И физическая химия

Место работы
Научный медицинский институт Лайнуса Полинга Альма-матер Научный руководитель Роско Гилки Дикинсон
Ричард Чейз Толмен Награды и премии Нобелевская премия по химии ()
Нобелевская премия мира ()
(1974)
Большая золотая медаль имени М. В. Ломоносова ()
Сайт Цитаты в Викицитатнике Медиафайлы на Викискладе

Биография

Ранние годы

Лайнус Полинг был первым ребёнком Германа Полинга, сына немецких иммигрантов, и Люси Изабель (Дарлинг) Полинг, происходившей от дореволюционного ирландского рода. В семье были две младшие дочери: Полина Дарлинг (р. 1902) и Люсиль (р. 1904). Герман Полинг работал в то время коммивояжером для медицинской компании-поставщика и переехал в 1905 году в Кондон, штат Орегон, где он открыл свою собственную аптеку . Именно в этом городе, в засушливом местечке, на востоке от побережья, Полинг первый раз пошёл в школу. Он научился рано читать и начал «поглощать» книги. В 1910 году семья переехала в Портленд, где его отец написал письмо в The Oregonian, местную газету, прося совета о подходящей для чтения литературе для своего девятилетнего сына, который уже читал Библию и теорию эволюции Дарвина.

Лайнус хорошо учился в школе. Он собирал насекомых и минералы, и жадно читал книги. Он решил стать химиком в 1914 году, когда однокурсник, Ллойд A. Джеффресс, показал ему некоторые химические опыты, которые он поставил у себя дома. С неохотного одобрения своей матери он ушёл из школы в 1917 году без диплома и поступил в Орегонский сельскохозяйственный колледж в Корваллисе на химического инженера, но через два года его мать захотела, чтобы он оставил колледж, для зарабатывания денег, чтобы поддержать семью. Он впечатлял своих учителей, в 1919 году, после летней работы в качестве инспектора дорожного покрытия штата Орегон, ему предложили штатную должность в качестве преподавателя по качественному анализу на химическом факультете .

В 1922 году он женился на Аве Элен Миллер (умерла в 1981), которая родила ему четверых детей: Лайнус Карл, Петр Джеффресс, Линда Елена (Камб), и Эдвард Креллин .

Пасадена

Полинг поступил в аспирантуру Калифорнийского технологического института в 1922 году и оставался в нём ещё более 40 лет. Он выбрал , потому что в нём он мог защитить докторскую в течение 3 лет (в Гарварде - 6 лет), кроме того Артур Амос Нойес предложил ему скромную стипендию за частичную занятость в качестве преподавателя. Это был удачный выбор, как для Полинга, так и для Калифорнийского технологического института. В конце жизни Полинг писал: «Годы спустя… Я понял, что не было в мире лучше места в 1922 году, в котором меня подготовили бы лучше для моей карьеры ученого» (1994) . Докторская работа Полинга была посвящена определению кристаллической структуры молекул методом рентгеновской дифракции под руководством Роско Гилки Дикинсона (1894-1945), который получил докторскую степень двумя годами ранее (он был первым, кто получил Ph.D. в Калтехе). Нойес получил одну из вновь созданных стипендий Гуггенхайма для восходящей звезды и послал его и его молодую жену в институт теоретической физики под руководством Арнольда Зоммерфельда (1868-1951), в Мюнхен. Они прибыли в апреле 1926 года, в это время модель Бора-Зоммерфельда вытесняется «новой» квантовой механикой. Это было захватывающее время, и Полинг знал, что ему повезло быть там в одном из центров. Он был единственным химиком в институте Зоммерфельда и сразу увидел, что новой физике суждено обеспечить теоретическую основу для понимания структуры и поведения молекул. Год в Европе имел решающее влияние на научное развитие Полинга. Кроме пребывания в Мюнхене, он побывал в Копенгагене весной 1927 года, а затем провёл лето в Цюрихе .

Одним из непосредственных результатов пребывания в Мюнхене была первая статья Полинга (1927) в Трудах Королевского общества в Лондоне, представленная самим Зоммерфельдом. Полингу не терпелось применить новую волновую механику для расчета свойств многоэлектронных атомов, и он нашел способ сделать это с помощью водородоподобных одноэлектронных волновых функций внешних электронов с эффективным ядерным зарядом на основе эмпирических констант внутренних электронов.

После II мировой войны

По возвращении в Стенфорд в 1973 году Полинг стал сооснователем некоммерческой организации, названной его именем (англ. «The Linus Pauling Institute of Science and Medicine» ), ныне действующей в составе Орегонского университета (США) .

Смерть

Лайнус Полинг умер на своем ранчо в Биг Сур (Калифорния) 19 августа 1994 года от рака простаты .

Научные исследования

Научные интересы Полинга были очень широки: квантовая механика , кристаллография , минералогия , структурная химия , анестезия , иммунология , медицина , эволюция . Обладая феноменальной памятью, он внёс особый и решающий вклад в этих и смежных с ними областях науки . Полинг наиболее известен своим определением химической связи , открытием основных элементов вторичной структуры белка : альфа-спирали и бета-листа , и первой идентификацией молекулярного заболевания (серповидноклеточной анемии); помимо этого у него имеется масса других важных достижений. Полинг был одним из основателей молекулярной биологии в истинном смысле этого слова. За эти достижения он был удостоен в 1954 году Нобелевской премии по химии .

Однако Полинг был известен не только как учёный. Во второй половине жизни он посвятил своё время и энергию вопросам здоровья и необходимости исключить возможность войны в ядерный век. Его активное противодействие ядерным испытаниям привело к политическому преследованию в своей стране. Полинг повлиял на обеспечение в 1963 году международного договора о запрещении испытаний в атмосфере . С присуждением в 1962 году Нобелевской премии, Полинг стал первым человеком, кто получил две персональные Нобелевские премии (Мария Кюри получила одну, а вторую разделила со своим мужем). Имя Полинга известно также широкой общественности благодаря его пропаганде, основанной на личном примере, употребления больших доз аскорбиновой кислоты (витамина С) в качестве пищевой добавки для улучшения общего здоровья и предотвращения (или хотя бы уменьшения тяжести протекания) таких заболеваний, как простуда и рак (ортомолекулярная медицина). Для лечения раковых заболеваний он вводил больным внутривенно огромные дозы витамина С: 10 000 миллиграммов в сутки, при том, что ежедневная норма не превышает 100 мг [ ] .

Природа химической связи

В 1927 г. Полинг вернулся в Калифорнийский технологический институт в качестве ассистента профессора теоретической химии. В следующие двенадцать лет печатаются замечательные серии статей, которые создают ему международную репутацию. Его способности были быстро признаны благодаря продвижению (доцент - 1929; профессор - 1931), наградам (премия Ленгмюра, 1931), выборам в Национальную академию наук (1933). Благодаря его трудам и лекциям, Полинг зарекомендовал себя как основатель так называемой структурной химии, позволившей по-новому взглянуть на молекулы и кристаллы . Правило Полинга: принимая во внимание, что бинарные электролиты, такие как галогениды щелочных металлов, ограничены в типах своих кристаллических структур, разнообразие структур, открытых для более сложных веществ, таких как слюда, KAl 3 Si 3 O 10 (ОН) 2 , может оказаться безграничным. Полинг в 1929 году сформулировал ряд правил о стабильности таких структур, которые оказались чрезвычайно удобными как в тестировании правильности предложенных структур, так и в предсказании неизвестных .

