-полно. Пока проверю, испортятся... — Кто сказал испортятся? Почему испортятся? — возмущается докладчик. Все смеются. Один из тех, кто смеялся, забирает. 61
Несколько слов в пояснение. Институт тонкой органической химии, сокращенно ИТОХ, в течение многих лет возглавлявшийся Арменаком Левоновичем Мнджо- яном, а ныне носящий его имя, занимался и занимается изысканием новых физиологически активных веществ. Химики, биологи, физикохимики и физики изучают здесь связи между строением и свойствами органических соединений. Каждый год в лабораториях разрабатывают и выполняют около тысячи новых синтезов. Все вещества проходят тщательное физико-химическое исследование. В биологических подразделениях подвергают соединения первичному отбору (скринингу), те, что отобраны, изучаются досконально. Специалисты ИТОХа получают ежегодно более 30 авторских свидетельств и публикуют около 60 научных статей. В ИТОХе издается сборник «Синтезы гетероциклических соединений». Кроме этой, чисто научной продукции, есть материальная, ощутимая, исцеляющая продукция, значение которой выходит за рамки фундаментальной науки. Ганглерон и кватерон, фубромеган и арпенал, мес- фенал, этпенал, дитилин, мебедрол, субехолин — эти и другие препараты созданы в ИТОХе и выпускаются в ИТОХе, а используются в десятках клиник в нашей стране и за границей для лечения и профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, язвы желудка, бронхиальной астмы, эпилепсии, радикулитов, невритов, различных инфекций, а также в хирургической практике. В институте, включая опытное производство и специальное химико-фармацевтическое бюро, работают 550 человек. Из них 180 — научные работники, среди которых 9 докторов и 85 кандидатов наук. На двух химиков приходится один биолог. Опытное производство — фактически экспериментальный завод — выпускает ежегодно на 1,5 миллиона рублей лекарств, причем в виде готовых препаратов — в ампулах, капсулах, таблетках. Еще раз напоминаем и подчеркиваем: институт — академический. В этих заметках мы вполне умышленно не вдаемся в химические подробности, ибо это воистину тонкое дело, доступное только специалистам. Химия непредельных соединений, циклических систем с разными гетероатомами и прочее — все останется, таким образом, за бортом повествования. Даже формулы 62
не будут названы. За одним лишь исключением: мы упомянем для иллюстрации а-пара-изопропоксифенил- сукцинимид. Даже знатоки химии, если только они не специалисты в фармации, вряд ли догадаются, что это лекарственный препарат. Его сокращенное название — пуфемид— можно обнаружить в новейших лекарственных справочниках. Расскажем немного о пуфемиде. Он выбран в качестве примера по совету понимающих людей. История пуфемида долга, сложна, неоднозначна, то есть типична для лекарственного препарата. Но она еще и с благополучным концом, что, к сожалению, типичным не назовешь. В 1965 г. О. Л. Мнджоян и С. А. Аветисян с небольшой группой сотрудников начали исследовать ряд сукцинимидов. После двухлетних синтезов и физико-химических исследований они передали биологам Η. Ε. Акопян и Д. А. Герасимян на испытания несколько соединений, обещавших· физиологическую активность. Одно из них активность проявило. И незаурядную. Подопытным мышам вводили вещества, вызывающие судороги: коразол, камфару, никотин, стрихнин. Двигательную активность животных записывали н<а ак- тографе—обычная проверочная процедура. На контрольной кривой — резкие, с большой амплитудой штрихи, свидетельство судорожных сокращений мышц, а потом прямая линия — гибель; такова уж мышиная участь. Прежде чем записывать вторую кривую, вместе с ядом мышам давали проверяемый препарат. И вновь судороги, но насколько они слабее! А потом вместо безнадежной прямой самописец вычертил спокойную пульсирующую кривую: все в порядке, судороги прекратились. Естественно, что был не один такой опыт и даже не десятки. И были методики гораздо более сложные, чем эта, сугубо предварительная, прикидочная. Проверяли, как влияет вещество на дыхание и артериальное давление, на активность коры головного мозга и коронарное кровообращение... Сотни метров бумажной ленты были покрыты извилистыми линиями жизни и иногда прямыми линиями смерти. Прошло еще два года, прежде чем институт выпустил отчет и направил в Фармакологический комитет Минздрава СССР 63
предложение провести клинические испытания пуфе- цида (как тогда называли препарат). Послание покинуло стены института 18 августа 1969 г. Это не просто письмо на бланке с подписью, а целая папка с описанием физико-химических свойств и шестистадийной схемы синтеза, с данными испытаний и образцами рецептов. За много лет до того, как первый врач выпишет на рецептурном бланке первую дозу препарата первому пациенту, которому это лекарство должно помочь, были составлены прописи, подобные вот этой: Rp.:Puphecidi 0,25 Dtd № 50 in tabul. S. 3—4 табл. в день. Предложения ИТОХа выглядели заманчиво: новое противосудорожное средство превосходило аналогичные зарубежные препараты — мелонтин и заронтин — и было к тому же намного менее токсичным. Ответ из Фармкомитета не заставил себя ждать: клинические испытания разрешены. Пока все идет блестяще: каких-то четыре года — и уже клиника. Для проверки назначены авторитетные медицинские учреждения, утверждены инструкции по клиническим испытаниям, ИТОХу вменено в обязанность обеспечить врачей препаратом в должном количестве. К этому времени относится и протокол заседания номенклатурной комиссии Фармкомитета. Цитируем: «Учитывая, что, согласно требованиям Всемирной организации здравоохранения, окончание -цид характерно для антибактериальных препаратов, присвоить препарату пуфецид условное название пу- фемид, Puphemidum». Что ж, пуфемид так пуфемид. Это дела не меняет. А дело помаленьку двигалось. Клиницисты обычно не торопятся. И три года спустя институту пришлось запрашивать: что же все-таки получается из испытаний? Результаты стали собираться в ИТОХе: пуфемид помог 10 больным из 15, 23 из 28, 6 из 9... Улучшение было достоверным, но при этом выяснилось, что пуфемид — не панацея, что он помогает в основном при некоторых формах эпилепсии. Однако и это благо, так что ответы заканчивались примерно одинаково: «...может быть рекомендован». 12 сентября 1975 года, через десять лет после начала работы, Фармакологический комитет рекомен- 64
довал пуфемид в виде таблеток по 0,25 г к медицинскому применению. ИТОХ праздновал победу. Скоро сказка сказывается, да нескоро дело делается. В переписке с Фармкомит^том появились тревожные ноты. От ереванских химиков и биологов требовали новых, переработанных инструкций и документа, кото7 рый обозначался тремя буквами ВФС. С ВФС же что-то не ладилось. А тем временем · еще пять кли ник провели испытания пуфемида в педиатрической практике, его разрешили и для детей. Поэтому как гром среди ясного неба прозвучал приказ министра здравоохранения от 8 июля 1977 года: рекомендации на пуфемид утратили силу из-за непредоставления проекта ВФС в прложенные сроки. ВФС — это серьезнейший документ, Временная фармакопейная статья. Она и сопутствующие ей материалы содержат все необходимые врачам и медицинской промышленности сведения о новом лекарстве. И утвердить ее надо не позднее чем через 15 месяцев после одобрения. Строго, но справедливо. Чтобы лекарство вошло в практику, чтобы оно стало доступным каждому врачу и каждому нуждающемуся в нем больному, требуется знать о препарате намного больше, чем его создатели знают в первые годы работы. Например, сохранность, неизменность состава через год, два, три после выпуска. Или методы аналитического определения. Упаковка. Хранение. Наконец^ технологические регламенты, промышленный выпуск. Все эти сведения включаются в ВФС и справку к ней. В ту самую справку, которую институт не успел подготовить за отпущенные ему 15 месяцев. Надо ли сейчас искать виновных? Были трудности с промышленным освоением, пришлось искать новые способы таблетирования, партнеры оказались медлительными, да и без бюрократических проволочек не обошлось. В общем, промедлили и поплатились. Но уже месяц спустя ВФС в окончательном и неуязвимом виде была отправлена по принадлежности. Ереванский институт стал упорно добиваться восстановления препарата в правах, и упорство увенчалось успехом: 25 декабря 1978 года министр издал разрешающий приказ. Тринадцатилетняя история благополучно завершилась, и в справочниках по лекарственным препаратам пуфемид занял подобающее ему место. 65
Ох как не скоро делается дело... И ведь не волокита, а обычный путь — ну разве год можно было сэкономить. И не один препарат в работе. Закрыли папку с надписью «пуфемид», а рядом — еще одна, 145 страниц, представление на одифалин (синтез — Э. А. Маркарян и Р. С. Балаян, фармакология — О. М. Авакян и А. А. Калтрикян). И чего там только нет: инструкция для клиники, влияние на кровообращение, регенерационные процессы в эксперименте, состояние капиллярной сети миокарда и сократительная функция — всего 13 позиций; список литературы; изучение безвредности, в том числе; и в хроническом, на собаках, эксперименте; анальгезирующее, мутагенное, тератогенное, канцерогенное действие. Справка о стоимости по сравнению с аналогом—дифрилом. Справка о доступности сырья. Справка о наличии сырьевой базы. Калькуляция (весьма скромная). Возможность синтеза у себя, в институте. Противопоказания. Показания: инфаркт, постинфарктное состояние, хроническая коронарная недостаточность. Сведений — сверх головы, чтобы уже ни на день не задержать против срока. Если вовремя не- пустили производство полиэтилена или велосипедов — это плохо, может быть, очень плохо, но не смертельно. Про лекарство так не скажешь. Начитавшись документов, отчетов и справок, выйдем ненадолго в сад. Ибо корпуса Института имени Мнджояна стоят в саду.· Давно замечено и доказано, что результат работы в той или иной мере зависит от места, где. работа делается. Кусты роз и сирени на территории химкомбината дают дополнительные тонны кислоты, аммиака, этилена. На территории института они тоже не просто тешат взор. Севанская вода, прибегающая ручьем в город, заполняет огромный бассейн, вырытый посреди институтского двора, пересекает по каналу весь двор и уходит куда-то в центр Еревана. На берегу — сотня абрикосовых, персиковых, грушевых, тутовых.деревьев. Виноградные лозы вьются вдоль аллей, образуя крытые переходы. Наши провожатые по дороге из корпуса в корпус довольно резво начинали путь от подъезда и неизменно замедляли шаг в саду, а порой и вовсе останавливались, так что часть бесед протекала на лоне 66
природы. Возможно, что делалось это не без умысла: каждый хозяин хочет показать свое хозяйство с лучшей стороны. А сквозь зелень виднелись здания: центральное, где, помимо административных служб, сосредоточена биологическая, и шесть химических корпусов — по числу главных направлений. И рисуется в голове схема с квадратиками и стрелками — как из химических корпусов стекаются синтезированные соединения в главный корпус... Проследуем же по саду, повинуясь этой схеме. Но прежде несколько слов о том, что положено в ее основу. Международные научные контакты стали неотъемлемой частью хорошей науки; специалисты ИТОХа стажируются в известных химико-фармацевтических фирмах — в Венгрии и Индии, в США и ФРГ. Знают, как поставлено дело у зарубежных коллег, видели собственными глазами. И сравнивая с постановкой дела у себя в институте, трезво оценивают сильные и слабые стороны своей работы. К слабым сторонам относят преимущественно странности снабжения реактивами, приборами, лабораторными животными, научными изданиями для библиотеки (кстати, в общем и целом очень хорошей библиотеки). Но здесь нас больше интересуют сильные стороны. Новый препарат, создэваемый фармацевтической фирмой в США, начинается с синтеза и просмотра 25 тысяч веществ. Из них выбирают примерно пять (не тысяч — штук!) дли дальнейших испытаний, чтобы в конце концов еще четыре отбросить. Над этим трудятся сотни, а иногда и тысячи химиков. Читатель помнит, что в ИТОХе не тысячи, а десятки химиков, и здесь синтезируют самое большее 600 веществ в год. Значит, за 30 лет по изложенному выше принципу можно получить от силы один лекарственный препарат. А их уже за тридцать. Откуда же? Специалисты по кибернетике и программированию давно уже исследуют шахматную игру не из-за пристрастия к самой игре, конечно, а ради поиска решений практических задач, из числа так называемых неточных. Об этом речь впереди, пока же заметим, что первые шахматные программы действовали по принципу прямого перебора: в каждой позиции просматривали на один-два хода вперед все мыслимые варианты и отбирали лучший. Потом начался переход к более 67
совершенным программам, которые действуют отчасти по типу человеческого мышления, то есть отсекают ненужные, бесперспективные варианты,и направляют поиски в главное русло. Нечто подобное происходит и с синтезом лекарственных препаратов. Есть эмпирический перебор, при котором одна удача приходится на 25 тысяч проб. Огромные затраты. Перебор заведомо негодных вариантов в надежде на волю случая. Но есть иной принцип — целенаправленный синтез. Его исповедуют и проводят в жизнь в Институте тонкой органической химии. Не первый год человечество лечится от многочисленных недугов большей частью с помощью лекарств. И естественно, что накоплены немалые знания о том, как строение вещества связано с его целительными свойствами. Опытный специалист, взглянув на струк-; турную формулу, уверенно скажет, какого действия следует ждать от этого соединения — сосудорасширяющего или, скажем, обезболивающего. Известно также, какие группы, ионы и радикалы усиливают эффект, какие ослабляют. Вот эти знания плюс собственный опыт,, плюс интуиция исследователя и есть основа целенаправленного синтеза. В голове ли, на бумаге ли строится образ хорошего средства против конкретного недуга, а вслед за тем строится и само вещество. Оно может получиться и не таким активным, как хотелось бы, более того, шанс вообще невелик, но все же он несравненно выше, чем при сплошном переборе вариантрв. Разумеется, у каждого химического сектора есть свои излюбленные классы веществ, свои просеки в дремучем органическом л.есу. Однако, специализируясь на тех или иных соединениях, химики выбирают себе и мишень — группу болезней. Доктор химических наук Эдуард Абресович Мар- карян заведует сектором № 1, где синтезируют биогенные амины и связанные с ними гетероциклические системы, причем с определенной целью: создать новые препараты для лечения сердечно-сосудистых заболеваний. Здесь детально изучают химические превращения веществ исходя из такого принципа: если реакция идет в пробирке, то почти наверное она может идти и в организме. Григорян подтверждает: общий выпуск почти угадали. В самом деле, основная часть этой продукции 68
но, что такое же изменение произойдет в организме. Следовательно, изучая химию в стекле, можно предугадать некоторые биологические эффекты. Более того, известны такие переходы структуры, при которых изменяется направленность препарата, например, он действует уже не на сердце, а на центральную нервную систему. Но в таком случае, казалось бы, зачем лишние синтезы? Начертал, приготовил, проверил — ив клинику... К сожалению, до этого далеко. В изучении тонких связей между структурой и действием пока достигнуты лишь некоторые успехи. Чтобы перейти от многообещающего структурного каркаса к лекарству, бьющему точно в цель и без побочных эффектов, требуется все же перебор вариантов. Снять одни группы и навесить другие. Замкнуть кольцо, разомкнуть кольцо. И каждый раз давать биологам на пробу, ибо теперь вероятность попадания слишком высока, чтобы пренебречь ею. Так, из сектора, некогда возглавлявшегося А. Л. Мнджояном, а сейчас Э. А. Мар- каряном, и вышли коронарорасширяющие, адренобло- кирующие, антиаритмические лекарства, которые мы упоминали. Есть и другой подход к новому лекарству: взять нечто известное, но по той или иной причине отвергнутое и довести до совершенства. Р. Г. Ме- лик-Оганджанян рассказывал нам о работе со спар- сомицином — антибиотиком, который был выделен еще в 1962 г., обнаружил высокую противоопухолевую активность, но был забракован из-за высокой токсичности: поражал сетчатку вплоть до слепоты. Механизм воздействия спарсомицина неясен, но тем не менее с ним решили работать. Есть предположение, что этот антибиотик реагирует с некоторыми белками по двойным связям, и вот в него вводят дополнительную двойную связь, фиксируют ее в жестком цикле, изучают разные конформации. Отделить удачу от неудачи может только эксперимент, но если перебирать подряд все возможные группы, которые можно прицепить к антибиотику, чтобы, не снизив активности, убрать побочное действие, если подвешивать эти группы наугад, этак и мышей в Ереване не хватит при всей их плодовитости... Наконец, есть и третий подход. Один из химических секторов института занят исключительно природ- 69
ными соединениями; в коридорах здесь можно увидеть стожки слегка увядшей травы, и уже в вестибюле пахнет травами. Флора Армении богата лекарственными растениями. Многие' из них описаны в древних рукописях, хранящихся в Матенадаране. От этих рукописей, от народной медицины идут специалисты ИТОХа, изучая растения своей республики ради того, чтобы ввести лучшее в медицину официальную. Главные усилия сосредоточены на одном, особенно многообещающем растении. Это переступень белый, по-латыни Bryonia alba, а по-армянски лоштак — лопоухий. В среднегорной полосе, на каменистых склонах растет это ползучее растение; пройдешь — и не заметишь. Зато корни у лош- така приметные, массивные — до 20, а то и 30 кг. Зовут его иногда армянским женьшенем, и не только за внешнее сходство. По-разному применяли отвары и настои этого корня — как тонизирующее и укрепляющее, исцеляющее телесные и душевные раны, язву желудка и сердечные болезни, как мочегонное и слабительное. Институтские химики во главе с В. А. Мнацаканяном выделили из лоштака около 20 индивидуальных веществ, в их числе проявляющие действие, подобное действию простагландинов. Вещества разделяли хроматографи- чески и анализировали, подбирали растворители и изучали структуру с помощью масс-спектрометров и ядерного магнитного резонанса. Те соединения, которые можно считать действующим началом, уже выделены и идентифицированы. Подготовлены экстракт лоштака (тонизирующее средство) и смесь содержащихся в корнях гликозидов кукурбитацинов. Разработаны лекарственные формы, в том числе таблетки с оболочкой, предохраняющей спрятанный внутри экстракт от окисления. В общем, народная медицина как всегда кое в чем оказалась права, и академическая наука не сочла для себя зазорным воспользоваться древними ее плодами. Естественно, переосмыслив старые открытия. Впрочем, это, скорее, не целенаправленный синтез, а целенаправленный поиск. Однако для врача и его пациента важен не прием, не метод, а результат: таблетка, ампула, капсула. Уверив читателя, что ереванские химики на верном ^ути, поделимся и некоторыми сомнениями. Синтез с 70
точным прицелом — вроде бы хорошо и экономно, но, отбрасывая все, что не в поле зрения, не пропустишь ли чего-нибудь важного? Грубо говоря, не проглядишь ли пенициллин? Однако, положа руку на сердце, много ли было таких подарков, как пенициллин? Что ни говори, современная фармакология держится не на удивительных удачах, не на озарениях, а на лекарствах, добытых потом и долгим трудом. И еще одно: это только кажется, будто целенаправленный синтез требует меньших усилий, чем сплошной перебор вариантов. Когда выбрана мишень и взят прицел, наступает пора долгих синтезов, модификаций, поисков аналогов. Работы не меньше, но характер ее иной: перепахивается не все поле, а лишь самые плодородные участки. Продолжая это сравнение, заметим, что задача химиков — вспахать землю и бросить зерно. Дальнейшее в руках биологов и врачей: им судить, каковы виды на урожай. В ежегодном сборнике, который выпускает ИТОХ, любому новому синтезу, каким бы он ни был головокружительным и изящным, отведено с полстраницы. Разумеется, каждую такую микростатыо подписывают авторы синтеза. Но сотворить новое вещество для них не самоцель, а исследовать его строение и физико-химические свойства на спектральных, резонансных и прочих приборах — лишь начало пути. Поэтому после фамилий химиков непременно проставлено: кто проверил вещество, кто изучил его биологическую активность, а следовательно, и перспективу стать при благоприятном стечении обстоятельств новым лекарством. В околонаучной и популярной литературе то и дело вспыхивают вполне правомерные споры о соавторстве. Мнения высказываются самые разные: от безусловного оправдания до полного неприятия. В том случае, о котором мы рассказываем, подобного рода споры лишены смысла. В число авторов нового препарата* помимо хотя бы одного химика, входит хотя бы один биолог. Для ускорения дела и более дотошной проверку можно и больше. Так, среди авторов пуфеми- да три химика (А. Л. Мнджоян, О. Л. Мнджоян и С. А. Аветисян) и два биолога (Η. Ε. Акопян и Д. А. Герасимян). Сейчас кандидат биологических наук Нина Ерван- довна Акопян возглавляет биологический отдел ИТОХа 71
отдел, где целенаправленно синтезированные вещества проверяют на живых объектах. Лаборатории и группы биологического отдела, числом около 15, занимаются психофармакологией, анестезиологией, бактериальными инфекциями, коронарным кровообращением, злокачественными новообразованиями, токсикологией. Круг проблем достаточно широк и вместе с тем намеренно ограничен: вряд ли возможно вести пристрельный огонь сразу по множеству мишеней. Но в то же время точный прицел предполагает достаточно узкую специализацию. Поэтому лаборатории и группы невелики, по нескольку человек в каждой: биолог, врач, фармаколог, ветеринар. И во главе — опытный специалист, кандидат или доктор наук. После химических корпусов с их стеклянно-лабо- раторным антуражем биологический отдел, расположенный в главном здании института, кажется совершенно иным миром. Даже запахи другие — дезинфекции, формалина, вивария. Вот только спецодежда одна и та же — белый халат. Крысы и белые мыши едят, спят, снуют в своих загонах и клетках. Грызут овощи, не обращая внимания на посетителей, меланхоличные кролики. Процветают и размножаются в чашках Петри колонии бактерий. Тут свои каноны и свои методы. Вот миограф, который был в ходу еще в прошлом веке: механический сигнал от изолированной мышцы передается на перо, и оно вычерчивает кривую на закопченной бумаге. Старо, как экспериментальная медицина, и так наивно после ЯМР-спектрометра стоимостью в полмиллиона. А вот надо же — и Рубей Аршакович Алекса- нян, и Ованес Мнацаканович Авакян, доктора наук, экспериментаторы высокого класса,— для начальной проверки физиологического действия, для прикидки не пренебрегают простеньким, дешевым, зато быстро дающим ответ миографом... Кошка под наркозом была опутана трубками и увешана датчиками: измеряли скорость кровотока через миокард до введения исследуемого вещества и после. В лаборатории, где изучают противосудорожные препараты, крысы отыскивали в лабиринте путь к коварной поилке, которая нет-нет да и ударит электрическим током. А экспериментатор тем временем наблюдал, велики ли глаза у страха. Напуганный зверек не рискнет приблизиться к поилке еще раз; получивший ле- 72
карственное средство рано или поздно напьется, подавив в себе страх. Между прочим, по такой методике проверяли в свое время известные теперь очень многим транквилизаторы элениум и седуксен. Одна из методик, по которой оценивают возможные обезболивающие препараты, заключается в том, что мышам просто-напросто сдавливают хвосты. По реакции животных (пищат — не пищат) специалисты в области анальгетиков судят, насколько уменьшаются у подопытных животных болевые ощущения. Разумеется, читателей, которые любят животных, подобная методика (кстати, не самая жестокая) вряд ли приведет в восторг. Но без жертв не было бы лекарств. Другого пути пока нет. В биологическом отделе ИТОХа синтезированные химиками препараты проверяют все до единого. Такой метод исследования принято сейчас называть новомодным словом «скрининг», что по-английски значит «просеивание». Скрининг предполагает ответ на вопрос об активности в двоичной системе: да — нет, есть активность — нет активности, может препарат стать лекарством — не может стать лекарством. Сплошное просеивание веществ на предмет отбора немногих ценных есть, как говорят специалисты, объективно полезный метод при массовых исследованиях, однако метод слепой, рассчитанный на случайное везение. А работа эта в значительной мере рутинная,, однообразная. Вероятно, так оно и есть, когда поиски основаны на статистическом подходе: много наработано, все проверено, что-то достойное внимания найдется. Однако в ИТОХе, как было сказано, другой подход, другой стиль — целенаправленного, бьющего в несколько заданных точек поиска. Перебор соединений существенно меньше, а вероятность попадания, значимость каждого вещества намного выше. И поэтому первоначальный просмотр веществ на биологическую активность ведут с особой тщательностью. Мы бы назвали эту процедуру не просто скринингом, а скринингом с оглядкой. С оглядкой на другие вероятные полезные свойства нового соединения. Поясним. Пусть некий препарат не обнаружил ожидаемой противоопухолевой активности. Это еще не означает, что с ним надо навсегда распрощаться. По объективным характеристикам, по поведению лабора- 73
торных животных биолог может и должен почувствовать, в каком направлении имело бы смысл изучить вещество дополнительно. Может быть, оно проявит проти- восудорожные или психотропные свойства, которые в основном эксперименте оказались побочными и нежелательными? Или еще что-то—интуиция должна это подсказать. От биолога, от его опыта зависит в первую очередь, возникнет ли обратная связь, воздействующая на химический поиск, на характер синтезов. Судя по уже известным читателю аукционам, на которых только что синтезированные препараты передаются из химических подразделений в биологические, такая обратная связь существует: биологи то и дело заказывают химикам определенные молекулы. Однако скринингом биологические исследования в институте не ограничиваются и не завершаются. Лучшие из веществ, оставшиеся в решете после просеивания, изучаются несравненно более глубоко и во многих направлениях. На различных живых объектах, от клеток до организмов — мышиных, кроличьих, кошачьих, собачьих. Изучаются основные и побочные эффекты, содержание препарата и его метаболитов в различных органах и тканях, механизм выведения из организма, токсичность, градация доз, возможность приготовления той или иной лекарственной формы и так далее. И на этом этапе работы — очередной отсев, наверное, более обидный, чём предыдущий, поскольку приходится ставить крест на веществах, с которыми связаны были немалые надежды. Все? Нет, удача только забрезжила, и годы еще нужны, чтобы получить право на главную проверку — в клинике. То, что происходит в эти годы, называется предклиническими испытаниями, или на медицинском жаргоне предклиникой. Доктор медицинских наук Б. Т. Гарибджанян, возглавляющий лабораторию экспериментальной химиотерапии злокачественных новообразований, руководит также всей системой предклиники. По его мнению, случается и так, что хороший препарат не получает одобрения только из-за того, что им неправильно или неумело пользуются. А происходит .это, как правило, из-за недостаточной проверки перед клиникой: как использовать, часто ли вводить, с чем сочетать, с чем не сочетать, что делать, если организм его не принимает, сопротивляется ему, чем заменять и когда 74
вновь можно вернуться к препарату. Иными словами, на животных заранее должны быть отработаны в деталях не только противопоказания, побочные эффекты, канцерогенность, но и рациональные или даже единственно верные схемы химиотерапии. Вот на что уходит тьма времени и средств. Дорогое удовольствие, но необходимое. Даже очень близкие структурные аналоги проявляют свою активность в разных режимах. Кое-что можно предсказать, но, увы, не все; впрочем, и предсказанное необходимо проверить. На разных животных, поменьше и покрупнее. На соба- ках-биглях, живущих в отдельном виварии на полном довольствии до двухлетнего возраста, когда можно по международным правилам проводить на них, на стандартных собаках, стандартные испытания. Хотелось бы подтвердить сказанное примером, но воздержимся. Даже блестящее завершение предкли- нических испытаний не предопределяет безоблачного будущего препарата. В конце концов человек отличается — биологически и не только биологически — от морской свинки* от кролика, даже от симпатичного и умного бигля. Биологи, врачи, фармакологи, работающие в институте, просили нас проявлять разумную осторожность при публикации. Одна строка в массовом издании, говорили они, может вызвать сотни писем с мольбами о помощи. Читать эти письма, сочувствовать, сострадать — и не иметь права, ни юридического, ни морального, на лечение недопроверенным препаратом... Были уже печальные прецеденты, так пусть хоть рецидивов не будет. А коли так, то самое время перейти к новой теме, может быть, не менее важной — к теме традиций. В саду, у водоема с севанской водой, на высоком гранитном пьедестале стоит бюст Арменака Левонови- ча Мнджояна» есть в институте и мемориальная комната: стол, за которым он работал, кресло, в котором сидел, фотографии, рукописи, лабораторные журналы. Хорошо, что в институте, который носит имя своего9 основателя и многолетнего руководителя, хранят его память. Но еще лучше, еще важнее, что сохраняются традиции мнджояновской школы. Ибо традиции воплощаются, материализуются в лекарственных препаратах. Эти традиции и в целенаправленном поиске, и в прицельном синтезе лекарственных' веществ, в тесных 75
связях между химиками и биологами, в ежемесячном аукционе, на котором решается судьба только что синтезированных соединений, в лучшей из академических библиотек Армении, куда приезжают поработать не только из других научных учреждений, но, случается, из других республик, хотя бы потому, что тут есть все тома знаменитого «Chemical Abstracts>, с первого до только что вышедшего. Эти традиции — ив самой атмосфере научных исследований, серьезной и вместе с тем чуть ироничной, скорее самоироничной, в атмосфере, которую легко почувствовать и трудно передать словами. Они — в серьезном и доброжелательном отношении к научной молодежи. Наконец, в теснейшей, как бы само собой разумеющейся, Связи с производством, с выпуском придуманных, выстраданных и проверенных лекарств. Мы уже упоминали вскользь, что в ереванском академическом институте есть свой академический завод. Это словосочетание употреблено не в том смысле, в каком употребляется оно в оборотах «академический театр» или «академический хор». Здесь оно означает не наличие некой признанной школы, а просто тот факт, что завод, принадлежащий институту, входит, таким образом, в обширную систему Академии наук, однако продукцией своей обеспечивает не лаборатории, не отдельных ученых, а самые широкие слои населения. Зачем институту такой завод — разговор особый. А пока процитируем выступление на состоявшейся несколько лет назад сессии Академии наук СССР ее тогдашнего президента А. П. Александрова: «Необходимо создать такую химическую технологию, чтобы можно было без особых затрат переходить от производства одних видов защитных веществ к другим видам. Это очень трудно сделать при чересчур крупномасштабных производствах, однако при масштабах производства каждого вида порядка 5—10 тысяч тонн в год подвижные виды производства осуществить вполне возможно. Надо сказать, что в этом направлении есть успехи. Например, в Армянской академии наук при Институте тонкой органической химии создано великолепное блочное производство ряда лекарственных веществ. Там выпускают сейчас 23 типа этих веществ и свободно могут переходить от одного производства к другому, просто меняя технологическую карту, а тем самым и порядок 76
операций, которые производятся над тем или иным веществом. Там есть блоки фильтрации, дистилляции и другие, и, меняя порядок следования вещества через эти стандартные блоки, можно в широком диапазоне менять набор веществ, которые выпускаются производством». Модель, по которой в Институте имени Мнджояна делают лекарственные вещества, может быть распространена и на многие другие продукты так называемой малотоннажной химии. Несмотря на такое несколько приниженное название, эта отрасль выпускает сотни веществ, которые способны изменить лицо промышленной технологии, придать известным продуктам новые свойства, резко увеличить долговечность нужных всем веществ и вещей. Представьте: на всю огромную страну требуется какая-то тонна вещества или даже сотня килограммов. Строить цех или хотя бы особую установку— выгод* но ли? Но с другой стороны, без этих килограммов или тонн тоже убыток немалый. Где же в таком случае выход? Один из возможных вариантов и демонстрирует нам Институт тонкой органической химии. Точнее говоря, его замыкающее промышленное подразделение со своими технологами, рабочими кадрами и финансовым планом. Называется оно: Специальное химико-фармацевтическое технологическое бюро с опытным производством, кратко — СХФТБ. Начальник бюро Егише Баладжиевич Григорян после обязательной чашечки крепчайшего кофе провел нас по своему обширному стеклянно-эмалево-нержавеюще- му хозяйству; Мало людей и много аппаратов, чисто, нешумно, светло. Сияет эмаль баков, арматура из нержавеющей стали будто надраена, стекло внушительных колб и массивных холодильников оставляет впечатление не хрупкости, а, скорее, солидности. Всевозможной аппаратуры в каждом помещении довольно много, но, учитывая сложность и многостадийность синтезов большинства лекарственных препаратов (пуфе- мид, например, синтезируют в восемь стадий), можно предположить, что на скромных установках академического завода выпускают два-три, от силы четыре препарата. Григорян подтверждает: общий выпуск почти угадали. В самом деле, основная часть этой продукции 77
приходится на дитилин, мышечный релаксант, широко применяемый в хирургии: он расслабляет мускулатуру во время операций и исследований. Затем идет ганг- лерон, спазмолитический препарат, а это сотни килограммов. Немало выпускается кватерона, помогающего при язве желудка и стенокардии, и еще больше многократно упоминавшегося пуфемида. Вот четверка — не крупнотоннажная, а крупнокилограммовая. Помимо нее, в меньших количествах (но достаточных, согласно заявкам) здесь выпускают практически все созданные в ИТОХе лекарственные вещества. И впридачу готовят для клинических испытаний новые соединения, прошедшие предклинику. И отрабатывают новые технологические процессы, пробуют различные варианты синтезов. Одним словом, на небольшом производстве ухитряются выпускать одновременно или поочередно десятки весьма сложных химических веществ, не прекращая собственно экспериментальных работ. Каким же образом? На академическом заводе собраны 43 универсальные схемы: для омыления, этерификации, алкилирования, циклизации, перегонки, перекристаллизации и тому подобные. Практически любую операцию синтеза из тех, что встречаются в разработках института, можно совершить в том или ином готовом блоке после минимальной переналадки или вовсе без нее. Скажем, завершена одна из восьми стадий синтеза пуфемида, наработано требуемое количество полупродукта, который отправлен, согласно схеме, на следующую операцию. А освободившийся блок промывают и загружают промежуточным продуктом для синтеза другого препарата. Вот что важно: нет участков, на которых делают то или иное вещество, а есть участки, на которых происходят те или иные превращения. - А сами блоки (или схемы) стараются сделать попроще: их конструируют и изготовляют здесь же, в СХФТБ, в механических мастерских. На боках эмалированных реакторов проставлено название института, попадаются и бело-голубые аппараты в полосочку — видно, порезвились эмалировщики. Для синтеза безразлично, гладкие реакторы или в полосочку, а для глаза — приятно. Если крупный реактор или солидный теплообменник не нужен, то в схему вставляют стандартную кол- 78
