Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева - Сэм Кин

Возможно, вы правша, но на молекулярном уровне это не так: все аминокислоты во всех белках человеческого организма закручены влево. Более того, практически все белки всех когда-либо существовавших на Земле форм жизни были исключительно «левозакрученными». Если астробиологам когда-либо удастся найти микроба на метеорите или, скажем, на спутнике Юпитера, то первым делом они проверят хиральность его белков. Если белки левозакрученные – то не исключено, что в пробирку просто попал земной микроб. Но если они окажутся правозакрученными, то перед нами определенно инопланетная форма жизни.

Пастер обнаружил явление хиральности, так как в самом начале своей научной карьеры стал изучать примитивные живые организмы с химической точки зрения. В 1849 году, когда ему было двадцать шесть лет, Пастера пригласили в одну винодельню и попросили исследовать винную кислоту – безвредный побочный продукт виноделия. Винная кислота образуется в результате взаимодействия виноградных косточек и отмерших остатков дрожжей и кристаллизуется на стенках сосудов с вином. Кроме того, винная кислота, полученная при участии дрожжей, имеет любопытное свойство. Если растворить ее в воде и пропустить через эту жидкость вертикальную полоску света, то луч света отклонится от вертикали по часовой стрелке. Искусственная винная кислота, получаемая промышленным способом, таким свойством не обладает. Вертикальный луч света не отклоняется и остается прямым. Пастер решил выяснить причину этого различия.

Он определил, что наблюдаемое явление никак не связано с химическими свойствами винной кислоты. И природные, и искусственные образцы одинаково вступали во все химические реакции, элементный состав образцов тоже был одинаковым. Пастер заметил одно различие, лишь когда рассмотрел кристаллы под увеличительным стеклом. Кристаллы «дрожжевой» винной кислоты были все, как один, скошены в одном направлении и напоминали крошечные кулачки левой руки. Кристаллы винной кислоты, полученные промышленным способом, были скошены как влево, так и вправо. Заинтригованный Пастер взялся за невероятно кропотливую работу – принялся пинцетом сортировать зернышки не крупнее кристалликов соли на две кучки: правосторонние и левосторонние. Затем он растворил кристаллы из каждой кучки в отдельном стакане воды и пропустил через них луч света. Как и ожидалось, дрожжевые кристаллы преломляли свет по часовой стрелке, а их зеркальные отражения – против часовой стрелки, но на такой же угол.

Пастер рассказал об этих наблюдениях своему наставнику Жану-Батисту Био, впервые обнаружившему, что молекулы некоторых соединений могут искривлять лучи света. Старик потребовал, чтобы Пастер продемонстрировал ему это явление, и был глубоко поражен тонкостью пастеровского эксперимента. В сущности, Пастер показал, что в природе существуют два типа винной кислоты, отличающиеся исключительно ориентацией своих молекул. Позже Пастер развил эту идею и показал, что молекулы живых организмов со всей определенностью тяготеют к одному виду хиральности[92].

Позже Пастер признавался, что смог проделать эту блестящую работу лишь благодаря случаю. В молекулах винной кислоты хиральность очень заметна, чего не скажешь о многих других веществах. Кроме того, хотя никто не предполагал наличия связи между хиральностью и вращением света, Пастер воспользовался помощью Био, который продемонстрировал ему опыты с оптическим вращением. Но самое поразительное обстоятельство заключалось в том, что Пастер смог совершить свое открытие во многом благодаря погоде. Готовя искусственную винную кислоту для опытов, Пастер охлаждал ее на подоконнике. Кислота разделяется на левовращающие и правовращающие кристаллы лишь при температуре ниже 26,1 °C. Если бы в ту пору было немного теплее, Пастер так и не открыл бы хиральность. Тем не менее Пастер сознавал, что лишь частично обязан счастливому стечению обстоятельств. Как он любил говаривать, «Судьба одаривает только подготовленные умы».

Пастер оказался достаточно опытным исследователем, чтобы подобная «удача» сопутствовала ему на протяжении всей жизни. Пусть и не первым, он поставил оригинальный опыт с мясным бульоном в стерильных колбах и со всей определенностью доказал, что в воздухе не содержится никакого «живительного элемента», никакого «духа», который мог бы зародить жизнь в мертвой материи. Как ни таинственен этот процесс, но жизнь рождается только и исключительно из элементов периодической системы. Пастер также разработал метод пастеризации, в ходе которого молоко подвергается кратковременному сильному нагреванию, в результате чего в нем погибают болезнетворные микробы. Но наибольшую славу среди современников Пастер снискал за то, что смог спасти мальчика, заболевшего бешенством, с помощью своей вакцины. Этот поступок сделал Пастера национальным героем. Ученый умело воспользовался обретенной славой и употребил свое влияние, открыв в Париже институт, где продолжал развивать свою революционную микробную теорию заболеваний.

