Химия завтра - Борис Ляпунов

Нечто похожее на кибернетическое устройство мы найдем и в живой клетке. Молекулы ДНК в клеточном ядре — хранители наследственной информации. В них как бы записан весь «проект» будущей клеточной постройки. Он зашифрован с помощью кода, составленного всего из четырех «букв» — четырех атомных групп, нуклеотидов.

Аминокислот в белке двадцать, и каждой из них в шифре ДНК отвечает сочетание, «слово» из трех «букв». Двадцать нужных для строительства белка аминокислот — все разные. Шифр определяет порядок их чередования.

Считывая шифр, молекулы второй кислоты — РНК — помогают возводить белковую постройку, строго придерживаясь кода, зашифрованного в ДНК. «Читать» код можно только в определенном порядке — поэтому-то и выдерживается «стандарт» в производстве, при делении получаются одинаковые клетки. С кода снимаются копии, как с чертежей делаются синьки. Любая новорожденная клетка имеет полный набор «синек».

Так передаются по наследству все свойства будущего организма.

Эта картина все же очень приблизительна и схематична. Многие детали в ней пока неясны.

Иногда приводят такое сравнение. Всего двадцать типов аминокислот нужно, чтобы построить белковую молекулу. Пусть каждой из них соответствует бусинка определенного цвета. Чтобы построить упрощенную модель белка, надо действовать в три приема. Сначала нанизать на нитку несколько сотен бусинок двадцати разных цветов — в определенном количестве и порядке. Потом нитку закрутить в спираль, наконец, эту спираль изогнуть еще, превратив ее в фигуру вроде восьмерки, например. Только тогда и получится подобие белковой молекулы — не всякой, конечно, а одной из простейших.

Белковая молекула — сложнейшая из всех природных конструкций. Поражает то, что белок состоит всего лишь из шести химических элементов: углерода, водорода, азота, кислорода, часто серы, иногда фосфора. Это вдвое больше, чем в углеводах и жирах, но тем не менее, казалось бы, мало.

Чтобы построить белок, требуется двадцать разновидностей аминокислот, двадцать разных «кирпичиков». Но из них можно составить множество комбинаций. Сколько же? Математика отвечает: два с половиной миллиона триллионов — число из девятнадцати цифр… Да вдобавок бывают и такие молекулы, в которых встречается еще по нескольку различных комбинаций. Задача сложности невероятной.

Чтобы разгадать, как устроен белок, пришлось прежде всего определить, в каких сочетаниях и как располагаются в нем атомы. Природа почти никогда не допускает брака, почти никогда не ошибается. Порядок, в котором следуют друг за другом аминокислоты, незыблем и повторяется из поколения в поколение неизменно. Насколько важен порядок, говорит хотя бы такой факт: стоит заменить одну-единственную аминокислоту другой, и белок «заболевает», заболевает человек, и его болезнь передается по наследству. Болезнь может даже кончиться смертью. Вот что означает это «почти»!

Пока что раскрыта загадка немногих простых белков. Несколько лет назад впервые получили белковоподобную молекулу. Она состояла не из двадцати, а из одной аминокислоты. А потом стали искусственно создавать и соединения с несколькими аминокислотами, постепенно подбираясь к синтезу уже настоящих белков.

Успехи пока что еще не так уж велика. Синтезированы небольшие белковые молекулы, устроенные сравнительно просто, в состав которых входит неполный набор аминокислот. Но и эти успехи дались ценой долгого и тяжелого труда. Годы уходили на расшифровку структуры молекул, и годы — на их синтез. Теперь известна архитектура гораздо более сложных белковых зданий, и наука, сделав первые шаги, уверенно движется к конечной цели.

В будущем у биохимии появится возможность синтеза любого белка. С этой задачей, вероятно, сможет справляться электронная машина — она расшифрует код, она определит технологию строительства клеток.

ЧАСТЬ IV

МИР МЕЧТЫ

Существует волшебный мир.

В нем все не такое, каким мы привыкли видеть.

Вас поразили бы многоэтажные города — их словно строили какие-то циклопы. Но в то же время эти гигантские башни и мосты, сверхвысотные здания и целые ярусы с переходами где-то в поднебесье — они удивляют своей ажурностью и кажутся почти лишенными веса.

Однако зайдем в какой-нибудь дом. Лестницы — из пластика, похожего на полупрозрачный розовый мрамор. Стены — из легкой пористой пенопласт-массы, не пропускающей ни тепла, ни холода, ни звука. Пластмассовая облицовка. Прозрачная крыша, сквозь которую свободно льется солнечный свет. Легкая сверхпрочная мебель. Всюду только пластмассовые вещи — вплоть до посуды и безделушек…

Есть дома, стены которых покрашены краской-хамелеоном. В холодный день они темных, а в жаркий — светлых тонов. Окна не завешивают летом шторами: стекла в них сами темнеют на солнце и вновь светлеют в тени или в пасмурный день.