Квантовая химия

В 1927 году Берро решил, что уравнение Шредингера для водородного иона молекулы H 2 + в эллиптических координатах и полученных значениях для межатомного расстояния и энергии связи хорошо согласуются с экспериментом. Волновая функция Берро не в состоянии привести к физическому пониманию стабильности системы. Впоследствии Полинг (1928) подчеркивал, что хотя приблизительная обработка возмущения не будет предоставлять новой информации, было бы полезно знать, как это происходит: «Поскольку методы возмущения могут быть применены ко многим системам, для которых не может быть точно решено волновое уравнение…». Полинг сначала показал, что классическое взаимодействие атома водорода в основном состоянии и протона - отталкивание во всех интервалах. Однако, если электрон не локализован на одном из атомов, и волновая функция взята в качестве линейной комбинации двух основных состояний атомных волновых функции, то у энергии взаимодействия есть явный минимум в интервале приблизительно 2 a.u. Это было первым примером того, что стало потом известным, как метод Линейной комбинации атомных орбиталей (LCAO). Много было сделано Полингом для валентной связи (VB), теории молекулярных орбиталей (МО). Последняя, разработанная Фрицом Хундом (родился в 1896), Эрихом Хюккелем (1896-1980) и Робертом С. Малликеном (1896-1986), работает в терминах орбиталей, распространённых по всей молекуле, этим орбиталям в соответствии с их оценённой энергией присваиваются два электрона с противоположными спинами к каждой из связанных орбиталей. Электронные возбуждённые состояния соответствуют переносу одного или нескольких электронов от связывающей к разрыхляющей орбитали . Позднее теория молекулярных орбиталей зарекомендовала себя пригодной для компьютерных вычислений многоцентровых молекул.

Молекулярная биология

Исследование природы химической связи, возможно, знаменует кульминацию вклада Полинга в теорию химической связи. В частности достижения следуют из важной статьи (1947) о структуре металлов, но интерес к химической связи в настоящее время перетек в интерес к структуре и функциям биологических молекул. Есть намеки на это в главе о водородных связях. Полинг был одним из первых, кто изложил её значение для биомолекул: из-за своей малой энергии связи и малой энергии активации, характеризующих её формировании и разрушение, водородная связь играет определенную роль в реакциях, протекающих при нормальной температуре. Было признано, что водородные связи стабилизируют пространственную структуру молекул белков .

Важность водородных связей в структуре белка вряд ли можно переоценить. «Потеря нативной конформации разрушает характерные свойства белка. Из-за разницы энтропий между нативной и денатурированной формами трипсина установлено, что около 10 20 конформаций доступны для денатурированной молекулы белка. При нагревании или изменении рН раствора около изоэлектрической точки белка, развернутые сегменты кислотных или основных боковых цепей запутываются друг с другом, связывая молекулы вместе, и в конечном итоге это приводит к образованию сгустка» . Это было первой современной теорией нативных и денатурированных белков.

Политическая деятельность

Полинг был известен не только как учёный; он был также известным общественным деятелем в Соединенных Штатах. Он удостоился президентской Медали за заслуги, самой высокой гражданской чести в Соединенных Штатах и был награждён президентом Труменом в 1948 г. Сразу после августа 1945 года Полинг заинтересовался вовлечением атомных достижений в международные отношения и необходимостью контроля за ядерным оружием. Его лекции и письма на этот счет скоро привлекли внимание ФБР и других правительственных служб. Не побоявшись этого, он, при поддержке своей жены Авы Хелен, стал занимать более активную позицию. Он подписал ходатайства, присоединился к организациям (таким как Чрезвычайный комитет учёных-атомщиков, возглавляемый Альбертом Эйнштейном, и Американский союз защиты гражданских свобод), и убедительно выступал против развития ядерного оружия. В период маккартизма и, особенно во время Корейской войны этого было достаточно, чтобы подозревать его в угрозе безопасности .

В марте 1954 года, после взрыва «грязной» термоядерной бомбы «Кастл Браво» на атолле Бикини, Полинг снова был объектом новостных сообщений, когда он начал привлекать внимание общественности к международной опасности радиоактивных осадков в атмосфере. Полинг заявлял, что увеличение содержания радиоактивных изотопов в атмосфере не только опасно для проживания сейчас, но и для будущих поколений тоже.

В июне 1961 года Полинг и его жена созвали конференцию в Осло (Норвегия) против распространения ядерного оружия. В сентябре того же года, несмотря на обращения к Никите Хрущеву, СССР возобновил испытания ядерного оружия в атмосфере, а на следующий год, в марте, это сделали США. Полинг также составил проект предлагаемого договора о запрещении таких испытаний. В июле 1963 года США, СССР и Великобритания подписали договор о запрещении ядерных испытаний, в основе которого лежал этот проект.

В 1962 году Полинг был награждён Нобелевской премией мира . В своей Нобелевской лекции он выразил надежду на то, что договор о запрещении ядерных испытаний положит «начало серии договоров, которые приведут к созданию нового мира, где возможность войны будет навсегда исключена».

В том же году он вышел в отставку из Калифорнийского технологического института и стал профессором-исследователем в Центре изучения демократических институтов в Санта-Барбаре (штат Калифорния). Здесь он смог уделять больше времени проблемам международного разоружения. В 1967 году он также занял должность профессора химии в Калифорнийском университете в Сан-Диего, надеясь проводить больше времени за исследованиями в области молекулярной медицины. Спустя два года он ушёл оттуда и стал профессором химии Стэнфордского университета в Пало-Альто (штат Калифорния).

Критика научных идей Полинга в СССР

Основным объектом критики стала теория резонанса , предложенная Л. Полингом как часть представлений об электронной структуре молекул с делокализованной электронной плотностью. В СССР теория была объявлена «идеалистической» - и поэтому неприемлемой для использования в науке и образовании.

В критических публикациях (в частности, Б. М. Кедрова) в адрес теории Полинга фактически накладывался запрет на использование физических методов в химии, физических и химических в биологии и т. п. Была сделана попытка связать теорию резонанса с вейсманизмом-морганизмом , то есть как бы заложить основу объединенного фронта борьбы с передовыми научными направлениями :

«Теория резонанса», будучи идеалистической и агностической, противостоит материалистической теории Бутлерова, как несовместимая и непримиримая с ней;… сторонники «теории резонанса» игнорировали её и извращали её существо. «Теория резонанса», будучи насквозь механистической, отрицает качественные, специфические особенности органического вещества и совершенно ложно пытается сводить закономерности органической химии к закономерностям квантовой механики… Мезомерийно-резонансная теория в органической химии представляет собою такое же проявление общей реакционной идеологии, как и вейсманизм-морганизм в биологии, как и современный «физический» идеализм, с которыми она тесно связана.