бу или стандартный холодильник из набора, который поставляют чехословацкие стеклодувы. Хотя стекло массивное и даже на глаз прочное, такая установка может показаться несолидной для производства — очень уж похоже на лабораторное оборудование. Но есть ли что нибудь лучше стекла для химических превращений? Схемы просты, функциональны, мобильны. Никаких проблем с десятками идущих одновременно синтезов. Если и есть с чем проблемы, так это с реактивами. Проблемы, увы, вечные. Сколько же времени, неэдвов и сил тратится на поиски веществ, по той или иной причине отсутствующих! Случается, что проще самому синтезировать, чем раздобыть где-то. Не так давно опытное производство института осталось без этила- мина — вещества ходового и обычно вполне доступного. Хорошо, смогли приготовить этиламин своими силами. Однако нельзя же переходить к натуральному хозяйству. И накладно, и отвлекает от главных дел. Чтобы перевести синтез из лабораторного стекла в сталь и стекло производства, есть в составе СХФТБ технологическая лаборатория, она же отыскивает наилучшие способы превращения синтезированного вещества в готовое лекарство, жидкое или твердое. Естественно, что на таком, по сути, химико-фармацевтическом предприятии существует и отделение готовых форм. Здесь смешивают ингредиенты, формуют таблетки и лепят драже, стерилизуют растворы, запаивают ампулы, наполняют капсулы. Кое-что руками, но большей частью—на машинах. Завод завершает полный цикл создания лекарств: от замысла до готового препарата. Или, как принято говорить в институте, «от идеи до постели больного». И все же время от времени всплывает вопрос: а нужен ли завод институту? Не завод даже, так, заводик. Зачем высокой академической науке производственный план, к чему множить снабженческие трудности? Хорошо еще со сбытом нет хлопот. Можно ведь завершить работу, направить хорошо оформленную заявку в Фарм- комитет и взяться за новые препараты... Завод институту нужен, утверждает директор ИТОХа академик АН Армянской ССР Саркис Амбар- цумович Вартанян. Иначе формула «от идеи до постели больного» может превратиться в пустой звук. Без академического завода путь от лаборатории до аптеки заметно удлинится, хотя бы потому,, что на доработку 79
промышленной технологии дается 15 быстротечных месяцев, а доводить схему не у себя, а на стороне несравненно сложнее. Между прочим, понимая это, руководители ИТОХа, когда им приходится выступать в роли чужого дяди, стараются проявить добрые родственные чувства. Недавно минский Институт биоорганической, химии попросил ИТОХ довести технологию (в те са,мые 15 месяцев) хорошего лекарства димедрохина. Взяли, доводят — иначе лекарство дойдет^ до аптеки с большим опозданием или не дойдет вовсе. Но не только для этого нужен завод институту. Изготовление лекарств — тонкое дело. И надежнее, когда новый, только что освоенный препарат готовят под опекой его создателей. И если этот препэрат совер- шенствуется* то обе стороны, научная и производственная, заинтересованы в равной мере: они же соавторы, сотрудники. Есть маленький завод — неплохо. Большой — было бы еще лучше. Чтобы старые и новые свои лекарства выпускать в потребном количестве на всю страну и на экспорт. Научно-производственное объединение в академической системе пробивает себе дорогу в жизнь. Случай с лекарствами — тот самый, когда тонкое дело требует и предвидения* и расчета, и умения довести работу до конца. Не до отчета — до препарата» Ереванские специалисты охотно знакомили нас со всеми этапами своей многообразной деятельности. Они были гостеприимны, от души старались показать и рассказать больше и лучше. Стоило только произвести слово, как нас вели именно туда, куда требовалось, разыскивали документы, письма, брошюры, находили место поудобнее, где можно с ними работать, и не пытались скрыть свои просчеты и неудачи. Тон задавал Саркис Амбарцумович Вартанян. Он — директор не кабинетного стиля, мы встречали его то здесь, то там, и он неизменно предлагал заходить, спрашивать, не-стесняться. Что мы и делали, может быть, несколько злоупотребляя его временем. Мы говорили о целенаправленности, о традициях школы, о долгих трудах и благородстве цели, словом, о многих сторонах тонкого дела. Однако директор опять и опять прибавлял в заключение еще два слагаемых, казавшихся такими прозаичными: плюс дисциплина, плюс организация. «О
В секторах и. лабораториях нам попадались на глаза вывешенные на досках директорские приказы: за опоздание — указать, за повторное опоздание — выговор, за преждевременный уход с работы — выговор. И не о часах речь — о минутах. — Крут директор? — Саркис Амбарцумович крут? Что вы! И вновь мы шли к академику Вартаняну, чтобы ра~ зобраться на сей раз с дисциплиной и крутостью. Что, право, за мелочность — наказывать за пятиминутное опоздание, когда тот же работник засиживается, бьь вает, в лаборатории или в библиотеке на два и на три часа, а некоторых, особо рьяных, иногда и к ночи не выгонишь за проходную. Специфика работы, говорил директор, сотни синтезов в год, скрининг, обилие рутинного, отчасти механического труда* Есть люди; глубоко преданные науке, есть просто работающие. Не только от первых зависит результат. Дисциплина должна быть железной. Так же, как и неукоснительное следование плану — годовому, квартальному, месячному, дневному. За творчество—большое спасибо, а положенное изволь сделать; иначе откуда будут сотни синтезов ежегодно и бесконечные эксперименты на биологических объектах? Нет-нет да и устраивает академик генеральские обходы лабораторий и групп, самолично листает лабораторные журналы, проверяет планы научных сотрудников, дневные задания лаборантов. Взаимодействие химиков, физнкохимиков, биологов, врачей и фармацевтов требует жесткой организации. Авторы препарата, считает директор, выполняют пятую часть работы по его созданию, остальное ложится на плечи других работников института по служебной обязанности. Их много — тех, кто остается без авторских лавров, зато институт имеет возможность рассчитывать главным образом на собственные силы и прибегает к посторонней помощи лишь в крайнем случае. «Вот почему у нас есть и чисто научные результаты, и прикладные»,— так заключает Саркис Амбарцумович тему успехов и переходит к трудностям. Первая. Народу в институте пока не хватает, особенно биологов. Чтобы всесторонне изучить уже после скрининга лучшие из синтезированных препаратов, надо иметь на одного химика не менее трех (а лучше бы пять) биологов. А пока биологов в ИТОХе меньше, чем 81
химиков. Баланс, который предлагается руководством института, должен положительно повлиять на выход готовых лекарств и тщательность их предварительного изучения. Вторая. Число химиков тоже не мешало бы несколько увеличить. Речь идет не о специалистах высокой квалификации, создающих новые соединения, а о химиках среднего звена, которые проводят стандартные операции вроде дистилляции и разгонки. Тут могли бы очень помочь студенты-старшекурсники, но они приходят разве что на преддипломную практику. Пришли бы и в другое время ради собственной пользы и скромного заработка, но, к сожалению, нет возможности платить за такую работу. На товарных станциях или на массовках в кино можно платить, а в химической лаборатории — увы... Третья и последняя: маловато лабораторных животных. Ну, это и так известно. «А в остальном,— подводит итог директор,— сами со временем разберемся». И, завершив таким образом беседу об организации и дисциплине, Саркис Амбарцумович как гостеприимный хозяин, оставляющий самое лучшее, самое интересное напоследок, ведет нас к коричневой доске, стоящей в углу его кабинета. Мы и раньше обращали внимание на нее, испачканную мелом, с обрывками формул и полустертыми словами. Она свидетельствует, что в директорском кабинете решаются не только административные и организационные вопросы. Саркис Амбарцумович лихими росчерками мела изображает кольца и циклы, врубает в них гетероатомы, навешивает радикалы, расставляет заряды, тянет стрелки от молекулы к молекуле. Эти стрелки — как стрелы, нацеленные в мишень, указующие путь целенаправленного синтеза, путь, к новым лекарствам. Но пока еще не было ни синтеза, ни скрининга, ни проверок — есть только формулы и стрелы. А значит, комментировать написанное на доске слишком рано. Стоит ли вселять надежды, которые неведомо когда сбудутся, если сбудутся вообще? Вселять надежды, может быть, и не надо. А вот надеяться надо всегда.
БОЛЬШАЯ СЕМЬЯ ПРАБАБУШКИ КРИСТОФЕРЫ К числу самых распространенных, самых традиционных кличек животных, бесспорно, следует отнести коровью кличку Буренка. Этимология этого слова очевидна: как еще, не мудрствуя, назвать бурую, красно-рыжую телку? Постепенно это слово потеряло изначальный смысл, и буренками стали звать на Руси коров любой масти. Просматривая государственные племенные книги Латвийской ССР, ни одной Буренки мы не встретили. Имена зарегистрированных там коров звучали торжественно и официально: Белла Л Б 46601, или Даугава Л Б 36245, или Диана Л Б 41492. Еще более звучными были клички быков: Тигрис-Улисс, Уллор-Рекс, Атом- Грестйс. Между тем если где коровы и заслуживают безоговорочно клички Буренка, так это в Латвии. Пересекая республику в поезде или автобусе, то и дело видишь за окном стада крепких упитанных коров. И все они как одна бурые. Эта порода, чистота которой — предмет особой заботы животноводов республики, так и называется: бурая латвийская, или Latvijas bruna. Чтобы покончить с субъективными впечатлениями, следует упомянуть еще об удивительно вкусном и густом молоке, о пахнущей свежескошенной травой сметане, в которой стоит ложка, о неописуемом вкусе взбитых сливок, которые подают в кафе Риги, Елгавы, Сигулды, Вёнтспилса. 83
Теперь данные объективные. Бурая латвийская порода составляет 99,4 % республиканского стада. Отличается она высокими удоями (в среднем на одну занесенную в племенные книги корову 3,5—4 тонны молока в год жирностью 4,1—4,3 %), неприхотливостью, долголетием. За последние годы более 200 тысяч бурых коров и быков перевезены из Латвии в другие наши республики, а также в Болгарию, Румынию, Чехословакию. Сколько коров можно увидеть одновременно? Сотню? Тысячу? Две тысячи? Наверное, в одном стаде больше просто не бывает. Нам повезло. Мы увидели за один раз все республиканское стадо — полмиллиона голов (1986 г.). Это случилось близ Сигулды, на хуторе Калниабейтес, где размещается Аналитическая станция по племенной работе Латвийского научно-исследовательского института животноводства и ветеринарии. Полумиллионное стадо было аккуратно уложено в стандартные библиографические ящики, которые занимали одну. стенку небольшой комнаты. Сотрудники станции извлекали из ящиков «дело» нужной коровы (перфокарты, бумажные ленты с цифрами) и засыпали окружающих цифрами и фактами из ее жизни. Здесь были и вес, и рост, и удои за прошлый и позапрошлый годы, и состояние здоровья, и форма вымени, и жирность молока. А живых коров на станции повидать не удалось. Не было здесь также никаких . атрибутов практического животноводческого учреждения — кормов, электродоилок, бидонов с молоком. Зато была скромная, со вкусом подобранная конторская мебель, старинные фонари и подсвечники, чеканные барельефы и витражи с пастбищами и массивными головами быков. Особого упоминания заслуживает одна деталь интерьера — большой многоцветный диск на стене, похожий на гигантский фотоэкспонометр. Старший зоотехник станции кандидат сельскохозяйственных наук Рудольф Александрович Фолкманис назвал кличку некой знаменитой коровы, выполнил с помощью диска ряд несложных манипуляций и стал быстро перечислять ее предков как по материнской, так и tio отцовской линии. Через несколько минут сослуживцы перебили Рудольфа Александровича и, как потом объяснили, сделали это своевременно. Дело в том, что по упомянутому диску — своего рода генеалогической номограм- 84
ме (она вывешена здесь специально для гостей), а еще точнее — по книгам, которые подготовили ученые Аналитической станции, можно проследить предков каждой латвийской коровы до 16-го, а то и до 22-го колена. А это ни много ни мало около 60 тысяч почивших и ныне здравствующих быков и коров. Но вот что интересно: любая ветвь генеалогического древа приводит к одной и той же легендарной корове Кристофере IV, жившей лет сто назад. Когда мы убедились в этом, возник вполне естественный вопрос: кому нужна коровья генеалогия? И каково назначение картотеки? По свидетельству историков, человек уже по меньшей мере 9 тысяч лет живет бок о бок с коровой. И все это время он сочетает, с одной стороны, потребительское, а с другой — трогательно-сентиментальное отношение к домашнему животному, к корове-кормилице: «Уж как я свою коровушку люблю...» Похоже, время сантиментов безвозвратно прошло: в пору интенсивного животноводства — автоматического кормления, электрического доения и искусственного осеменения — у одной доярки столько буренушек, что многих из них она просто не знает «в лицо». Получение мяса и молока становится таким же индустриальным процессом, как получение яиц и курятины на птицефабриках. В этих условиях особое значение приобретает контроль за стадом и за каждой коровой, учет продуктивности, кормоотдачи. Снизился удой, упала жирность молока — как ни жалко корову, ее надо выбраковывать из стада. У производителя неважное потомство — его тоже нет смысла оставлять на племенной станции. «Держать в хозяйстве животное, которое дает тысячу литров молока в год, непозволительная роскошь,— говорит директор станции доктор сельскохозяйственных наук Андрей Андреевич Цалитис.— Что это за священные коровы? Мы должны использовать все возможности животных, как на заводах используют возможности токарных станков, прокатных станов, мартенов. Поэтому мы просто обязаны знать технические возможности каждой коровы». Надо сказать, что в Латвии и племенное дело, и учет производительности издавна поставлены хорошо. За многие десятилетия в республике сложился институт контроль-ассистентов — специально подготовленных работников, которые на местах кропотливо и добросо- 85
вестно собирают сведения о каждом шаге каждой коровы. Казалось бы, остается только эти сведения разумно использовать. Но это далеко не просто. Во-первых, по традиции колхозное или совхозное стадо характеризуется огромным количеством показателей — их около 1500. Надо ли говорить, что рядовой зоотехник или ветеринар тонет в море цифр? Во-вторых, добросовестно собранные сведения не всегда оказываются объективными. В зависимости от условий содержания хорошая корова может дать за год продукции и на 200, и на 2200 рублей. Нередко продуктивность, которую фиксируют контроль-ассистенты на местах, связана со случайными причинами, например с работой той или иной доярки, а не с генотипиче- скими особенностями животных. Сколько было случаев, когда прекрасные элитные коровы попадали в плохие руки, резко снижали удои, и таких коров выбраковывали. В общем, подобный учет приносит порой больше вреда, чем пользы. Начиная с 1965 г. Аналитическая племенная станция в Сигулде стала собирать составленные по специальной форме рапортички контроль-ассистентов со всей республики и обрабатывать эти отчеты сначала на счетно-аналитических, а потом и на электронно- вычислительных машинах. Машинный учет позволил сделать то, что было не под силу самым опытным селекционерам: на каждую корову, на каждый год ее жизни были заведены отдельные перфокарты, где указаны экстерьер животного, продуктивность, подробнейшая родословная, оценка вымени в баллах, легкость доения — тоже в баллах, перенесенные болезни, жирность молока и многое, многое другое. Так возникла картотека, о которой уже сказано. Но это не все. Машины позволили выполнить самые разнообразные статистические анализы каждого стада, дать такие сведения о колхозных и совхозных коровах, о которых зоотехники на местах прежде не могли и мечтать. Потомство одного производителя, или, как говорят селекционеры, дочери быка (дочерей при искусственном осеменении у одного быка может быть до 70 тысяч), рассеяны по разным стадам, фермам, колхозам и совхозам. Сопоставить продуктивность сестер обычными методами очень хлопотно. С помощью же ЭВМ ничего не стоит составить специальную ведомость на все 86
потомство каждого быка. И сразу же становится ясно, где дочери дают больше молока, телят, меньше болеют, словом, где им живется лучше, где за ними хорошо и умело ухаживают. Или другая статистическая сводка, так называемый анализ по сверстницам—сравнение дочерей разных быков. Она позволяет сделать вывод о преимуществах и недостатках отцов-производителей. «Мы в глаза не видим стада,— говорит А. А. Цали- тис,— а знаем о каждой корове больше, чем доярки, зоотехники и ветврачи, которые с животными работают». Нормальная корова должна впервые отелиться, когда ей исполнится 24—25 месяцев. Каждый потерянный месяц приносит ощутимый убыток— 10 рублей и 250 килограммов молока на одну корову. Это хорошо известно зоотехникам. И все же сроки не всегда выдерживаются, бывает, запаздывают с осеменением животных, бывает, осеменяют неудачно. Электронный контроль бесстрастно фиксирует промахи (в виде списков телок, которые перешагнули двухлетний возраст) и сообщает руководителям хозяйств, во сколько эти промахи обошлись. Многим колхозам и совхозам пришлось подтянуться. В среднем по республике возраст первотелок сократился на полтора месяца, что дало годовой экономический эффект 700 тысяч рублей и 15 тысяч тонн молока. Другой пример. На сигулдской станции анализируют причины, по которым коровы выбраковываются из стада. Если это делается в основном из-за низкой продуктивности животных, значит, зоотехники и ветеринары работают хорошо, своевременно выявляют нерентабельных в молочном хозяйстве коров. Если же главная причина отсева ^--травмы и болезни, значит, животноводы работают неважно, квалификация их невысока. Электронные донесения не всегда приятны руководителям хозяйств. И все же уже несколько лет все хозяйства Латвии залючают с сигулдской станцией ежегодные договоры на анализ и статистическую обработку сведений из жизни коров. Платят они за ^то гроши — 10—16 копеек с коровьей головы, а получают большую прибыль. Зачем иначе тратить деньги, пусть и копейки? Будем считать, что на вопрос: зачем нужно стадо в библиографических ящиках, мы ответили. 87
Остался открытым пока вопрос о родословных. В начале 30-х годов один латышский крестьянин нанял грузовик, загнал в кузов свою Буренку и повез ее через всю Латвию на свидание с быком, о котором имелись самые лестные отзывы. Сохранилась фотография, зафиксировавшая старт этого необычного путешествия. Еще лет двадцать назад латвийские селекционеры использовали ее для пропаганды искусственного осеменения. Сегодня, чтобы заполучить племенного производителя, не нужно выводить корову за ворота фермы. Семя лучших быков-красавцев класса элита-рекорд консервируется при температуре жидкого азота и в любой момент может быть использовано по назначению. В республике создан банк семени выдающихся производителей, в нем свыше миллиона доз. Теперь понятно, почему так важно знать родословную каждого животного, которое оставлено на племя. Не зная происхождения быков и коров, можно по ошибке скрестить близких родственников, а инбридинг — тесное внутриродственное скрещивание ухудшает породу: появляется слабое, малопроизводительное потомство. Но этим не исчерпывается значение коровьей генеалогии. «Судьба телок и бычков разная,— напоминает заведующий селекционной группой сигулдской станции кандидат биологических наук Зиедонис Альфредович Грис- лис.— Почти все телки, кроме зоотехнического брака, вливаются в молочное стадо, а представители сильного пола обречены уже при рождении. Оставляют лишь самых лучших бычков, потенциальных производителей. Но как их выбрать? По экстерьеру? Этот критерий ненадежен. Иной красавец дает худосочных дочерей, от которых хозяйствам один убыток. Нам приходится отбирать бычков для племенных станций, оглядываясь на их предков, особенно на матерей. Если у них были высокие удои, жирное молоко, скорее всего внучки тоже не подведут. А нередко есть смысл заглядывать в прошлое еще глубже. Мы же имеем возможность учесть всех предков. Для этого достаточно посмотреть на бирку, которая висит на ухе животного, и заглянуть в генеалогическую структуру». В общем, латвийские селекционеры занимаются коровьей генеалогией вовсе не из суетного снобизма. Уверенная ориентация в сложных отношениях огром- .88
ной семьи прабабушки Кристоферы позволяет им вести научную и селекционную работу на прочном фундаменте, получать больше мяса и молока. Изучение генеалогии — далеко не пассивная работа. За последние годы в Латвии по старым документам тщательно проверили родословные тысяч производителей, чьи родовитость и плодовитость вызывали подозрения. В самых сомнительных случаях прибегали к анализу крови. У многих группы крови не совпали с группами крови предполагаемых предков и ныне здравствующих родственников (совпадение было бы надежным свидетельством родства), не соответствовали записям в племенных книгах и не свидетельствовали о древности рода. Таких быков перестали использовать на станциях искусственного осеменения. Говорят, что это предуя- редило появление в стаде 250 тысяч дойных коров неизвестного происхождения. Помните, мы говорили о 1500 параметрах, характеризующих молочное стадо и применяемых в животноводстве для учета и планирования? Сотрудники сигулдской станции в порядке эксперимента предложили выбрать из этих параметров 120 самых важных и всю дальнейшую работу вести, опираясь только на них. Эксперимент, поставленный в Огрском районе Латвии, -стал первым этапом-, первой очередью созданной в Латвии автоматизированной информационной, системы «Селэко (селекционно-экономическая система). Впервые целая отрасль хозяйства республики, притом одна из важнейших, стала объектом самого современного способа управления. Заметим, что. автоматическая система охватывает не просто несколько десятков хозяйств, а полмиллиона самостоятельных предприятий — именно так следует рассматривать каждую корову с ее ярко выраженной биологической и производственной индивидуальностью. Ежемесячно ЭВМ обрабатывает донесения контроль-ассистентов Огрского района и выдает управляющие и информирующие сигналы: отчеты по району в целом, по каждому хозяйству и стаду. Зоотехники получают списки, где указаны продуктивность коров, их распределение по классам и прогноз их удоев на ближайшее время. В других списках перечисляются животные, сбавившие удои. В соответствующих ведомостях поименно названы стельные коровы, осемененные 89
коровы, которых нужно обследовать на стельность, неудачно осемененные коровы, которых нужно записать на прием к ветврачу. Есть отдельные списки дочерей каждого быка с записью удоев и жирности. Есть таблицы первотелок и перечни коров, заканчивающих свою жизнь в стаде. В специальных таблицах перечислены животные с затянувшимся сервис-периодом (время от отела до следующего осеменения) или сухостоем (период перед отелом, когда корова не дает молока). Словом, все, что должны знать животноводы о своих подопечных, разложено по полочкам — спискам, таблицам, колонкам. Понятно, что сами по себе списки н таблицы не воздействуют на животноводческую технологию, электрические сигналы не бегут по проводам от ЭВМ к каждой корове. Но списки и таблицы служат для зоотехников сигналами, подробнейшей программой оптимальной деятельности на ближайший месяц. В основе системы «Селэкс» — тщательно продуманный, точный, лаконичный документ. В АСУ он приобретает особую силу: предметом научного исследования становится и форма учетных бланков, и даже число копий. Во многих хозяйствах страны по сию пору факт рождения теленка фиксируется несколько раз: ветврачом, зоотехником, дояркой, бухгалтером, контроль-ассистентом. Все это нужно. Но оформление документов отнимает у животноводов половину рабочего времени. Учет в системе «Селэкс» прост: каждое событие — осеменение, отел, выбраковка из стада — фиксируется один раз. И этот акт служит одновременно и для учета стада, и для ветеринарных целей, и для начисления зарплаты зоотехникам, дояркам, техникам-осемените- лям. Сила современного, составленного по науке документа достаточно наглядна: почти на 20 % сократился обслуживающий персонал на фермах и племенных станциях. Но и этим не ограничивается значение системы. С помощью многочисленных статистических разрезов она позволяет выявить узкие места в животноводстве, вскрыть резервы. Автоматическая система ляжет в основу планов и прогнозов по производству мяса и молока, а значит, по загруженности мясных комбинатов и молокозаводов, а значит, и по обороту торговли. Наконец, она станет первым звеном единой всесоюзной автоматизированной системы информации о молочном 90
животноводстве, в которой будут учтены все наши буренки независимо от их масти. Как мы помним, опытная проверка «Селэкса» была начата в хозяйствах одного района Латвии — Огрско- го. В 1972 году систему внедрили в пяти районах республики и в подмосковном молочном комплексе «Щапо- во». В 1978 году ею были охвачены все 650 хозяйств республики с поголовьем 530 тысяч коров и нетелей. В том же году создатели «Селэкса» были удостоены премии Совета Министров СССР. В 1979 году министр сельского хозяйства СССР и начальник ЦСУ СССР подписали совместный приказ о распространении системы, успешно прошедшей массовые производственные испытания, по всей стране. Сей- 'час «Сэлекс» внедряется в 9 республиках и 50 областях — от Молдавии до Амура, от Ладоги до Таджикистана. Прямой экономический эффект от использования системы составляет 5 рублей на корову в год, с учетом же прироста животноводческой продукции (молока и мяса) — он втрое больше. По одному лишь латвийскому стаду годовой эффект достиг 6,3 миллиона рублей. По оценке \ А. Цалитиса, система позволяет на 40—60 % сократить трудозатраты по зоотехническому и племенному учету и более чем на 10 % увеличить производство мяса и молока в любом колхозе и совхозе. Или, как минимум, навести в хозяйстве порядок и укрепить дисциплину. Следуя точным программам, которые «Селэкс» передает в животноводческие хозяйства, животноводы стали выполнять каждую технологическую операцию в оптимальные сроки, в оптимальных условиях. Здесь необходимо сделать важную оговорку. Порою мы слишком вольно пользуемся словом «оптимально», иной раз даже подменяем им простые житейские «хорошо» и «вовремя»; уже говорят, например, о наиболее и наименее оптимальных сроках того или иного дела. Не бывает их, более или менее оптимальных, как не бывает (помните?) второй свежести. Ибо optimum — это экстремальная точка (точка!) на кривой выгодности, эффективности, пользы. В животноводческих технологиях множество таких точек. «Селэкс» в каждом случае выявляет свою и показывает ее животноводам. Если же они, животноводы, следуют рекомендациям системы, то, естественно, 91
попадают в оптимальную точку — точку наивысшей эффективности, наибольшей пользы для дела. Отсюда и выигрыш. Латвийские животноводы постоянно улучшают республиканское стадо, стремятся повысить продуктивность бурой латвийской породы. От их селекционной работы зависят успехи племенного дела и в других республиках: ежегодно из Латвии вывозят около 30 тысяч коров и быков, втрое больше, чем экспортируют традиционные поставщики племенного скота на мировой рынок — Швеция, Голландия и Дания, вместе взятые. Примерно 95 % современной селекционной работы — это накопление, хранение и переработка информации. И здесь без ЭВМ поиски оптимума — не что иное, как блуждание в потемках. Для улучшения породы можно на глазок выбирать хороших производителей, и при умении и старании это даст неплохие результаты, поскольку работа ведется «более или менее» оптимально. «Селэкс» же находит истинно оптимальные меры для улучшения стада. Именно машинный анализ и отбор производителей по продуктивности их многочисленного потомства и позволили накопить свыше миллиона за: мороженных в жидком азоте доз семени наилучших быков, дочери которых дают за лактацию на 150 килограммов молока больше, чем их сверстницы. В определенный период,даже момент корову нужно как можно быстрее осеменить — это азбука зоотехноло- гии. Оптимальный срок — 12 часов. «Селэкс» снабжает хозяйства списками животных, подлежащих осеменению, дает точное расписание процедуры для каждой коровы. Если расписание выполнено, ферма оказывается на пике эффективности по этой технологии. С точки зрения животноводства, коровья юность — истинный клубок противоречий. Мы уже говорили, что телке полагается впервые отелиться в возрасте 24— 25 месяцев, иначе она слишком поздно включится в производство молока и даст его за свою жизнь меньше, чем могла бы. С другой стороны, молодые коровы не так продуктивны, как взрослые. За каким же показателем гнаться, какой показатель важнее — выход телят на сотню коров и ранние отелы или продуктивность в первую лактацию? «Селэкс» сообщает своим клиентам, сколько молока недополучает хозяйство из-за «почти» оптимальной, подобранной на глазок технологии, и 92
указывает выгоднейшую точку на многомерной диаграмме факторов. Примеры можно продолжить. Однако ограничимся тремя. И добавим, что в некоторых хозяйствах республики на фермах уже есть системы, на дисплеи которых «Селэкс» по запросу зоотехника в считанные секунды выводит все мыслимые сведения о любой корове. И специалист современного агропромышленного массового производства знает о каждой из своих сотен подопечных больше, чем знала прежде доярка одвух-трех своих буренках. В повести Фазиля Искандера «Созвездие Козло- тура» хитроватый председатель абхазского колхоза гоэорил: «Интересное начинание, но не для нашего климата». Таким образом он отмахивался от .нелепой козлотуризации своего крепкого чаеводческого хозяйства. К сожалению, бывает так, что руководители колхозов и совхозов, прекрасно осведомленные о достоинствах «Селэкса» и выигрыше, который сулят современные методы управления животноводством, всеми правдами и неправдами пытаются уклониться от внедрения новинки у себя. На то есть две причины: одна из них веская, вторая — явно неуважительная. Мы уже говорили, что одно из главных преимуществ «Селэкса» — предельная лаконичность отчетности: сейчас достаточно ввести в систему лишь 50 показателей, чтобы узнать о стаде все, что нужно для оптимальной работы. Однако в некоторых республиках и областях, внедряя прогрессивную информационную систему, не спешат ликвидировать прежнюю форму первичного зоотехнического учета с ее 1500 пунктами. Если она сохраняется, то кому будет охота взваливать-на себя дополнительную обузу? Даже такие передовые хозяйства, как колхоз «Политотдел» в Узбекистане, ни минуты не сомневаясь, что «Селэкс» — дело хорошее и нужное, потихоньку сворачивают уже налаженные связи с вычислительными центрами. Интересное начинание, но не для нашего климата... Вторая причина неуражительная. Проглотив всего 50 показателей, «Селэкс» снабжает хозяйство руководством к безошибочному действию, и точным прогнозом, сколько молока и мяса способно дать колхозное стадо, если правильно с ним работать. «Руководители колхозов и совхозов побаиваются показывать районному начальству свои возможности и скрытые 93
резервы,— говорят сотрудники Аналитической станции на хуторе Калниабейтес.— Кому хочется оказаться голым в лучах такого мощного прожектора, как наша система?» По точным оценкам Латвийского НИИ животноводства и ветеринарии, в любом стаде в республике от каждой коровы можно надоить в среднем по 4 тысячи килограммов молока. Пока же генетический потенциал животных используется только на 60 %. Это известно, но надо иметь мужество, чтобы публично признать, сколько твое хозяйство недополучило и потому недодало стране молока и мяса. Обе причины, безусловно, временные. Первую устранят государственные органы, ответственные за организацию и планирование животноводства, вторая отпадет сама собой: «Селэкс» хорош для любого климата. Однако вернемся в вестибюль Аналитической станции по племенной работе, к многоцветным диаграммам с мигающими лампочками и стрелками. Одна из диаграмм повествует о дальнейших шагах системы. Конечная задача животноводства — получить как можно больше молока и мяса высокого качества. Что нужно для ее решения? Конечно, прежде всего скот, стада. И еще корма в'нужном количестве, нужного качества. И определенные условия эксплуатации: современная технология, современные сооружения и оборудование, хорошо подготовленные кадры. Таковы основные факторы, от которых зависит продуктивность животноводства. Кстати говоря, главный фактор — стадо также можно дифференцировать. Качество скота зависит от селекционно-генетической работы, условий воспроизводства (то есть от работы по искусственному осеменению), от использования достижений зоотехноло- гии и от здоровья животных. Пока реализованы лишь две подсистемы — селекции и воспроизводства. Предстоит завязать в тугой узел электронного учета и обработки данных и остальные факторы, иначе на истинный оптимум животноводства, на пик эффективности не выйти. Сейчас завершается подготовка к пуску подсистемы «Ветеринария». Разработан специальный листок ветеринара, который и будет вводиться в ЭВМ. В этом листке отражен каждый шаг ветеринара: чем он занимался в течение рабочего дня, сколько нанес визитов, сколько принял пациентов, какие диагнозы поставил, какие принял меры, какие использовал медикаменты 94
(между прочим» сейчас в ходу около 7 тысяч ветеринарных препаратов), сколько животных исцелил и сколько потерпел профессиональных неудач. Машина проанализирует деятельность ветеринаров, обобщит ее и выдаст полные списки животных, которых надлежит вакцинировать или обследовать на мастит, у которых пора брать кровь на биохимический анализ и так далее. Заодно станет известно, сколько запасти медикаментов, какие методы лечения наиболее эффективны, как заболевания животных связаны с их содержанием и доением, как они влияют на продуктивность коров и сроки их жизни в стаде. Нетрудно заметить, что подсистема ветеринарии смыкается с селекционной и технологической подсистемами. Так шаг за шагом машинным анализом будут охвачены все факторы, от которых зависит продуктивность крупного рогатого скота. Но почти во всех хозяйствах, помимо коров, есть еще свиньи, птица, лошади, овцы. Для конечного результата важно и то, сколько продукции дадут они. И вот в систему уже вводятся данные о свиньях. Подход тот же, что и к коровьему Стаду: индивидуальный контроль за племенным использованием каждой дородной свиноматки, могучих хряков и юных поросят — ремонтного молодняка. Пройдет время, и вся эта информация вольется в единую животноводческую систему, создание которой началось с построения генеалогического древа, восходящего к легендарной прабабушке Кристофере.
