Михаил Васильев - Металлы и человек
Но никогда ни один генетик не ставил перед собой задачи вырастить сорт капусты, в листьях которой содержалось бы предельно возможное количество германия или лития, вывести породу свиней, в костях которых концентрировался бы теллур или актиний. А, наверное, такая задача вполне осуществима.
По всей вероятности, для такой цели наиболее подходящи простейшие одноклеточные организмы — бактерии разных видов, водоросли и грибки. Они наиболее быстро размножаются, наиболее легко изменяют свою природу под действием различных искусственных воздействий, которыми располагает современная генетика. Так, исходный грибок пенициллина имел активность всего 40–80 условных единиц. Ученые взялись за его «воспитание». Они облучали его рентгеновскими и ультрафиолетовыми лучами, отбирали лучшие экземпляры, и сегодня продуктивность этого грибка превышает 1000 единиц. Вероятно, также в сотни раз можно будет поднять за короткий срок и способность простейших организмов концентрировать редкие элементы. Интересно отметить, что в СССР, США, Канаде и в Англии ведутся работы по использованию бактерий для переработки руд, например сульфидов меди, путем окисления и перевода их в растворимое состояние.
В 1934 году чехословацкие химики Бабичка и Неман обнаружили, что зола некоторых растений, выросших в окрестностях города Ослани, содержит на каждую тонну до 10 г золота. Почвы в этой местности имели в своем составе не более 0,2 г золота на тонну породы.
«Ну, а не происходит ли дальнейшей концентрации этого металла в живых существах, питающихся этими „золотоносными растениями“?» — задали они себе вопрос.
Ответ оказался положительным. В золе майских жуков оказалось — в пересчете ка тонну — до 25 г золота!
Возможно, что и искусственную концентрацию тех или иных веществ надо будет осуществлять в два приема. Первую ступень будут осуществлять растения или бактерии, вторую — насекомые или рыбы.
И еще об одном интересном открытии нельзя не упомянуть здесь.
Началось все с сообщения об опытах жившего в первой половине XIX века химика Фогеля. Он высевал семена салата в стеклянную крошку, не содержащую серы ни в чистом виде, ни в виде соединений. Поливал он эти растения дистиллированной водой, закрывал стеклянным колпаком, чтобы соединения серы не попали к растению с воздухом. Затем он сжег растение и определил, что в золе его содержится серы вдвое больше, чем было ее в семенах растения. Откуда взялся этот избыток серы?
В 1876–1883 годах эти опыты повторил один берлинский биолог. Он расширил рамки опыта, стараясь определить приходно-расходный баланс растения не только по сере, но и по калию, фосфору, кальцию, натрию, магнию. И оказалось, что в этом балансе концы никак не сходятся с концами. «Приход» элементов к растению никак не соответствовал наличию их в золе после сжигания.
Французский профессор Беранже совсем недавно проверил еще раз опыты Фогеля. Используя все достижения тончайшей экспериментальной техники середины XX века, принимая все предосторожности, ведя опыт с абсолютной точностью и повторив его достаточно большое количество раз, он подтвердил еще раз: да, приходно-расходный баланс растений по ряду веществ не сходится.
Ученый сделал из этого смелый вывод, что в глубинах зеленого листа растения вершатся превращения одних элементов в другие. То, что с огромным трудом удается совершить в ничтожных масштабах в гигантских циклотронах, осуществляется растениями без видимого усилия и, конечно, в несравненно больших масштабах.
Трудно, очень трудно поверить в гипотезу Беранже. Нам кажется, что его опыты подтверждают другое: удивительное умение растений выискивать и ассимилировать мельчайшие количества нужных ему для роста веществ. И это еще раз подтверждает необходимость и целесообразность применения их для концентрации рассеянных элементов.
…На календаре — год, который мы сегодня считаем в отдаленном будущем. Мы — в этом году. И наш электромобиль, уже давно заменивший бензиновые неудобные автомобили, плавно скользит по пластмассовому шоссе. Кругом — поля, расцветшие прекрасными голубыми цветами, формой напоминающими маки.
Не ищите этого растения в ботаническом атласе. Оно было выведено совсем недавно. И не красотой цветка, не крепкими нитями волокон, не вкусом и питательностью плода важно оно для людей. Нет, здесь другое. Это растение — концентратор рения — металла, приобретшего в последние годы чрезвычайно большое значение для техники полупроводников.