Гонения на теорию резонанса в органической химии получили негативную оценку в мировой научной среде. В одном из журналов Американского химического общества в обзоре, посвящённом положению в советской химической науке, в частности, отмечалось:

В большинстве русских статей на эти темы (…), по-видимому, преобладает шовинистическая идея, что теория резонанса Лайнуса Полинга противоречит догмам диалектического материализма и поэтому должна быть отвергнута. Размах и резкость этого осуждения не имеет аналогов в истории химии

Оригинальный текст (англ.)

The large majority of Russian papers on these subjects (...) apparently arising from the chauvinistic idea that the resonance theory of Linus Pauling opposes the tenets of dialectical materialism and therefore must be rejected. The intensity and crudeness of this invective appear to be without parallel in the annals of chemistry.

Теория об особой роли витамина C

С 1940 году у Полинга было диагностировано воспаление почек (англ. Bright"s disease - название устарело, в современной медицине ему соответствует группа диагнозов «хронический нефрит »). Для его лечения Полинг придерживался рекомендованной Томасом Аддисом строгой диеты .

В 1966 году, получив от Ирвина Стоуна рекомендацию лечить простуду витамином C, Полинг начал принимать 3 грамма аскорбиновой кислоты каждый день. Почти сразу он почувствовал себя живее и здоровее. В течение нескольких последующих лет эпизоды простуды, которые мучили его длительное время, стали менее тяжелыми и менее частыми. Благодаря этому опыту Полинг поверил, что ежедневный приём больших доз витамина C приносит пользу здоровью. Он стал пропагандировать приём витамина C, читать посвящённые этому вопросу лекции и написал популярные книги, что вызвало недовольство американского медицинского сообщества .

В книге «Витамин С и здоровье» (англ. Vitamin C and the Common Cold ), опубликованной в 1970 году (пер. на русск. яз. в 1974 г. изд-вом «Наука»), Полинг изложил свои доводы в поддержку терапевтических свойств витамина С. В начале 1970-х годов он сформулировал теорию ортомолекулярной медицины , в которой подчеркивалось значение витаминов и аминокислот. В 1973 году был основан Научный медицинский институт Лайнуса Полинга в Пало-Альто. В течение первых двух лет он был его президентом, а затем стал там профессором. Его книга о витамине C быстро стала бестселлером. В результате в Америке и позже в других странах миллионы людей были убеждены, что ежедневное потребление 1-2 граммов аскорбиновой кислоты оказывает благоприятное воздействие на здоровье и хорошее самочувствие .

Полинг полагал, что приём витамина C и других антиоксидантов в больших дозах может способствовать излечению от множества различных болезней, включая рак. Хотя некоторые опыты на клеточных культурах животных показали, что для некоторых форм рака витамин C может уничтожать опухолевые клетки , но анализ проведённых двойным слепым методом медицинских исследований с участием сотен тысяч людей показывает, что влияние приёма витамина C и других добавок-антиоксидантов на смертность от рака, сердечно-сосудистых и других заболеваний нейтрально или негативно, вопреки воззрениям Полинга . В целом вопрос полезности витамина C при лечении тяжёлых заболеваний по-прежнему исследуется .

Полинг как человек

Полинг прожил длинную и продуктивную жизнь. Как учёный, посредством своих статей и личного воздействия, он повлиял на несколько поколений химиков и биологов. Как политический активист он бросил вызов политическому и военному сообществу Соединенных Штатов и помог им измениться. Как борец за здоровье он покорил медицинское сообщество и убедил миллионы людей есть дополнительное количество витаминов. Об этом в своих воспоминаниях высказался британский кристаллохимик Джек Дьюниц :

«Он мог быть действительно очень убедительным. Его лекции очаровывали и у него был характерный простой литературный стиль. … Честолюбивый? Эгоистичный? Несомненно. Без этих черт он был бы не в состоянии достигнуть того, что сделал. Но он, с веселым мерцанием в глазах, был очень очаровательным как в обществе, так и в личных встречах»

Оригинальный текст (англ.)

He could be very persuasive indeed. His lectures were spell-binding, and he had a characteristically simple and direct literary style. … Ambitious? Self-centered? Undoubtedly. Without these traits he would not have been able to accomplish as much as he did. But he often had a merry twinkle in his eyes and could be very charming, both as a public personality and in private.

Награды и признание

Полинг был удостоен следующих наград:

• 1926 - Стипендия Гуггенхайма (получал эту стипендию так же в 1927 и в 1965 году)
• 1931 - Премия ACS по теоретической химии
• 1931 - Премия Ирвинга Ленгмюра
• 1947 - Медаль Дэви от Лондонского королевского общества
• 1954 - Нобелевская премия по химии , «за изучение природы химической связи и его применение к объяснению строения сложных молекул»
• 1966 - Премия мира имени Ганди
• 1962 - Нобелевская премия мира , за его деятельность, направленную на запрещение ядерных испытаний в атмосфере
• 1966 - Премия Лайнуса Полинга
• 1970 - Международная Ленинская премия «За укрепление мира между народами»
• 1971 - Научная премия Phi Beta Kappa
• 1974 -
• 1975 - Медаль «За научные достижения» Национального научного фонда США
• 1977 - Золотая медаль имени М. В. Ломоносова АН СССР
• 1979 - Премия НАН США по химическим наукам
• 1984 - Медаль Пристли от Американского химического общества
• 1986 - Медаль Лавуазье
• 1990 - Медаль Толмена
• 1994 - Медаль Бенджамина Франклина (Американское философское общество)
• 2008 - Введён в Калифорнийский зал славы

За политический активизм Полинга в его честь был назван Линус Торвальдс .

Библиография

• Паулинг Л. Природа химической связи / Пер. с англ. М. Е. Дяткиной. Под ред. проф. Я. К. Сыркина. - М. ; Л. : Госхимиздат, 1947. - 440 с.
• Полинг Л. Не бывать войне! / Пер. с англ. под ред. акад. А. Топчева. - М. : Иностранная литература, 1960. - 236 с.
• Полинг Л. Витамин С и здоровье / Пер. с англ. Т. Литвиновой и М. Слоним под ред. В. Н. Букина. - М. : Наука, 1974. - 80 с.
• Полинг Л. Общая химия. Пер. с англ. - М. : Мир, 1974. - 846 с.
• Полинг Л., Полинг П. Химия / Под ред. М. Л. Карапетьянца. - М. : Мир, 1978. - 683 с.
• Камерон И., Полинг Л. Рак и витамин С. Обсуждение природы, причин, профилактики и лечения рака (Особая роль витамина С) / Под ред. М. Л. Карапетьянца. - М. : Кобра Интернэшнл, 2001. - 336 с.
• Полинг Л., Икеда Д. Вся жизнь в борьбе за мир. Диалог / Пер. с англ. Ю. М. Канцура. - М. : Издательство МГУ, 2004. - 144 с. - ISBN 5-211-05034-7 .