ЛОШАДИНАЯ СИЛА Речь пойдет о лошади, которая вот уже шесть тысяч лет живет бок о бок с человеком, на которой пахали и сеяли и оттого звали ее кормилицей, которая возила на себе великих полководцев и простых солдат, тянула пушки и обозные телеги, которая тысячелетия служила людям главном транспортным средством и главным источником энергии для механической работы, которая подарила нам одну из основных физических единиц — единицу мощности, которая увековечена в бронзе чугуне и мраморе и которую ни с того ни осего посчитали было ненужной. «Сейчас модно писать про лошадей,— сказал в самом начале нашей беседы директор Всесоюзного научно-исследовательского института коневодства доктор биологических наук Анатолий Никитович Кошаров.— Ветер в гриве... Четвероногий друг...Поверьте, мы, при* частные к коневодству, любим лошадей не меньше, чем о них пишущие. Только мы против того, чтобы статьи о лошадях были просто данью моде. Дело слишком серьезное. И не надо лишних эмоций...» Постараемся обойтись без эмоций. Мы привыкли соотносить наши успехи и достижения с уровнем 1913 года. По сотням важных экономических и социальных показателей, по выпуску тысяч вещей и веществ наше общество поднялось над этим уровнем, как небоскреб над одноэтажным домиком. Но есть вещи, которых делают сегодня меньше, чем в три- 96
надцатом году, или вообще не делают, потому что нет в них больше надобности. По сравнению с тем же годом конское поголовье к 1982 году сократилось почти в 7 раз. Как это расценивать? Как очевидный успех, показатель сплошной механизации или как-то иначе? В предреволюционные годы было в России около 38 миллионов лошадей. Первая мировая, гражданская войны, бескормица унесли несметное число конских голов, и все же в 1930 году их оставалось у нас 32,6 миллиона. Потом началась коллективизация, и на смену крестьянской лошадке пришел (или стал подходить) «железный конь», и к 1941 году поголовье упало до 21,1 миллиона. Потом была война — лошадей осталось около 13 миллионов. Эта численность сохранялась до середины 50-х годов. А там подоспел ракетный век, и было решено, что лошадь больше не нужна или, скажем мягче, нужна не очень. Статистическую отчетность по конскому поголовью ликвидировали, а задания по коневодству вывели из народнохозяйственных планов. А раз плана нет и отчитываться не надо, стоит ли заниматься лошадьми? 1972 год — 7,4 миллиона лошадей, 1981 год — 5,6 миллиона. А что творится за рубежом? В 1930 году мировое конское поголовье составило 120 миллионов, в начале 50-х — около 80 миллионов, в 1970 году — чуть больше 66 миллионов. Тенденция та же. Но общая тенденция скрывала и продолжает скрывать важные частности. Бразилия, Мексика и некоторые другие страны не уменьшали, а увеличивали конское поголовье. И что совершенно неожиданно, за последние 10—15 лет удвоилось число лошадей в США, увеличилось в 1,5 раза в ФРГ. Почему же страны, как будто не испытывающие недостатка в машинах, вдруг вновь повернулись к коневодству? Это нам предстоит разобрать. А пока отметим, что в нашей стране отрасль, не избалованная до недавнего времени особым вниманием, дает годовой доход в сотни миллионов рублей. И специалисты по коневодству утверждают: эту сумму можно удвоить. В любой отрасли хозяйства перед экономистами стоит задача найти оптимальные пропорции развития. Здесь же, в коневодстве, требовалось сперва доказать, что отрасль вообще имеет право на существование. Просто так держать лошадь никто не станет, даже от большой 97
любви к животным. Лошадь — не кошка и не собака. Работа тысячелетиями была главной обязанностью лошади. Но четверть века назад рабочей лошади был вынесен приговор: конская тяга как мотор, как источник механической энергии полностью себя исчерпала. Откуда же берется кругленькая сумма, которой оперируют преданные коневодству экономисты? Несколько лет назад газеты писали, что знаменитый Терский конный завод продал за миллион долларов золотистого красавца Песняра. На том же аукционе за десятки и даже сотни тысяч долларов каждая были проданы еще несколько отличных лошадей. Может быть, это и есть главный доход от коневодства? Нет, продажа племенных лошадей дает всего лишь 2,3 % общей суммы. Так что же главное? Главное — рабочее направление, которое приносит львиную долю дохода — 89,5 %. Другие направления по своему вкладу далеко позади: продуктивное — 7,2 %, спортивное — 1 %. Лошадка, везущая хворосту воз... Этот образ знаком всем с детства, даже тем, кто сроду не видал ни лошадки, ни воза, ни хвороста. Так вот, везущая воз лошадка до сих пор вносит основной вклад в немалые прибыли коневодства. Выходит, вынесенный на пороге ракетного века приговор подлежит обжалованию. Заведующий отделом экономики ВНИИК кандидат экономических наук Валентин Сергеевич Ковешников приводит дополнительные доводы к этому. Экономисты института обследовали 460 хозяйств Рязанской области — их продуктивность, энерговооруженность и «коневооруженность». Результаты обследования в таблице, где средние показатели отнесены к 100 гектарам угодий. Энерговооруженность, л. с. До 100 200 и выше Валовая продукция, тыс. руб. 19 44 Число лошадей 0,6 0,8 Простим авторам работы дроби в графе «Число лошадей» — в статистических сводках это допустимо — и обратим внимание на главное: передовые хозяйства используют лошадей охотнее. В колхозах и совхозах первой группы на одного работника приходится 17 машинных лошадиных сил, во второй группе — 26. 98
Однако более энерговооруженные хозяйства решительнее добавляют к своим мощностям и живые лошадиные силы. Эта закономерность подтвердилась и в других областях.. Напрашивается вывод: хороший хозяин не списывает лошадь со счета, а использует ее, когда это выгодно. А когда выгодно? Когда недалеко, за километр-другой, надо отвезти воз того же хвороста, или навоза, или бидон молока, или обед на полевой стан. Да мало ли грузов, из-за которых грех гонять грузовик или трактор. Гляжу — поднимается медленно в гору трактор, везущий хворосту воз. Нелепо во всех отношениях! Тракто- ро-день стоит около 12 рублей, а коне-день — не больше пяти. И по расчетам экономистов ВНИИК за год одна лошадь сберегает хозяйству 2 тонны горючего. Этим очевидное поле деятельности рабочей лошади не исчерпывается. Еще один пример, где без нее не обойтись. В Казахстане поголовье овец предполагают в скором времени значительно увеличить. А на одну отару в тысячу голов нужны минимум три верховые лошади. Выходит, всего требуется 150 тысяч — только для нужд овцеводства и только в одной республике. В поселке Дивово под Рязанью, где находится Институт коневодства, нам рассказали такую историю. В одно образцовое хозяйство привезли высоких гостей, чтобы показать сплошь механизированную ферму. И в разгар показа откуда ни возьмись появилась неказистая кобылка, которая тащила телегу с кормами. А на телеге, окончательно портя картину, сидел патриархального вида дед-возница. Как ни оправдывались руководители хозяйства, как ни объясняли, что трактору в коровнике не место, им все равно основательно влетело. Раз полная механизация, так уж полная! ...Каждые два часа на кумысной ферме института доят былинных кобылиц. Их/тридцать три, могучих, рыжих, со светлыми гривами и челками, кокетливо падающими на глаза. Мы опоздали к началу дойки всего на несколько минут. Однако доярка Зинаида Васильевна Дорошина едва кивнула нам, а пожилой конюх и вовсе не ответил на приветствие, а зашикал и замахал руками. Потом они, как и все, с кем довелось общаться в Дивове, были радушны и предупредительны. Смутивший нас прием был, как оказалось, вызван не нашим опозданием, а,как это ни странно, особенностями лошадиной физиологии. 99
У коровы большое вымя, в котором находится так называемая цистерна, пяти — десятилитровое вместилище молока. Доярка извлекает из него все молоко, которое накопилось ко времени дойки. Кобылья цистерна маленькая — не больше литра; в ней собирается десятая часть молока, остальное — в молочных ходах. Из-за малого объема цистерны быстро заполняются молочные ходы и альвеолы, там создается избыточное давление, которое тормозит дальнейшее образование молока. Поэтому кобылиц и приходится доить часто, каждые два часа. Кобыла легко отдает молоко из цистерны, остальное же можно взять, лишь пробудив особый рефлекс мо- локоотдачи. Он срабатывает, когда к вымени припадает жеребенок. Или же когда выработан условный рефлекс, например, на шум доильного аппарата. Лошади вообще пугливы, их реакции тонки, и кобыла хорошо доится лишь в привычной обстановке, при своих, хорошо знакомых ей людях. Всего этого мы не знали, потому не очень осторожно прикрыли за собой дверь и в полный голос поприветствовали хозяев... Доярка успокаивает очередь, окликая по имени самых нетерпеливых, и открывает турникет-шлагбаум перед очередной рыжей красавицей. Кобыла заходит в огороженный деревянными жердями станок и замирает. Доярка открывает небольшую форточку в стенке, отделяющей станок, где стоит кобыла, от соседнего, к нему пристроенного. И оттуда просовывается голова с жадно ищущими губами. Это жеребенок, которого держат здесь специально для пробуждения необходимого рефлекса. Дежурный жеребенок (так и называется — дежурный) сосет совсем недолго, ему достается всего лишь несколько глотков молока. Затем доярка бесцеремонно его выталкивает, закрывает форточку и надевает на кобылье вымя доильные стаканы. Двухрежимный доильный аппарат ДДА-2 отличается от обычных аппаратов для коров. У тех сходу забирают все молоко, у кобыл же сначала нужно бережно взять малую его толику — из цистерны, затем сделать паузу, чтобы дождаться усиленной молокоотдачи, а затем* быстро, за 20—25 секунд, отобрать остальное, пока рефлекторные процессы не угасли. Так аппарат и работает — автоматически переходит с режима на режим. 100
Две увесистые фляги с теплым еще молоком ставят на телегу, и крупная серая лошадь (не трактор и не грузовик, заметьте) везет ее неспеша в кумысный цех, который находится в полукилометре от фермы. Вместе с ведущим специалистом ВНИИК по кумысу Музой Сергеевной Мироненко мы идем за телегой и на ходу слушаем лекцию. Кумыс — напиток с тысячелетней медицинской репутацией, вплоть до конца прошлого века чуть ли не единственное эффективное средство против туберкулеза. Теперь с туберкулезом справляются другими средствами, но кумыс, будучи великолепным антиаллергеном, остается при этом надежным подспорьем. Поэтому у нас в стране работают свыше 50 кумысолечебниц. Кобылье молоко содержит полиненасыщенные жирные кислоты: линолевую, линоленовую, арахидоновую. У них ярко выраженное противосклеротическое действие, и оттого кумысолечением заинтересовались геронтологи. Кобылье молоко близко по своему составу и питательной ценности к женскому и потому может служить его полноценным заменителем. Высушенное методом сублимационной сушки кобылье молоко — основа для добротного детского питания. Короче говоря, кобылье молоко и приготовленный из него кумыс показаны больным и здоровым, старикам, и младенцам. Но найти этот ценный продукт в магазинах невозможно, а кумыс из коровьего молока, который изредка появляется в продаже, имеет такое же отношение к настоящему кумысу, как суррогат к натуральному кофе. Потребность одной только медицины в кумысе в 1,5 раза превышает его выпуск. Между тем, как считают в Институте коневодства, выпуск этот можно увеличить втрое, а то и вчетверо. Разработана подробная технология для крупных кумысных ферм, доказана на практике высокая молочная продуктивность кобылиц, особенно тяжеловозных пород. В этом отношении хорошая кобыла не так уж уступает корове. Зафиксирован и абсолютный рекорд — 6100 литров в год. Он принадлежит питомице кумысной фермы опытного завода ВНИИК кобыле Рябине советской тяжеловозной породы. В небольшом кумысном цехе доставленное нами молоко сразу же пошло в работу. Его профильтровали, сдобрили закваской, приготовленной на чистых культурах молочнокислой болгарской палочки и молочных 101
дрожжей, тщательно перемешали, оставили в покое на час-полтора для вызревания, снова основательно перемешали, охладили и разлили в бутылки. Кумыс — дефицит, кумыс — редкое лекарство, кумыс — деликатес. Каждая его бутылка на учете. И все же хозяева были гостеприимны до конца. Одну бутылку открыли, и мы с удовольствием выпили по стакану пенного, слегка бодрящего напитка. Люди, убежденные в необходимости своего дела, щедры на доводы в его пользу. И Анатолий Никитович Коша- ров, и его предшественник на директорском посту, ныне научный консультант института, доктор сельхознаук Юрий Николаевич Барминцев, и Муза Сергеевна Мироненко, перечислив достоинства кумыса, неизменно напоминали нам, что Лев Толстой прошел в молодые годы курс кумысолечения. И не будь кумыса, неизвестно еще, успел бы великий писатель написать все, что он написал. Если помните, по прибыльности продуктивное коневодство занимает второе место — 7,2 % всех доходов отрасли. Так вот, эту статью можно разбить на две: четверть доходов дает молоко, остальное — мясо. Историки и иппологи утверждают, что люди стали есть конину задолго до того, как оседлали и запрягли лошадь. И для многих народов мясе? лошади до сих пор остается традиционной и излюбленной пищей. Диетологи отмечают, что уже упоминавшиеся полиненасыщенные кислоты помогают выводить из организма зловредный холестерин. А пищевики-технологи уверяют, что без конского мяса изготовить деликатесные колбасы твердых сортов просто невозможно. Наконец, по оценкам экономистов себестоимость конины при табунном содержании лошадей в 1,5, а в иных местах и в 2 раза меньше себестоимости любого другого мяса. Почему так дешево? Да потому, что табуны круглый год на подножном корму, потому, что лошади местных пород прекрасно приспособлены к тебеневке — зимней пастьбе и достают копытом пропитание из-под полуметрового снежного покрова, превосходя в этом даже северных оленей. Потому, что для табунного коневодства не нужны капитальные помещения, а необходимые страховые запасы кормов невелики. Потому, что табун может совершить суточный переход на 25—30 километров, чтобы сменить пастбище или добраться до отдаленного водопоя. В общем, потому, что лошадь вообще удивительное животное. 102
Кормовая база табунного коневодства — отдаленные пастбища в степи, пустыне, тайге, тундре, в горах. Табуны не конкурируют с отарами овец и стадами крупного рогатого скота, не мешают им. И потому растут табуны в Казахстане и Якутии, Хакассии и Туве, в Чи- ΤΗΗςκοή области и на Алтае. В отдаленных восточных районах страны, в Забайкалье, на трассе БАМа огромные площади естественных пастбищ, где, вкладывая совсем немного средств, можно создавать конесовхозы на 5—10 тысяч голов. Такие хозяйства высокорентабельны, причем не в теории, не по проектным оценкам. Лучшие конесовхозы, такие, как «Витимский» в Бурятии, приносят немалые прибыли. А то, что коневодство ни в коей мере не мешает основным животноводческим направлениям, доказано опытом совхозов в Западном Казахстане, где на тысячу оэец приходится сотня табунных лошадей. Благодаря лучшему использованию пастбищ выход сельскохозяйственной продукции со 100 гектаров угодий возрастает на 10—15 процентов. Высокорентабельное уже сейчас, табунное коневодство может стать еще более рентабельным. На это направлена прежде всего селекционная работа. Напримерг под руководством специалиствв ВНИИКа улучшена распространенная в Казахстане табунная лошадь джа- бе. Скрещивая местных лошадей с рысаками и донскими верховыми, селекционеры создали новую породу. Средний жеребец джабе весит немногим больше 400 килограммов, а жеребец новой, кушумской породы, созданной на основе джабе,— 550. Как и всякой тонкой и сложной Отрасли хозяйства, продуктивному коневодству требуются опытные специалисты. В печальные для коневодства годы их выпуск резко сократился. «Если так дело пойдет и дальше,— говорят в институте,— то мы, коневоды, вымрем, как мамонты». Между тем для подъема отрасли, и в первую очередь ее продуктивных направлений, специалисты необходимы — не животноводы вообще, а настоящие знатоки лошади. Лошадь в хозяйстве — сила, и лошадиную силу нужно использовать по-хозяйски. Нужно, чтобы коневодство — и рабочее, и продуктивное — заняло достойное место среди других животноводческих направлений. ...Заместитель директора ВНИИКа по научной работе кандидат сельхознаук Андрей Борисович Фомин с ка- 103
рандашом в руках сосредоточенно изучал программки ипподромов — Московского, Киевского, Харьковского. В служебном своем кабинете, в рабочее время. И знакомился он с результатами бегов отнюдь не из досужего любопытства. Отношение к ипподромам разное. Для большинства их посетителей это место отдыха, место, где разворачивается красивое и увлекательное зрелище. Кое-кто считает ипподром рассадником порока, ибо там тотализатор. А для специалистов коневодства это — испытательный полигон, где на практике проверяются результаты селекции. Совершенствование пород лошадей — сложная научно-исследовательская и практическая работа, и логическим завершением каждого ее этапа служат ипподромные испытания. Между прочим, новые автомобили тоже подвергаются полигонным испытаниям, а самолеты — летным. И в принципе можно было бы заключать пари и на их исход. Специалисты ВНЙИКа планируют и координируют селекционную работу, которая ведется на десятках конных заводов и племенных хозяйств, по основным для нашей страны породам лошадей — чистокровной верховой, арабской чистокровной", ахалтекинской, буденнов- ской, донской, тракененской, орловской, русской рысистой, русской и советской тяжеловозным. Они составляют племенные книги по каждой породе, не упускают из виду ни одной стоящей лошади, рекомендуют хозяйствам наиболее перспективные для получения идеального потомства родительские пары. Фомин ведет в институте работу с русской рысистой породой, он на коневодческом жаргоне рысачннк. Прародителем отечественных рысаков был серебристо-белый арабский жеребец Сметанка, завезенный А. Г. Орловым в Россию в 1776 году. Однако черты настоящего орловца, черты замечательной породы, ставшей нашей национальной гордостью, впервые полностью проявились во внуке легендарного Сметанки серо-пегом Барсе, о котором сохранилось такое свидетельство: «...был большого росту, все части имел соответствующие росту, имел легкость, большую силу и бежал рысью отлично резво. Находился в заводе 17 лет, от него произошла уже настоящая рысистая порода лошадей, которая и ныне существует в хорошем значении». Качества Барса Первого, Барса-родоначальника, перешли к его детям, внукам, правнукам и праправнукам. Это 104
высокий рост и крепкое сложение, нарядность и легкость, сила и резвость, выносливость и ровная красивая рысь, наконец, исключительно важные для общения с человеком черты характера, которые лошадники называют добронравностью и доброезжестью. Целое столетие орловский рысак оставался лучшей в Европе, а может быть, и в мире легкоупряжной лошадью. Если прибегнуть к современным сравнениям, был он для России и такси, и личным транспортом, и транспортом служебным. И еще была у орловца важнейшая для российского хозяйства миссия: его использовали как улучшателя. Орловскую кровь вливали и местным рабочим породам, и строевым военным лошадям — вливали силу, выносливость, работоспособность. Казалось, орловец вне конкуренции. Но в прошлом веке у него появился соперник — американский рысак, или, точнее, американская стандартбредная лошадь. Ипподромный тотализатор стал дополнительным стимулом повышения резвости, и заокеанские селекционеры сконцентрировали все внимание именно на этом качестве, в то время как русские коневоды по-прежнему стремились сохранить всю гамму лучших черт Барса-родоначальника. Американский рысак — лошадь резвая, но низкорослая, невидная — стал обходить орловца на ип- подромной дорожке. Отечественные конные заводы начали закупать за океаном резвых производителей, полным ходом пошла метизация орловского рысака, которая поставила под угрозу само существование этой породы. В советские годы орловца удалось спасти, отделив его от носителей заокеанской крови. А из метисов, полуорловцев-полуамериканцев, путем кропотливой селекционной работы вывели самостоятельную породу — русскую рысистую. Так что теперь у нас два рысака. Селекционеры стремятся сохранить их главные качества как улучшателей и в то же время повысить резвость, ибо это традиционный показатель работоспособности и наглядный результат селекционной работы, да к тому же самые резвые лошади продаются на аукционах за бешеные деньги. В общем, наши селекционеры, как говорит Фомин, привыкли гнаться за двумя зайцами. И вопреки пословице преуспевают в поимке обоих. Скажем, Полигон, показавший в 1984 году великолепную резвость,— жеребец рослый, обладающий великолепным экстерье- 105
ром, завидный улучшатель для любого коневодческого хозяйства. Корову, дающую 6000 литров молока в год, мы считаем отличной, ту, что дает 4000 литров,— хорошей. Рысака, пробегающего ипподромный круг (1600 метров) за 2 минуты 5 секунд, рысачники готовы носить на руках. Если же лошадь бежит круг за три минуты, это не рысак. Значит, в коневодстве необходима особая, беспрецедентная в других животноводческих отраслях направленность селекции. И в то же время нельзя упускать целый набор других генетических признаков. Ведь, приобретая жеребца-производителя, колхоз, как правило* меньше всего озабочен ипподромными успехами его будущих сыновей и дочерей. Покупатель охотно выкладывает деньги за сильную, массивную лошадь, которая AacV крепкое, годное к сельской работе потомство. И еще покупатель платит за красоту лошади, ибо для него она нередко еще и транспортное средство, тяга выездного экипажа. Чистопородная лошадь — сложный, изменчивый, капризный биологический объект. И это относится, понятно, не только к рысакам. Например, э селекции тяжеловозных пород надо учитывать не только силу, мощь, выносливость, экстерьер, привесы молодняка, но и молочную продуктивность кобылиц, форму их вымени — чтобы сподручнее было применять машинное доение. Во ВНИИКе для подбора жеребцов в производящий состав применяют оценку по так называемому индексу работоспособности. Что это такое? Подсчитывают среднюю сумму, которую дети оцениваемого жеребца выиг рали за год на ипподромных тотализаторах, и учитывают долю потомства с резвостью 2.10 и быстрее. После несложной обработки двух показателей получают индекс, по которому ранжируют десятки используемых на конезаводах производителей. В таблицу, которую показал нам Андрей Борисович, вписаны клички лучших рысистых жеребцов страны. Первый десяток имен начертан красным, последующие — синим, остальные — черным. От первых нужно получать как можно больше потомства — до сотни сыновей и дочерей в год, вторую группу рекомендуется использовать с осторожностью, а от третьих получать потомство не стоит. Каждый год таблица перекраивается. Вот и сейчас, показывает Фомин, жеребцы Паркет, Заботливый, Абрикос, Лаэрт по 106
индексу работоспособности неуклонно идут вверх, а Властный, Стремительный и Тополь, напротив, спустились на несколько строчек вниз (не раз мы бывали в кабинете Андрея Борисовича и каждый раз находили в красном, синем и черном списках новые имена). Разумеется, надо держать в уме еще несколько сотен маток: в производстве потомства, как известно, принимают участие оба пола. Так что без знаний и интуиции селекционера таблица ничего не стоит, но если знания и интуиция есть, она полезна. Честно говоря, не знаем, ответили ли мы на вопрос, который нет-нет да задают коневодам: кому нужны сегодня рысаки? Да, они по-прежнему остаются главными улучшателями. С их участием, напомним, вывели ку- шумскую породу лошадей, по всем статьям превосходящую распространенную в Казахстане табунную породу джабе. Но даже рысачники порой признают, что в будущем улучшателем рабочей лошади станет скорее всего тяжеловоз, с его статностью и мощью. А что же рысак? Не знаем. Но уверены: к прекрасным животным нельзя подходить с одной лишь скучной утилитарной меркой. В конце концов, коренным в русской тройке может быть рысак, и только рысак. А можно ли без тройки? Однако это уже из области эмоций. А мы договорились обходиться без них... В небольшой светлой комнате стоят металлические баки, похожие на какие-то химические аппараты — то ли смесители, то ли кристаллизаторы. Из-под их массивных крышек на ниточках свисают картонные бирки с именами, которые заставят сильнее забиться сердце заядлого лошадника: Анилин, Абсент, Лоу Гановер... В 1971 году у десятилетнего Анилина — чистокровной верховой породы, трехкратного победителя приза Европы, названного при жизни лошадью века,— взяли семя, заморозили и хранят до сих пор. Сколько уж лет нет в живых выдающегося жеребца, но каждый год лучшие кобылы приносят от него крепких, здоровых жеребят. Семя Анилина и других знаменитых производителей хранится в банке, созданном в лаборатории физиологии размножения ВНИИКа. Активы банка — в тех самых металлических баках, дьюарах, заполненных жидким азотом. Искусственное осеменение консервированной в глубоком холоде спермой в животноводстве не новость. Для Ю7
крупного рогатого скота эта технология разработана давно. Но у разных животных множество физиологических различий: семя жеребца отличается от бычьего и объемом разовой порции, и химическим составом, и типом дыхания. Спермин быка получают энергию от гликолиза Сахаров — это анаэробное дыхание; спермии жеребца черпают энергию из окислительных реакций Сахаров, по аэробному механизму. Все эти отличия и вызвали необходимость в новой технологии. Взятое у жеребца семя разбавляют специальной жидкостью и герметизируют в алюминиевых тубах для зубной пасты. В жидкости содержатся питательные вещества (лактоза), буферные смеси для поддержания кислотности среды (сода, нитрат натрия), агенты, тормозящие ферментативные процессы (хелатон, или дву- натриевая соль этилендиаминтетраацетата), добавки, бережно обволакивающие каждый сперматозоид (лецитин, яичный желток), наконец, криопротектор ^глицерин). Замороженное без такой защитной среды семя гибнет. Гибнет оно и при неправильном замораживании: быстрое снижение температуры приводит к образованию мелких кристалликов льда, которые пронизывают тело и жгутик сперматозоида, убивая его. При медленном же ступенчатом замораживании — сначала в обычном холодильнике, потом в парах азота и лишь после этого в жидком азоте — вырастают крупные ледяные дендриты, между которыми спермии остаются в целости и сохранности. И после размораживания сохраняют жизнеспособность. В жидком азоте при температуре —196 °С семя хранится десятилетия, и лучшие качества отцов передаются потомству. Это подтверждает статистика: в группе лошадей, полученных в последние годы естественным осеменением, 13 % рысаков класса 2.10 и резвее, а среди полученных искусственным осеменением из замороженной спермы лучших производителей — 25,6 %. Несколько лет назад на беговом небосклоне яркой звездой вспыхнула четырехлетка Аллея, выигравшая несколько важных призов и показавшая рекордную для всех кобыл и сверстников-жеребцов резвость — 2.02,8. Она родилась на Омском конном заводе, ее мать Атлантида никогда не покидала родных мест, а отец Лоу Гановер (среди детей которого 121 рысак класса 2.10, 22 рысака — 2.05 и 5 рысаков — безминутных, то есть пробегавших круг быстрее 2 минут) — с Дубровского 108
конезавода. Разве могло сибирское хозяйство рассчитывать на Лоу, если бы не новый способ разведения? Лошадь живет больше 20 лет, и выдающийся жеребец — из тех, кто в красной зоне таблицы Фомина,— может на склоне лет стать патриархом, главой целого клана, насчитывающего сотни детей, внуков и правнуков. У кобыл судьба иная: они не успевают оставить после себя более 10—12 дочерей и сыновей. Старший научный сотрудник ВНИИК кандидат биологических наук Станислав Гурьевич Лебедев показал нам пробирку, на дне которой под слоем бесцветной жидкости покоился прозрачный шарик размером с икринку. Трудно поверить, но это восьмидневный эмбрион лошади. Если научиться пересаживать его от одной кобылы к другой, репродуктивную способность лучших элитных маток можно увеличить по меньшей мере в 10 раз. Теоретически кобылу, представляющую наибольший интерес для селекции, можно оплодотворять семенем выдающихся производителей несколько раз в год и каждый раз пересаживать зародыш рядовым лошадям, которые будут донашивать жеребенка. А потомство сохранит лучшие качества элитных родителей. Это теоретически. А на практике? С. Г. Лебедев разработал методику трансплантации зародыша. Манеж, где делается пересадка, похож на операционную: хирургическая чистота, бактерицидные лампы, стерильная камера-термостат с микроскопов для изучения эмбриона. Манеж похож на операционную, но методика Лебедева нехирургическая: он вымы-. вает зародыш у кобылы-донора и с помощью несложных приспособлений вводит его кобыле-реципиенту. Никаких разрезов, никаких швов, во время процедуры животных даже не фиксируют в станке. Мы вышли из манежа и оказались на лугу, где паслись лошади. Станислав Гурьевич представил их нам. Все — кобылы, все — жеребые. Две гнедые носят жеребят, зачатых пегими. У пегих жеребята свои собственные. А масти подобраны так, чтобы была большая вероятность рождения пегих жеребят: у гнедых матерей. Для наглядности. Когда мы уходили, лошади шли за нами, деликатно прихватывая губами рукава наших курток. Они проводили нас до самой ограды. А через несколько недель нам позвонили из института и сообщили, что у гнедой Лозы родился-таки пегий 109
жеребенок. Его назвали Алмазом. А некоторое время слустя кобыла Деликатная принесла пего-чубарую Чародейку. Все матери — доноры и реципиенты — здоровы. Алмаз и Чародейка развиваются нормально. И напоследок совсем коротко о самом институте. Трехэтажный лабораторно-административный корпус, дома сотрудников стоят в старинном парке, со всех сторон окруженном левадами, где пасутся лошади всевозможных пород и мастей. Есть небольшой табунок пони, на которых сотрудники отдела селекции изучают наследственную передачу масти. Эта работа имеет и чисто теоретическое и практическое значение: цирки и зоопарки запрашивают лошадей самых неожиданных расцветок, да и мировой рынок подвержен в этом смысле крутым поворотам моды; грубо говоря, чем чуднее масть, тем дороже лошадь. Есть на территории института довольно обширный спортивно-тренировочный сектор, где тоже ведется исследовательская работа. Кандидат биологических наук Виталий Николаевич Дорофеев разработал здесь ускоренный метод выявления спортивных способностей молодняка и подготовки лошадей для спорта. И эта работа, интересная сама по себе, тоже не без серьезного хозяйственного эффекта — спортивные лошади дфроги, да и долгая их подготовка влетает в копеечку. Или вот еще одно исследование, которое может быть отнесено к спортивным. Любители конного спорта прекрасно знают, что одна из самых серьезных ошибок рысака и его наездника — это сбой, переход с рыси на галоп. За такие ошибки участников безжалостно карают — снимают с заезда. Лошадь допускает сбой, когда не поспевает за соперниками, отстает. Поэтому она переходит на более быстрый и естественный для нее аллюр — галоп. До сих пор считалось, что при этом она получает возможность отдышаться, восстановить силы, затраты которых огромны: на ипподромном круге рысак расходует в 60 раз больше энергии, чем в состоянии покоя, на резвой рыси легочная вентиляция превышает 2 тысячи литров в минуту. «Так вот, специалисты ВНИИКа провели исследование, которое опровергло укоренившееся представление. На рыси у жеребца Долгожданного снимали осциллограмму дыхания и других физиологических показателей. И установили, что при внезапном переходе с рыси на галоп дыхание не восстанавливается, а, наоборот, становится сбивчивым и не- ио
ритмичным. При восстановлении же «законного» аллюра дыхательные и двигательные мышцы рысака вновь начинают работать согласованно. Между прочим, когда кто-нибудь из фаворитов заезда сбивается с рыси, у сотен болельщиков на трибунах замирает сердце и задерживается дыхание. Наверное, было бы интересно посмотреть их электрокардиограммы и осциллограммы дыхания. Но мы отвлеклись — это уже дело врачей, а не исследователей-коневодов... При институте опытный конный завод — большое многоотраслевое хозяйство; которое вполне может прокормить не один институт: годовая прибыль — свыше миллиона рублей. И это, кстати, тоже неплохой довод в пользу эффективности отрасли. А еще при институте планируют построить главный корпус Всесоюзного селекционного центра с конюшнями для выдающихся лошадей, с большим банком семени, где будет собран главный капитал нашего коневодства — драгоценные гены. Вообще, это особый мир, населенный одержимыми людьми, лошадниками в третьем и четвертом поколениях, населенный красивыми и умными животными. Здесь разговоры о лошадях сопровождают тебя с утра до позднего вечера, здесь засыпаешь под лошадиное ржание и просыпаешься от него. Отрасль возрождается. Она упоминается в решениях партийных съездов, в Продовольственной программе, ей посвящено постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР, в печати все чаще появляются статьи о неиспользованных и нераскрытых ресурсах коневодства. У одной из этих статей запоминающийся заголовок: «НТР, не гони лошадей!» Научно-техническая революция много дала человечеству и даст еще значительно больше. Но даже если техника окончательно вытеснит из хозяйства рабочую лошадь. Лошадь по-прежнему будет нужна. Потому что без пенья птиц, без лая собак мир скучен. Без лошадиного ржанья тоже.
