Журнал «Компьютерра» № 34 от 18 сентября 2007 года

Молекулы, которые изменили мир

Автор: Евгений Гордеев

Американский химик Рэй Гигер (Ray Giguere) и музейщик Джон Вебер (John Weber) организовали в колледже Скидмора (штат Нью-Йорк) выставку, посвященную десяти органическим молекулам, оказавшим наибольшее влияние на материальную культуру и образ жизни человечества. Для наглядности каждую молекулу связали с определенным десятилетием XX столетия.

Первой в хронологическом списке стоит молекула аспирина. Ацетилсалициловую кислоту впервые получил страсбургский химик Чарльз Герхард в 1853 году. Но прошло еще сорок четыре года, прежде чем Феликс Хоффман, сотрудник фармацевтической компании Bayer, сделал аспирин обезболивающим средством, пригодным для медицинского применения. В 1899 году Bayer начала производство этого препарата, а в 1950-м аспирин был внесен в Книгу рекордов Гиннеса как самое распространенное обезболивающее средство в мире. И лишь в 1982 году английский фармаколог Джон Вейн получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине "за открытия в области простагландинов и родственных им биологически активных веществ".

Простагландины – это биологически активные липиды, усиливающие воспалительную реакцию. В своей работе Вейн объяснил механизмы влияния ацетилсалициловой кислоты на образование простагландинов в организме человека и причины противовоспалительного действия аспирина.

Герой следующего десятилетия – изооктан, предельный углеводород, использующийся в качестве антидетонационной присадки к бензину. Именно для изооктана так называемое октановое число принимают равным сотне. Увеличение октанового числа улучшает эксплуатационные качества бензина: повышает срок службы двигателя и препятствует снижению его мощности. Изооктан стал важным компонентом топлива на заре автомобилестроения, остается он таковым и сейчас.

Звездой 1920-х скидморские ученые признали пенициллин, первый лактамный антибиотик, который «случайно» в 1928 году открыл английский микробиолог Александр Флеминг. История гласит, что как-то раз Флеминг заметил в давно не мытых лабораторных чашках с колониями стафилококков загрязнения плесневыми грибками Penicillium, причем вокруг пятен плесени бактерии не размножались. Позже выяснилось, что «бульон», сделанный из этих грибков, тоже обладает антибактериальной активностью. Первоначально «бульон» и назывался пенициллином. Спустя несколько лет благодаря усилиям соотечественников Флеминга – биохимика Эрнста Чейна и патолога Хауарда Флори – пенициллин удалось выделить в чистом виде и внедрить в клиническую практику. Пенициллин нарушает процесс формирования бактериальных клеточных стенок, что приводит к разрушению болезнетворных микроорганизмов. В 1945 году Флеминг, Флори и Чейн были удостоены Нобелевской премии "за открытие пенициллина и его терапевтического действия при инфекционных болезнях".

В 1930-е отличился полиэтилен – материал, получаемый полимеризацией этилена. В настоящее время в зависимости от способа синтеза различают полиэтилен низкой плотности (впервые получен в Великобритании в 1932 году) и полиэтилен высокой плотности (получен в Германии в 1953 году). Перечислить все то, что сегодня делается из полиэтилена, наверное, не сможет ни один человек. Но нельзя не сказать об упаковке. В одной только небольшой Ирландии в начале 2000-х годов потреблялось больше миллиарда полиэтиленовых пакетов в год. В некоторых странах в целях экологической безопасности пришлось даже ввести ограничения на потребление полиэтиленовой тары.

За полиэтиленом следует нейлон – первое синтетическое волокно, полученное химиком американского концерна Du Pont Уоллесом Карозерсом в 1935 году. В 1939 году нейлон представлен на Всемирной выставке в Нью-Йорке, а массовое производство изделий из нейлона начинается после Второй мировой.

За 1950-е годы пальму первенства в списке Гигера-Вебера получила молекула ДНК. В 1962 году Нобелевская премия по физиологии и медицине была присуждена биофизикам Фрэнсису Крику, Морису Уилкинсу (Великобритания) и биохимику Джеймсу Уотсону (США) "за установление структуры ДНК и ее роли в передаче наследственной информации". В 1953 году Уотсон и Крик предложили двухцепочечную модель ДНК на основании данных рентгено-дифракционного анализа, полученных Уилкинсом и его сотрудницей Розалиндой Франклин. Примечательно, что Уотсон и Крик сперва построили трехцепочечную модель ДНК, которая была отвергнута Франклин при их личной встрече и обсуждении этой модели. Правильная модель была построена только тогда, когда Уилкинс передал Уотсону и Крику рентгенограммы Франклин (причем без ведома последней). До вручения премии Франклин, к сожалению, не дожила: в 1958 году она скончалась от рака (возможно, спровоцированного многократным облучением) в возрасте 37 лет.

Эпоха "цветов жизни", по мнению ученых из Скидмора, прошла под знаменем синтетических прогестинов – гормональных противозачаточных средств, хорошо усваивающихся при пероральном приеме. Впервые синтетический прогестин получил в 1951 году мексиканский химик Луис Мирамонтес. В начале 1960-х «мексиканский» контрацептив распространяется в клинической практике, и мир получает еще одну "степень свободы".

Химической визитной карточкой 1970-х стал ДДТ – дихлордифенилтрихлорэтан – эффективный синтетический инсектицид, который в некоторых странах до сих пор применяется для уничтожения очагов малярии и сыпного тифа. ДДТ впервые получен в 1874 году немецким химиком Отмаром Цайдлером, а инсектицидные свойства препарата были открыты позже швейцарским химиком Паулем Мюллером, получившим за это Нобелевку в 1948 году. Недостатками ДДТ являются его устойчивость к биоразложению в природе, способность накапливаться в жировых тканях и мутагенные свойства. В 1970-х применение ДДТ было запрещено во многих странах, в том числе и в СССР.

В конце бурного XX века психическое здоровье человека, похоже, пошатнулось, и «самым-самым» в 1980-е признан антидепрессант прозак, механизм действия которого, возможно, основан на подавлении обратного захвата серотонина в мозге. В 1988 году препарат появился на прилавках США, и в настоящее время "синтетическое счастье" от компании Eli Lilly продается в девяноста странах. По статистике, каждый двадцатый житель США регулярно принимает прозак.

Замыкают список фуллерены и нанотрубки. Фуллерены – одна из форм существования углерода в виде сферических молекул состава C60 или C70 – обнаружены в 1985 году американцами Робертом Керлом, Ричардом Смоли и британцем Харольдом Крото (Нобелевская премия по химии в 1996 году). Кстати, в начале 1970-х возможность существования фуллеренов была теоретически предсказана российскими учеными. Углеродные же нанотрубки в 1991 году обнаружил японский химик Сумио Иджима, изучая осадок, полученный после распыления графита в электрической дуге. Триумфальное шествие фуллеренов и нанотрубок по планете нам, видимо, еще предстоит лицезреть.

Интересно, какую молекулу наши потомки назовут визитной карточкойй самого начала третьего тысячелетия?..