В родственных проектах

См. также

Примечания

1. Biography.com // Biography.com - 2014.
2. идентификатор BNF : платформа открытых данных - 2011.
3. Комитет исторических и научных работ - 1834.
4. SNAC - 2010.
5. http://muse.jhu.edu/journals/biography/v019/19.4.article.html
6. Linus Pauling, Obituary // The Daily Telegraph / C. Evans - London , Thailand : 1994. - ed. size: 622719 - ISSN 0307-1235
7. Уэйд, Николас Twists in the Tale of the Great DNA Discovery - The New York Times , 2011.
8. LIBRIS - 2013.
9. Полинг Л. К. The Determination With X-Rays of the Structures of Crystals, Dissertation (Ph.D.) - 1925.
10. Полинг, Лайнус на сайте Национальной академии наук США (англ.)
11. Pauling; Linus Carl (1901 - 1994) (англ.)
12. Профиль Лайнуса Карла Паулинга на официальном сайте РАН
13. Kauffman, G. B. An interview with Linus Pauling: [англ. ] / G. B. Kauffman, L. M. Kauffman // Journal of Chemical Education. - 1996. - Vol. 73. - P. 29−32.
14. Sakharov, A. Memoirs: [англ. ] / English translation by R. Laurie. - New York: Knopf, 1990.
15. Hager, T. Force of Nature: The Life of Linus Pauling: [англ. ] . - New York: Simon & Schuster, 1995.

В самом начале двадцатого века, 28 февраля 1901 года, в Портленде, штата Орегон, родился дважды нобелевский лауреат, лауреат советской Ленинской премии и премии мира, химик и кристаллограф Лайнус Полинг (Linus Carl Pauling). Все знают имена Блеза Паскаля или Леонардо да Винчи, проявивших себя в разных областях знаний. Двадцатый век тоже оказался не скуп на рождение гениев. Среди двадцати самых великих учёных всех эпох в списке значатся только два деятеля науки из двадцатого века - Эйнштейн и Полинг.

Семья

Отец будущего учёного - Герман Полинг, был немецким иммигрантом, а мать - Люси Изабель Дарлинг, происходила из старинного ирландского рода. Лайнус Полинг рос вместе с двумя младшими сёстрами - Полиной и Люсиль, в то время как отец часто бывал в разъездах, поскольку работал коммивояжёром от поставщика - медицинской компании. В 1905 году он смог открыть собственную аптеку в городе Кондоне - там же, в Орегоне.

Местечко это расположилось к востоку от океана и было довольно засушливым, однако детям понравилось. Там же маленький Лайнус Полинг начал посещать школу. Читать он научился гораздо раньше и уже вовсю поглощал книги. Отец даже обеспокоился, наблюдая такое раннее развитие мальчика. А потому, когда семья переехала в Портленд в 1910 году, он обратился в местную газету за советом относительно девятилетнего сына, который уже прочёл не только Библию, но и Дарвина - "Теорию эволюции".

Школа

Естественно, что школьные учителя изумлялись тем способностям, которые проявлял Лайнус Полинг. Учился он замечательно, собирал минералы, классифицировал насекомых, очень и очень много читал. Особенно его влекла химия. В 1914 году он уже ставил сложные опыты у себя дома вместе с одноклассником Ллойдом Джефферсом.

Однако семья переживала довольно сложные в материальном плане времена, а потому с учёбой поначалу не всё шло ровно. Время от времени приходилось её прерывать, чтобы подзаработать и хоть немного помочь семье. Учителей он, однако, впечатлял всегда. Не только в школе, но и в сельскохозяйственном колледже, куда поступил, чтобы стать инженером-химиком и где обучение было бесплатным.

Почему химия?

Склонность к этой науке Лайнус Карл Полинг перенял от отца-фармацевта, который готовил разнообразные мази и порошки в своей аптеке. Жаль, что он рано умер, в противном случае химии мальчик научился бы не из учебников. Тем более, что отец прекрасно видел, какие у мальчика способности и как он тянется к знаниям. Именно отец пополнил домашнюю библиотеку книгами по химии. Однако уже в девять лет Лайнус отца потерял. И тогда в семье наступила нужда.

С самого раннего детства мальчик подрабатывал - и посуду мыл в маленьком кафе, и бумагу сортировал в типографии, даже получить диплом в школе не удалось. Однако в бесплатном колледже он проявил такие незаурядные способности, что в аспирантуру технологического института в Калифорнии его приняли незамедлительно. В 1923 году он её окончил, получив наивысшее отличие и две научные степени - доктора химических наук и бакалавра по физике. Сразу после окончания этого учебного заведения Лайнус женился и был счастлив с Эйве Миллер целых пятьдесят восемь лет.

Первые работы

Частный фонд помог молодому учёному стипендией, что дало ему возможность целый год стажироваться у европейских светил: в Мюнхене - у Зоммерфельда, в Цюрихе - у Шрёдингера, в Копенгагене - у Нильса Бора. Уже тогда начал писать Лайнус Полинг книги, а первой была издана в тридцатые годы работа о природе и структуре молекул и кристаллов. Она совершила буквально переворот в химии, и развитие науки потекло в заданном на многие годы вперёд направлении.

Книга быстро разошлась по миру, её перевели на многие десятки языков, а доктор Лайнус Полинг по праву стал в ряду ведущих учёных своего времени. Вторая мировая война заставила переключиться с чистой науки на военную: Полинг изобрёл новые виды взрывчатки и ракетного топлива, придумал генератор кислорода для самолётов и подводных лодок, а также создал синтез плазмы крови для работы медиков в полевых условиях. Вклад в борьбу с фашизмом был огромен и отмечен медалью Соединённых Штатов. Но продолжалось это признание недолго.

Борьба за мир

В 1954 году Лайнус Полинг получил первую Нобелевскую премию. Даже если бы он перестал заниматься наукой, остановившись на объяснении строения сложных молекул, его имя навсегда осталось бы в истории науки. Естественно, учёный работу продолжил, хотя год от года всё труднее ему работалось в Соединённых Штатах. Дело в том, что Лайнус Полинг потерял благонадёжность в своей стране, выступив против применения атомного оружия после бомбардировки Хиросимы и Нагасаки. Учёный начал развёрнутую кампанию, будучи в комиссии по национальной безопасности.

Разъезжая по Америке, он читал лекции об этой новой опасности, а в 1946-м основал антивоенный комитет, состоявший из учёных-ядерщиков. Он всему обществу донёс правду о последствиях применения ядерного оружия, доказав, что испытания его в атмосфере безвредными быть не могут. Особенно подействовали на публику его расчёты: пятьдесят пять тысяч маленьких американцев родятся инвалидами, а пятьсот тысяч будут мертворождёнными, потому что даже в самых малых дозах стронций-90 вызывает лейкемию и рак костей, а йод-131 грозит буквально каждому раком щитовидной железы.

Резонанс

В США поднялась буря, народ негодовал и протестовал, а правительство внесло Полинга в список неблагонадёжных граждан, будучи вне себя от злости, потому что опровергнуть заявления Полинга им было абсолютно нечем. В 1952 году его не пустили на Лондонскую конференцию, где он обещал продемонстрировать спираль ДНК, ему просто не выдали заграничный паспорт. И потому так случилось, что приоритет в этом открытии достался Крику и Уотсону. Однако Полингу это было безразлично, он продолжал борьбу против ядерного вооружения с ещё большим упорством.