ПОДСПОРЬЕ Из сухого, почти белого гравия торчали розовые кусты, усыпанные цветами. Над бетонными бортами лотков зеленела герань. Во вьющихся зарослях метровой высоты краснели помидоры. Под мощными стеблями угадывалась крупная алая морковь. Воды видно не было. Все вместе называлось так: гидропоникум. Тепличные гидропонные хозяйства, где овощи и фрукты круглый год выращивают среди камешков, смачиваемых питательным раствором, есть сейчас во многих городах Советского Союза вплоть до Норильска и Мурманска. Но чтобы этот способ выращивания растений стал действительно подспорьем нашим полям, для развития высокорентабельной гидропоники нужно научиться возделывать растения под открытым небом, без стекол и пленок, без обогрева и ультрафиолетовых ламп. Особенно важно это в тех районах, где плодородная почва на вес золота. Для успешного выполнения Продовольственной программы в системе земледелия должно найтись место и важному подспорью — гидропонике под открытым небом. На одного жителя нашей страны приходится 0,85 гектара пашни. В Армении — впятеро меньше. Даже в благодатной Араратской долине насчитывается 28 тысяч гектаров бросовых земель. Бросовых — для обычного растениеводства, но не для гидропоники, которой почва вообще не нужна. Была бы площадь, поверх- 112
ность — хоть камень, хоть злостный солончак. Но если освоить его под гидропонику, то где-то в другом месте высвободится драгоценная плодородная почва... Не потому ли, что в Армении так много камня и каждый новый гектар пашни надо отвоевывать у гор, именно тут, у подножия Арарата, появился институт, единственный в своем роде,— Институт агрохимических проблем и гидропоники Академии наук Армянской ССР? На старом Эчмиадзинском шоссе, за мостом через Раздан, который построили еще несколько веков назад, стоят два новеньких корпуса, в которых без труда можно узнать научное учреждение. Это и есть интересующий нас институт. Здесь, в новых зданиях на старом шоссе, по-новому решают старые вопросы — о возможностях растения, о достижении максимума продуктивности, о создании индустриального направления в сельском хозяйстве. Началось с малого. Основатель и первый директор института академик Гагик Степанович Давтян приготовил вместе со своими учениками крохотную делянку, метр на пять метров, засыпал ее гравием и стал выращивать морковь, экспериментируя с наборами питательных солей. Потом научились выращивать без почвы огурцы и помидоры, саженцы винограда и алоэ, гвоздику и розы. Сейчас под открытым небом рядом с лабораторными корпусами расположились гидропонные установки, в том числе и башенного типа, наподобие «колеса обозрения», только вместо кабин — лотки с грабием, который в нижней точке окунается в питательный раствор. Рядом — бетонные лотки с камнями, к которым питательный раствор подается по трубам. Под Эчмиадзином на клочке засоленной земли выросла научно-производственная база. Слово «гидропоника» было введено в научный обиход более полувека назад. Термин не. вполне корректен, ибо он предполагает обязательное погружение корней в некий водный раствор. Хотя гидропоника с этого начиналась, сегодня такой прием — редкость. Гораздо чаще растения развиваются в среде сыпучего материала, попросту говоря — среди камешков, лишь смачиваемых питательной жидкостью. Однако термин укоренился. Итак, растение каким-то образом фиксируют и подводят к его корням необходимые для роста вещества. Принцип намного старше термина - известен с конца из
XVIII века. Но чтобы перевести его на агропромышленную основу, понадобилось без малого двести лет. В гидропонике под открытым небом все естественное, все, кроме одного — почвы. Той почвы, которой порою так не хватает. Не парадокс ли — агрохимики и почвоведы занимаются выращиванием растений без почвы! Этот парадокс кажущийся. Именно почвоведы, изучив детально питание растений, могут создать условия, когда почва не нужна вовсе. Доклад покойного ныне академика АН Армянской ССР Г. С. Давтяна на Международном почвенном конгрессе назывался так: «От исследования плодородия почв — к производству растений без почвы». Обратите внимание на это сочетание слов — «производство растений». Безусловно, в обозримом будущем основную массу продуктов питания будут давать поля и фермы. Но главному делу всегда нужно подспорье. Таким подспорьем и может стать гидропоника. Когда эпервые слышишь о растениях, питающихся искусственными растворами, представляешь себе едва живые ростки, болезненные и чахлые. Это не так. Именно при гидропоническом выращивании растению предоставляется возможность показать все, на что оно способно. Причин, по которым растения на гидропонике по всем статьям превосходят своих собратьев, произрастающих в почве, достаточно много. Остановимся на главных, отметив при этом, что многие важные закономерности были впервые обнаружены в ереванском институте. Агрохимикам хорошо известна так называемая схема Давтяна, наглядно показывающая, почему на камнях растение чувствует себя лучше, чем в почве. В естественных условиях растению всегда чего-то не хватает: в дождь воды вдоволь, но к корням поступает мало кислорода, в сухую солнечную погоду корни через подсушенную почву получают достаточно кислорода, зато испытывают жажду. Лишь изредка, при счастливом стечении обстоятельств, у растения есть все, что нужно. Иное дело гидропоника. Питательный раствор поступает в заданный момент. Питание подается снизу, раствор остается на камне в виде тонкой пленки, которая содержит все необходимые растению вещества. При этом воздух беспрепятственно поступает к корням 114
(верхний слой гравия вообще остается сухим). Влага, питание, кислород — круглые сутки, в разумных дозах. Немудрено, что растение быстро набирает силу, накапливает массу; увеличивается площадь листьев, значит, лучше аккумулируется-солнечная энергия, полнее идет фотосинтез. Если в почве растения используют солнечную энергию на 0,5 %, то в гидропоникуме -— на 3—5, а в особо удачных экспериментах — и на 8 %! И это, вероятно, не предел. Если селекционеры будут вести отбор и по такому признаку, как активность фото- синтезирующего аппарата, то урожайность может оказаться поразительной. Особенно, если верно подобрано питание. Сейчас известно немало питательных растворов, и все они действуют примерно одинаково. Выбор раствора — скорее, дело вкуса, нежели обстоятельств. Если в питательном растворе обнаружится избыток какого-то вещества, растение само воздержится от излишеств. Хуже, если в растворе чего-то не хватает, однако в какой- то мере выручает вода, на которой раствор приготовлен: она не дистиллированная, в ней есть, пусть и в малых дозах, те минеральные соли и микроэлементы, которые забыли ввести в раствор. В ереванском институте пользуются универсальным питательным раствором; его разработал и ввел в практику Г. С. Давтян. Если надо, этот раствор приспосабливают к той или иной культуре. А обильные урожаи, которые получают в гидропоникуме, высокое качество плодов, цветов, зеленой массы свидетельствуют о том, что ереванские агрохимики стоят на правильном пути. В принципе любое растение можно вырастить без почвы. И урожаи, и качество продукции заведомо будут высокими. Все отработано, есть немало публикаций, изданы рекомендации и регламенты. Никаких секретов — бери и пользуйся. Так что же, переводить на гидропонику пшеницу, кукурузу, картофель? Не будем спешить. Гидропоника под открытым небом, которой занимаются в Ереване, проще и дешевле тепличной технологии. Но и она требует больших капиталовложений: на 100 гектаров каменных угодий надо вложить примерно 25 миллионов рублей. Нужны бетонные или пластмассовые грядки-лотки, нужны водопровод, автоматика, поддерживающая концентрацию пита тельного раствора, регулирующая его подачу к корням, промывку чистой водой, даже периодическую дезинфек- 115
цию гидропоникума раствором марганцовки. Наконец, нужно составлять питательные растворы со всеми микроэлементами и минеральными солями. Все это достаточно дорого. Правда, расходы окупаются за 5—8 лет. Но не на зерновых. И даже пока не на овощах и фруктах, которые в Араратской долине, кстати, прекрасно растут в земле. Тогда на чем же? На высокоценных культурах — лекарственных растениях, эфироносах. В каждом конкретном случае колхоз или совхоз, тщательно подсчитав расходы и ожидаемые доходы, может принять решение о переводе на гидропонику, скажем, помидоров или баклажанов. Но в целом стратегия должна быть иной: выращивать без почвы те растения, которые сулят наибольшую прибыль. Использовать под них бросовые земли, не пригодные для зерновых и овощей. Более того, освобождать для пищевых культур площади, занятые сейчас культурами техническими. Даже крыши домов в южных городах можно превратить в гидропоникумы, получая при этом двойную выгоду: чистый воздух — раз, ягоды, цветы — два. Особенно цветы. Двести роз или гвоздик с квадратного метра! Гераниевое масло, непременный компонент многих духов и отдушек, получают из теплолюбивого растения— розовой герани. Ей, нужен постоянный уход: осенью — вырезать черенки, зимой — вырастить из них в теплице саженцы, весной — высадить саженцы в почву, вплоть до июля — пропалывать, подкармливать, поливать. А растет герань медленно, урожай дает средненький: до 25 тонн зеленой массы с гектара, то есть в лучшем случае 20 килограммов эфирного масла, ради которого и городится весь этот огород. Армения — одно из немногих мест в мире, где герань хорошо прижилась. Здесь сосредоточено больше четверти мирового производства гераниевого масла (в лучшие годы — около 40 тонн). В одной из институтских лабораторий нам сначала показали фотографии, потом мы повидали и натуру: скромные кустики, бесконечными рядами уходящие к горизонту,— обычная гераниевая плантация. И короткие шеренги мощных ветвистых кустов, усеянных сочными листьями: та же герань, но выращенная на гидропонике. Гулливер рядом с лилипутами. А вот точные цифры: средний урожай этой культуры, выращенной в лотках с гравием, впятеро превосходит обычный. G гектара — 100 килограммов эфирного масла. Намного ни- 116
же трудоемкость. И при этом освобождаются десятки гектаров плодородной земли, которой в Араратской долине не так уж много. На парфюмерных дегустациях масло с гидропонных плантаций неизменно получает высшие баллы. Ленинградская фабрика «Северное сияние» на закрытой дегустации поставила этому маслу оценку 5, выше, не бывает. Сейчас в институте работают над идеей агропромышленного комплекса, основанного на гидропониче- ском выращивании герани. Что это значит? Весной и в начале лета, когда гераниевые кусты только набирают силу, в междурядьях выращивают зеленые овощи — петрушку, кинзу, укроп, базилик. А в эту пору потребность в витаминах особенно велика, и урожай с междурядий ценен вдвойне, потому что он удваивает рентабельность плантаций. В агропромышленный комплекс должно войти предприятие, на котором из зеленой массы будут извлекать масло и разделять его на фракции: одну — для духов, другую — для косметики и мыла. Оставшаяся зеленая масса сушится и измельчается — это витаминный корм для скота. Из этой же массы можно получать в чистом виде танины и витамин Е: Институт ботаники АН Армянской ССР создал необходимую технологию. Наконец, все, что останется от переработок, станет сырьем для получения стройматериала, подобного древесностружечным плитам. Материал уже разработан в Ереванском политехническом институте и назван герани- том. Это ли не подлинная и столь ценимая в наши дни безотходная технология? Хна и басма — культурные растения с тысячелетней историей, выращиваемые в жарких районах Азии и Африки. Из сушеных листьев хны готовят оранжево-красную краску, в основе которой краситель лаусон; басма дает краситель индиго, ярко-синий, нарядный. Испокон веку экзотические растения использовались для окрашивания волос. Создано немало других красителей, преимущественно синтетических, но хна и басма — вне конкуренции. К тому же из цветов хны получают масла для парфюмерии. В огромном хозяйстве страны нет мелочей: хна и басма тоже нужны, пусть и в небольших количествах. Мы покупаем их за границей и платим немало. Смешно сказать: всего 4—5 гектаров гидропонных плантаций могут обеспечить собственными басмой и 117
хной всю Армению, еще два-три десятка гектаров — всю страну. Наверно, повторяем, нет пока резона выращивать на камнях персики и гранаты, но хну и басму — прямой смысл: на гидропонике урожаи этих культур в 3—4 раза выше, чем в странах-экспортерах. Тонкости возделывания хны и басмы на камнях уже изучены в ереванском институте. Например, для гидро- поникума рекомендуется речной гравий. Он лучше других наполнителей прогревается на солнце, а хна и басма — растения теплолюбивые. Институт разработал рекомендации по их выращиванию, дал экономические расчеты. Дело, как обычно, за планирующими органами. Алоэ — известнейшее лекарственное растение. Будучи в Институте тонкой органической химии АН Армянской ССР, мы видели, как на его опытно-промышленном производстве закупоривают в ампулы и стерилизуют сок алоэ. А выращивают растение на гравии. Заведующий экспериментальной станцией института М. А. Бабаха- нян вел нас между могучими кустами, лишь отдаленно напоминающими те кустики, что растут на подоконниках во многих городских квартирах. Надломишь мясистый лист алоэ — и во все стороны бьет сок. В хозяйстве нет мелочей. Нужно лекарственное растение каланхоэ; нужны лимонное сорго и перечная мята, урожаи которых на камнях в 3—5 раз превышают обычные; нужны базилик, кориандр, анис и многие другие растения, которые показывал нам директор института С. X. Майрапетян; их научились выращивать и собирать неслыханные урожаи. Как тут не вспомнить мудрые слова К. А. Тимирязева о том, что «истинный кормилец крестьянина — не земля, а растение, и все искусство земледелия состоит в том, чтобы освободить растение и, следовательно, земледельца, от «власти земли». Среди гидропонных лотков и делянок, среди разнообразных хозяйственных построек, которые необходимы научному учреждению, где выращивают растения, стоит одноэтажный домик. Его называют здесь зеленым домиком. Не столько за окраску стен, сколько за то, что в нем выращивают молодую зелень: овес, горох, люцерну, кукурузу. Все на гидропонике. Как же так? Только что мы говорили, что сегодня массовые культуры невыгодно возделывать без почвы! Да, но посмотрим внимательнее, что, как и зачем выращивают в зеленом домике. 118
На многоэтажных стеллажах, уставленных π ротка-, ними, зеленеет невысокая травка. С яруса на ярус стекает питательный раствор. За неделю-полторы травка немного подрастет. В противнях образуется зеленая подстилка, что-то вроде свежего газона. Подстилку сворачивают в рулоны и отвозят на животноводческие фермы, а в противни вновь насыпают подготовленные семена. За неделю с квадратного метра установки снимают 30—40 килограммов зеленой массы — прекрасной кормовой добавки, которая так нужна скоту, особенно зимой. Гидропонную подкормку поначалу использовали в птицеводческом комплексе неподалеку от Еревана, в Со- веташене. Яйценоскость кур, получавших зелень, увеличилась на 20 %, а содержание каротина в яйцах — более чем на 80 %. Установки Института агрохимических проблем и гидропоники работают уже на трех птицефабриках республики. Зеленый домик стоит около 60 тысяч рублей и окупается за год. Сотрудники ереванского института достаточно трезвы в своих оценках, они полагают, что их метод выращивания растений — пока лишь подспорье. Видимо, главными объектами гидропоники останутся в ближайшие десятилетия эфироносы,, лекарственные растения, цветы, ценные витаминные кормовые добавки, может быть, овощи. Но и этого достаточно, чтобы усиленно развивать земледелие без земли, которое освобождает землю для классического земледелия. Во всяком случае, гидропоника уже сегодня может предложить агропромышленному комплексу немало ценного и интересного. И дело даже не только в воз можности использовать злостные солончаки и другие бросовые земли. В высшей степени заманчив целенаправленный «синтез» веществ, которыми природа обделила тот или иной район. Скажем, не хватает йода, поэтому часты заболевания щитовидной железы. Или мало молибдена, или бедны почвы кобальтом. Традиционное земледелие тут не поможет, а для гидропоники это не проблема: недостающие элементы поступят с питательным раствором в растение, а с его плодами — на стол. Гидропоника не знает, что такое сорняки, ее плоды безупречно чисты: контроль за раствором, регулярная промывка субстрата, дезинфекция. По своей природе гидропоника индустриальна. Истинно промышленным 119
способом производит она нетрадиционный для промышленности объект — живое растение. Гидропоникум — это скорее заводской цех, нежели поле или огород. Цеху этому не нужна крыша, но без оборудования ему не обойтись. Равно как без людей, обученных работать с современной техникой. Но мы уже говорили, что рост продуктивности растений и высокое их качество окупают все затраты. Не забудем занести в актив гидропоники и то, что она расходует меньше-воды, чем поливное земледелие. ...Когда мы покидали институт, нам подарили на прощанье розу. Её срезали с пышного, усеянного цветами куста, который празднично возвышался над белесыми безжизненными камнями.
ЖАРКОЕ СОЛНЦЕ ПУСТЫНИ По Словарю Ушакова пустыня — обширное необитаемое пространство земли со скудной растительностью или вовсе лишенное растительности. Опровергнем определение по собственным свежим впечатлениям. Пустыня была зеленой. Шли в рост травы, выбрасывали листья кусты черкеза и кандыма, зеленел саксаул, сочные красные маки раскачивались под освежающим ветром. Но желтизна грунтовой дороги, уже теряющей зий- нюю твердость и влажность, проплешины на вершинах барханов и осыпи на спусках, глиняные мазанки и покрытые кошмами юрты в редких поселках вблизи, колодцев напоминали о том, что это все-таки пустыня. Была ранняя весна, еще неделя-другая, и пожухнет зеленое великолепие, припорошится желто-серой пылью, и колеса машин станут вязнуть в сыплющемся песке, и обитатели обширных пространств уведут овец на новые пастбища, где есть еще скудный корм... Пустыня бедна и богата, печальна и великолепна, и нет для нее исчерпывающего определения. По разным оценкам от 20 до 25 % земной суши заняты пустынями и полупустынями. Но есть оценки и потревожнее: кое-где в жарких краях обжитые уже земли испытывают деградацию ландшафтов и превращаются в пустыню. Появился даже тяжеловесный и угрюмый научный термин «опустынивание». Засухи, 121
бездумное хозяйствование, небрежность туристов — все это приводит к тому, что тысячи квадратных километров теряют свой статус плодородной земли. Прекратить наступление пустыни — одна сторона огромной проблемы, которая стоит перед наукой вообще и пустыноведением в частности. Другая же сторона — освоить, не нанося ущерба природе, земли, бедные водой, но исключительно богатые светом, теплом, полезными ископаемыми. В летних Каракумах мы видели мираж. Прямо через пески, подымаясь на невысокие округлые холмы и проваливаясь в лощины, тянулась линия электропередачи, и две дальные опоры не стояли, подобно всем прочим, зарывшись тяжелыми основаниями в песок, а парили в воздухе. Казалось, они плывут над знойным горизонтом, увлекая за собой едва видимые провода. Еще немного — вся линия, поднявшись в воздух, черным змеем поплывет над пустыней. Мы подъехали ближе, и мираж, как ему положено, исчез. Стальные опоры вознеслись высоко над песком, так что обнажились крепкие, в человеческий рост, бетонные столбы, издалека сливавшиеся с фоном. Ветер выдул из-под них песок, и если срочно не укрепить их, то опоры не взлетят, а рухнут. Песок бежит по пустыне тонкими живыми струйками, вьется жаркой колючей поземкой, засыпает дороги, дома, колодцы, буровые. Он прокладывает себе прихотливые русла, наносит коварные удары, отступает на время и нападает вновь. В одном месте он неделю за неделей заваливает участок железнодорожного пути, заставляя механизированный отряд держать активную оборону (оборонительные действия обходятся в год в десятки тысяч рублей). А в другом месте песок, напротив, убегает из-под газопровода, и тяжеленные стальные трубы провисают над пустотами, вот-вот разломятся... Длинная цепь исследований, которые ведутся в Институте пустынь Академии наук Туркменской ССР, начинается с изучения песка. В Репетекском песчано- пустынном заповеднике на склонах барханов установлены трубы-пескоуловители: это специалисты лаборатории ветровой эрозии наблюдают песчаные потоки, чтобы расшифровать закономерность движения зыбкой массы. Есть в Репетеке и аэродинамическая труба. В ней создают потоки на заказ: разной скорости, на 122
твердых и мягких поверхностях, имитируя, если надо, бури и смерчи. Это все макроисследования, изучение песчаных масс. Но песок - это совокупность песчинок, и нельзя изучать систему, не зная свойств ее микрокомпонентов. Тысячи трасс одиночной песчинки, подобно трекам элементарных частиц, сфотографированы, рассмотрены и вычислены. Еще недавно специалисты по аэродинамике полагали, что движение песка в пустыне — вариант лавинообразного переноса: одна летящая частица, падая, передает свою кинетическую энергию, скажем, десятку других, те, в свою очередь,— следующему десятку; множится число песчинок, и вот уже несть им числа — началась буря. Вполне правдоподобно. Однако сотрудник лаборатории ветровой эрозии А. П. Иванов обратил внимание на,то, что пути летящих песчинок винтообразны — так летит пуля, выпущенная из винтовки, или умело подрезанный футбольный мяч. Но тогда песчинка не падает на песок, а ввинчивается в него штопором, вязнет в нем. И вряд ли она способна так просто и без больших потерь отдать свою энергию на создание лавины. Энергии, оказывается, хватает лишь на то, чтобы в месте падения поднять крохотный фонтанчик, а дальше песок увлекается ветром. Значит, не лавина, а цепь фонтанов, словно в парковых ансамблях стародавних времен... Работа А. П. Иванова изящна с точки зрения механики, ее выводы просты и убедительны. Но есть ли у изящной теории хоть какое-нибудь практическое приложение? Каналы и шоссейные дороги надо защищать от песчаных заносов. Теория лавинообразного переноса диктовала строительство защитных валов в наиболее уязвимых, продуваемых ветром местах. Строили, вынимали положенные кубометры грунта и насыпали их плотиной на пути песчаного потока. Но слишком часто деньги летели на ветер. На тот самый ветер, который находил окольные пути, коварно менял направление, и опять начинались заносы. Новые представления о движении песчинок в потоке подсказывали иные способы защиты. Песчаная поземка метет над мягкой и вязкой поверхностью песка, подымая вялые низкие фонтанчики. Убрать фонтанчики — не будет лавины, не будет заноса. А убрать можно хотя бы 123
так: поставить на пути песка гладкую и твердую па- лоску. Тогда песчинка, врезаясь в ее поверхность, почти не растеряет энергию и, подобно целлулоидному мячику для пинг-понга, проскачет сначала по твердой защитной полосе, а потом и через защищаемую дорогу. Несколько лет назад по рекомендации пустыноведов дороги в Туркмении стали защищать такими твердыми полосами. Их цементировали битумом, мазутом, отработанным моторным маслом, продуктами переработки хлопчатника. На магистрали Мары — Чарджоу защита действует безотказно. Теперь так строят многие дороги через Каракумы. Ничто не возникает из ничего, и если песок где-то прибавляется, значит, где-то он убывает. Другая сторона все той же проблемы — защита от выдувания песка. Старый народный способ: из сухого рогоза или камыша готовят связки, наподобие небольших заборчиков. Там, где нужно остановить песок, их либо кладут прямо на землю, либо строят из них нечто вроде огромных пчелиных сот. Коврики и соты из трав можно увидеть и вдоль линий электропередач, и на откосах каналов, в том числе и знаменитого Каракумского. Однако все действия подобного рода носят сугубо оборонительный, а следовательно, пассивный характер. Песок движется, а мы ему мешаем. Но есть и активный вариант. Его суть: песок не придется останавливать, если он вовсе не движется. В былые времена обитатели Каракумов пытались решить эту проблему с помощью все тех же камышовых плетенок. На два-три года бархан замирал, словно его поставили на якорь. Но потом песчинки заволакивали камышовые связки, через поверженную защиту перекатывался раз за разом песок, и бархан снова приходил в движение. Активная защита, остановка, закрепление подвижных песков — дело нешуточное, если припомнить, что только в Каракумах их около 15 тысяч квадратных километров. Однако делать это надо, и не только для предотвращения возможного ущерба. Необходимо восстанавливать естественные пастбища, расширять площади, пригодные для скотоводства. Если мы хотим лишить пески подвижности, нужна растительность. Трава, кустарники, деревья парализуют любые барханы — и мелкие, как морская рябь, и холмы с девятиэтажный дом. Зеленый (хотя бы ранней весной) барьер отбрасывает и обычную тень, которая в 124
пустыне ценится особо, и, что в данном случае важнее, ветровую тень: за самым маленьким деревцем всегда есть зона безветрия. А цепкие длинные корни пустынных растений служат сетью, в которой вязнут текучие песчинки. Но какой может быть зеленый барьер, если солнце выжигает летом все былинки? Если ветер выдувает семена, а песок уносит саженцы? Несколько поколений почвоведов, агротехников, географов и пустыноведов занимались тем, что изыскивали пути озеленения подвижных песков и создания искусственных плодородных пастбищ в пустыне. Фундаментальные труды основателей туркменской школы пу- стыноведения академиков АН Туркменской ССР М. П. Петрова, Т. Н. Нечаевой, директора Института пустынь АН Туркменской ССР члена-корреспондента АН СССР Α.. Γ. Бабаева, исследования их учеников и сотрудников позволили подобрать наиболее пригодные растения для закрепления барханных песков. Выглядит это так: поверхность барханов у защищаемого объекта закрепляют — заливают полосами вяжущих веществ. Иногда это нерозин, иногда мазут, битум, хлопковый гудрон. Склеивая песчинки, эти вещества покрывают поверхность достаточно плотной пленкой. Той самой защитной полосой, по которой и скачут, не подымая фонтанчиков, шальные песчинки. А между полосами, в тихом месте, сеют многолетние не· прихотливые травы, высаживают черенки кандыма и саксаула. В юго-западных Каракумах недавно так закрепили 20 тысяч гектаров барханных песков. Проходит три-четыре года, пока растений не окрепнут, пока их корни не превратят песок в дерн, и все это время зеленый барьер живет под охраной защитных полос. Но вяжущие вещества стареют, корка разрушается. Однако к тому времени растения и сами уже способны выдержать натиск ветра и песка. А еще через год-другой среди песков весной зеленеет трава и ветер шумит в невысоком молодом леске. Лозунги коротки и прямолинейны. Превратим пустыню в цветущий сад! И в самом деле, отчего бы не превратить? Однако люди не спешат с таким превращением. Вот мнение члена-корреспондента АН СССР Агад- жана Гельдыевича Бабаева: 125
«Как тундра и как тайга, как любая другая природная зона нашей планеты, пустцня должна быть сохранена. И не в том дело, что люди обязаны передать потомкам в неприкосновенности характерные земные ландшафты, всю флору и фауну. Для этого, в конце концов, есть заповедники, хотя бы наш Репетекский. Пустыня — не синоним пустоты. В ней живут и ее продолжают обживать. Если человек знает и понимает пустыню, она не враждебна ему. Здесь самая дешевая продукция животноводства, на добрую треть дешевле, чем в среднем по стране. Здесь обилие солнечной энергии. И только здесь, в Каракумах, можно выращивать таких каракулевых овец...» Ученый прав — пустыня должна быть сохранена, как и все, что делает нашу Землю тем, что она есть. Но все же цветущие сады тоже не помешают... В Каракумах светло и тепло — иную зиму вегетационный период прекращается здесь дней на 10—20, только и всего. Была бы вода — и будет хлопчатник, будут арбузы, дыни, виноград, персики, гранаты, да мало ли что еще! Впрочем, и при скудных, если не сказать сильнее, осадках туркмены умели выращивать великолепные дыни и арбузы. Брошенное в землю семечко оберегали, как дитя, к каждому ростку носили по каплям воду. Так было, но так быть не может. Ритм жизни не тот, и масштабы сельскохозяйственного производства не те. Да и нет надобности в дедовских способах: в пески приходит вода. Каракумский канал пересек пустыню с востока на запад, и водоводы от него протянутся к северу. Кстати, привести воду в пустыню — полдела. Воду надо сохранить, сохранить русла, по которым бежит она среди песков. И магистральный канал, и многочисленные отводы от него зарастают тростником и рогозом. Если не принять меры, через год-другой сузятся несущие животворную влагу русла, и дело надо будет начинать сначала. Ученые Института зоологии Академии наук республики нашли решение: канал стали заселять рыбой, которая питается растительностью. Белый амур, например, прекрасно расчищает зарастающие русла, ну и, кроме того, рыбалка и в пустыне дело хорошее. Там, где проходит канал, и вблизи магистральных водоводов можно и нужно превращать пустыню в цветущий и плодоносящий сад. То, что это возможно, мы ви- 126
дели в Анау, неподалеку от Ашхабада: там находится южно-каракумский стационар Института пустынь. Представьте себе карту, увеличенную до реальных размеров, странную карту масштаба 1:1. Все на ней, как в натуре, но только неправдоподобно четко, неразмыто, идеально. Вот линия, налево от нее — одна зона, направо — другая. Такую линию мы и видели воочию в Анау. Будто проведенная картографом, она отделяла оазис от пустыни. Можно было положить на нее ладонь, можно было идти вдоль нее, одной ногой — по горячему песку, волнами убегающему к дрожащему горизонту, а другой — по плотно пружинящему зеленому дерну. Начальник стационара Сахатдурды Бердыев водит гостей узкими тропками между делянок, на которых буйствует растительность. Сочные стебли в два человеческих роста увешаны такими тяжелыми листьями, что странно, как это они не обрываются под собственным весом. В непосредственной близости от канала, под вовремя подоспевшими дождями, которые выливает на делянки дождевальная установка «Фрегат», урожаи получаются впечатляющие. Кукуруза — до 600 центнеров с гектара зеленой массы, люцерна — столько же и пять укосов за год. Однако на делянках растут не только привычные нам растения, но и экзотические: гвинейское сорго, бобовые культуры из Африки и Южной Америки. Более двухсот культур испытаны в Анау, и лучшие из них переданы в колхозы и совхозы республики. Особые надежды подает гвинейское сорго: больше тысячи центнеров с гектара превосходного корма для скота. Пустыня не отдает безропотно свои земли под сады и поля. В бедную органикой почву приходится вносить много минеральных удобрений, нужен хорошо дозированный полив. А «Фрегаты», пожалуй, для здешних условий излишне расточительны. Вода в пустыне по- прежнему дороже золота, и не искусственные дожди тут требуются, а экономное капельное орошение. И наконец, надо помнить о характере пустыни: то и дело норовит она нанести исподтишка удар по оазису, обжечь растения горячим песком, волнами распустить барханы. Старая история. Но игра стоит свеч. Тонковолокнистый хлопчатник, бахчевые, овощи, фрукты, виноград — все это в изобилии можно и должно выращивать на краю пустыни. Заметьте: именно на краю. Орошение позволит освоить 127
под пастбища изрядную часть пустынных ныне земель— до 15 % их площади. Но «превращать в сад» более 2 % территории Каракумов вряд ли экономически оправданно и экологически целесообразно. Пусть сохранятся редкостные пустынные флора и фауна, пусть сохранятся естественные пастбища с их зноем и песком, с их особыми, пустынными кормами, столь жалкими с нашей привычной точки зрения, но без которых не будет хорошей каракулевой смушки, драгоценного туркменского меха. Два процента, не более, считает президент АН Туркменской ССР А. О. Овезлиев. Его мнение, как и мнение других специалистов,основано не на благих пожеланиях, а на скрупулезных расчетах. Дислокация современной науки подчинена железной географической логике: Институт вулканологии — на Камчатке, Институт леса и древесины — в таежном краю, в Красноярске. На Кольском полуострове работает Полярный географический институт, во Владивостоке — Институт биологии моря. На краю Каракумов, в Ашхабаде,— Институт пустынь. Здесь же, где за год выдается в среднем около трехсот солнечных дней, создан Институт солнечной энергии Академии наук Туркменской ССР, преобразованный несколько лет назад в научно-производственное объединение «Солнце». ...На подготовку демонстрационного опыта уходят считанные минуты. Между двумя большими зеркалами закрепляют в штативе серый металлический стержень — гостей предупреждают: вольфрамовый. На листе бумаги набрасывают простую схему: солнечный луч упадет на первое зеркало — плоский гелиостат, отразится от него на параболический концентратор, в фокусе которого сойдутся все лучи. «Там развивается температура 3700 градусов... Впрочем, смотрите!». Металлический стержень придвигается к невидимой точке фокуса и за доли секунды раскаляется добела. Сколько-то мгновений в фокусе ослепляющий блеск, а затем вольфрам оплывает стеариновой свечой, и фокус вновь становится невидимой точкой. Демонстрационный опыт окончен. Вольфрамовый столбик уничтожается на глазах посетителей, чтобы продемонстрировать им возможности гелиоэнергетики. Об этих возможностях мы еще расскажем. А сейчас — небольшое отступление. Каракульская овца — одна из главных фигур в хо- 128