Внутренние стены домов, покрытые светящимися красками, с заходом солнца начинают светиться, и комнаты по вечерам заливает ровный, мягкий свет разных оттенков (каких захочется!).

Вместо унылого и серого полотна наших шоссе мы будем путешествовать в том мире по широким разноцветным лентам дорог, покрытым прочным, почти вечным материалом. Нам попадутся и самодвижущиеся дороги — вроде эскалаторов метро, но только более удобные.

Нам встретится целый набор удивительных материалов, которыми пользуются жители этого мира.

Вот один из них — пленка совершенно прозрачная и необычайно эластичная и прочная, не боящаяся кислот и микробов, холода и жары. У них в ходу и очень легкая пленка: из нее можно изготовить множество пузырьков, наполнив их легким же газом — и готов настоящий ковер-самолет, плавающий по воздуху, как плот по воде… Они располагают небьющимся, эластичным стеклом: стакан, упавший на пол, отскакивает от него, как мячик.

Но давайте спросим самих обитателей мира чудес, что у них есть еще интересного, скажем, в одежде.

— У нас нет теперь ткацких фабрик, они исчезли.

— А чем же заменили их?

— Ничем. Мы даже не знаем, что значит прясть и ткать. Мы отливаем наши материи, прессуем, окрашиваем и получаем готовый материал для одежды.

— Ну, а портные? Они-то уцелели?

— Их тоже нет. С фабрик приходят готовые выкройки и клеильщики соединяют отдельные куски, подгоняя их по росту. Попробуйте дернуть мой пиджак. Смотрите, какая гибкая, мягкая и в то же время прочная материя. Такой у вас никогда не бывало… Есть у нас и такая синтетическая одежда, в которой создается собственный микроклимат, как в скафандре. В ней не страшны ни жара, ни холод, ни влага, ни сильные звуки и свет, ни даже электрический ток…

Прочность, легкость и прозрачность в одном пластике? Неплохая комбинация! Подобный пластик нужен для крыш, закрывающих сады-оранжереи, для изготовления газгольдеров и воздушных шаров, непромокаемой тары, плащей и накидок-невидимок.

Ботинки с подошвой, которую невозможно износить? Просто находка для мальчишек, на чьих ногах, как говорится, обувь горит! А вообще от нее не отказывается любой — она удобна всем.

Чем дальше, тем больше неожиданностей раскрылось бы нам в том мире.

Взять хотя бы путешествия по Земле и самую планету Землю.

Для нас подземоход — мечта. Наши подводные лодки совершают редкие вылазки на океанское дно, с трудом проникают на километры в глубь водной толщи.

Наши реактивные сверхзвуковые самолеты способны лишь на короткие взлеты к поверхности воздушного океана, а до пассажирских рейсов на спутниках-кораблях еще далеко.

Да и вездеходы современные пока что не столь уж вездеходны, как того хотелось бы нам. Ведь мы все еще привязаны к дорогам, лишены возможности путешествовать одинаково свободно во всех стихиях — по суше и воздуху, по воде и под водой…

Иная техника в том ином мире. Она открыла его обитателям дорогу и в глубочайшие впадины Океана, и в земные недра. С ее помощью у них проложены пассажирские трассы в глубинах морей и стратосферных далях, воздушно-космическими мостами связаны континенты, универсальные вездеходы покорили планетную целину.

Одним словом, всюду, куда ни посмотри, в том мире многое выглядит по-другому.

Землю и ту не сразу узнаешь, если посмотришь на нее, как посмотрели в наше время первые космонавты.

Обитатели того мира живут на переделанной Земле, где исправлены упущения природы: почти нет на ней непригодных для жизни мест. Освоены пустыни и экваториальная зона, приполярные районы и ледовый антарктический континент. Для земледелия отвоеваны засушливые края, склоны диких гор и даже пещеры.

Потому кое-где реки текут не по указанным издревле природой путям. Потому вместо пустынь — зеленые просторы, в зеленых же массивах веками нетронутых джунглей ночью сверкают огни городов. Прибавилось зелени в полярных районах. Вглядеться попристальнее — и на безбрежной морской синеве можно заметить искусственные острова: плавающие поля, огороды и сады, которые не значились на картах XX века. Это бесспорно наша родная планета, однако, как изменилось ее лицо!