В 1958-м его объявили агентом Кремля из-за воззвания, которое подписали одиннадцать тысяч учёных из сорока девяти стран мира. Тогда же вышла его новая книга "Не быть войне!", тираж которой по всему миру составил многие миллионы. В 1960-м он собирал подписи под воззванием, содержащим призыв к запрещению ядерных испытаний. Полингу пригрозили тюрьмой, но он только рассмеялся в ответ. Началась откровенная травля. Распускались слухи, противоречащие друг другу: одни кричали, что он работает на СССР, другие предъявляли заключение ведущих психиатров, что Полинг не в своём уме. И тут случилось событие, заставившее замолчать и тех, и этих. Лайнус Полинг получил вторую Нобелевскую премию - премию мира.

Победа

Травля, однако, не прекратилась. Мнение Нобелевского комитета и его решение пытались оспорить. В газетах Полинга называли не иначе как peacnik - неологизм, составленный из английского слова "мир" и русского суффикса, взятого от слова "спутник" (который, кстати, опережая американские, уже полетел в космос). Полинг на всё это не реагировал, он был занят составлением договора о прекращении ядерных испытаний. И в 1963 году СССР, Англия и США именно этот договор подписали по требованию мировой общественности.

Самого Лайнуса Полинга, конечно же, никто и не вспомнил, здесь слава досталась политикам, однако спас миллионы жизней именно он. Тем временем, возможности продолжать научную работу у мятежного учёного иссякли, поскольку финансовую поддержку борцу за мир теперь не оказывал никто. Учёный счёл более важным продолжение общественной деятельности, и в 1965 году подписал ещё один крамольный документ. Это была декларация о гражданском неповиновении по поводу войны во Вьетнаме. В этом был весь Лайнус Полинг.

Витамины

Из университета Калифорнии учёный был вынужден уйти и перебрался в Стаффорд, однако чиновники от правительства не оставили его в покое. Здоровье Полинга резко ухудшилось. Генетически он явно не родился долгожителем, отец умер в тридцать четыре, мать - в сорок пять. А больные почки по тем временам - смертный приговор. Жёсткая диета не помогала. Однако Полинг не был бы Полингом, если не нашёл бы выход. В 1966-м он уже получил медаль за объединение медицинской и биологической наук. По совету биохимиков, в том числе и Ирвина Стоуна, он начал принимать витамин С. Уже существовало понятие, что убивают людей не бактерии и вирусы.

Просто почти все млекопитающие, кроме обезьян и человека, умеют синтезировать в организме аскорбиновую кислоту, причём печень вырабатывает его в точной пропорции к весу тела. И снова сделал расчёты Лайнус Полинг: витамины для взрослого человека должны составлять примерно десять-двенадцать грамм в день. С пищей он получает в двести раз меньше. Испробовал он этот метод, разумеется, на себе. Простуды прекратились.

Снова против течения

В 1970-м вышла новая книга Полинга о витамине С и обычной простуде, и мгновенно стала бестселлером. Академия наук США рекомендовала взрослому мужчине только 0,06 грамма витамина С в день, а Полинг советовал от шести до восемнадцати полноценных граммов. То есть, в сто раз больше.

Доза должна быть индивидуальной, и вычислить её просто: увеличивать понемногу до тех пор, пока кишечник не взбунтуется. Врачи-практики отнеслись к этой методике настороженно, однако американцы поверили, и в течение двух недель запасы аскорбиновой кислоты иссякли в аптеках. А вот дорогие препараты, даже те, которые рекламировались очень широко, раскупаться перестали практически совсем. Фармацевтические компании были в ярости.

В 2001 году исполнилось сто лет со дня рождения выдающегося американского биохимика Лайнуса Полинга (1901 - 1994). Полинг, который стоит в одном ряду с Альбертом Эйнштейном как один из первейших ученых умов XX в., удостоен двух - посчитайте! - двух полных, не деленных ни с кем Нобелевских премий. Первую, в 1954 г., он получил по химии за монументальный вклад в развитие учения о природе химической связи, а вторую, в 1962 г., Нобелевскую премию Мира за бесстрашные выступления против атомных испытаний в атмосфере и раскрытие той серьезной опасности, которой при этом подвергается человечество вследствие врожденных пороков и выкидышей. Мы все чрезвычайно обязаны доктору Полингу за то, что он, вооруженный знаниями и пониманием радиохимии, восстал против общих заверений супердержав, которые преуменьшали опасность атомных испытаний. Это человек огромной значимости, как в науке, так и в деле мира.

Не многие знают, что тридцать последних лет своей долгой и яркой карьеры он посвятил исследованию аскорбиновой кислоты (витамина С) и широте ее клинического применения. Интерес доктора Полинга к аскорбиновой кислоте возник примерно лет тридцать назад, да и то случайно. По-видимому, он выступал в Нью-Йорке и сказал в своем выступлении, что хотел бы прожить еще двадцать пять лет (тогда ему было около шестидесяти пяти), чтобы посмотреть, как осуществляются некоторые выдвинутые им принципы. Он надеется, сказал Полинг, что сможет прожить столько, ибо здоровье его достаточно хорошее, он редко болеет, только страдает от простуд. Это признание получило отклик. Ирвин Стоун сказал Полингу, что, если он хочет избежать простуд и жить дольше, ему следует принимать по несколько граммов витамина С каждый день.

Будучи человеком любознательным, Полинг углубился в проблему с целью обосновать такое заявление и твердо убедился в том, что это не болтовня. Он решил, что самым убедительным доказательством правоты идеи будут опыты, поставленные над собой. Когда он опубликовал собственные мысли по этому поводу в книге под названием "Vitamin С аnd the Соmmon Соld" ("Витамин С и обычная простуда"), предлагая необходимые для здоровья дозы в пределах от 4-5 до 12-15 г витамина С ежедневно и ручаясь, что именно так можно предотвратить и купировать простуду, его взгляды были с ходу отметены большинством традиционных медицинских учреждений. Вот человек, чей острый, пытливый ум революционизировал химию, чей голос звучал в одиночестве, оповещая об опасности атомных испытаний в атмосфере; теперь он делился с миром своим представлением о том, как нечто очень простое, типа витамина С, может служить оружием при вирусных и других заболеваниях. Это, несомненно, достойная задача, по крайней мере достойная научного исследования. И в конце концов оказалось, как это уже бывало в истории, что скромный витамин действительно может быть чудодейственным средством против серьезной болезни, как и не впервые выяснилось, что Лайнус Полинг был прав, а остальные ошибались. Но традиционные медицинские учреждения без всякой серьезной проверки игнорировали его гипотезу. И не первой величины светила ученого мира ухмылялись: "У бедного старого Лайнуса крыша поехала с этим витамином С". Но, как бывало и раньше, время доказало его правоту.

Доктор Полинг активно участвовал в исследовании потенциально положительного воздействия аскорбиновой кислоты при сердечных заболеваниях, раке, вирусных заболеваниях в Полинговском институте науки и медицины в Пало Алто, Калифорния. С каждым днем увеличивается количество информации, подтверждающей защитное, превентивное и терапевтическое действие витамина С . Надо сказать, что витамины не могут Вас спасти от нездорового в целом образа жизни. Витамины - это как ремни безопасности. Когда Вы пристегиваете ремни, это еще не гарантия безопасной езды, это просто предохраняет Вас в случае аварии. Применение витаминов действует так же: оно не поможет Вам при плохом питании или иных пренебрежениях своим здоровьем, но дает дополнительный шанс на защиту. Это подтверждает долгая и активная жизнь доктора Полинга, который принимал по 18 г аскорбиновой кислоты (витамина С) и 800 МЕ токоферола (витамина Е) в день начиная с седьмого десятка на протяжении почти тридцати лет! Он дожил до 93 лет, и сама его жизнь - отличный пример положительного влияния витаминов.