зяистве Туркмении: доходы от ее разведения составляют 70 % всех доходов животноводства республики. Сейчас на гигантском (37 миллионов гектаров) пастбище Каракумов кочуют свыше 5 миллионов овец, их поголовье планируется довести до 7 миллионов (1979 г.). Как ни суров климат пустыни, как ни скудна ее растительность, каракульской овце живется в Каракумах совсем не плохо. На год ей хватает для пропитания 10 гектаров пастбища. Более того, специалисты утверждают, что только в пустыне можно разводить животных, которые дают драгоценный каракуль. Наверное, здешние овцы охотно согласятся пастись и в более плодородных местах — где тень, прохлада, сочная трава, да только, как уже говорилось, смушка будет не та. А вот чего животным в пустыне катастрофически не хватает — так это воды. В летний день овце необходимо 8 литров воды. Где эту воду взять, как напоить овцу? Вот испокон века главная забота для овцевода. Овец пасут рядом с колодцами и такырными водосборами, как в античные или библейские времена. А прямо под ногами, под песком, на глубине 20 — 30 метров, лежат настоящие подземные моря. Но они, как и подобает морям, соленые. В грунтовых водах пустыни солей раза в 1,5—2 больше, чем в воде Каспия. Оттого и приходится пасти отары неподалеку от редких пресновод^ ных источников: колодцев, такырных водосборов. Понятно, что эти источники разбросаны по Каракумам неравномерно. Отары скучиваются в местах, где есть вода. И на каждую овцу приходится значительно меньше необходимых ей 10 гектаров пастбища. Корма не хватает. Животные подбирают все до последней травинки, до последней колючки, вытаптывают почву, уничтожают ее плодородный слой. На следующий год здесь ничего уже не вырастет. Будут лишь барханные пески на многие десятки километров (опустынивание!). Придется искать+ювые ластбнща, гнать туда отары, А где взять пресную воду там? Прежде чем окончить школу, институт, аспирантуру, стать доктором технических наук (кстати, первым в Туркмении), членом-корреспондентом республиканской академии, директор НПО «Солнце» Реджеп Байрамо- вич Байрамов, как и многие дети кочевников-скотоводов, пас овец. Поэтому он хорошо знает, что нужно чабану. Овцы должны быть напоены и накормлены — вот 129
главное. Деды и прадеды Байрамова, кочуя по пустыне вместе с отарой, обходились малым. И зимой и летом халат, баранья шапка, посох, узелок с лепешками. Вот и все. Сегодня у чабана есть и радиоприемник, и рация для связи с центральной усадьбой, и книги ему доставят, и газеты. Заболеет — на вертолете прилетит врач. И все же жизнь кочевника остается жизнью кочевника. До центральной усадьбы животноводческого совхоза, где звучит человеческая речь, живет семья, есть магазин, работает кинопередвижка, не одна сотня километров. Зачем жить отшельником в пустыне, когда есть прекрасные города, где всегда нужны рабочие руки? Так рассуждают многие немолодые уже чабаны. Что же говорить о парнях, которые хотят учиться в техникумах и институтах, надевать по вечерам галстук и ходить с девушкой в кино. Чабаны зарабатывают хорошо — даже больше хлопкоробов, которые, как известно, на заработки не жалуются. И все же чабанов теперь не хватает. А это значит, что овечьим отарам не хватает заботы и внимания. Так социальные факторы замедляют развитие овцеводства в республике. Чтобы закончить затянувшееся отступление в область овцеводства и перейти к гелиотехническим проблемам, остается сказать: Солнце может дать и то, что нужно чабану, и то, что нужно овце. Гелиотехнические исследования ведутся в Ашхабаде около 20 лет. Начинал их Валентин Алексеевич Баум, ныне академик АН Туркменской ССР. Он подготовил много высококвалифицированных гелиотехников — кандидатов и докторов наук, создал отдел солнечной энергии в Физико-техническом институте. Отдел разросся и превратился в институт. Находится солнечный научный центр у подножия Копетдага, в местечке Бикрава под Ашхабадом. Большой сад с невысокими еще деревьями, с фонтаном, трехэтажным административным корпусом и одноэтажными строениями — лабораториями, конструкторским бюро, мастерскими. Приезжему сначала показывают, как солнце плавит вольфрам, а затем, следуя сложившемуся уже маршруту, проводят его по всем действующим гелиоустановкам. В несколько рядов бетонные лотки под односкатны ми, ориентированными на юг застекленными крышами. 130
Похоже на парники. Это солнечные опреснители. На дне лотка соленая вода такого же состава, что и под каракумским песком. Она испаряется, конденсируется на стеклянной крыше, стекает, уже опресненная, в желоб, который тянется вдоль всего лотка, а из желоба бежит тонкой струйкой в бак. Осмотрев опреснитель, мы нацедили себе под струйкой по стакану воды и выпили с некоторой опаской, помня слова из грустной старинной песни: «...он напился воды, воды опресненной, нечистой». Опасения оказались напрасными: вода была очень чистой, хотя теплой и невкусной, такой, какой и должа быть aqua destillata. Впрочем, дистиллированную воду прямо из опреснителя никто и не пьет — ни овцы, ни люди. Ее минерализуют, разбавляют той самой соленой водой, которую выкачивают из-под земли и опресняют. А для выкачивания грунтовых вод построен солнечный водоподъемник. Гелиоконцентраторы поворачиваются вслед за солнцем, ловят лучи и отбрасывают их на поверхность преобразователей —=- либо фотоэлектрических, либо термоэлектрических. Двухсотваттный электрический насос водоподъемника выкачивает в час по 2—3 кубометра соленой воды с глубины 15—20 метров. Целый угол солнечного сада в Бикраве отведен.под нагреватели воды. Здесь проходят государственные испытания приборы, разработанные московскими, киевскими, бакинскими, ташкентскими гелиотехниками, и несколько конструкций НПО «Солнце». Разные конструкции: стальные ребристые радиаторы и деревянные ящики с зачерненным песком, в котором по резиновым трубкам бежит, греется на солнце вода. Когда стемнеет, разогретый песок долго еще греет воду, сохраняет тепло почти до самого утра. В других нагревателях тепловым аккумулятором служат специально подобранные легкоплавкие смеси солей или парафин. Днем они плавятся, а ночью, твердея, отдают скрытую теплоту кристаллизации воде. Тремя остекленными стенками ловит солнечные лучи гелиотеплица. А четвертая, северная стена хранит тепло: она зачернена и снизу доверху заставлена ящиками с землей, в которой выращивают огурцы, помидоры, другие низкорослые растения. Эти ящики — и грядки, и аккумуляторы тепла. Вся же площадь теплицы занята лимонными деревьями, усыпанными ярко-желтыми, 181
смахивающими на апельсины среднеазиатскими лимонами. Между прочим, тут же под крышей опресняется вода для полива: она испаряется из бассейна в полу, конденсируется на крыше и стекает в желоб — точно так же, как в опреснителе. И еще одна солнечная установка. Издалека, даже с шоссе, отчетливо видно, как, забивая яркий солнечный свет отчаянно желтым цветом, сияет неизвестного назначения угловатое сооружение. Оно стоит рядом с хорошо знакомыми гелиотехническими конструкциями — зачерненными баками, гигантскими тарелками гелио- концентраторов, но в отличие от них не поглощает и не отражает, а откровенно излучает свет. Мы двинулись к сияющей установке. Вблизи она напоминает ширму, увешанную яркими лампами, которые и забивают солнце. Ширма оказалась на колесах, она наезжает на стеклянное сооружение — батарею прозрачных труб. Назначение нового устройства раскрыла нам стоявшая неподалеку бочка на колесах. Обычная бочка, вроде тех, в которых развозят квас. На круглом ее боку было написано: хлорелла. С недавнего времени в институте работает новая, гелиобиологическая лаборатория. Ее заведующий Ч. А. Аманов познакомил нас с первой в стране солнечной установкой для выращивания хлореллы. Полученные из ВНИИ биотехники штаммы хлореллы отправляются в культиватор, где они в тепле и свете размножаются настолько, что их можно'уже переносить в стеклянные трубы солнечной установки. Можно было бы выращивать хлореллу и в открытых сосудах, но тогда в кубическом сантиметре удастся накопить максимум 20 миллионов штаммов, в закрытых же аппаратах их концентрация выражается не десятками, а сотнями миллионов. Процесс выращивания хлореллы в питательной среде хорошо изучен и достаточно широко используется. Но он требует основательных затрат энергии. Солнечные же лучи достаются нам даром. Такая же установка, но без солнца, дает на порядок меньше продукции. В Туркмении чего-чего, а солнечного света хватает, и даже зимой светового дня достаточно, чтобы хлорелла размножалась с нужной скоростью. Но позвольте, коль скоро речь идет о солнечных лучах, проливающих свет на хлореллу то при чем тут яр- 132
ко-желтые лампы, гирляндами висящие на ширме? Это, как здесь говорят, дублер солнца. Даже в самых безоблачных краях не каждый день солнечный. И в пасмурную погоду наезжает на камеру с трубками разомкнутый шестигранник ширмы, включаются натриевые лампы, и поток в 700 люксов обрушивается на каждый квадратный метр камеры, освещая зеленеющую массу и подогревая хлореллу до предпочитаемых ею .37 градусов. Впрочем, расчеты показывают, что солнце может справиться с делом и в одиночку, без дублера. Но тогда в солнечные дни надо запасать хлореллу впрок, превращая ее в пасту или высушивая. Потребитель к этому еще не готов, он желает получать хлорелловую подкормку раз в день и в готовом виде. Потому и стоит рядом с установкой бочка. Наполненная, она уезжает в ближайший совхоз, и 200 коров получают, наряду с грубыми и сочными кормами, еще и богатую белком хлореллу. Не пропадать же опытной продукции. Вовсе не обязательно привязывать такую установку к тому или иному месту. Есть и передвижной вариант — на грузовике ее отвезли в совхоз «Бахарден», где хлореллой подкармливают овец. Двести граммов сочной зеленой массы в день — как раз то, что требуется овце для сытой жизни. Со временем можно будет высылать подвижные кормушки с хлореллой к колодцам, где собираются овцы на водопой, чтобы в любую погоду, даже в великую сушь, обеспечить овцам прожиточный минимум. Маршрут по солнечному саду начинается и заканчивается в сером трехэтажном корпусе. Здесь кабинеты директора и его заместителей, необходимые всякому учреждению административно-канцелярские службы. В научном учреждении канцелярия — далеко не самое интересное место. И административный корпус института в Бикраве не заслуживал бы внимания читателей, если бы не одно обстоятельство: этот дом охлаждается летом энергией солнца. Принцип действия установленной здесь абсорбционной холодильной установки хорошо известен: находящаяся в системе цод небольшим разрежением вода испаряется, и температура в системе падает. Пар поглощается водным раствором хлористого и бромистого лития. Для регенерации этого раствора используется солнечная энергия. Рассол тонкой пленкой стекает по односкатной, ориентированной на юг черной крыше дома и упаривается до нужной концентрации. 133
В тиши и прохладе своего кабинета доктор Байра- мов неназойливо подводит гостей к важному заключению: в институтском саду под палящим туркменским солнцем работают гелиоустановки, которые вместе могут полностью удовлетворить все потребности чабана и опекаемых им в пустыне овец. Сегодня в Туркмении развернулись работы по освоению новых пустынных пастбищ. Уже построены первые нити водоводов, идущих от Каракумского канала в глубь пустыни. От водоводов по разветвленной водопроводной сети вода придет на отдаленные пастбища. Так, к 2000 году предполагается освоить для каракулеводства еще 16 миллионов гектаров пустыни. Это большая и необходимая работа. Но она требует огромных материальных затрат. К тому же централизованному водоснабжению пастбищ присущи серьезные недостатки. Во-первых, каждый водовод обязательно пройдет через уже обводненные районы. Значит, на пустынных пастбищах, где будет отбираться вода, ее себестоимость окажется весьма высокой: в нее войдут затраты на участке водоводов, где воды вполне достаточно. Во-вторых, довести трубопроводы до намеченных точ<ек можно только через несколько лет — долгое время огромные капиталовложения в строительство окажутся омертвленными. И осе же водоводы строить нужно — без воды в пустыне не обойтись. Но объединение «Солнце» предлагает еще одно, параллельное решение, которое позволит сократить расходы на сооружение водопроводных сетей и в то же время резко ускорить отроение новых пустынных пастбищ: Водоподъемники, работающие на солнечной энергии и энергии ветра, качают соленую воду из подземного моря, опреснители доводят ее до пищевых кондиций. А у солнечного колодца ·— комфортабельный коттедж с солнечным водоснабжением, с кондиционированием и отоплением (зимой в пустыне бывают сильные морозы}, с гелиотеплицей для выращивания овощей и фруктов. И с установкой для выращивания хлореллы, с солнечным дублером или без него. Зимой в кошаре, когда скудеют пастбища и трава засыпана снегом, белковая подкормка совсем не помешает. Кстати говоря, в помощь солнцу и ветру можно привлечь еще один бесплатный источник энергии — биогаз, который получают из навоза в простых установках. 134
Но не слишком ли это дорогое удовольствие — строить в пустыне солнечные оазисы? А вдруг овчинка не стоит выделки? Она стоит выделки и обещает немалую прибыль. По расчетам НПО «Солнце» для полного освоения Каракумов потребуется около 7000 гелиокомплексов, строительство каждого обойдется в среднем около 100 тысяч рублей. 700 миллионов на гелиокомплексы — это в 3—4 раза меньше затрат, связанных с централизованным водоснабжением. Около десяти лет основная часть будущего гелио- комплекса — водопойный пункт — испытывалась в пустынном совхозе «Бахарден», недалеко от Ашхабада. Здесь впервые в мире в крупных масштабах было опробовано солнечное водоснабжение для отгонного овцеводства. Многолетние испытания подтвердили работоспособность гелиотехнических систем в условиях пустыни и экономическую целесообразность строительства гелиокомплексов. Промышленность уже освоила метод строительства солнечных опреснителей из типовых железобетонных конструкций — секции доставляют на место строительства в пустыню и там собирают. Чабанский дом с теплицей тоже может быть собран из таких блоков. Разумеется, начинать сегодня строительство сразу тысяч гелиокомплексов вряд ли возможно и целесообразно. Требуется еще тщательная экспериментальная проверка всех систем солнечного овцеводческого хозяйства, не решена окончательно проблема коррозии строительных материалов в сильноминерализованных грунтовых водах. Сейчас уже построен первый овцеводческий гелиокомплекс, который позволит проверить правильность расчетов ученых, убедить скептиков в огромных возможностях нового неисчерпаемого источника тепла и электричества, доказать сомневающимся, что автономные гелиокомплексы помогут решить и важнейшую социальную проблему отгонного скотоводства — проблему быта чабанов. В самом деле, чабану не придется кочевать с отарой по пустыне. Он будет жить в благоустроенном доме, со всеми удобствами, каждый день у него будут свежие овощи и фрукты. Первые животноводы уже осваивают солнечную технику, учатся управлять непривычным пока что хозяйством — гелиокомплексом, который станет для них маленьким оазисом. Впрочем, чабан сможет жить и в настоящем оазисе, I3S
в большом городе, вместе с семьей. Гелиокомплексы позволят перейти на самую прогрессивную с социальной точки зрения систему работы в отдаленны^ необжитых районах — систему вахтовую. Как нефтяники и газодобытчики Севера, чабаны к месту своей работы будут летать на вертолетах. Отдохнув неделю дома, они сменят своих товарищей на гелиокомплексе, отправятся к отарам на недельную вахту. На вахту в пустыню. Среди множества дел, заботящих сегодня человека, есть по меньшей мере два, относящихся к пустыне,— освоить и сохранить. Или, скорее, одно двуединое дело — сохранив, освоить. Было бы непозволительной роскошью превратить пустыню в заповедник, точно так же, как было бы бездумным расточительством перекраивать ее ради сиюминутных и весьма сомнительных выгод. Не робко и не караванными тропами человек входит сегодня в пустыню. Так пусть входит разумно и расчетливо. С прибылью, а не с убытком для пустыни, для себя, для будущих поколений. Освоив — сохранить.
ЧЕЛОВЕК ИДЕТ К ВОДЕ Дорога из Нукуса в поселок Шоркуль четко отделяет пустыню от оазиса. По правую руку — Кыэылкумьк редкие кустики саксаула, волны барханов, песчаная поземка. По левую — зелень. Припорошенные проско- чиашим^через границу-дорогу песком тополя-И талы, заросли рогоза, огородики, бахчи, палисадники- подле беленых домов. За этим зеленым барьером, там, куда ведут отходящие от шоссе дороги и дорожки, тянутся поля хлопчатника, рисовые чеки,: виноградники. Здесь есть вода. А сп^а&а-ее-нет.-вгртого там и пустыня. Мы трясемся в «уазике» с надписью «Геологическая» на борту, как раз чтобы узнать, откуда она здесь берется, как ее добывают в пустыне. На краю поселка Шоркуль, у развидни, цель нашей поездки: Приаральская гидрогеологическая экспедиция. На свете немало мест, где с водою, мягко говоря, неблагополучно. Однако здесь, в Приаралье, ситуация особая. Сейчас много пишут о бедах, грозящих Аральскому морю,— об опасном уменьшении стока, о падении уровня воды в Арале, о наступлении пустыни. Говорят о печальной перспективе: здешнее море, краса и гордость этого края, может стать первым крупным водоемом, который на глазах одного поколения исчезнет вообще. Здесь особая ситуация, которую экономисты и кибернетики обозначают несколько туманной формули- 137
ровкой: «региональный конфликт в условиях ограниченного ресурса». Понятно, что ограниченный ресурс в данном случае — вода. А конфликт заключается в том, что ее на все не хватает. Сегодня — прежде всего мелеющему морю. Вода разошлась по многочисленным ирригационным каналам, малым и большим, на полив риса, хлопчатника, плодовых деревьев. Благодаря ей в пустыне возникли обширные оазисы. Но до моря она не дошла. Начальник экспедиции кандидат геолого-минералогических наук Владимир Васильевич Красников вел машину по грунтовым дорогам, проложенным между каналами и канальцами, протоками и арыками. Мы обгоняли аксакалов на осликах, нас обгоняли машины с колхозным, совхозным и районным начальством — была горячая пора, шла уборка хлопка. Мы проезжали квадраты убранных рисовых полей, рощицы, тугайные заросли. Мы видели сокола-сапсана, с высокого дерева высматривающего добычу, слышали о богатой охоте на дичь, о сказочных здешних рыбалках. Все это есть, потому что есть вода. А рядом — мелеет Арал.* Региональный конфликт чреват потерями, они в При- аралье оцениваются в 700 миллионов рублей ежегодно и не могут быть скомпенсированы никаким прибытком по соседству. Так что конфликт еще предстоит разрешать так, чтобы не пострадали ни природа, ни экономика. Для этого потребуются принципиальные решения, а не легкие поправки к сложившейся схеме водопользования. Из пяти узбекских гидрогеологических, экспедиций мы выбрали Приаральскую потому, что здесь, «в условиях ограниченного ресурса*, меньше всего воды, здесь последствия регионального конфликта наиболее остры и наглядны. Каракумский канал за год забирает у Амударьи около миллиарда кубометров воды, Аму-Бухарский — немногим меньше, а сколько еще других каналов... Если ехать вдоль русла Аму (не в короткий весенний паводок, который бывает, увы, не всякий год) или, что лучше, лететь на малой высоте, то речную воду вряд ли увидишь. Русло есть, воды нет. Ликвидировано существовавшее когда-то пароходство. Ниже Нукуса река кончается, оставляя вместо себя редкие мелкие лужицы. И вода в каналах дорога особенно, хотя для питья и непригодна. Пренеприятнейший парадокс: быть рядом с водой, но не иметь возможности утолить жажду. 198
Место, где базируется Приаральская экспедиция, выбрано удачно. От развилки дороги идут на все четыре стороны: на юг — к Хорезмскому оазису, на север — к устью Амударьи, к Аралу, на запад — к плато Устюрт, что по соседству, на восток — в Кызылкумы. Все это входит в сферу работы экспедиции. Все это — довольно густо заселенные края, районы с древней культурой, в том числе и с сельскохозяйственной. И везде нужна вода, прежде всего питьевая. Первейшее и важнейшее условие для жизни людей. И все наши разговоры с гидрогеологами — от начальника экспедиции до рабочего — с этого начинались и тем же заканчивались: вода для питья. А потом уже — для полива, для водопоя, для промышленности. ' Красников вспоминает те (не столь уж отдаленные) времена, когда из колодцев и скважин здесь брали пресную или в худшем случае почти пресную воду — не больше грамма солей на литр, а это установленный медиками верхний предел для человеческого питья. Овец же можно поить водой, содержащей и два, и три грамма солей на литр. Теперь же в Приаралье подземная вода минерализована втрое, а то и вчетверо выше нормы. Речной сток, которой пополняет подземные запасы, беднеет, а стекающие с полей дренаркные сточные воды с каждым годом все более и более засолены. В межень, в маловодный период, когда уровень реки самый низкий, вода в Амударье за пределами допустимой минерализации. Так где же брать пресную воду? Строить опреснители? К сожалению, это очень дорого. На это можно пойти, если положение безвыходно, если нет никаких (никаких!) источников пресной воды и нет надежды отыскать их поблизости. Так обстоит дело в городе Шевченко на полуострове Мангышлак или в Муйнаке на берегу Аральского моря, точнее, на бывшем его берегу, ибо море ушло на много километров от прежнего поселка (рыбозавод остался, но рыбу к нему возят посуху, да и то не с Арала, а с озера Сараканыш). А в других местах? В других местах надо искать пресноводные линзы. На гидрогеологических картах, которые мы видели в управлении экспедиции, подземные пресноводные линзы обозначены голубым цветом. Среди прямых нитей ирригационных каналов там и здесь голубеют, подобно кусочкам бирюзы, аккуратные овалы. Если принять во 139
внимание масштаб карт, некоторые из овалов достигают в длину нескольких километров. Должно быть, одна из первейших заслуг гидрогеологов Приаральской экспедиции в том, что в своей зоне они обнаружили, взяли на учет и под KOHjpanb все линзы пресной воды. За последние годы они открыли, нанесли на карты, разведали более 60 голубых овалов, а из этих овалов можно извлекать ежесуточно до 300 тысяч кубометров воды. Жители Нукуса, Ургенча, Хивы, многих других городов и поселков пьют не просто пригодную для питья, а хорошую, по самым строгим меркам, воду. И, что не менее важно, воду недорогую. Пресноводные линзы лежат близко к поверхности, здесь не требуется глубокое бурение. Гораздо ниже под землей тоже есть пресная вода, но найти ее и извлечь трудно. Поиски подземных резервуаров с пресной водой — это тяжелая повседневная работа гидрогеологических партий, привычные дела: геодезические съемки, картирование местности, геофизические исследования. И бурение, бурение, бурение... Но бурить наугад—искать иголку в стоге сена. Поиски линз, говорит начальник геологического отдела экспедиции Валентин Георгиевич Фетисов, основаны не на интуиции, не на случайных удачах, а на точном знании геологической обстановки. Для образования линзы нужны по меньшей мере два условия: чтобы был водосток и чтобы была емкость для сбора воды. Значит, надо найти те места, где есть и то и другое. Искать водосток в безводной пустыне бессмысленно, разумнее идти к ирригационным сооружениям, к каналам, вдоль и поперек прорезающим земли по течению Амударьи. Рано или поздно канал пройдет где-то над рыхлым водоносным горизонтом — песком, гравием, галькой. Они, как губка, собирают, впитывают воду Очень важно, чтобы под такой губкой оказался водоупорный слой, который создаст естественный резервуар. Даже в пустыне природа щедра на подобные подарки. Оказавшись над емкостью, вода под гидравлическим напором начинает просачиваться в нижние горизонты. Лет за 15—20 (природе некуда спешить) минерализо ванные подземные воды, пригодные для овец и верблюдов, но не для людей, вытесняются пресной водой, которая пришла из канала, а значит, из реки. Но в таком случае вполне естественно спросить: если в конце конг цов это речная вода, то почему бы и не брать ее прямо из 140
канала или арыка? Как, собственно, и делалось в прежние времена. Да, действительно, делалось. Именно потому в этих краях инфекционные болезни косили людей тысячами, одна эпидемия сменялась другой. Поверхностные воды грязны, они не удовлетворяют никаким санитарно-тех- ническим нормам. «Утром и вечером река превращалась в золотой поток благодаря косому свету солнца, пронизывающему воду сквозь ее живой, несущийся ил. Эта желтая земля, путешествуя в реке, заранее была похожа на хлеб, цветы и хлопок и даже на тело человека»,— так писал об Амударье Андрей Платонов. Похожа на хлеб, цветы и хлопок — это о том, что плодородные земли в низовье, те самые, которым сейчас так не хватает воды, намывные и наносные. Аму несет глины больше, чем Нил. И если бы несла только взвеси — ил да глину, а есть еще и бактерии... Другое дело линза. Просочившись через многометровую толщу грунта, отфильтровавшись, как в очистных аппаратах городского водопровода, мутная речная вода становится вполне пригодной для питья. На веру это никто не принимает: сначала многочисленные анализы делают гидрогеологи, потом санитарные врачи. Они а дают заключение, стала ли вода по-настоящему питьевой. Итак, если есть источник поверхностных вод и емкость на более низкой отметке, чем источник, ищи здесь линзу. И находят. Небольшие глазки протяженностью в сотни метров, а если повезет, то целые подземные озера, вроде Чалышской линзы близ Ургенча, длина которой более 10 километров. Линзы не только ищут и находят, но и создают в них дополнительные запасы воды. В районе, где в принципе возможно формирование пресноводной линзы, сооружают в паводок дополнительный контур и пополняют линзу сразу из двух источников. Иногда, чтобы улучшить качество воды, через скважины между каналами откачивают воду из водоносного горизонта, по сути дела, заменяют минерализованную воду пресной. В природе на все это уходят годы и десятилетия, а искусственная линза заполняется за два-три месяца. Или даже быстрее. Старший гидрогеолог экспедиции Наиль Сабирья- нович Латыпов рассказал нам, что совсем недавно экспедиция предприняла контрольную ревизию линз. Взяли 1*1
выборочно восемь линз на севере, ближ° к Аралу, и еще четыре — южнее, где с водой полегче. И что же? Три голубых глазка из двенадцати на карте пришлось зачеркнуть — пресной воды в линзах не оказалось. В других местах резко поднялась соленость, хотя за допустимые пределы пока, к счастью, не вышла. И все оттого, что линзы не эксплуатируют или эксплуатируют недостаточно. Каналы мало-помалу расширяют и углубляют, от этого урез воды становится ниже, давление падает, фильтрация замедляется, а испарение воды, напротив, растет. Линзы должны быть в работе, пресную воду из них надо брдть — вот единственный Ъыход из положения. Брать не только затем, чтобы не пропадали впустую дары природы (а есть ли в пустыне более ценный дар, чем вода?), но и затем, что заброшенное, неиспользуемое может потерять те изначальные свои качества, ради которых тратились силы и средства. Скопидомство не лучше бездумного расточительства. Повторим еще раз: найти пресноводную линзу или создать ее искусственно можно лишь там, где есть вода, хотя бы в весенний паводок, хотя бы соленая и не пригодная для литья. То есть вблизи рек, вблизи каналов. А в пустыне, куда не дошли еще каналы? Если вода не идет к человеку, то человек идет к воде. На пустынных равнинах, на плато и плоскогорьях вода в короткий период дождей собирается в пониженных местах, покрытых глинистой коркой. Это такыры, столь любимые фоторепортерами за особую фотогеничность: совершенно высохшие глиняные площадки, покрытые рельефной сетью трещин,— символ иссушенной, лишенной воды, бесплодной земли. Весной такыры не так фотогеничны. После таяния снега, после бурных весенних дождей вода не успевает оразу уйти под землю и какое-то время стоит, превращая такыры в мелководные пресные озерца. Глубина озерца всего несколько сантиметров, на нетрадиционном снимке такыра хорошо видно, что вода не покрывает и четверти автомобильного колеса. Но площадь велика, а нежаркое еще солнце не успевает испарить воду с водного зеркала. Вот тут-то и надо запасать ее впрок, чтобы хватило на целый год. Это называется такырным водосбором, или магазинированием. Есть старые приемы, которыми пользовались многие 142
поколения, есть и гораздо более производительные современные гидротехнические приемы. Обычный метод — вырыть или направленным взрывом сформировать в самой низкой части такыра котлован, куда и будет стекать вода. В течение нескольких лет, если место выбрано правильно, здесь образуется пресная линза. Еще лучше работать не с одним такыром, а с системой: вода соберется в самый низкий из них по естественным трещинам или по искусственным лоткам. В Приаральской экспедиции отрабатывают другой метод, который сулит больше выгоды: собрав воду на такыре, не погружать ее в котлован, а закачать в скважину. Котлован — это, во-первых, неизбежная деформация поверхности, всегда нежелательная, а в таких чувствительных к антропогенному вмешательству краях — тем более, во-вторых, формирование линзы идет слишком медленно. Первые опыты успешно проведены в Кызылкумах, подходящие участки выбраны и на Устюрте — там, где вода негидет к человеку... :. Поселок гидрогеологов внешне ничем не примечателен; домики как домики, чистые, беленые, с аккуратными палисадниками, есть клуб, гараж, магазин, баня, водонапорная башня. Внешне его можно принять и за центральную усадьбу хорошего колхоза, и за поселок мелиораторов. Но вот прибывают тяжелые грузовики с запыленными буровыми станками, с вагончиками на буксире, и сразу видно — здесь работают геологи. Поиски и создание пресноводных линз — работа исключительной важности. Но это всего лишь одна из частных задач экспедиции. А вот другие — уже решенные и еще решаемые. Сотрудники экспедиции провели гидрогеологическую съемку и картирование всей территории Каракалпакии, а.теперь углубляют, детализируют эту работу: ведут съемку уже для сельскохозяйственного освоения земель республики, готовят более точные и более крупного масштаба карты. Они изучают дренаж, прочность откосов ирригационных сооружений, водообильнрсть горизонтов, помогают хозяйствам подобрать наиболее выгодные для местных условий культуры, ищут минеральные воды с лечебными свойствами. В самом Нукусе такая вода уже найдена и врачами одобрена; здесь со временем, наверное, будет водолечебница, откроется первый в автономной республике курорт. <ЭДЗ
Найдены минеральные воды, а вслед за ними — сильно минерализованные, в несколько раз концентрированнее минеральных. И уже сегодня ставится вопрос об использовании таких рассолов для промышленной добычи йода, брома, бора, молибдена. Местное сырье оказалось в этом смысле даже более перспективным для химической переработки, чем морская вода. А вот работы более скромные, но никак не менее важные: указать точное место, где рыть колодец для отдаленного отгонного пастбища, пробурить небольшую скважину для строящегося животноводческого комплекса. Мы уже говорили, что овцы охотно пьют слабо минерализованную воду. В Приаралье ее много, она залегает достаточно глубоко и под большим напором изливается через скважины. Это обстоятельство породило еще одну проблему. Колхозы и совхозы, не задумываясь о тонкостях устройства подземных водопроводов, бурили одну скважину за другой. Вода шла, шла хорошо, бесперебойно. Но всякий водоносный горизонт, каким бы богатым он ни был, истощается. Уровень подземной воды -понизился на несколько метров, а это, как считают специалисты, не последнее звено в цепи причин, приведших к обмелению Арала. Теперь скважины необходимо контролировать, нужно учить чабанов экономить воду: закрывать заслонки, когда отару отгоняют от водопоя, консервировать скважину, если она долго не понадобится. А главное — добиваться, чтобы не бурили в пустыне кто хочет и где хочет, чтобы каждая новая скважина появлялась только с разрешения гидрогеологов. Не разрешают же в Москве, Ленинграде, Ташкенте копать землю где и кому заблагорассудится. Мы были в Каракалпакии осенью. У здешней осени свои приметы. Белеют хлопковые поля, белеют горы собранного машинами и вручную хлопка. В городских учреждениях и даже в магазинах то и дело попадаются написанные от руки объявления: уехал (уехала) на хлопок. Стрекочут самолёты сельхозавиации, с полей доносится сладковатый запах дефолиантов, без которых сегодня ещё не обойтись. И еще одна чисто местная, внесезонная черта: едут по дорогам автоцистерны с надписью «Вода». Региональный конфликт с природой напоминает о себе... Есть строгое математическое доказательство возможности компромисса, который устроил бы все стороны, во- 144
влеченные в конфликт. Теоретическая модель требует принятия комплексных экономических, социальных, демографических решений. Дело за этими решениями, за выверенным, разумным, хозяйским водопользованием, исключающим разбазаривание воды в верховьях великих рек и ее нехватку в низовьях. Мы верим, что региональный конфликт будет разрешен. На эту главную задачу и работают гидрогеологи Приаралья. Открывая водопроводный кран, доставая ведро из колодца, припадая к роднику, зачерпывая из речки, мы совершаем обыденные, привычные действия, наивно веря, что чего-чего, а воды у нас вдосталь. Не этот ручей, так другой, и не то озерцо, так это. Увы, не всегда и не всюду ее вдосталь. И так много мест на земле, где вода упорно не идет к человеку. Что ж, тогда человек идет к ней.
