Петр Образцов - Мир, созданный химиками. От философского камня до графена
Формалин, водный раствор газообразного вещества формальдегида CH2O с небольшой примесью метилового спирта CH3OH, хорошо известен как сильное дезинфицирующее средство, а также как фиксатор белков, предотвращающий самопроизвольный распад тканей. Формалин используют для дубления кожи, в нем хранят анатомические препараты. В Кунсткамере Санкт-Петербурга в емкостях с формалином еще с позапрошлого века хранятся, например, различные уроды.
Применение глицерина для бальзамирования было предложено в конце XIX века Н.Э Лясковским. Давно используется в составе бальзамирующих растворов и ацетат калия, который, во-первых, как и глицерин, способен удерживать воду, а во-вторых, также является дезинфицирующим и консервирующим средством. Именно эти вещества и были применены для бальзамирования тела В. И. Ленина. Однако не сразу. Для первого, временного, бальзамирования пригласили известного московского патологоанатома Алексея Абрикосова. Бальзамирование проводилось смесью формалина, хлорида цинка ZnCl2, этилового спирта, глицерина и воды. Вскоре было принято решение о долговременном бальзамировании, которое поручили заместителю директора Института химии Борису Збарскому и заведующему кафедрой анатомии Харьковского медицинского университета Владимиру Воробьеву, который задолго до этих событий придумал бальзамирование именно смесью формальдегида, глицерина и ацетата калия.
При бальзамировании тело В. И. Ленина вначале обложили смоченной в формалине ватой, а затем поместили в ванну с 3 %-м раствором формальдегида (сильно разбавленный формалин). Потом на теле были сделаны разрезы для глубокой пропитки мышечных массивов формалином, а затем и бальзамирующими растворами. Проводились и другие работы: Воробьев упорно и по многу часов отбеливал темные участки кожи на лице, кистях рук и на туловище, применяя иногда даже 30 %-ю перекись водорода (см. главу 13). Через некоторое время в ванну начали добавлять спирт, потом глицерин и ацетат калия. К концу июня тело находилось в жидкости, где было 240 литров глицерина, 110 килограммов ацетата калия и 150 литров воды. Результат был продемонстрирован делегатам конгресса Коминтерна 18 июня, и оказался просто блестящим. 1 августа 1924 года Мавзолей Ленина был открыт для посещения.
В 1939 году была организована Лаборатория при Мавзолее В. И. Ленина, руководителем которой назначили академика Бориса Збарского. В послевоенные годы сотрудники лаборатории провели бальзамирование Георгия Димитрова (Болгария), маршала Хорлогийна Чойбалсана (Монголия), Иосифа Сталина (СССР), Климента Готвальда (Чехословакия), Хо Ши Мина (Вьетнам), Агостиньо Нето (Ангола), Ким Ир Сена (КНДР).
С 1992 года Лаборатория при Мавзолее В. И. Ленина входит в состав Всесоюзного института лекарственных и ароматических растений (ВИЛАР) и называется Научно-исследовательский и учебно-методический центр биомедицинских технологий. Специалисты центра считают, что тело может находиться в отличном состоянии в течение еще хоть ста лет, а его захоронение в земле будет означать прекращение длительного и уникального биохимического эксперимента, длящегося уже почти 90 лет.
Но в чем, собственно, состоит научная ценность этого, прямо скажем, безнравственного эксперимента с публичным демонстрированием результата? Из самого описания метода бальзамирования следует, что ничего нового в нем нет. Метод маринования (консервирования) органических продуктов в уксусной кислоте и ее солях известен уже несколько столетий. Разве что опытным путем были подобраны наиболее подходящие концентрации давно известных веществ, и вот это уже представляет определенный интерес для химии неживого, хотя и гораздо меньший, чем для химии живого. А ведь существует и химия этих двух состояний одновременно!
Живые и сыпучие
Самым сильным доказательством химической природы жизни является существование вирусов. Эти загадочные существа-вещества являются той самой субстанцией, которая является одновременно и живой и неживой материей. Вирусы представляют собой молекулы ДНК в «сумке» из белка — это конструкции из нормальных, обычных «мертвых» молекул. Вирус можно выделить из питательного бульона, высушить, промыть, пересыпать в банку из темного стекла и поставить на полку. А через пару лет, когда понадобится, пол-ложки вирусного порошка снова перемешать с куриным бульоном и наблюдать буйный рост этой ставшей вдруг совершенно живой субстанции из ДНК и белка.