Лайнус Полинг и

Аскорбиновая кислота - витамин С

(1901 - 1994г.) Имя Полинга включено в список 20 величайших учёных всех времён, составленный по результатам опроса учёных (наряду с Галилеем, Ньютоном, Дарвином и Эйнштейном). Только два человека - Полинг и Эйнштейн - представляют в этом списке уходящий век. Полинг - учёный редкой широты интересов и глубины познания. По словам Эйнштейна, он "истинный гений".

Все знают, что некоторые вещества, необходимые человеку, не синтезируются в организме, а поступают извне. В первую очередь это витамины и незаменимые аминокислоты, важнейшие компоненты полноценного питания. Но мало кто задает себе вопрос: как получилось, что более десятка абсолютно необходимых веществ в нашем организме не синтезируется? Живут ведь лишайники и низшие грибы на минимуме органики и все необходимое создают в собственной биохимической кухне. Почему у нас так не выходит?

Вещества, которые добываются во внешней среде (а значит, могут поступать нерегулярно или совсем пропасть), вряд ли заняли бы важные "посты" в метаболизме. Вероятно, наши предки умели синтезировать и витамины, и все аминокислоты. Позднее гены, кодирующие нужные ферменты, были испорчены мутациями, но мутанты не погибали, если находили пищу, которая восполняла дефицит. Они даже получали преимущество перед немутантной родней: переваривание пищи и удаление отходов требует меньше энергии, чем синтез полезного вещества de novo. Неприятности начинались только при перемене рациона...

Очевидно, что-то подобное происходило и с другими видами. Кроме людей и человекообразных обезьян, аскорбиновую кислоту не умеют синтезировать и другие исследованные приматы (например, беличья обезьяна, макака-резус), морские свинки, некоторые летучие мыши, 15 видов птиц. А у многих других животных (в том числе у крыс, мышей, коров, коз, кошек и собак) с аскорбиновой кислотой все в порядке.

Интересно, что и среди морских свинок, и среди людей встречаются индивидуумы, которые неплохо обходятся без аскорбинки или нуждаются в гораздо меньших ее количествах. Самый знаменитый из таких людей - Антонио Пифагегга, спутник и хронист Магеллана. В его корабельном журнале отмечено, что во время путешествия на флагманском корабле "Тринидад" 25 человек из 30 заболело цингой, сам же Пифагегга, "благодарение Богу, не испытал такого недуга". Современные опыты с добровольцами также показали, что бывают люди с уменьшенной потребностью в витамине С: по долгу не едят ни фруктов, ни зелени и хорошо себя чувствуют. Возможно, в их генах произошли исправления, вернувшие активность, или же появились другие мутации, позволяющие более полно усваивать витамин С из пищи.Но пока запомним главное: потребность в аскорбиновой кислоте индивидуальна

Превращение аскорбиновой кислоты в дегидроаскорбат необходимо для нормального протекания некоторых важнейших клеточных реакций. Действие витамина С как стимулятора иммунной системы еще не до конца изучено, но сам факт стимуляции не подлежит сомнению

Немного биохимии

Зачем вообще нужно это незаменимое вещество? Основная роль аскорбиновой кислоты (точнее, аскорбат-иона, поскольку в нашей внутренней среде эта кислота диссоциирует) - участие в гидроксилировании биомолекул (рис.1). Во многих случаях для того, чтобы фермент присоединил к молекуле ОН-группу, одновременно должно произойти окисление аскорбат-иона до дегидроаскорбата. (То есть витамин С работает не каталитически, а расходуется, как и другие реагенты.)

Важнейшая реакция, которую обеспечивает витамин С, - синтез коллагена. Из этого белка, по сути, сплетено наше тело. Коллагеновые тяжи и сетки формируют соединительные ткани, коллаген содержится в коже, костях и зубах, в стенках сосудов и сердца, в стекловидном теле глаз. А чтобы вся эта арматура могла собраться из белка-предшественника, проколлагена, определенные аминокислоты в его цепочках (пролин и лизин) должны получить ОН-группы. Когда аскорбинки не хватает, наблюдается дефицит коллагена: прекращается рост организма, обновление стареющих тканей, заживление ран. Как следствие - цинготные язвы, выпадение зубов, повреждения стенок сосудов и прочие страшные симптомы.

Другая реакция, в которой участвует аскорбат, превращение лизина в карнитин, протекает в мышцах, а сам карнитин необходим для мышечных сокращений. Отсюда усталость и слабость при С-авитаминозах. Кроме того, организм использует гидроксилирующее действие аскорбата, чтобы превращать вредные соединения в безвредные. Так, витамин С очень неплохо способствует выведению холестерина из организма: чем больше витамина принимает человек, тем быстрее холестерин превращается в желчные кислоты. Сходным образом быстрее выводятся и бактериальные токсины.

С обратным процессом - восстановлением аскорбата из дегидроаскорбата - по-видимому, связано действие витаминов-синергистов С (то есть усиливающих эффект от его приема): многие из этих витаминов, как, например, Е, обладают восстановительными свойствами. Интересно, что восстановление аскорбата из полудегидроаскорбата тоже вовлечено в очень важный процесс: синтез дофамина, норадреналина и адреналина из тирозина.

Наконец, витамин С вызывает физиологические эффекты, механизм которых еще не раскрыт до конца, но наличие их четко продемонстрировано. Самый известный из них - стимуляция иммунной системы. В усиление иммунного ответа вносит вклад и увеличение числа лимфоцитов, и быстрейшее перемещение фагоцитов к месту инфекции (если инфекция локальна), и некоторые другие факторы. Показано, что в организме больного при регулярных приемах витамина С повышается выработка интерферона.

От рака до сенной лихорадки

Из сказанного в предыдущей главе легко вычислить, какие болезни должен предотвращать витамин С. Про цингу мы говорить не будем, поскольку надеемся, что нашим читателям она не угрожает. (Хотя даже в развитых странах иногда болеют цингой. Причина, как правило, - не отсутствие денег на фрукты, а лень и равнодушие больного. Апельсины, конечно, дорогое удовольствие, но смородина летом и квашеная капуста зимой никого еще не разорили.)

Однако цинга - экстремальный случай авитаминоза С. Потребность в этом витамине возрастает и во многих других случаях. Усиление иммунного ответа и активный синтез коллагена - это и заживление ран и ожогов, и послеоперационная реабилитация, и торможение роста злокачественных опухолей. Как известно, опухоли, чтобы расти, выделяют в межклеточное пространство фермент гиалуронидазу, который "разрыхляет" окружающие ткани. Ускорив синтез коллагена, организм мог бы противодействовать этому разбойному нападению, локализовать опухоль и, может быть, даже задушить ее в коллагеновых сетях.