МОДЕЛЬ ХОРОШЕЙ КРАСКИ Эта глава — об исследованиях, которые ведутся в Ярославском политехническом институте, на кафедре химической*технологии органических покрытий. Кафедра эта занимает этаж в одном из институтских корпусов. Длинный коридор с застекленными дверями лабораторий, стенды с описаниями практикумов и курсовых заданий, фотографии студентов-отличников, по разным случаям полученные почетные грамоты. Вопреки известной поговорке о сапожнике, который обычно испытывает затруднения с обувью, стены тут повсюду покрашены приятной глазу краской. Поговорка же упомянута потому, что органические покрытия, которыми занимается кафедра,— это и есть лаки да краски. В том числе и те, которыми красят стены. А также красят автомобили, корабли, вагоны, химические аппараты, фонарные столбы, табуретки и башмаки. Чтобы не гнили, не ржавели, не обрастали, не портились, чтобы были красивыми. Проще, наверное, назвать вещи, которые не красят. Так что немудрено, что в разных вузах страны есть десять кафедр, которые готовят людей, умеющих делать лаки и краски и обращаться с ними. Одна из таких кафедр в Ярославле. ...Возьмется ли неспециалист судить о работе спектрофотометра или оценивать качество конструкционной стали? Рискнет ли случайный прохожий давать советы строителям телевизионной башни? Однако есть такие области деятельности, где многие, слишком даже мно- Нб
гие считают себя компетентными людьми. Например, медицина,— от кого нынче не услышишь надежного совета? И по мнению заведующего кафедрой доктора химических наук Μ. Μ. Могилевича, лакокрасочное дело. Всякий, кто вслед за Томом Сойером хоть раз в жизни красил забор, полагает, что дело это нехитрое, и готов поделиться знаниями по части укрывистости, колера и скорости высыхания. Что ж, применительно к дачному забору можно этим и ограничиться. В одной из сложнейших областей химии — полимерной — лакокрасочная ветвь остается, однако, едва ли не самой малоизученной. Есть специализированный институт, при заводах и лакокрасочных объединениях — исследовательские лаборатории, занимаются этой проблемой и академические учреждения. А учебные кафедры — с них вроде бы спрос иной, их дело готовить специалистов. Но можно ли, скажите, подготовить не человека с дипломом, а именно специалиста, знающего и мыслящего, если студент с первых же своих учебных шагов не окажется в надлежащем научном окружении? На всякой хорошей учебной кафедре традиционно проводят исследования. Если сильснаправлены на достижение существенных целей, то учебная кафедра вполне может стать мастерской современной науки. - Посмотрим, что лежит в фундаменте научной работы аузовской кафедры. > В балансе лаков и красок преобладают материалы, содержащие непредельные пленкообразователи. При высыхании двойные связи насыщаются, между полимер* ными цепями появляются мостики. Жидкий слой на поверхности твердеет, образуется плотная, прочная пленка, что от краски и требуется. Из таких материалов широкой публике известны более всего масляные краски. Однако по распространенности и значению абсолютное первенство удерживают ал к иды- Они появились в технике около полувека назад, им мьрв значительной мере обязаны многоцветьем окружающего нас предметного мира. Извозчичьи пролетки и первые автомобили красили сплошь в черный цвет. Ал- кидов тогда еще не было... Алкиды — это полиэфиры, полученные из многоатомного спирта и многоосновной кислоты. Например, из глицерина и фталезой кислоты (встречали такие краски — глифталевые?). Алкиды образуют отличную 447
ровную пленку, они превосходно пигментируются, давая богатую цветовую гамму, словом, всем хороши, кроме одного: их нельзя применять в чистом виде. Первая же капля бензина, случайно пролившаяся при заправке автомобиля, разъест такую краску, оставит на ней неизгладимый след, Молекулы полиэфиров не так уж велики, их правильнее было бы назвать олигоэфирами («олиго» переводится с греческого как «несколько»). Вот если бы объединить «олиго» в «поли»... Но для этого нужны ненасыщенные связи. Ни у глицерина, ни у фталевой кислоты их нет. Значит, надо привнести их с какими-то еще веществами. Такими веществами оказались жирные кислоты растительных масел. Модифицированные маслами алкиды — один из самых ходовых сегодня материалов для лаков и красок. Ненасыщенные кислоты под действием кислорода воздуха раскрывают двойные связи, объединяя молекулы олигомёров в трехмерную конструкцию, в единую пленку, прошитую, простроченную, словно стеганое одеяло, миллионами стежков химических связей. Любые растворители такой синтетической высохшей пленке нипочем. Все эти сведения можно найти в вузовском учебнике. Так в чем же тогда проблемы? А они, безусловно, есть и с непредельными пленкообразователями, теми самыми, которые составляют главное научное направление кафедры, руководимой профессором М. М. Моги- левичем. Проблема с маслами. У нас в стране выпускают ежегодно сотни тысяч тонн лакокрасочных материалов, содержащих растительные масла: алкиды, олифы, масляные краски. Немалая доля приходится на пищевые масла, которые следовало бы, конечно, использовать по прямому назначению. Другая проблема — в формировании трехмерной пленки. По классическому механизму полимеризация сопровождается окислением, благо пленка тонкая, а кислорода вокруг хватает. Но кислород — строитель и разбойник одновременно: инициируя полимеризацию, он попутно сжигает часть материала. Некоторое время спустя, насытив определенную часть двойных связей, кислород пребращает жидкую пленку в твердую, но в ней, необратимо застывшей, осталось еще немало ненасыщенных связей. Ив этом вся загвоздка. Неиспользованные при постройке/ они ищут себе партнеров для 146
взаимодействия, а найдя, рушат то, что создано. Пленка начинает стареть, как только она образовалась. И в нее не введешь, как в пластмассу, ингибитор окисления, тогда пленка вообще не образуется. Еще проблема с растворителями, которых в лаках и красках сейчас очень много, в среднем половина. При высыхании в атмосферу улетают сотни тысяч тонн всяческой органики. Наконец, как ни хороши алкиды, они не универсальны, им тоже можно найти замену. Но как создают новые лаки и краски? Случается, что трудоемким методом проб и ошибок, словно оправдывая мнение знатоков покраски заборов относительно эмпирического характера лакокрасочной науки. А именно: исходя из общих, обычно разумных соображений получают серию материалов, а потом следует перебор — подходит или не подходит? Что касается методов исследования, то, быг вает, ограничиваются лишь пробой на удар падающим шариком, пробой на изгиб да на отрыв пленки.от подложки. Это при том, что процесс высыхания краски (хоть на заборе, хоть на ракете), включает в себя как минимум окисление, полимеризацию, фазовые переходы, диффузию, свободнорадикальные процессы. И все это шариком? В Ярославле считают так: краска —лишь верхний этаж постройки, которая должна покоиться на прочном научном фундаменте — на знании механизмов образования пленки. А для изучения механизмов промышленные материалы малопригодны, подобно тому как судовые двигатели или часовые механизмы непригодны для познания фундаментальных законов механики. Нужны модели, адекватные, но по возможности простые: мономеры — стирол, метилметакрилат, бутадиен, изопрен, модельные олигомеры — олигоэфиракрилаты, модель масла —аллиловые эфиры. Вещества эти изучены вдоль и поперек, тем и хороши. Что касается методов, то на кафедре столь же далеко ушли от падающего шарика, сколь полиэфиры — от каретного лака. Волюмометрия точно оценивает поглощение пленкой кислорода, полярографы анализируют продукты окисления, газожидкостные хроматографы — летучие вещества, покидающие пленку. Чтобы уяснить, что, где и как сшито, пускают в дело магниторезо- нансные методы, инфракрасную и ультрафиолетовую спектроскопию, гель-хроматографию и калориметрию. 149
На кафедре, по сути технологической, считают, что фундаментальное исследование — самый верный путь к новой технологии, к новой краске. Но хватит ли на это собственных сил? Численный состав кафедры — 62 человека, из них 14 кандидатов наук и один доктор — завкафедрой. Лекции, семинары, практикумы, курсовые работы — все как положено. Вуз есть вуз, студент в нем на первом месте. Условия для научной работы, что и говорить, не академические. Как же в таком случае распутывать клубки научных проблем? В одиночку, наверное, никак. Но разумная внешняя политика кафедры дает возможность использовать научный и производственный потенциал многочисленных партнеров. Среди них в первую очередь Институт химической физики АН СССР, в том числе отдел, возглавляемый академиком Н. С. Ениколо- повым. Далее, московский ГИПИ ЛКП (исследовательский и проектный институт лакокрасочной промышленности), а также его ярославский филиал. Потом НИИ мономеров для синтетического каучука. И мощные промышленные объединения: Ленинградское «Пигмент», Ярославское «Лакокраска», подмосковное «Ла- кокраспокрытие». Институт химической физики назван /первым, ибо он — главный научный консультант кафедры. Обмен идеями, методиками, оттисками весьма полезен обеим сторонам. К этому надо добавить и чисто материальную помощь, которую оказывает кафедре могучий партнер. Мы имеем в виду приборы. Специально для кафедры в институте изготовлены уникальные калориметры, настолько чувствительные, что с их помощью, как вы* разился один из сотрудников кафедры, можно «следить за развитием личинки комара». Партнеры из промышленности дают кафедре неоценимую возможность провести опытно-промышленные испытания, а в случае удачи и внедрить. Но это не все. Связь с индустрией позволяет исследователям быть в курсе ее важнейших потребностей, избежать ошибок в оценке своих сил и возможностей. Разумеется, и лакокрасочные объединения получают прямую выгоду — новые технологические процессы. Что же касается научных партнеров, то и они не в накладе. Коллектив, возглавляемый профессором Г. В. Королевым (отделение Института химической физики), задает тон в радикальной полимеризации, которая приводит к сетча- 150
тым структурам; лаборатория профессора Е. Т. Денисова известна фундаментальными результатами в области окисления. А на кафедре созданы группы во главе с кандидатами химических наук Ε. Μ. Плиссом и И. В. Голиковым, прошедшими хорошую школу, и группы эти вполне могут исследовать окисление и полимеризацию применительно к пленкам. Процесс образования пленки в обиходе да и в промышленной практике именуют обычно высыханием. Это не совсем верно. Молекулы кислорода атакуют жидкую еще пленку, разрывая двойные связи, образуя перекиси и гидроперекиси, которые, в свою очередь, распадаются на свободные радикалы, инициирующие сшивание звеньев в огромные полимерные молекулы сетчатой структуры. Молекулы растут, пленка обретает консистенцию студня; сшитые зерна макромолекул становятся крупнее, а жидкой прослойки между ними все меньше и меньше. Все это происходит в пленочке толщиною в десятки микрон, к которой и притронуться-то страшно. «Кошмарный процесс» — как говорят на кафедре. Несколько вольная формулировка, однако верная — ведь не только решить, но и записать систему дифференциальных уравнений, описывающую процесс высыхания, невозможно: не известен до конца механизм, не определены многие константы. Собственно, этим и занимаются на кафедре — механизмом окисления непредельных соединений и их трехмерной полимеризации: Разговор о кошмарном процессе и ретивых радикалах проходил возле установки, на которой изучают модели реальных покрытий. Этой установкой гордятся, во всяком случае другой такой нигде не увидишь. G помощью-циркуляционной волюмометрии получают кривые поглощения кислорода, летучие продукты удаляют вымораживанием, а затем ^подвергают дотошному анализу. Досконально изучается и образовавшаяся в конце концов пленка. И все это не одноразово, а в динамике: каждое мгновение переменчивой жизнн твердеющей пленки фиксируется и записывается. Уникальная информация легла в основу созданной на кафедре послойной модели пленкообразования. Эта модель — мысленный разрез высыхающей пленки. Он похож на слоеный пирог, причем у каждого слоя своя консистенция. Нижний слой почти не окислен, верхний окислен глубоко, а между ними все ступеньки окисления м полимеризации. От слоя к слою распространяется 151
полимеризационная волна, становясь все слабее rrt) мере продвижения. Модель объясняет, почему в одних случаях кислород инициирует полимеризацию, а в других тормозит ее, отчего некоторые пленки твердеют не с поверхности, а с основания, так сказать, вверх ногами, по какой причине некоторые краски не высыхают до конца, а скользят по подложке, как по смазке. Наконец, почему обычная масляная краска не высыхает без кислорода, однако если она сделана на основе знаменитого тунгового масла, то кислорода требуется совсем немного. Этот экзотический продукт содержит сразу три сопряженные двойные связи. Поэтому кислород-строитель ему почти не нужен. Кислород лишь инициирует полимеризацию: осколки- радикалы углубляются в пленку, каждый успевает сшить сотни олигомерных молекул. А на поверхности сразу же образуется настолько плотная пленка, что кислороду-разрушителю через нее уже не проникнуть. Значит, старение резко замедляется. Это напоминает обжаривание мяса на раскаленной сковороде — корочка формируется очень быстро, она не препятствует приготовлению ростбифа, и не дает вытекать соку. Послойная модель, как и подобает хорошей теоретической модели, и объясняет, и предсказывает. Опираясь на нее, можно в принципе подобрать для каждого пленкообразователя в каждом конкретном случае наилучшую толщину пленки и оптимальный режим,, ее формирования, что уже сейчас (правда, в лабораторных услоййях) позволяет улучшить свойства покрытий. Объяснив многие тонкости пленкообразования, теория предсказала возможность использования примерно с тем же эффектом других олигомерных веществ. Например, олигобутадиена. Правда, в молекуле бутадиена только две двойные связи, зато его получают в промышленном аппарате, а не выжимают из тропических плодов. Что же касается синтеза тунгового масла, то самый короткий из известных проходит в 16 стадий. Вернемся еще раз к теме партнерства. Случается, и нередко, что институт или лаборатория заводит себе партнера за тысячу километров, пренебрегая возможным сотрудничеством на расстоянии нескольких кварталов. Разумеется, у кафедры органических покрытий есть и дальние связи с разными городами и республиками Но и ближних, ярославских, тоже хватает. Здесь одно из крупнейших в отрасли предприятий — Ярославское 152
объединение «Лакокраска». И мощная наука по синтетическим каучукам, опирающаяся на солидную производственную базу. В Ярославском политехническом есть, кстати, и кафедра технологии синтетических каучу- ков; в высшей степени удачно, что две сильные кафедры, работающие в близких областях, сомкнули свои исследования. Но при чем тут синтетические каучуки? А вот при чем. Для формирования хорошей пленки нужны ненасыщенные соединения, желательно с сопряженными двойными связями. Двойные связи есть у всякого каучука, без них он не может присоединить атомы серы, сшивающие каучуковые молекулы, то есть превратиться в резину. Но у традиционных каучуков слишком велика молекулярная масса, потому они и твердые. А для лаков и красок требуются жидкие вещества с молекулами покороче. Пусть тот же полибутадиен, но не с такой длинной цепочкой, тогда он будет работать в пленке почти как тунговое масло. Или хотя бы как льняное. Эти теоретические рассуждения были пущены в научный обиход более десяти лет назад. Они и оставались теоретическими, ибо не удавалось оборвать процесс полимеризации на той стадии, когда олигомер, оставаясь жидким, набрал бы все-таки нужное число звеньев в цепи. , Первые же сообщения о лабораторном получении жидкого каучука заинтересовали представителей обеих кафедр. Интерес усиливался тем обстоятельством, что для Волжского автозавода, который только-только пустил главный конвейер, требовались новые лакокрасочные материалы, и не столько декоративные, сколько грунтовые, надежно защищающие металл от коррозии и вместе с тем пригодные для электрофоретического осаждения. Группа сотрудников кафедры синтетического каучука во главе с профессором Б. С. Туровым разработала синтез олигомерного каучука, а на лакокрасочной кафедре разобрались с его применением в качестве плен- кообразователя. Потом совместно с Ефремовским заводом СК отработали технологию получения жидкого каучука, а в Ярославском объединении «Лакокраска» стали делать грунты для «Жигулей» полностью на основе отечественных материалов, включающих жидкие каучуки. 153
Кандидат технических наук В. С. Краснобаева, работавшая с жидкими каучуками восьми типов, полагает, что пленкообразующие материалы на их основе рано или поздно окажутся лучше, чем алкиды, а возможно, и олифа на тунговом масле. Однако сконструировать полностью синтетический непредельный олигомер, способный дать хорошую пленку,— дело нешуточное. Работу с жидкими каучуками на кафедре начинали с граммов, и были вначале — кинетика окисления, расположение двойных связей в тунговом и льняном маслах, влияние сопряженности и микроструктуры на конечные свойства, то есть чистая наука, столь ценимая диссертантами. Это — в который раз — к вопросу о практичности теорий. За своими многотрудными исследованиями ученые не забывают об учебном процессе и готовят добротных специалистов, которым предстоит применять новые теории, создавать новые краски, выпускать их тысячами тонн и окрашивать ими миллионы квадратных метров. Студенты работают в лабораториях, помогают выполнять договорные темы, а заодно учатся обращаться с современными приборами. Они живут в атмосфере настоящей науки, далекой и от скучного эмпиризма, и от стерильного и не менее скучного снобизма («измерить константу — с нашим удовольствием, но копаться в красках — увольте*»). Когда две кафедры ярославского института передавали производственникам первые жидкие каучуки, промелькнуло сообщение: работа, мол, выполнена студентами. Это неверно: студентам такое не поднять» это по плечу лишь зрелым научным работникам и заводским технологам. Другое дело, что участие студентов в работе было полезно и для дела, и для них самих. Говоря о хорошей краске, странно было бы не упомя: нуть о тех веществах, которые придают ей приятный вид: чтобы установить связь слов «краска» и «украшать», не требуется сложных этимологических изысканий. Красить — это и значит придавать красоту. Краска должна быть нарядной. А для этого нужны хорошие пигменты, ибо пленкообразователь, каким бы он там ни был, в конечном счете лишь носитель окрашивающего вещества. Пигменты в красках большей частью минеральные. То есть соединения металлов, обычно цветных. Сырье 154
дефицитное. Но если олово иЗ консервных банок или свинец из аккумуляторов можно извлечь и использовать вторично, то титан, кадмий или цинк, спрятанные в краске, в утиль не сдашь. А на краски уходят тысячи тонн минеральных пигментов. Любой пигмент состоит из твердых непрозрачных частиц. На цвет работает только поверхность. Значит, если пигмент диспергировать, раздробить как можно мельче, окрашивающая способность возрастет. Не добавляя ни грамма пигмента, можно покрасить больше квадратных метров поверхности. Это одно из направлений работы кафедры, у истоков которого стояли профессор П. И. Ермилов и доцент Л. Н. Лейбзон. К высокодисперсному пигменту можно безбоязненно добавлять и дешевый наполнитель, лишь бы он не портил цвет. Ярославское объединение «Лакокраска» перешло сейчас с шаровых мельниц на бисерные, то есть сделало шаг к более тонкому диспергированию. Качество при этом не страдает совершенно, просто от каждой частички берут больше, чем она давала прежде. ···'" То обстоятельство, что у пигмента работает лишь поверхность, привело еще к одной плодотворной идее. А именно: если нам безразлично, что находится внутри частицы, то почему бы не взять нечто дешевое, не очень нужное* может быть, даже бросовое и покрыть это «нечто» очень тонким слоем вещества с требуемыми оптическими свойствами? Такие пигменты кафедра и разрабатывает сейчас совместно с Ленинградским объединением «Пигмент». В качестве мишени выбрана классическая окись цинка. Ядром, зерном частицы могут служить каолин, белая сажа, тальк. Кстати, пигменты такого рода называют иногда оболочковыми из-за покрывающего их снаружи слоя вещества, а иногда керновыми (от немецкого Kern — ядро, зерно, сердцевина). Кандидат химических наук Е. А. Индейкин оправдывает выбор объекта двумя обстоятельствами: во- первых, необходимостью экономить цинк, во-вторых, наличием и других, помимо лакокрасочной промышленности, потребителей окиси цинка, например резиновой промышленности, где она служит ускорителем вулканизации. Резина с керновой окисью цинка не теряет ничего из своих ценных свойств. А краска? К сожалению, пока оболочковые пигменты несколько уступают монолитным, целиком из дорогого вещества. 155
Идея продуктивна, но реализация ее далеко не проста. Осаждение окислов на ядро — процесс достаточно капризный и небыстрый. Скорость — враг наращивания, так как при быстром осаждении поверхность зерна не закрывается сплошной пленкой: на возникших центрах кристаллизации начинают расти ветви-дендриты. Впрочем, и медленное осаждение не позволяет пока полностью закрыть ядро, а это значит, что цвет не так хорош, как хотелось бы. Однако не всякая краска должна сиять и блестеть. Есть и грунты, и промежуточные слои, для которых главное — защитные свойства. Тут, по всей видимости, и найдут себе применение керновые пигменты. А там видно будет. Не будем торопить события, но выскажем надежду, что подойдет очередь и титана, и хрома, и кобальта, да мало ли во что можно обернуть зернышки попроще. Отыскивая цели поиска, кафедра рассчитывает свои небольшие силы, выбирает фронт исследований, на котором по той или иной причине не сосредоточились могучие флагманы науки. Например, вовлечение в оборот доступного, а порой и бросового сырья. Тут не только прямая экономическая выгода, не только верное понимание насущной хозяйственной задачи, но и педагогический принцип: нравственность обучения., Привить завтрашнему инженеру и исследователю рачительное отношение к ресурсам — не столько из области техники, сколько из области морали, ДЛЯ КерНОВЫХ ПИГМеНТОВ, О КОТОРЫХ ТОЛЬКО ЧТО FOBOr рилось, кафедра подобрала еще одну основу: тонкие шламы гальванических ванн, зловредный отход, который крайне трудно обезвреживать и почти невозможно утилизировать. Еще пример — с катафорезом, которым сейчас увлечен лакокрасочный мир. Катафорез — это осаждение покрытий из водных растворов и дисперсий на катоде, каковым служит окрашиваемая деталь, хотя бы автом- бильный кузов. Сулит это дело огромные выгоды, но и сложностей тоже хватает. С чего же, вы думаете, начала работу над катафорезом ярославская кафедра? С подбора режима? С подготовки поверхности? С состава покрытий? Ничего подобного. Начала с модели, на которой можно изучить принципы и механизмы. Фундаментальное исследование — самый короткий путь к новой краске.