А на противоположной стороне дороги, по которой медленно едет наш электромобиль, растет виноград. Нет, он тоже необычный. В его тяжелых оранжевых ягодах, кистями которых щедро покрыты ветви, содержится другой редкий металл — рубидий — в концентрациях, в десять тысяч раз превышающих содержание его в местной почве. Сорт это-то винограда, который не подают к столу и не используют для изготовления вина, также искусственно выведен генетиками. Из каких тайников набирает странный виноград сотни килограммов редкого металла с каждого гектара земли — его тайна. Да нам она сейчас и не важна…
Урожаи этих металлоносных растений поступают не на пищевые фабрики, а на металлургический завод. Голубые маки и оранжевый виноград — по существу руда для этого завода. Руда, искусственно выращиваемая в поле. Живая руда.
А может быть, будет по-другому. Может быть, подъехав по шоссе к берегу моря, мы увидим гигантский завод. Главный инженер расскажет нам о его устройстве. Это окажется биохимико-металлургический завод по производству еще какого-нибудь очень важного и очень рассеянного металла. Мощные насосы засасывают морскую воду и пропускают ее через гигантские башни. В них живут и размножаются микроскопические грибки, обладающие способностью извлекать из воды ее сокровища. А уже из этих грибков, как из руды, выплавляют в электропечах драгоценные металлы.
Может быть, нам здесь же покажут засеянные водорослями-концентраторами подводные луга и весь процесс извлечения из их золы не только йода, как это делается и сегодня, но и других редких элементов…
Но это уже детали. Не в них главное. Главное в том, что биологические концентраторы несомненно будут использоваться человеком для добычи редких металлов И время их близко.
Искусственная руда
Впрочем, возможно, что на помощь металлургам, ищущим руды рассеянных элементов, придут не биологи и генетики, а физики-атомщики.
Алхимиков в средние века мучили две проблемы. Они искали, во-первых, философский камень, обеспечивавший его владельцу вечную молодость, во-вторых, рецепт превращения простых металлов в драгоценное золото. А рядом средневековые механики изобретали вечный двигатель.
Сколько труда, бессонных ночей, страстей, сердец, жизней было отдано этим химерическим задачам! И как разны взгляды сегодняшней науки на эти три проблемы.
— Вечный двигатель невозможен, — утверждают физики, ссылаясь на закон сохранения энергии. Поиски вечного двигателя стали символом бесполезной затраты труда, вроде возни крыловской мартышки с бревном.
— Трудно сказать, возможна ли вечная молодость, вечная жизнь, — отвечают биологи и врачи. — По всей вероятности, человеческая жизнь может длиться и двести и триста лет. Пока мы не знаем никаких причин, которые делают невозможной мечту о вечной молодости. Но решение этой задачи еще не найдено. Нужен длительный труд, который, вероятно, займет несколько поколений ученых, прежде чем будут найдены способы борьбы с механизмом старения или открыт закон природы, который установит непреодолимую границу продолжительности жизни.
— Бесспорно, превращение одних элементов в другие возможно, — радостно сообщают физики. — Мало того, мы осуществляем уже эти превращения. Мы в промышленных масштабах вырабатываем металл плутоний, которого нет в природе, но который нужен энергетикам. В Москве недавно открыт магазин, в котором продаются изотопы элементов, в том числе и такие, которые «живут» несколько часов, несколько дней или недель. Мы изготовляем все эти изотопы, их также нет в природе. Изготовляем мы и золото. Не только такое, какое встречается в природе, но и восемь его разновидностей, отличающихся от обычного весом ядра, но подобных по всем химическим свойствам.
Да, то, что было не по плечу средневековым алхимикам, под силу сегодняшней физике. Правда, искусственное золото пока еще стоит значительно дороже, чем добытое на Лене или в Клондайке. Правда, что изотопы еще очень дороги. Но ведь был бешено дорогим и первый алюминий. Дорого стоил и первый титан. И первый сверхчистый кремний. А теперь алюминий общераспространенный бытовой металл, титан грозится вытеснить железо, а для изготовления кремниевых солнечных батарей построена автоматическая линия, демонстрировавшаяся в 1959 году на Выставке достижений народного хозяйства СССР.