Разумеется, простое и общедоступное средство от рака не внушает доверия. Но надо подчеркнуть, что сам Полинг никогда не призывал онкологических больных заменить все виды терапии ударными дозами аскорбиновой кислоты, а предлагал применять и то, и другое. А не испробовать средcтво, которое теоретически может помочь, было бы преступно. Еще в 70-е годы Полинг и шотландский медик Айвен Камерон провели несколько серий экспериментов в клинике "Вейл оф Левен" в Лох-Ломондсайде. Результаты были настолько впечатляющими, что в скором времени Камерон перестал выделять среди своих пациентов "контрольную группу" - счел безнравственным ради чистоты эксперимента лишать людей лекарства, которое доказало свою пригодность Действие сверхдоз аскорбиновой кислоты при восьми видах онкологических заболеваний. В контрольной группе спасти не удалось никого, а среди пациентов Полинга и Камерона есть выздоровевшие

Сходные результаты получил доктор Фукуми Моришиге в Японии, в онкологической клинике города Фукуока. По данным Камерона, у 25% больных, получавших по 10 г аскорбиновой кислоты в день на поздней стадии рака, замедлялся рост опухоли, у 20% опухоль переставала изменяться, у 9% - регрессировала, и у 1% наблюдалась полная регрессия. Идейные противники Полинга резко критикуют его работы в этой области, но десятки человеческих жизней - аргумент весомый.

Про лечение гриппа и простуды "по Полингу" знают все. Регулярный прием больших доз аскорбинки снижает заболеваемость. Сверхдозы при первых симптомах предотвращают болезнь, а сверхдозы, принятые с опозданием, облегчают ее течение. С этими положениями Полинга уже никто всерьез и не спорит. Споры идут лишь о том, на сколько процентов и при каких условиях приема снижается процент заболевших и ускоряется выздоровление. (Об этом мы еще поговорим.) Снижение температуры после приема витамина С вызывается его противовоспалительным эффектом - угнетением синтеза специфических сигнальных веществ, простагландинов. (Так что жертвам сенной лихорадки и прочим аллергикам аскорбинка тоже может быть полезна.)

Подобным образом действуют многие антигистаминные средства, например аспирин. . С одним "но": синтез одного из простагландинов, а именно PGE1, аскорбиновая кислота не угнетает, а стимулирует. Между тем именно он повышает специфический иммунитет.

Суточная доза по Минздраву и по горилле

Словом, в том, что витамин С полезен для здоровья, не сомневаются даже самые непримиримые противники Полинга. Яростные споры на протяжении тридцати с лишним лет идут только о количестве, в котором его надо принимать.

Прежде всего, откуда взялись общепринятые нормы - суточные дозы витамина С, которые фигурируют в энциклопедиях и справочниках? Ежедневная норма для взрослого мужчины, рекомендуемая Академией наук США, - 60 мг. Наши нормы варьируют в зависимости от пола, возраста и профессии человека: 60 - 110 мг для мужчин и 55 - 80 для женщин. При этих и больших дозах не бывает ни цинги, ни выраженного гиповитаминоза (утомляемости, кровоточивости десен). По данным статистики, у людей, потребляющих не менее 50 мг витамина С, признаки старости проявляются позже на 10 лет, чем у тех, чье потребление не дотягивает до этого минимума (зависимость тут не плавная, а именно скачкообразная).

Однако минимальная и оптимальная доза - не одно и то же, и, если человек не болен цингой, это не означает, что он совершенно здоров. Мы, несчастные мутанты, неспособные обеспечить себя этим жизненно важным веществом, должны быть рады любому его количеству. Но сколько витамина С нужно для полного счастья?

Содержание аскорбинки в организме (как и других веществ, необходимых всем органам и тканям) часто выражают в миллиграммах на единицу веса животного. В организме крысы синтезируется 26 - 58 мг аскорбиновой кислоты на килограмм. (Таких больших крыс, к счастью, не бывает, но в килограммах удобнее сравнивать данные по разным видам.) Если пересчитать на средний вес человека (70 кг), это даст 1,8 - 4,1 г - по порядку величины ближе к Полингу, чем к официальным нормам! Сходные данные получены и для других животных.

Горилла, которая, как и мы, дефектна по синтезу аскорбиновой кислоты, но, в отличие от нас, сидит на вегетарианской диете, в сутки потребляет около 4,5 г витамина С. (Правда, надо иметь в виду, что средняя горилла весит больше среднего человека.) А если бы человек строго придерживался растительной диеты, он получал бы на свои 2500 калорий, необходимых для жизни, от двух до девяти граммов аскорбинки. Питаясь одной смородиной и свежим перцем, можно съесть и все 15 граммов. Получается, что "лошадиные дозы" вполне физиологичны и соответствуют обычному здоровому метаболизму.

Однако у большинства людей свободного времени меньше, чем у горилл. Целый день пережевывать низкокалорийную свежую зелень, овощи и фрукты нам не позволят дела. И вегетарианская диета, содержащая вареные продукты, положения не поправит. Обычный полноценный дневной рацион без сыроядения и прочего героизма дает всего лишь около 100 мг. Даже если положить в тарелку капустного салата и запить его апельсиновым соком.

Таким образом, у современных горожан нет иного выхода, кроме дополнительного приема витамина С Мы попались в ловушку, поставленную эволюцией, - сначала утратили собственный механизм синтеза аскорбиновой кислоты, а потом научились охотиться и ступили на путь цивилизации, который увел нас от зелени и фруктов, положенных высшим приматам, прямо к цинге и гриппу. Но те же достижения цивилизации подарили нам биохимию и органический синтез, который позволяет получать дешевые и общедоступные витамины. Почему бы не воспользоваться этим преимуществом?

"Любой препарат в больших дозах становится ядом. Медикам давно известны гипервитаминозы - болезни, вызванные избытком витамина в организме. Вполне вероятно, что пациент Полинга, начав лечиться от одной болезни, заработает другую". Это для Полинга вопрос принципиальный. В своих книгах он часто вспоминает, как в 60-е годы, занимаясь биохимией психических заболеваний, узнал о работах канадских врачей, которые давали ударные дозы витамина В3, (до 50 г в день) больным шизофренией. Полинг обратил внимание на парадоксальное сочетание свойств: высокая биологическая активность при минимальной токсичности. Тогда же он назвал витамины и подобные им соединения "ортомолекулярными веществами", чтобы отличить от других лекарств, которые не столь легко вписываются в естественный метаболизм.

Витамины вообще и аскорбиновая кислота в частности, пишет Полинг, значительно менее ядовиты, чем обычные широко распространенные средства от простуды. Аспирином ежегодно травятся насмерть десятки людей, однако не наблюдалось ни одного случая отравления аскорбинкой. Что касается избытка в организме: описаны гипервитаминозы А, D, но гипервитаминоза С до сих пор не описал никто. Единственный неприятный эффект при его употреблении в больших дозах - послабляющее действие.

"Избыток аскорбиновой кислоты способствует камнеобразованию, вреден для печени, уменьшает выработку инсулина. Лечение сверхдозами аскорбиновой кислоты не может быть применено, если больному необходимо поддерживать щелочную реакцию мочи". Разговоры о вреде витамина С до сих пор идут на уровне эмоционального противопоставления "таблеток" и "естественного". Не было ни одного корректного, хорошо спланированного эксперимента, который бы убедительно продемонстрировал этот вред. А в тех случаях, когда почему-либо нежелателен прием больших доз кислого вещества, можно принимать, например, аскорбат натрия. (Его легко приготовить, растворив порцию аскорбинки в стакане воды или сока и, "погасив" содой, сразу выпить.) Аскорбат так же дешев и так же эффективен, а реакция у него щелочная.