ПУШКИ ЗАРЯЖЕНЫ ТИТАНОМ И САЖЕЙ Современная технология сложна чрезвычайно. И если о новом методе производства, о новом химическом синтезе, о технологическом процессе говорят «прост и изящен», понимать это буквально не следует. Речь идет, скорее, об относительном упрощении сверхсложного процесса; сокращении числа стадий, промежуточных операций. Простой синтез. Это уникальная аппаратура, высокая температура и давление, сложный катализатор,, инертная атмосфера, это тонкая очистка промежуточных и конечных продуктов. Нет, совсем непросты новые «простые» технологии. Однако бывают исключения. Об одном из них и пойдет речь. В Черноголовке, в отделении Института химической физики Академии наук СССР, заведующий отделом макроскопической кинетики и газодинамики доктор физико-математических наук Александр Григорьевич Мержанов и инженер Виталий Михайлович Маслов демонстрировали нам разработанный здесь новый технологический процесс, новый физико-химический метод — самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких соединений, или коротко СВС. Исходные продукты — два вещества, цель синтеза — их химическое соединение. Небольшой серый цилиндр, спрессованный из смеси двух порошков, помещен на подставку и накрыт стеклянным колпаком: К цилиндру подведена, тонкая запальная проволочка. 157
Маслов поворачивает ручку автотрансформатора: ги дав ток на проволочку, поджигает смесь. Столбик вспыхивает. Вернее, верхний его конец, возле проволочки, мгновенно раскаляется добела. Раскаленная зона пробегает по образцу сверху вниз. И столбик вновь становится серым, разве что чуть темнее, чем до опыта. Но это уже не смесь порошков, а готовый продукт — химическое соединение. Очищать его не надо. Опыт пришлось повторить несколько раз. Иначе нельзя разглядеть, разобраться, что происходит со столбиком в короткие мгновения, когда по нему прокатывается светящаяся волна. Синтез идет меньше секунды. Он по-настоящему прост и действительно красив. Таким способом уже удалось получить свыше 150 тугоплавких соединений металлов с неметаллами — бориды, карбиды, силициды, халькогениды, нитриды, гидриды, интерметалл иды, твердые растворы. Эти соединения хорошо известны. У них богатый набор ценнейших физико-химических свойств: у одних — жаропрочность и высочайшая коррозионная стойкость, у других — особая твердость и уникальные электрические свойства, третьи отличаются износостойкостью и 6ecnopHCjocTbio. Все они незаменимы в производстве твердых сплавов, режущего инструмента и абразивов, в изготовлении нагревательных элементов и ^специальных смазок, их применяют в качестве защитных покрытий, высокотемпературных конструкционных материалов, в ядерной энергетике. Потребность в них возрастает с каждым годом. Сейчас главная трудность в создании новых материалов и изделий из тугоплавких соединений — синтев самих соединений. Как правило, их синтезируют в печах при температурах свыше 1200 °С; это длительные, многочасовые процессы, которые протекают втвердой фазе. Но печь есть печь. Традиционная технология порошковой металлургии не позволяет доводить реакции до конца, получаемые соединения всегда загрязнены исходными веществами и промежуточными продуктами. К тому же производительность печного синтеза невелика. Вот почему ученые ищут новые методы получения тугоплавких соединений. Это газофазное осаждение, синтез в низкотемпературной плазме, в ударной волне. И наконец, самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС). 158
Самый блестящий результат, полученный в чистых лабораторных условиях, как говорят, «в стекле», отнюдь не всегда воспроизводится в условиях промышленных и даже полупромышленных. Любой метод, простой и изящный под стеклянным колпаком, может потерять простоту и изящество в большой установке. По соседству с лабораторией, где метод СВС демонстрировался «в стекле»,— небольшое производство. Несколько похожих на стальные пушечки реакторов длиной метр-полтора. Сейчас они заряжены смесью титанового порошка с сажей. В результате синтеза, если он, конечно, пойдет, получится карбид титана. Одна из пушек уже подготовлена к работе: крышка плотно завинчена, через рубашку охлаждения пущена вода, вакуумный насос создал внутри реактора небольшое разрежение. Сейчас через запальную проволочку пустят ток, и синтез начнется. . Ток включили. Но ничего примечательного после этого не произошло — ни пламени, ни шума. Дав пушке немного остыть, свернули крышку, и на пол медленно съехала серая матовая чушка, довольно увесистая, определенно не легче двухпудовой гири. С нее счистят тонкий поверхностный слой, в котором возможны примеси, расколют ее на куски, измельчат и просеют. Получится порошок карбида титана -г- готовый продукт для порошковой металлургии, для производства жаростойких деталей, твердых сплавов, абразивов. Выходит, так же просто, как готовят древесный уголь для мангала, можно приготовить карбид титана, или дисилицид молибдена, или борид ниобия — вещества, получаемые ныне по очень сложным технологическим схемам. А СВС — это обычное сжигание одного вещества в другом: горючее — металл (титан, цирконий, гафний, ниобий), окислитель—неметалл (бор, кремний, углерод, сера, селен). Где же, как говорится, были раньше физикохимики и технологи? Можно смело утверждать, что теория горения и ее практические приложения отнюдь не запущенные области знания. Перед физической химией горения ставили и продолжают ставить фундаментальные задачи энергетика, химическая промышленность, двигателе- строение. И эти задачи успешно решались и решаются. Существует стройная теория горения, основы которой заложили Η. Η. Семенов, Я. Б. Зельдович, 159
Д. А. Франк-Каменецкий, детально изучены процессы в топках котлов, цилиндрах двигателей, ракетных соплах. Но и дрова в печи, и газ в кухонной плите, и мазут в топке, и порох в ружейном патроне горят, образуя неконденсированные, газообразные продукты. Поэтому абсолютное большинство исследований было посвящено именно такому процессу — горению, которое сопровождается образованием неконденсированных веществ. Нельзя сказать, чтобы безгазовое горение оставалось в физической химии белым пятном. Еще в прошлом веке Η. Η. Бекетов исследовал системы, сгорающие с выделением небольшого количества газа, и заложил этими работами основы современной алюминотермии ферросплавов. Однако вплоть до последних лет горение с полностью конденсированными продуктами считалось, в общем-то, экзотическим процессом. А раз так, то и особого внимания не привлекало. Между прочим, в Черноголовке безгазовым горением занялись в конце 60-х годов, серьезных практических целей не преследуя. Вот как рассказывает сам А. Г. Мержанов об истории своего открытия, которая в короткометражном фильме о методе СВС и его создателях названа «Историей огненного эксперимента»: «Мы исследовали один из случаев горения. Стремясь найти лимитирующую стадию процесса, мы попытались исключить влияние факела пламени и для этого стали исследовать горение в системе РегОз—А1. Алюминий испарялся и газил, смазывая картину. Мы забалластировали систему глиноземом: температура горения снизилась, алюминий перестал выкипать. Так был получен истинно безгазовый состав. Об этом свидетельствовал вес образца: после горения он не изменялся. Мы предложили математическое описание процесса, теория совпала с экспериментом. Теперь нас интересовала высокотемпературная кинетика химической реакции, поскольку именно кинетика, как известно, определяет скорость горения. Для кинетических исследований система РегОз—ΑΙ—АЬОз слишком сложна, при ее горении образуется много промежуточных продуктов. Стали искать системы попроще и довольно скоро наткнулись на одну из них. Сожгли титан в боре и получили твердый продукт — TiB. Проанализировали и были поражены его чистотой. Мы поняли, что это новый метод неорганического синтеза, позволяющий получать вещества исключитель- 160
но высокого качества. Температуры горения значительно выше, чем в печи. С этим связаны и высокая полнота превращения веществ, и высочайшая чистота получаемых соединений. О чистоте продуктов, получаемых методом СВС, надо сказать особо. Высокая полнота превращения реагентов приводит к тому, что получаемые вещества могут содержать лишь ничтожные примеси непрореагиро- вавших исходных компонентов. Синтез происходит мгновенно, значит, продукты не успевают прореагировать с материалом реактора. Наконец, при высокой температуре, характерной для метода СВС, испаряются все летучие примеси, вещества очищаются от окисных пленок. Можно сказать, что во фронте горения идет интенсивная самоочистка. Оценив все достоинства метода, мы стали перебирать системы, что называется, веером и получать самые экзотические вещества одно за другим. Начали связываться с промышленностью. Тогда от заводских технологов и услышали впервые: со ста граммами мы работать' не умеем, дайте нам сто килограммов! И начали нарабатывать весомые количества веществ». Итак, в Черноголовке стали веером перебирать возможные пары — делали самые необходимые термодинамические прикидки, оценивали теплоту горения и сжигали. Синтез следовал за синтезом, и неизменно доктор Мержанов и его сотрудники получали ценнейшие высо-, кокачественные вещества шокирующе простым способом. Результатами заинтересовалась промышленность. В Черноголовку зачастили представители заводов, выпускающих высокотемпературные нагреватели, твердые сплавы, цветные металлы, из Запорожья, Баку, Киро- вакана, Полтавы. Начались «внедренческие» заботы, по большей части приятные, так как дело шло. Но в институте продолжались и теоретические исследования горения с конденсированными продуктами. Они, как помнит читатель, и привели к открытию СВС (не говоря уже о том, что механизмы горения — это вообще конек Института химфизики). Бегло — о результатах. Были изучены системы двух типов: истинно безгазовые, (титан — углеродг ванадий — бор, молибден — кремний и так далее) и содержащие газовую фазу (типа металл — азот, металл — водород); без водорода и азота получить методом СВС 161
гидриды и нитриды нельзя. Протекающие в волне горения (в частности, в зоне реакции) процессы и скорости распространения прогретого слоя у этих двух основных типов систем различны. Во многом разнятся механизмы горения даже в системах одного типа. Например, в парах молибден — бор» ниобий — углерод, тантал — углерод реакции идут в твердой фазе. Зерна исходных веществ обволакиваются тонким слоем уже синтезированного соединения. Этот слой отделяет зерна реагентов друг от друга, замедляет горение. И потому скорость волны, бегущей по горящему образцу, всего лишь 0,3—1 сантиметра в секунду. Это немного. Значительно быстрее сгорают титан и цирконий в боре или углероде: вступив в реакцию, металлы плавятся, смачивают мелкие частицы окислителя, растекаются по их поверхности, увлекаемые капиллярными силами. И скорость волны горения достигает уже 10—15 сантиметров в секунду. Скорость волны горения — это в конечном счете скорость синтеза, производительность процесса. Но СВС протекает настолько быстрее печного синтеза, что скорость волны существенной роли уже не играет. Важнее качество конечного продукта. А его чистота в специфических условиях СВС во многом зависит от устойчивости горения. Важнейший результат изучения устойчивости процессов СВС — это обнаружение двух неизвестных ранее неустойчивых режимов — автоколебательного и спинового. Для автоколебательного горения характерны чередование вспышек и затуханий процесса, периодические колебания температуры и размеров зоны превращения веществ. При спиновом режиме на поверхности горящего цилиндра очаг горения пробегает по спирали. Оба режима в теоретическом отношении чрезвычайно интересны. Однако вернемся от теории к практике. Иной раз дельное, сулящее существенные выгоды предложение ученых наталкивается на вязкое сопротивление предприятия, чем-то напоминающее глухую защиту в боксе. Его приходится преодолевать, шаг за шагом добиваясь мелких уступок, хитроумными организационными финтами раскрывая защиту видавшего виды соперника. Подобную процедуру иначе как внедрением не назовешь. Но бывает иначе. Прознав о полученном в лабораториях результате, руководители заводов посылают в 162
институт делегации, норовят первыми пересадить на свою производственную почву лабораторные всходы. При всен богатстве нашего языка это тоже называется внедрением. Внедрение СВС протекало по второй схеме. Почему? И чем вообще объясняются различия в механизмах внедрения? Не пытаясь дать однозначный ответ на эти сложные вопросы, сошлемся лишь на точку зрения А. Г. Мержанова: «Если в действующем производстве что-то улучшается, модернизируется по предложению со стороны, предприятие, как правило, идет на это не очень охотно. Здесь, вероятно, действует психологический механизм, для описания которого применима старая формула: от добра добра не ищут. Если же наука предлагает радикальное решение, предлагает производственникам то, чего они пока не умеют, внедрение идет несравненно легче». Метод СВС — решение радикальное, позволяющее делать то, что прежде никому не удавалось. Помимо чисто профессиональных знаний и навыков, современный ученый должен владеть искусством подать свой научный товар лицом. В арсенале средств этого искусства есть простой прием: демонстрация специальных стендов с выигрышно поданными результатами. Есть и закономерность, на открытие которой претендуют авторы этих заметок: чем скромнее достижения, тем пышнее оформлен стенд, тем больше на нем цветных диапозитивов, красочных надписей, хромированных деталей. И наоборот. Стенд, который показывали нам А. Г. Мержанов и его сотрудники, довольно скромен: на белом листе картона с десяток серых деталек, стеклянных баночек, тюбиков с какими-то пастами. Разглядим повнимательнее лишь несколько этих экспонатов, памятуя о том, что сегодня СВС уже подарил практике около 400 самых разнообразных синтезированных в огне соединений. Полировальные пасты из карбида титана, разработанные совместно с Институтом проблем материаловедения АН Украинской ССР. Во многих операциях ими можно полностью или частично заменить алмазные абразивные материалы. Особенно эффективны пасты, содержащие и алмазную крошку, и порошок, полученный методом СВС. Алмаз выполняет грубую работу, обдирку, а карбид титана доводит поверхность до окончатель- 463
ного блеска. При этом частицы карбида постепенно рассыпаются, обработка становится все тоньше и тонь-. ше. Паста в процессе работы как бы самосовершенствуется. Уже несколько лет такие составы готовят на Полтавском заводе искусственных алмазов. Они позволили в 1,5—2 раза поднять производительность труда при шлифовке и полировке, на 1—2 класса повысить чистоту обработки и в 1,5 раза увеличить поверхностную износостойкость деталей. И в результате сберечь многие миллионы рублей. Твердые резцы из СТИМа — синтетического твердого инструментального материала. Полный его синтез методом СВС занимает 40 секунд. В составе СТИМа нет вольфрама — непременного компонента твердых инструментальных материалов, между тем резцы из СТИМа по стойкости и режущим свойствам успешно конкурируют со стандартным инструментом из легированной стали. Еще одно изделие: вал с двумя небольшими фигурными наплывами. Подобные детали можно найти во многих машинах и механизмах. Необычна не форма, а способ изготовления: вал получен методом СВС без дополнительной механической обработки — насыпали в форму порошок, поджали, сожгли, разобрали форму, вынули готовую деталь. Что стоит за этим? Ломка классической схемы металлообработки, выраженной в свое время в грустно-шутливой форме: металлурги дают слиток, а машиностроители превращают его в стружку. Сжигая порошок в пресс-форме, можно получить твердую металлокерамическую деталь из самых различных материалов. На демонстрационном стенде — тугоплавкие тигельки и лодочки, резцы и запорная арматура для печей или, проще говоря, засовы и щеколды, изготовленные таким способом. На наших глазах в пресс-форму была засыпана смесь порошков и нажата кнопка, сразу приводящая в действие и запал, и пресс. Стотонный пресс грохнул, и женщина в синем халате выхватила щипцами готовую, малиновую еще от жара деталь, бросила ее остывать в ящик с песком. Еще два экспоната со стенда. Кусок трубы с двухслойной стенкой: снаружи — тугоплавкое соединение, изнутри — огнеупорный и коррозионно-стойкий слой оксида алюминия. Труба-сэндвич изготовлена в один прием. В форму засыпали порошок нужного состава и подожгли. Пока шел огненный син- 164
тез, форма кружилась на центрифуге. Синтезированные расплавленные соединения заняли свое место сообразно плотности и соответствующим законам физики. Обломки графитового стержня — для демонстрации возможностей сварки с помощью безгазового горения. Процесс можно провести так, чтобы получились жидкие продукты с температурой 300—3700 °С. При этих температурах продукты активно взаимодействуют с другими материалами и, остывая, образуют прочный шов. В лаборатории уже удалось сварить таким способом графит с ниобием, молибден с нержавеющей сталью, графит с графитом — сделать то, что прежде удавалось с большим трудом. И обломки графитового стержня о многом говорят даже малосведущему человеку: стержень сломался под нагрузкой не по сварному шву, а в другом месте — по монолиту. И двухслойная труба, и сварка несвариваемых друг с другом материалов — реальность. Но эти процессы еще находятся на стадии лабораторных исследований, и поэтому Мержанов разрешает упомянуть о них лишь в связи с обсуждением возможности метода. Эти возможности до конца еще не раскрыты. С безгазовым горением связывают сейчас перспективы синтеза новых полупроводниковых материалов, прямого восстановления железа из руд, выплавки высоколегированных металлов, создания неуязвимых защитных покрытий. Наверное, вскоре будут вскрыты и новые возможности. Для исследований в области СВС создано новое научное учреждение — Институт структурной макрокинетики АН СССР, организован межотраслевой научно- технический комплекс «Термосинтез». Один из первооткрывателей «огненного синтеза» Александр Григорьевич Мержанов возглавил институт и стал генеральным директором МНТК.
ПРОДАТЬ НЕ МОЖЕМ, МОЖЕМ ПОДАРИТЬ Минеральные удобрения, моторное топливо, кислоты и щелочи, пластмассы, каучук, полупродукты для органического синтеза — это так называемая большая химия. Ее продукция исчисляется сотнями тысяч и миллионами тонн в год. А есть химия малая. Настолько малая, что огромной стране на целый год с лихвой хватает одной железнодорожной цистерны продукта А, одной бочки продукта Б, одной стеклянной банки вещества В. Больше просто не нужно. И не было бы с малой химией никаких забот, если бы на все эти вещества хватало букв алфавита. На самом деле продуктов малой химии десятки тысяч: ингибиторы и промоторы, аналитические реактивы и присадки, оптические отбеливатели и выравниватели, активаторы реакций и их антиподы — стопперы, катализаторы уникальных процессов и инсектициды против редких, но особо опасных вредителей, вспениватели и пеногасите- ли, добавки к тому и этому... Одних только неорганических сорбентов и носителей, о которых пойдет речь в этих заметках, насчитывают около 1200. Все это необходимо выпускать. Потому что каждый из десятков тысяч малотоннажных продуктов может оказаться для какой-то отрасли тем гвоздем, которого вовремя не нашлось в кузнице. Без этих веществ невозможен выпуск жизненно важных для экономики страны вещей, а если и возможен, то нежелательного качества. А выпускать продукты малой химии сложно, порой не- 166
выгодно. И потому, что гиганты химической индустрии привыкли иметь дело с миллионами тонн продукции, и потому, что ассортимент малотоннажных продуктов подвижен и переменчив. Суперфосфат, серную кислоту, бензин, полиэтилен наверняка будут выпускать еще не меньше полувека, а названия новых и сверхновых добавок и присадок мелькают, как в калейдоскопе. Впрочем, не все обязательно выпускать Можно и покупать — за рубежом, на валюту Но эти покупки влетают в копеечку, ибо произведенное в малых количествах чаще всего стоит дорого — несколько тысяч долларов за килограмм вещества А, Б или В. Таковы в самых общих чертах проблемы так называемой малой химии, которые можно свести к простой формуле: малые количества — большие хлопоты. Общего рецепта, как эти хлопоты свести к разумному минимуму, нет, и поэтому особенно ценен опыт тех, кто сумел добиться некоторых успехов в столь деликатном деле. В данном случае отправимся за опытом в небольшую ереванскую организацию, сокращенное название которой несколько напоминает очертаниями крепостную стену: ЕрОНеМ. Расшифровывается это так: Ереванский отдел неорганических материалов. Входит он в состав Всесоюзного научно-исследовательского института химических реактивов и особо чистых химических веществ—ВНИИ ИРЕА. Отношение к организационным проблемам малотоннажной химии, так сказать, деловое кредо научного учреждения, изложил при первой нашей встрече заведующий отделом доктор химических наук Степан Григорьевич Бабаян: «Для нашей продукции — прецизионной, деликатной — требуются люди особой квалификации, уникальное оборудование, уникальные приборы. Какое производство может выпускать узкофракционированный си- ликагель, килограмм которого стоит на мировом рынке 15 тысяч долларов? Передавать такое заводам —дело безнадежное. И вот что еще важно. В большой химии от новой разработки до промышленного внедрения проходит 5—б, а то и 10 лет: нужно построить пилотную установку, дать ей поработать, спроектировать установку промышленную, построить ее, пустить, вывести на проектную мощность Мы столько ждать не можем, наши материалы за это время морально устареют, взамен им потребуются новые. Но у нас есть возможность W7
опустить многие традиционные стадии. Лаборатория заканчивает синтез, строится укрупненная уртановка, пусть даже в стекле, утверждается временная цена — можно начинать выпуск. На все про все грд-полтора. Это даже нельзя назвать внедрением. Внедрение — когда свое пробивается у других. Мы же хотим выпускать сами, самим у себя ничего внедрять не надо. Это и есть наша идея, как решать проблемы малотоннажной химии. Иной раз нас одергивают: слишком многого хотите, нет, мол, прецедента. А мы уже вложили больше двух миллионов в корпуса полупромышленных установок — вот они стоят за окном. И хотим, откровенно говоря, многого: обеспечить нуждающиеся в нашей продукции отрасли особо чистыми материалами — цеолитами, сорбентами. Сырье? Вот оно.— И Степан Григорьевич протянул нам увесистый камень салатного цвета.— В Армении его целые горы». Во всех научных лабораториях ЕрОНеМа приходилось слышать схожие истории: есть некий материал, который позарез нужей там-то и там-то; его пытались синтезировать, но безуспешно; мы тоже попробовали — и сделали. Салатного цвета камень вновь оказался перед нами в лаборатории экспериментальной минералогии и петрографии. Завлаб, кандидат геолого-минералогических наук Сираж Габриелович Гамбарян, пояснил, что это цеолитовый туф, или клиноптилолит Ноемберянского месторождения и что его действительно много. До сих пор его используют так же, как и другие здешние туфы,— строят из него дома. А он на 85 % состоит из природного цеолита, правда, уступающего по главному показателю — емкости — цеолитам синтетическим, материалам дорогим и дефицитным. Впрочем, с помощью определенной физико-химической обработки можно раскрыть поры клиноптилолита, увеличить его внутреннюю поверхность, и тогда появится возможность получать полный набор необходимых промышленности молекулярных сит Попробовали и сделали. Сделали молекулярные си та, по сути дела, аналоги синтетических цеолитов, которые мог) τ хотя бы частично заменить в производстве синтетических моющих веществ далеко не безупречный с экологической точки зрения триполифосфат натрия А из отходов, которые образуются при физико-хими 168
ческой переработке салатного камня, получили еще синтетические цеолиты высочайшего качества. Сейчас много говорят об эффективности молекулярных сит в самых различных процессах: от химии до биотехнологии, от очистки сточных вод до катализа. Говорят много, а попробовать цеолиты даже в опытных установках доводится мало кому — цеолитов не хватает. В ереванском отделе строят опытно-промышленную установку по комплексной, безотходной переработке салатного туфа, ее производительность 110 тонн цеолитов в год. Для всей страны этого недостаточно. Но на пилотные установки на первое время хватит — чтобь£ попробовали и убедились в чудодейственных свойствах молекулярных сит. Вся будущая продукция этой установки разобрана, что называется, на корню на год вперед. Здесь уже говорилось о веществах, которые кое-где могут оказаться тем гвоздем, что не нашелся в кузнице. Для телевизионных заводов один из таких гвоздей — модифицированный кремнезоль. На каждый цветной телевизор нужны граммы этого вещества, но без них не обойтись: кремнезоль входит в состав люминофорного покрытия, которое наносят на поверхность кинескопа. Не будет кремнезоля с необходимыми характеристиками— люминофор станет быстро отслаиваться, яркие цвета на экране померкнут, и кинескоп выйдет из строя. «Оттого, что в кузнице не было гвоздя»... Попробовали — и сделали. Как сделали и делают, нам рассказывали и показывали заведующий лабораторией инструментальных методов анализа кандидат химических наук Жан Хоренович Гюльбекян и руководитель группы высокодисперных систем кандидат химических наук Гамлет Гургенович Балаян. Но эти заметки не о технологии, скажем коротко, что синтез модифицированного кремнезоля идет в несколько стадий. Грубый кусок природного диатомита превращается в нежно- Голубой коллоидный раствор, состоящий из полимери- зованных молекул двуокиси кремния. По сути дела, это тончайшая лепка крошечных, невидимых шариков строго заданных размеров Чтобы частицы росли равномерно и были одинаковыми, необходима предельная точность режимов: температуры, давления и рН. И венец синтеза - модифицирование кремнезоля: замещение на поверхности частиц 169
четырехвалентного кремния трехвалентным алюминием, ионы которого, увеличивая отрицательный заряд поверхности частиц, не дают им слипнуться. У кремнезолей множество полезнейших применений. Их выпускают и у нас для производства катализаторов, для смазки ковшей, в которые разливают металл. Но тонких, модифицированных, высокостабильных золей никто до сих пор не делал. Поэтому первые килограммы продукта, которые отправляли на испытания, приготовили собственноручно кандидаты наук Гюльбекян и Балаян. Испытания прошли успешно, ереванский кремне- золь оказался не хуже привозного, импортного. В отделе построена установка, которая может обес печить всех потребителей этим столь необходимым ве ществом. И еще кое-что останется другим отраслям, где кремнезолям найдется весьма и весьма полезное применение. Например, для аналитических целей... «Неожиданно мы очутились в эпицентре хроматографии»,— сказал заведующий лабораторией физико-химических исследований кандидат химических наук Алик Аветикович Бегларян. Химики среднего поколения хорошо помнят времена, когда хроматографическое разделение считалось лабораторной экзотикой. А сейчас хроматографические методы стали обычными на многих производствах — химических, фармацевтических, пищевых. Даже в сельском хозяйстве, где для экспрессного определения состава почв> содержания тех или иных веществ в органах растений все чаще прибегают к тонкослойной хроматографии. В заводских и институтских лабораториях работают тысячи точных приборов, появились и хорошо зарекомендовали себя отечественные хроматографы «Цвет», «Милихром», «Охта». Для хроматографии всех видов и разновидностей необходимые сорбенты, и в них сконцентрированы типичные для малой химии проблемы. И острота этих проблем, утверждает заведующий лабораторией неорганических сорбентов кандидат химических наук Арам Минасович Арутюнян, с каждым годом возрастает. Хро- матографических колонок и пластин для тонкослойной хроматографии не хватает. В их поисках хроматографисты ездят по стране, институты и лаборатории стремятся закупить их за рубежом, пытаются мастерить их своими силами, налаживают у себя синтез, измельчение, фракционирование сорбентов. И самодеятельность за- 1170
частую приводит к невоспроизводимости результатов, к невысокой эффективности хроматографического разделения. По приблизительным расчетам науке и производству нужно ежегодно 50 тысяч колонок для высокоэффективной жидкостной хроматографии, в каждую из которых набивают всего 2—3 грамма сорбента; для экспресс- анализов требуется несколько миллионов хроматографи- ческих пластин, на каждой из которых не больше миллиграмма сорбирующего вещества. Итого 2—3 тонны в год; такого количества хватит пока на всю страну, в перспективе же потребуется еще от силы 10—20 тонн. Самый известный и распространенный хроматогра- фический сорбент — силикагель, гель кремниевой кислоты. Его у нас выпускают, но, как и в случае с крем- незолем, совсем для других целей, для которых ни чистота, ни фракционный состав особой роли не играют. Чтобы снабдить этим силикагелем хроматографические колонки, его надо очищать в лаборатории, отмывать, фракционировать. Впрочем, есть подходящие зарубежные сорбенты, но килограмм обычного хроматографического силикагеля стоит на мировом рынке 10—11 тысяч долларов, модифицированного органическими радикалами — до 30 тысяч, колонка с силикагелем для высокоэффективной жидкостной хроматографии (напомним, в ней всего 2—3 грамма сорбента) — до 500 долларов. Ереванские неорганики в очередной раз попробовали свои силы и приготовили силикагель, который по оценкам далеко не благожелательно настроенных зарубежных фирм не только не уступает их сорбентам, но даже превосходит их. Ереванский силикагель уникален. Высочайшая химическая чистота, механическая прочность частиц, однородная структура пор, узкий фракционный состав. И как результат — завидная эффективность хромато- графических колонок, заполненных ереванским силикагелем: 60, 80, 100 тысяч теоретических тарелок на 1 метр. Ознакомив нас с этими цифрами, показав ничем не примечательный с виду белый порошок, А. А. Бегларян извинился и заспешил в корпус полупромышленных установок нарабатывать силикагель, очень нужный хроматографистам. Вместе с несколькими помощниками 171
завлаб может изготовить за год все 2—3 тонны, необ1 ходимые сегодня отечественной хроматографии. Потому-то он и считает, что находится в ее эпицентре. Полагаем, считает справедливо. Читатель не должен думать, будто ереванские неорганики решают свои сложные научные и технологические задачи в одиночку. Они пользуются неизменной поддержкой и помощью Всесоюзного объединения «Со- юзреактив», своего института — ВНИИ ИРЕА, лаборатории нефтехимического синтеза МГУ, у них самые тесные связи с несколькими десятками других институтов, заводов, конструкторских бюро, научных советов, вузовских кафедр. Цеолиты, кремнезоль для цветных телевизоров, сорбенты и колонки для хроматографии — лишь примеры научной продукции, научного выхода ЕрОНеМа за те десять с небольшим лет, что он существует (в 1972 году была организована лаборатория неорганических сорбентов, в отдел она превратилась в 1977 году). Есть и другие завершенные разработки: свинцовый сурик высокой чистоты и дисперсности, из которого готовят пье- зокерамические фильтры для тех же цветных телевизоров; носители для катализатора синтеза винилацетата; оксид алюминия особой чистоты; тончайшие полировальные и шлифовальные порошки, позволяющие обрабатывать поверхности по самому высокому, четырнадцатому классу точности... Но лучше сформулируем общие черты, характерные для каждой работы, которая входит в этот далеко не полный перечень. Во-первых, ереванские неорганики неизменно брались за дела, которые надо было начинать с нуля, за разработку веществ и материалов, которые в стране практически не выпускались. Во-вторых, они неизменно ориентируются на дешевое и легкодоступное местное сырье: цеолитовый туф, диатомиты, бентониты. В-третьих, и из дешевого сырья они неизменно стремятся получить высококачественные, дорогие, выгодные для производства вещества и материалы. Характерный тому пример: недавно разработанный способ утилизации одного из отходов Канакерского алюминиевого завода. При травлении конденсаторной фольги образуется и отправляется в отвал гидроксид алюминия. В качестве коагулянта его можно продавать по 7—10 рублей за тонну. ЕрОНеМ разработал простую технологию превращения отхода в реактив марки ЧДА (чистый для 172
анализа), цена которого почти 1,5 рубля за килограмм, передал эту технологию Канакерскому и другим алюминиевым заводам, а у себя строит установку по выпуску того же продукта, но особой чистоты, необходимой для волоконной.оптики, и стоить этот чистейший продукт будет уже несколько десятков рублей за килограмм. Четвертая характерная черта: не уступая зарубежным аналогам, а то и превосходя их качеством, здешние материалы в несколько раз дешевле. Например, модифицированный сорбент для высокоэффективной хроматографии, тот, что стоит на мировом рынке около 30 тысяч долларов, ереванцы готовы продавать по 1300— 1400 рублей за килограмм. И наконец, пятая черта. Ереванские неорганики неизменно доводят дело до опытно-наработочной установки именно такой производительности, которая сегодня обеспечивает самые неотложные потребности отрасли или всей страны в разработанном здесь веществе или материале. Однако не все идет так гладко, как хотелось бы. «Мы построили корпус полупромышленных установок и сразу же навесили замок на его двери»,— сказал Степан Григорьевич Бабаян. Как часто бывает с людьми горячими и увлеченными, он не заметил очевидного противоречия: упомянув про замок, заведующий отделом вежливо посторонился и дал нам пройти в эти самые двери. Они были широко распахнуты, и через них деловито сновали люди в белых и темных халатах. Бабаян был бы неважным хозяином, если бы и впрямь закрыл на замок просторный, добротно построенный и хорошо оборудованный корпус. Ибо в нем находит логическое завершение вся научная деятельность отдела.. ...Под яркими лучами ламп, отраженными зеркальными рефлекторами, медленно ползет алюминиевая лента, окунается по пути в ванночки с растворами, подсушивается и приползает к хитроумным гильотинкам, которые вырубают пластины заданных размеров. Это и есть установка, на которой можно выпускать ежегодно 2 миллиона пластин для тонкослойной хроматографии. А рядом монтируют еще две такие же установки. Где кончается работа исследователя? Можно было бы вручную слепить несколько сот образцов, получить положительные заключения и передать технологию другим. В отделе нам показывали хвалебные заключений 173
демонстрировали свои пластины и пластины известной зарубежной фирмы со следами проведенных экспресс- анализов — красными, синими и зелеными пятнами. На импортной пластине пятна мутные и расплывчатые, на ереванской — четкие и ясные; сразу видно, чья продукция лучше. На этой стадии исследователь может поставить точку, и никто его не осудит. А можно строить установку, которая снабдит всю страну пластинами, а потом искать типографию, где напечатают яркие, многоцветные наклейки для коробочек с готовой продукцией, чтобы подать товары лицом. Оказавшись в эпицентре хроматографии, можно разработать превосходный сорбент и колонки для нее и этим ограничиться. А можно, работая в три смены, выпускать его собственными руками, как это и делают ереванцы. Наверное, здесь-то им было самое время поставить точку. Но С. Г. Бабаян, А. М. Арутюнян и их коллеги идут дальше: подбирают спецстали для хрома- тографических колонок, вытачивают их у себя (все вплоть до гаек), достают прецизионные станки, на которых можно обрабатывать внутренние поверхности колонок по высочайшему классу точности, заполняют колонки сорбентом, тестируют их, выписывают на каждую паспорт, то есть доводят дело до последней стадии, когда продукцию можно из рук в руки передать хроматографистам. Ереванские неорганики убеждены, что их деликатные синтезы, их уникальные вещества нельзя отдавать в чужие руки. Не беремся судить, правы ли они. Надо полагать, что найдется у нас не один завод с высокой культурой производства, способный выпускать и сили- кагели, и кремнезоли, и хроматографические колонки с пластинами. Только зачем передавать это в чужие, пусть даже самые квалифицированные и доброжелательные руки? Сколько времени, сил и средств уйдет на передачу! Заведующий лабораторией процессов и аппаратов кандидат технических наук Рудольф Самвелович Мартиросян сетует на то, что промышленность не выпускает аппаратов для малотоннажной химии, особенно дефицитны коррозионно-стойкие фторопластовые и винипла- стовые реакторы. На чужом заводе одно это может затормозить внедрение на неопределенный срок. В своем же цехе, по соседству с лабораторией исследователя-разработчика, всегда найдут выход: нет фторопластового 1W
реактора — подберут фарфоровый, нет винипластовых труб— поставят стеклянные. Да и переход от лабораторной установки к полупромышленной зачастую чисто условен. Пример: производство модификатора для хро- матографических сорбентов (на всю страну его нужно каких-то 100 килограммов в год) всего в 15—20 раз больше лабораторного масштаба. Зачем же, спрашивается, куда-то передавать? Но что же имел в виду заведующий отделом, когда говорил о навешанном на дверь замке? Вот что. Работать в производственном корпусе, по сути дела, некому. Получив в свое распоряжение завод, отдел не располагает производственным персоналом для выпуска продукции. Нет у него ни аппаратчиков, ни технологов, ни слесарей-ремонтников. Потому-то и спешат кандидаты наук к полупромышленным установкам, чтобы самим вести разработанные в своих лабораториях тонкие синтезы. И это уже наверняка за гранью, где должна заканчиваться работа исследователя. Парадоксальный факт: успешно решив несколько сложных научных задач, разработав технологию производства необходимых народному хозяйству веществ и материалов, построив и пустив установки для их выпуска, ереванский отдел формально ничего не внедрил и потому не получает никаких благ, которым пользуются научные учреждения, успешно взаимодействующие с промышленностью. Трезво подсчитаны многомиллионные экономические эффекты, продукция отдела поступает к потребителям, а внедрения нет. «От нас требуют товарную продукцию,— говорит Бабаян.— Мы даем ее. Но продать не можем, можем только дарить». Это не преувеличение — дарят. Потому что отпускать дорогие материалы по названным здесь, уже утвержденным и вполне умеренным ценам ЕрОНеМ не имеет права. Ереванские неорганики называют простой, на их взгляд, выход из положения: создать на основе отдела организацию с более широкими правами, например технологическое конструкторское бюро, но обязательно с опытным заводом. Бюро новые люди не понадобятся, а заводу потребуется несколько десятков рабочих и специалистов. Но ведь завод, если он будет создан и наде лен правами завода, сможет сразу, без раскачки начать выпуск продукции на несколько миллионов рублей — одних хроматографических колонок на миллион в гол 17$
Есть грубоватая по форме» но меткая и точная по существу пословица, предписывающая некомпетентным лицам не вмешиваться в дела знающих, умудренных опытом, а главное, наделенных полномочиями. Так что вроде бы и неуместно давать советы, как устранить несообразность с правами и обязанностями ереванского отдела. Быть ему институтом или СКТБ, а может быть, есть какая-то иная организационная форма, которая несведущему человеку не сразу придет в голову,— решать это тем, кому доверено решать. Еще в совсем недавние времена решение проблемы, столь важной для многих отраслей, проблемы неотложной для всей нашей обширной малотоннажной химии, могло затянуться на долгие годы. Но времена меняются и теперь дела в этой области, будем надеяться, пойдут лучше.