Скоро, совсем скоро биохимики и молекулярные генетики создадут искусственную жизнь. Белки делать умеем (инсулин синтезирован уже давно), молекулу ДНК уже расшифровали и, значит, смогут воспроизвести. Дальше как-то так склеят белки и ДНК и получат искусственный вирус, затем искусственную клетку, немного позже искусственных сколопендр, бегемотов и Адама с Евой. Если к тому времени физики научатся перемещаться во времени, то эту парочку можно будет переместить (как в фильме «Терминатор») в какой-нибудь XXI век до н. э. Тогда на планете Земля и возникнет жизнь. И наконец будет решена проблема ее происхождения.
Нет кислорода, и ладно
Однако жизнь может быть обнаружена и на других планетах, в том числе на планетах нашей Солнечной системы, казалось бы, совершенно непригодных для существования букашек-таракашек из-за жутких температур, неблагоприятного давления и недружественной бескислородной атмосферы. Доказательством этого служит, например, обнаружение и на самой Земле организмов, которым не требуется кислород.
Ученым и раньше были известны существа, способные обходиться без кислорода, этой основы жизни, но все они относились к одноклеточным, бактериям. Вместо кислорода для получения энергии в результате окисления они использовали серу, хлор, азот и даже водород, образующийся из воды под действием радиации вблизи залежей урановых руд. Но найденные совсем недавно, в 2010 году, членами итало-голландской экспедиции в Средиземном море лорициферы являются многоклеточными животными, которые пришлось выделить в отдельный тип — один из высших разрядов в классификации живого. Тип хордовые, например, содержит позвоночных животных — кошку, золотую рыбку, райскую птицу, автора и читателей этой книги, а лорициферы страшно далеки от народа. Но не только они, за последние несколько десятков лет на земле, но большей частью в море, обнаружены совершенно неожиданные существа.
Обычным многоклеточным животным кислород необходим для выработки энергии. Этот процесс происходит в специальных клеточных структурах — митохондриях. Но у лорицифер митохондрий в клетках нет, а поскольку без энергии никуда, им пришлось завести у себя другие структуры, которые называются гидрогеносомы (от латинского hydrogenium — водород). Согласно названию, цикл реакций в гидрогеносомах, протекающих с выделением нужной для лорицифер энергии, заканчивается образованием именно водорода.
Обнаружили эти странные существа лишь сейчас, и это неудивительно — ведь нашли их в глубоководной подводной впадине Л’Аталанте в 300 километрах к западу от острова Крит. Добраться до дна этой впадины не так-то легко, хотя она и находится в Средиземном море, вроде бы вдоль и поперек изученном.
Помимо практически полного отсутствия кислорода на дне впадины еще и значительно повышена соленость морской воды. Именно поэтому обнаружение множества лорицифер стало сенсацией — ну разве можно было представить, что и там кто-то живет! Однако природа побеспокоилась о заселении незанятой экологической ниши: если кислорода нет, приходится создавать бескислородных животинок. А если в таких жутких условиях кто-то все же ухитряется сносно существовать, можно надеяться, что жизнь будет обнаружена и на других планетах с экстремальными условиями существования.
В последние годы главными кандидатами на обнаружение углеродной формы жизни стали спутники Юпитера и Сатурна — соответственно Европа и Энцелад. Эти малые планеты покрыты толстым слоем водяного льда, под которым находится соленый океан жидкой воды. Температура и другие параметры океана на Европе ближе всего к подледным водоемам антарктических шельфовых ледников, то есть огромных полей льда, лежащих на прибрежном шельфе материка. Как-то в одном из таких ледников гляциологи пробурили глубокую скважину и опустили в нее видеокамеру. К своему немалому удивлению, они заметили, что практически в полной темноте, при близкой к нулю температуре здесь живут напоминающие креветок амфиподы (ракообразные) и крупные медузы. Медуза цапнула камеру одним из щупалец, но, будучи непрочным и студенистым, щупальце оторвалось и было поднято на поверхность, его размер соответствует медузе 30-сантиметровой длины.
А на Титане, спутнике планеты Сатурн, своеобразные формы бескислородной жизни уже почти обнаружены. Во всяком случае, наблюдения космического зонда «Кассини» позволяют выдвинуть такую гипотезу. Этот зонд, названный так в честь итальянского астронома XVII века, в 2004 году стал первым искусственным спутником Сатурна. Согласно программе исследований, приборы «Кассини» больше всего времени тратят на изучение именно естественного спутника Титана, который оказался удивительным образованием прежде всего потому, что на нем возможна жизнь. Разумеется, «зеленых человечков» там нет, но зато вполне могут существовать крайне необычные, не интересующиеся кислородом микроорганизмы. Для дыхания они используют водород, в земных условиях в естественном виде практически не встречающийся из-за своей взрывчатости. Тот самый водород, который выделяют земные лорициферы.