Неслучайно в 1930-е годы именно в пастеровском институте несколько воинственно настроенных ученых открыли, как именно действуют первые искусственно синтезированные лекарства. В результате они, образно говоря, повесили еще один жернов на шею интеллектуальному наследнику Пастера, великому микробиологу своего времени, Герхарду Домагку.

В начале декабря 1935 года Хильдегарда Домагк, дочь ученого, упала с лестницы в доме Домагков в немецком городе Вупперталь. В это время девочка держала в руке швейную иглу. Игла вонзилась ушком ей в руку и обломилась. Врач извлек обломок, но всего через несколько дней Хильдегарда слегла с высокой температурой и сильнейшей стрептококковой инфекцией, поразившей всю руку. Болезнь прогрессировала, и Домагк по-настоящему испугался, поскольку знал, что такие страшные инфекции часто приводят к смерти. Как только бактерии начинали активно размножаться, ни одно известное лекарство не могло остановить этот процесс.

Правда, одно потенциальное лекарство, все же существовало. Это был красный промышленный краситель, который Домагк уже некоторое время неспешно исследовал в своей лаборатории. 20 декабря 1932 года он ввел подопытным мышам из одного выводка десять смертельных доз стрептококковой инфекции. То же самое он сделал и со вторым выводком. Через полтора часа он вколол мышам из второй группы тот самый промышленный краситель – пронтозил. В канун Рождества 1935 года Домагк, в ту пору еще никому не известный химик, явился в лабораторию, чтобы проверить результаты опыта. Все мыши из первого выводка были мертвы, все мыши из второго – живы.

Это был не единственный факт, занимавший мысли Домагка в часы бдения у постели дочери. Пронтозил – это кольцевая органическая молекула, содержащая атом серы. Оказалось, что это вещество обладает непредсказуемыми свойствами. В то время немцы предлагали довольно странное объяснение бактерицидных свойств красителя, полагая, что вещество убивает микробов, окрашивая их жизненно важные органы в необычный цвет. Но хотя пронтозил и истреблял микробов в организме живых мышей, он нисколько не вредил бактериям при проведении аналогичного опыта в пробирке. Микробы как ни в чем не бывало плавали в красном растворе. Никто не мог объяснить, почему так происходит, и из-за этого непонимания многие европейские врачи критиковали немецкую «химиотерапию», предпочитая лечить инфекцию путем хирургического вмешательства. Даже Домагк не вполне верил в действенность своего лекарства. В период между экспериментами на мышах и несчастьем, которое случилось с Хильдегардой, уже были проведены пробные испытания препарата на людях, оказавшиеся успешными. Правда, у больных то и дело возникали серьезные побочные эффекты (не говоря уже о том, что пациенты, принимавшие лекарство, становились красными, как раки). Конечно, Домагк был готов рисковать жизнью пациентов в ходе клинических испытаний ради высокой цели, но, когда больна твоя собственная дочь, решиться на такое уже нелегко.

Перед этой дилеммой Домагк оказался примерно в такой же ситуации, что и Пастер пятьюдесятью годами ранее. Молодая мать привела к Пастеру своего сына, так искусанного бешеной собакой, что мальчик едва шел. Пастер вколол ребенку вакцину от бешенства, ранее испытанную только на животных, и мальчик выжил[93]. А ведь Пастер не имел врачебной лицензии, и, если бы вакцина не сработала, он вполне мог оказаться на скамье подсудимых. Если бы Домагк ошибся, это бы означало, что он своими руками убил собственную дочь. Но Хильдегарде становилось все хуже, и отец, вероятно, не мог отогнать от себя мысли о двух мышиных клетках под Рождество: одна кишит снующими туда-сюда грызунами, а вторая напоминает склеп. Когда врач Хильдегарды заявил, что собирается ампутировать ей руку, Домагк отбросил все сомнения. Нарушив, пожалуй, любые мыслимые исследовательские протоколы, он выкрал несколько доз экспериментального препарата из собственной лаборатории и принялся лечить дочь кроваво-красной сывороткой.