АНАЛИЗ НЕОКОНЧЕННОЙ ПАРТИИ Летом 1974 года в Стокгольме произошло событие, привлекшее внимание шахматистов и специалистов по прикладной математике. В шведской столице состоялся первый в истории всемирный чемпионат шахматных компьютеров. Конечно, сами компьютеры — машины третьего и четвертого поколения, с солидной внешней памятью, интерфейсами для подключения к внешним каналам, а также с обслуживающим персоналом и математиками-программистами — оставались на местах, в своих странах — в Англии, США, Канаде, Австрии, Швейцарии, Норвегии, Венгрии и СССР. А чтобы удостовериться в том, что гроссмейстеры и международные мастера не подсказывают машинам, на места — в Вену, Будапешт, Москву и так далее — выезжали представители оргкомитета и дежурили там возле машин. Впрочем, вряд ли кто-нибудь стремился всеми правдами и неправдами занять первое место, так что дежурство было, скорее, формальностью. Тем не менее зарубежный гость, пока игрались партии этого необычного турнира, неотлучно находился в Институте проблем управления Академии наук СССР. Именно там была создана и подготовлена к стокгольмскому чемпионату советская программа «Каисса», оттуда же машина, на которой «Каисса» была реализована, передавала своему машинному сопернику за рубежом очередной ход по телефону. 177
В создании «Каиссы» участвовал еше один московский институт — теоретической и экспериментальной физики. Здесь была разработана шахматная программа, которая еше раньше выиграла три партии из четырех у программы американского университета в Стан- форде. А тогда, на чемпионате в Стокгольме, он проходил по так называемой швейцарской системе, советская программа заняла первое место, показав абсолютный результат: набрала четыре очка из четырех возможных. Ответив на вопрос, какая шахматная программа на данный момент сильнейшая в мире, первый же чемпионат среди машин породил множество других вопросов — научно-технических, морально-этических, шахматных и даже философских. Каждый из нас при всей своей занятости может потратить полчаса в электричке или в автобусе на решение кроссворда, поломать голову — что же это за пресмыкающееся из восьми букв, первая «к»? Но человека, который, решая кроссворд, обратится по такому вопросу к академику-зоологу или станет читать Большую советскую энциклопедию, справедливо сочтут чудаком. Старая задача «цель и средства» приобретает в наше рациональное время особое значение. Так зачем же занимать под шахматы драгоценное машинное время, отвлекать от теоретических и прикладных проблем кибернетиков, математиков и программистов, в том числе докторов и кандидатов наук? Чтобы удовлетворить спортивное любопытство? Шахматы — всего лишь игра. Мудрая, прекрасная, загадочная, граничащая с искусством, но — игра. А перед наукой стоят более серьезные проблемы. Научить ЭВМ хорошо играть в шахматы — интересная цель, но оправдывает ли она средства? Оправдывает. Теория игр в наши дни вышла далеко за рамки своего изначального определения, она смыкается с теорией выбора и принятия решений, с методами оптимизации, с анализом больших систем. Словом, с тем комплексом проблем, которые, судя даже по их названию, имеют прямое отношение к экономике и управле* нию. И не случайно интерес к шахматам растет во всем мире, и фирмы, институты, университеты вкладывают в разработку шахматных программ и совершенствование немалые средства... Мир шахмат предельно условен. Но в нем повторяются многие закономерности реального мира, в котором Г78
мы живем.То же практически бесчисленное (хотя теоретически й конечное) множество ситуаций, та же таинственная неопределенность путей к конечной, заданной цели. Как замечает гроссмейстер Д. И. Бронштейн, «шахматная партия — это не просто система, а конфликтная система. Партнер имеет свою цель — дать мат вашему королю, и, как вы замечаете, эта цель не вполне совпадает с вашей». Стало быть, в шахматах есть объективный критерий, который позволяет оценить результат труда математиков и программистов,— это результат гтартии или турнира. И эта оценка, во-первых, объективная, и во-вторых, ее не приходится долго ждать. В науке, производстве, экономике, военном деле постоянно, возникают задачи такого рода — с огромным числом вариантов, условий. Их называют иногда неточными задачами. К ним относятся, например, вопросы размещения производительных сил — в какой точке нашей огромной страны заложить новый текстильный или целлюлозно-бумажный комбинат, чтобы он давал самую дешевую продукцию, чтобы ее перевозка к потребителям стоила не слишком дорого, чтобы не пострадала природа, чтобы предприятие было обеспечено квалифицированной рабочей силой, чтобы людям там жилось удобно, чтобы все эти «чтобы» выполнялись не только сегодня и завтра, но через 10 и через 15 лет? Таких точек может оказаться несколько, и у каждой найдутся свои сторонники — вот вам и типичная для шахмат конфликтная ситуация. К неточным задачам можно отнести и планирование боевых операций. «Мы можем на ЭВМ смоделировать сложный бой с учетом психологического поведения в нем войск. Можем «рассчитать» победу и поражение. Определить потребность всего необходимого для боя — горючего, продуктов, боеприпасов, машин и орудий — с точностью до литра, до килограмма сухарей, до автоматного патрона, наконец...» — писала газета «Правда». До сих пор человечество решало подобные задачи — и экономические, и военные,— руководствуясь, скорее, здравым смыслом, опытом и интуицией, нежели точным знанием. И это казалось естественным, ибо в так называемых антагонистических играх невозможно выбрать единственную стратегию. Важен результат, а путей к нему может вести множество. Наука об управлении сложными системами ищет методы решения — оптимального решения! — неточных 179
задач. Эти методы должны быть свободны от субъективных оценок и предпочтений, от человеческой слабости и неуверенности, от шатания из одной крайности в другую, от бессмысленного перебора вариантов. Шахматы оказались идеальной моделью для таких поисков. Конечно, можно придумать, а еще лучше взять из жизни реальную экономическую задачу: где строить завод, как распределить воду, текущую с гор, для орошения пустынных земель, каким образом организовать производство того или иного изделия. Можно формализовать эту задачу, а затем с помощью ЭВМ искать среди множества вариантов самый верный, оптимальный. Так и поступают. Но не всегда получают искомый результат. Потому что в каждой такой задаче есть не один, а сразу несколько критериев, и крайне трудно установить, какой иэ них стоит выше в иерархии, а какой — ниже. Если же ошибиться изначально в выборе критерия, то вся дальнейшая математическая работа, все экспериментальные проверки результатов окажутся пущенными по ложному следу. Шахматы, наверное, самая наглядная и удобная модель: сложнейшая стратегия при довольно простых и поддающихся формальному описанию правилах. К тому же результат налицо: выигрыш, проигрыш, ничья. А для проверки правильного выбора строительной площадки под комбинат пришлось бы строить, пускать и долгие годы эксплуатировать десятки таких предприятий. Да и тогда огромное число вариантов осталось бы вне рассмотрения. Более 30 лет назад выдающийся математик Клод Шеннон, основатель теории информации, наметил принципиальный подход к машинной шахматной игре. ЭВМ, обладая огромным быстродействием по элементарным математическим операциям, просматривает все возможные варианты; их число очень велико, но не бесконечно. Варианты она проглядывает на определенное, наперед заданное число ходов, сравнивает их по некоторому числовому критерию и выбирает лучшее продолже·? ние в каждой позиции. Разумеется, в программу! машины заложены правила шахматной игры, а в ее память — определенный дебютный репертуар. Не правда ли, просто? Нет, не просто. Самой быстродействующей машине, 180
которая выполняет десятки миллионов операций в секунду, для просмотра всех вариантов до конца потребовалось бы время, сопоставимое разве что с жизнью галактик. Придя к такому выводу, вполне логично облегчить перебор: насколько возможно, сократить просмотр вариантов вглубь. Так, если помните, поступают ученые Института тонкой органической химии, когда отсекают малоперспективные, с их точки зрения, ветви раскидистого древа лекарственных синтезов. Применительно к шахматам это означает, что, выиграв пешку или легкую фигуру, машина дальше просто не считает и отбрасывает заведомо бессмысленные варианты. Таким вариантом в задаче о размещении производительных сил мы сочли бы, например, строительство цементного завода в московском парке «Сокольники». Но не выплеснет ли машина вместе с водой и ребенка? Пока случается, что и выплескивает. Ибо до сих пор математики и практики-шахматисты не нашли исчерпывающего критерия полезности или бесполезности хода, не сошлись во взглядах на ту самую иерархию предпочтений, если вообще возможен единый взгляд на такие вещи. Сколько великолепных «тихих» ходов, ведущих к безусловным выигрышам, могут быть зачислены машиной в ранг бессмысленных! Не поленитесь, поглядите последнюю, 24-ю партию матча за зваг ние чемпиона мира между А. Карповым и Г. Каспаро- вым и обратите внимание на 23-й ход черных ...Ле7 — ход, который, по мнению шахматных обозревателей, сделал Гарри Каспарова новым чемпионом мира. Мы почти уверены, что машина отсекла бы этот ход как бесперспективный. Да и ни один из гроссмейстеров в пресс-центре не рассматривал этот ход, обсуждая варианты за черных! Движение ладьи, странное на первый взгляд и ничем не оправданное, «сработало» лишь через десять с лишним ходов... Наконец, очень важное обстоятельство: машина понимает только язык чисел, и ей нужен численный критерий оценки позиции. Чем должен руководствоваться компьютер, выбирая ход из великого множества ходов? Ясно, что оценочная функция должна учитывать, взвешивать относительную «стоимость» каждой фигуры и позиционные факторы — открытые линии, централизацию фигур, проходные и сдвоенные пешки, преимущество двух слонов и многое-многое другое. Но здесь кроется 181
еще одна трудность: каждый из этих основополагающих факторов не абсолютен, его нельзя возводить в догму. Простейший пример — «стоимость» фигур. Всем известны этюды, в которых пешка, обращенная в ферзя, не приносит никаких выгод, а, превратившись в коня, матует вражеского короля за один-два хода. Вот и получается, что перебрать все возможные варианты попросту нельзя, а выбрать из перебранных позиций самую лучшую тоже не всегда удается. Поэтому- то партии турниров ЭВМ пестрят восклицательными и вопросительными знаками... Уже после стокгольмского турнира один из учителей «Каиссы», кандидат физико-математических наук М. В. Донской, показал нам толстенную пачку бумаг, испещренных цифрами и символами. Это— машинная распечатка всего лишь одного хода «Каиссы», ее анализ позиции одной турнирной партии. Если такую гигантскую умственную работу проделывает даже рядовой шахматист, обдумывая рядовой ход, то как бы выглядела «стенограмма» мыслей гроссмейстера? Но вернемся к игре «Каиссы». Эта шахматная программа располагает едва ли не самым богатым среди машин дебютным репертуаром, в ее памяти свыше 10 тысяч позиций. Правда, она довольно близорука, четко считает лишь на шесть полуходов, то есть на три хода за белых и черных, и оценивает форсированные варианты взятия пешек и фигур, шахи, уходы из-под шаха и т. д. уже после шестого полухода. В цейтноте «Каисса» еще более сокращает перебор, иногда даже до третьего полухода: я — сюда, он — туда, я — сюда... Вот и все. Но и при такой кажущейся шахматной близорукости создателям программы пришлось пойти еще на некоторые упрощения и сокращения. Не вдаваясь в техническую сторону дела, отметим, что на одни ходы «Каисса» тратит десятки тысяч переборов, а на другие — просто десятки. И к чести программы, вернее, ее авторов, машина, как правило, уделяет больше внимания хорошим ходам. Грубо говоря, увидев в одном из вариантов проигрыш пешки, наша программа не станет считать дальше вплоть до потери ферзя. Любопытная деталь. Программа «Каиссы» была заложена в ЭВМ третьего поколения со сравнительно скромным быстродействием: всего полмиллиона операций в секунду. Американская программа «Чесе 4:0» 182
опиралась на значительно более быструю машину и потому могла себе позволить роскошь перебора вариантов практически без сокращений. И все же «Каисса» тогда оказалась первой. Партии стокгольмского турнира были в свое время напечатаны с комментарием мастера В. Л. Хенкина в обозрении «64», и нет надобности возвращаться к их анализу. Дадим лишь общую оценку. Только выйдя из дебюта, «Каисса» и ее соперник «Тич II» решительно и не совсем в духе позиции централизуют коней Сказывается оценочная установка, может быть, слишком жесткая* борьба за центр Посл° 13-го хода в той же партии «Каисса» может выиграть фигуру и не выигрывает, так как для просчета ей не хватает всего одного полухода. В партии с программой «Острич» наша машина экономит время, переходит на расчет до 3-го полухода и почем зря отдает качество Нашла время экономить минуты! Но в той же партии уже в выигранной позиции «Каисса» избегает троекратного повторения ходов, ибо программа не позволяет это при материальном перевесе. Конечно, оценка догматическая, но в данном случае она ведет к победе. Любопытен случай из партии «Каиссы» с «Хаосом». После 14-го хода белых очевидно, что «Хаос» должен сделать длинную рокировку. Нет, машина бросает короля на седьмую горизонталь. Вывод: в оценочной функции «Хаоса» рокировке не придают должного значения. Однако довольно примеров. Участники и первого, и последующих чемпионатов среди компьютеров показали, несмотря на неизбежную ограниченность программ, вполне осмысленную, порой красивую, порой вполне человеческую игру. Один наш популярный гроссмейстер, человек весьма ироничный, сказал даже — беседа шла во время турнира,— что «Каисса» играла не хуже некоторых мастеров, а что он сам, пожалуй, сыграл сегодня хуже машины. Это, конечно, шутка. Но специалисты сходятся в том, что лучшие программы уже сейчас играют на уровне кандидата в мастера. с Конечно, такая оценка не очень точна. Однако нас вольше интересует другое: а может ли машина сыграть еще лучшее Большинство шахматных авторитетов считают, что может Но при одном условии: если машина станет играть по тем же законам мышления, по которым играет человек. Значит, наша задача выяснить, как играет человек 183
То есть из области прикладной математики перейти в область психологии. Позволим себе процитировать бессмертную шахматную лекцию: «Например, вон тот блондинчик в третьем ряду. Положим, он играет хорошо... А вон тот брюнет, допустим, хуже... Что же мы видим, товарищи? Мы видим, что блондин играет хорошо, а брюнет играет плохо». Чего уж, так бывает. И если блондин действительно играет лучше брюнета, то в статистически достоверном числе матчевых и турнирных партий он наберет больше очков. Выражаясь современным языком, рейтинг блондина, его личный коэффициент Эло выше. У брюнета может быть превосходное образование, прекрасная память, высокая общая культура, но блондин все же играет лучше. И, как сказано в уже цитированном источнике, «никакие лекции не изменят этого соотношения». В чем дело? Какие таинственные законы мышления обеспечивают блондину перевес над брюнетом? Увы, достоверного ответа на этот вопрос нет. Даже у психологов, которые занимаются шахматами: они не могут точно оценить ни постоянство, ни переменчивость шахматных успехов. Гроссмейстеры говорят об опыте, интуиции, обостренном чувстве позиции, ссылаются на молниеносные партии — законченные шахматные шедевры. Некоторые же не тратят времени, по выражению Д. И. Бронштейна, «на эмоциональные красоты, разбросанные вокруг и для ближайшего хода не имеющие никакой смысловой окраски», - это сторонники так называемого спортивного стиля, не слишком зрелищного, зато менее рискованного. Но никто не может вразумительно объяснить, как сам он мыслит за доской: какие варианты считает, а какие отбрасывает из общих соображений. Впрочем, не будем абсолютизировать интуицию и позиционное чутье выдающихся шахматистов, о природе этих драгоценных качеств мало что известно, да # тому же они нередко подводят самих шахматистрэ, И машины от этого страдают «Каисса», например, в одг ном из последующих турниров неожиданно для всех отдала ладью и вскоре сдалась. Лишь потом, когда сталц изучать распечатку вариантов — где же вкралась ошибка? — обнаружили, что ошибки не было, а.«Каисса» за метила то, чего не заметили мастера и гроссмейстеры, 184
возможную жертву ферзя противником с дальнейшим форсированным выигрышем. Самое любопытное, что противник этой жертвы, вероятно, не заметил бы.... Выходит, что подвести может не только близорукость, но и дальнозоркость. В книге М. М. Ботвинника «Алгоритм игры в шахматы» есть такие фразы: «Если мы хотим составить шахматную программу для машины, то должны решительно отказаться от всего этого мусора с чудесами, гениями, непонятными законами и прочим «творчеством». Мы должны принять, что непознанные пока закономерности шахматной борьбы объективно существуют и что они могут и должны быть познаны». А пока экс-чемпион мира и доктор технических наук Μ. Μ. Ботвинник предлагает свой алгоритм шахматной игры, основанной на сознательном, сродни человеческому, ограничении вариантов. Он вводит понятие «горизонт» — искусственное ограничение расчета в каждой позиции. Говоря упрощенно, в «горизонт» Ботвинника попадают те фигуры и поля, которые могут стать объектами нападения в заданное программистом число полуходов. Может быть, человек мыслит за доской именно так? А может быть, интуиция и чувство позиции не что иное, как перебор вариантов, пусть и не осознанные человеком? Наверное, психологи и нейрофизиологи со временем в этом разберутся. Но оптимальное решение неточных задач, как уже говорилось, требуется сегодня в науке, в промышленности, в сельском хозяйстве и экономике. Группа, создавшая «Каиссу», работает сейчас во Всесоюзном научно-исследовательском институте системных исследований. Участников группы — доктора технических наук Г. М. Адельсона-Вельекого, кандидатов физико-математических наук В Л. Арлазарова и М. В. Донского — волнуют не одни только шахматные проблемы. Более того, возьмем, на себя смелость предположить, что шахматы отодвинуты на второй план,.ибо в области системных исследований и математического обеспечения есть более актуальные задачи, да и другие помимо шахмат, модели. И всё же как работает мозг человека? Должна ли машина следовать ему или для нее надо найти свой, чи сто машинный путь игры? Не будем опережать события Но если машина когда-нибудь и победит человека, это 185
станет не поражением, а триумфом человеческой мысли Вот только сможет ли она у нас выиграть? Уже выиграла. Среди играющих в шахматы перворазрядников гораздо больше, чем гроссмейстеров. Поэтому уточним вопрос: сумеет ли машина обыграть даже гроссмейстера? Тем более что именно вокруг этого вопроса и ломается наибольшее число копий. Подавляющее большинство высших шахматных авторитетов отвечают твердо «нет», хотя их аргументация не очень серьезна: этого не может быть... Лишь некоторые шахматисты-практики со многими оговорками допускают победу машины лет этак через сто. Математики и программисты, напротив, убеждены, что уже через десяток-другой лет шахматные программы будут уверенно побеждать гроссмейстеров. Математиков нетрудно понять: ведь главная их цель — оптимальное решение неточной задачи, выбор критериев при оценке большой системы — может быть достигнута именно тогда, когда машина станет гроссмейстером своего дела. Негроссмейстеру никто не доверит решать научные и государственные проблемы. Рискуя навлечь на себя гнев сильных шахматного мира сего, мы все-таки склоняемся к точке зрения математиков: их аргументация точнее. Уже сегодня, утверждает М. В. Донской и его единомышленники, на готовых и апробированных идеях, лишь несколько уточнив и оптимизировав программу, можно довести ту же «Ка- иссу» да и другие программы до гораздо более высокого уровня. Пойдем дальше. Математики уверены, что машины вполне могут стать более дальновидными: по меньшей мере на четыре полухода. Чтобы прибавить один полуход, надо увеличить быстродействие компьютера в 40 раз. Такие компьютеры уже созданы, это четвертое их поколение, а на подходе — пятое. Итак, шесть полуходов плюс четыре в перспективе — это уже десять, а это, между прочим, анализ уже примерно пяти миллионов позиций. Что-то около того приходится учитывать управляющей машине, когда она работает на современном предприятии. Что же до шахмат, то это, пожалуй, уровень мастера. «Допускаете ли вы поражение от машины в официальном турнире?» — спросили мы у нескольких гроссмейстеров. Помявшись, гроссмейстеры согласились, что такой конфуз возможен. Похоже на то, что шахматная машина очень скоро №6
будет способна бороться с шахматистом высокого класса почти на равных. А дальше? Увы, дальше есть принципиальное препятствие для более глубокого расчета вариантов. Быстродействие электронных машин ограничено скоростью перемещения в твердом теле материальных носителей информации — электронов и дырок. Эта скорость не может превышать скорости света. Но вспомним, как несовершенны еще те стороны нынешних шахматных программ, которые отвечают за стратегию борьбы, за оценку позиции,— они догматичны и формальны. Это огромный резерв программистов. И если к нему обратиться — кто знает, не сделает ли машина еще несколько шагов к шахматным вершинам? Пусть «Каисса» и ее собратья долго еще не смогут блистать искрометными комбинациями и этюдными ходами. Но не восполнит ли этот недостаток скрупулезный и безошибочный расчет позиции? Тем более что и нынешние шахматные звезды спортивного стиля тоже не очень-то отвлекаются за доской на сотворение и созерцание изящных комбинаций. В общем, если машинные шахматы всерьез будут признаны важной научной и народнохозяйственной проблемой, а не кроссвордом, не забавной головоломкой в часы досуга, если ими займутся крупные научные силы, то машины сыграют с гроссмейстером на равных. Но что тогда станет с шахматами? Вот как отвечает на этот вопрос Μ. Μ. Ботвинник: «Изобретение автомобиля и мотоцикла никак не снизило интереса к легкой атлетике... Аналогичное положение будет и в шахматах... Здесь все же есть некоторая тонкость. Люди всегда знали, что они не самые быстрые бегуны на земном шаре — многие животные бегают быстрее; но люди всегда считали, что они самые умные!» Есть тонкость, да еще какая. Пока машины спокойно обыгрывают скромных перворазрядников, нам нечего волноваться. Есть кому гостоять за нас, за людей. Есть Каспаров и Карпов, Таль и Спасский, Тимман и Майлс, Ваганян и Юсупов, Ларсен и Полугаевский. Они постоят за человеческий разум, покарают нахальную машину, подученную возомнившими о себе кибернетиками. А что если и они будут низвергнуты машиной с заоблачных шахматных вершин? Не потеряет ли свою прелесть раз и навсегда решенная шахматная головоломка? Пусть эти проблемы не мучают шахматистов. Обы- 1*7
грав гроссмейстера, машина не станет безгрешной. Она· тоже будет ошибаться, попадать впросак, упускать- лучшие варианты. Напомним, что для перебора и оценки всех вариантов мудрой игры компьютеру понадобятся' миллионы лет. К тому же машину учит играть человек, а современные шахматы слишком сложны. Так что до конца решить шахматную головоломку в обозримом будущем вряд ли удастся. Хотя, конечно, появятся новые проблемы. Наверняка найдутся не очень добросовестные люди, которые попытаются проанализировать отложенную партию на машине. Но ведь честных-то людей неизмеримо больше... О будущем шахмат можно только гадать. А вдруг — эту идею подсказал нам гроссмейстер Л. А. Полугаев- ский — появится новый вид состязания: парные шахматы. Человек и машина против человека и машины. Шахматист не пропустит комбинационную возможность, а машина не даст ему «зевнуть», точно рассчитает отдаленные последствия каждого хода. От такого союза шахматы, право, только выиграют. Не исключено, что шахматисты сочтут полезным чуть-чуть усложнить и без того сложную игру: расширить доску, добавить фигур. Были же такие предложения и раньше. Может быть, это поможет людям надолго избавиться от назойливых притязаний шахматных машин. Партия «человек — машина» началась. Сделаны лишь первые дебютные шаги, после которых еще рано ставить вопросительные и восклицательные знаки. Рано еще анализировать сложившуюся позицию, а слово «анализ», вынесенное в название этой главы, по правде говоря, некоторым образом условно. Партия только начата. Посмотрим, что покажет доигрывание. И последнее. Еще и еще раз: шахматная задача — не самоцель. Ее удачное решение повлечет за собой решение значительно более важных задач — научных, производственных, экономических. И даже если при этом чуть-чуть пострадают сами шахматы, что, в общем- то, маловероятно, игра все равно стоит свеч. Как бы ни кончилась партия, в выигрыше останется человек. Но как бы не закончилась партия, в выигрыше останется человек, выиграем все мы и каждый из нас: и шахматные титаны, которые сражались недавно за клетчатой доской в древней Севилье; и десятки миллионов 188
болельщиков мудрейшей из придуманных людьми игр, которую не зря причисляют сразу и к наукам и к искусству; и шахматисты средней руки вроде «блондинчика в третьем ряду», упомянутого на лекции в Васюках; и совсем неискушенные, как «брюнет», присутствовавший на той же лекции... Почему же выиграем все мы — независимо от нашей шахматной квалификации? Повторим еше и еще раз: увлекательная шахматная задача, решаемая математиками и программистами, не самоцель. Ее удачное решение повлечет за собой решение куда более важных и куда более актуальных для человечества задач — научных, производственных, экономических. И даже если при этом чуть-чуть пострадают сами шахматы (что, в общем-то, маловероятно, а скорее совсем невероятно), игра все равно стоит свеч: потому что мы научимся решать самые сложные и самые труднорешаемые задачи, встающие перед нами,— задачи неточные; потому что экономисты и проектировщики сумеют безошибочно привязывать новые предприятия к самым выгодным точкам на карте страны; потому что экологи точно предскажут последствия каждого хозяйственного шага для среды нашего обитания и не позволят делать шаги неразумные, вредные, опасные; потому что химики будут легко находить самые короткие и эффективные маршруты своих головокружительно сложных синтезов. Представители разных наук идут своими путями к своим целям и, несомненно, достигнут их. Решение же шахматной задачи должно ускорить это дело, спрямить нелегкие, порой извилистые пути к целям. А раз так — игра, повторим, стоит свеч.
СОДЕРЖАНИЕ Предисловие 3 Сад 5 Учитель и ученики 29 Искусственные вакцины 45 Тонкое дело 58 Большая семья прабабушки Кристоферы 83 Лошадиная сила 96 Подспорье 112 Жаркое солнце пустыни 121 Человек идет к воде , . . 137 Модель хорошей краски 146 Пушки заряжены титаном и сажей 157 Продать не можем, можем подарить 166 Анализ неоконченной партии 177
Михаил КРИВИЧ Олыерт ОЛЬГИН МАСТЕРСКИЕ НАУКИ Гл. отраслевой редактор Демьянов В. П. Редактор Иванов СМ. Мл. редактор Дегтярева Л. В. Худож. редактор Храмцов П. Л. Художник Григорьев А. Е. Техн. редактор Красавина А. М. Корректор Ткаченко СП. ИБ № 9412 Сдано в набор 10.07.87. Подписано в печать 26.01 Λ8. А03542. Формат бумаги 84χ108'/at- Бумага к и.· жури. Гарнитура литературная. Печать высокая. Усл. печ. л. 10,08. Усл. кр.-отт. 10.40. Уч.-изд. л. 10.24. Тираж 70 000 экз. Заказ 7—2198. Цена 40 коп. Издательство «Знание». 10(835. ГСП. Москва, Центр, проезд Серова, д. 4. Индекс заказа 887 707. Головное предприятие республиканского производственного объединения «Пол'играфкинга». 252057. Киев. ул. Довженко. 3.
УВАЖАЕМЫЕ ЧИТАТЕЛИ! О наиболее значительных произведениях современной прозы, поэзии, драматургии, о новых исследованиях критиков и литературоведов, об участии литературы в жизни советского общества, о крупных юбилеях писателей рассказывают брошюры подписной серии «Литература», выпускаемые издательством «Знание». Авторами брошюр выступают видные литературоведы, критики, публицисты, писатели. Серия адресуется старшеклассникам, преподавателям, студентам, слушателям народных университетов, всем читателям, интересующимся литературой или изучающим ее. Каждый месяц выходит одна книжка. На 1988 год запланирован выпуск таких брошюр: Иванова Л. В. НЕ СМОЛКНЕТ СЛАВА (Историзм прозы о Великой Отечественной войне). Ужанков А. Н. ТВОРЧЕСТВО АВТОРОВ ДРЕВНЕРУССКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ. Оскоцкий В. Д. ПРОЗА — 1987 (Обзор журнальной прозы 1987 г.). Н. С. ОГАРЕВ (К 175-летию со дня рождения). Иванов Д. К. ГЕРОЙ В СОВРЕМЕННОЙ ПРОЗЕ. Г у л и е в Г. М. СТРУЯСЬ ИЗ СЕРДЦА В СЕРДЦЕ... (Азербайджанская поэзия вчера и сегодня). Ващенко А. В, АМЕРИКА В СПОРЕ С АМЕРИКОЙ («Этнические» литературы США). Π и н а е в СМ. ЮДЖИН О'НИЛ (К 100-летию со дня рождения) Кроме этих выйдут и другие брошюры. Цена подписки на год i руб. 32 коп. Индекс серии в каталоге «Союзпечати» 70069.
1MCTEFCKI/E IM/K/ К: *V 4 > V