"Нет смысла принимать огромные дозы витамина С, которые рекомендует Полинг, так как избыток все равно не усваивается, а выводится из организма с мочой и калом". Действительно, при потреблении аскорбинки в небольших количествах (до 150 мг в день) ее концентрация в крови примерно пропорциональна потреблению (около 5 мг/литр на каждые 50 мг проглоченных), а при увеличении дозы эта концентрация возрастает медленнее, зато растет содержание аскорбата в моче. Но по-другому и быть не может. Первичная моча, фильтрующаяся в почечных канальцах, находится в равновесии с плазмой крови, и в нее попадают многие ценные вещества - не только аскорбат, но и, например, глюкоза. Затем моча концентрируется, происходит обратное всасывание воды, а специальные молекулярные насосы возвращают в кроветок все ценные вещества, которые жалко терять, в том числе и аскорбат. При потреблении около 100 мг аскорбинки в сутки обратно в кровь возвращается более 99%. Очевидно, работа насоса обеспечивает наиболее полное усвоение доз, близких к минимальной: дальнейшее увеличение мощности - это слишком большие по эволюционным меркам затраты.

Понятно, что чем больше начальная (сразу после переваривания пищи) концентрация аскорбинки в крови, тем больше потери. Но все же и при дозах более 1 грамма три четверти витамина усваивается, а при огромных "полинговских" дозах (более 10 граммов) около 38% витамина остается в крови. Кроме того, аскорбиновая кислота в моче и кале предотвращает развитие рака кишечника и мочевого пузыря.

"Сверхдозы аскорбиновой кислоты препятствуют зачатию, а у беременных могут вызывать выкидыш". Предоставляем слово самому Лайнусу Полингу. "Основанием для таких за явлений послужила короткая заметка двух врачей из Советского Союза, Самборской и Фердмана (1966). Они сообщили, что двадцати женщинам в возрасте от 20 до 40 лет с задержкой менструации от 10 до 50 дней орально давали по 6 г аскорбиновой кислоты в течение каждого из трех последовательных дней и что у 16 из них после этого возобновились менструации. Я написал Самборской и Ферд ману письмо с просьбой сообщить, проводился ли какой-нибудь тест на беременность, но вместо ответа они прислали мне еще один экземпляр своей статьи".

Вот так и возникают мифы. А в Америке аскорбинку в сочетании с биофлавоноидами и витамином К прописывают как раз для предотвращения выкидыша. Аскорбинку в больших дозах применяют и для профилактики перенашивания беременности, на последних неделях срока. Но в этих случаях ее действие скорее нормализующее, чем наоборот. И в норме аскорбиновая кислота беременной женщине очень нужна: когда ребенок растет, синтез коллагена идет полным ходом. Еще в 1943 году было установлено, что концентрация аскорбата в крови пуповины примерно в четыре раза превышает концентрацию в крови матери: растущий организм избирательно "высасывает" нужное вещество. Будущим мамам даже официальная медицина рекомендует повышенную норму аскорбинки (например, таблетки для беременных и кормящих женщин "Lady"s formula" содержат ее 100 мг). И даже российские врачи иногда советуют беременным принимать аскорбинку, чтобы не заболеть гриппом: при первых, самых слабых симптомах или после контакта с больным - полтора грамма, на второй и на третий день - по грамму.

По таблетке за сигаретку

Итак, норма аскорбинки по Полингу - 6 - 18 г в сутки. Но все-таки шесть или восемнадцать? Почему такой разброс и сколько надо принимать лично вам?

Внимательный читатель, конечно, обратил внимание на неувязку в предыдущей главе: если каждые 50 мг аскорбинки повышают ее концентрацию в крови на 5 мг/литр, а объем крови у человека 4 - 6 литров, то почему говорится о 99% усвоения? На самом деле все правильно: примерно половину витамина С сразу поглощают клетки и ткани, которые в нем нуждаются. Но как узнать, сколько именно витамина им нужно? Мы говорили, что потребность в аскорбинке сугубо индивидуальна. Она зависит и от массы тела, и от физической активности, и от состояния здоровья пациента, и от его личных биохимических особенностей (например, от того, насколько эффективем механизм обратного всасывания).

Способ научный - нагрузочный тест: принять определенное количество аскорбиновой кислоты (допустим, 1 г) и потом в течение 6 часов замерять ее концентрацию в моче. Так можно определить, насколько интенсивно ткани поглощают витамин и какая его доля остается в организме. У большинства людей в мочу попадут 20 - 25%. Но если в моче аскорбинки>/I> не будет совсем или будет очень мало, это значит, что человеку нужна большая доза.

Более простой способ - принимать суточную дозу в один прием и увеличивать ее, пока не ощутите слабительный эффект. Полинг считает, что этот "предел кишечной толерантности" четко коррелирует с истинной потребностью организма в аскорбиновой кислоте. (К сожалению, у Полинга не говорится, как вводить поправку тем, у кого без аскорбинки проблемы со стулом.) Обычно эффект наступает в интервале 4 - 1 5 граммов, но тяжело больные люди могут потреблять и гораздо больше.

Интересно, что у одного и того же человека потребность в аскорбинке изменяется в зависимости от того, здоров он или болен. Повышенная потребность в аскорбинке наблюдается при бактериальных инфекциях, психических заболеваниях и у злостных курильщиков. Экспериментально показано, что каждая выкуренная сигарета разрушает 2,5 мг витамина С. А дальше, господа курильщики, считайте сами, сколько вы должны вашему организму за полпачки в день...

Немаловажное замечание: тот, кто начал принимать большие дозы витамина С, должен иметь в виду, что прекращать прием нежелательно - это может ухудшить самочувствие (сам Полинг называет это "эффектом отката"). Но не лучше ли попасть в биохимическую зависимость от витамина, чем от сигарет и алкоголя?

А в общем, согласны мы с Полингом или нет относительно сверхдоз, его аргументация помогает взглянуть правде в глаза. Естественным образом, вместе с пищей, мы, трудоголики смутного времени, не получим даже минимального необходимого количества аскорбинки. Хотя бы одну желтенькую таблетку принять надо.

Памятка:

витамин С в продуктах разрушается быстрее при нагревании с доступом воздуха, в щелочной среде, а также при контакте даже с ничтожными количествами железа и особенно меди. Поэтому старайтесь пользоваться эмалированной посудой; ягоды лучше разминать деревянной ложкой, чем протирать через сито или крутить в мясорубке. Неплохо добавить в компот щепотку лимонной кислоты. В блюдах с высоким содержанием белка или крахмала витамин С сохраняется лучше, так как белки связывают медь.

Витамин С уменьшается так же из-за воздействия света, курения и кофеина.

Муниципальная средняя школа №8

Реферат

на тему:

Лайнус Карл Полинг
"Как жить долго и быть здоровым"

Выполнила:
ученица 11 Б класса
Шарова Ольга

Утвердил:
учитель биологии
Кузнецова Л. А.

Кострома 2001 год.

"Жизнь - это не свойство какой-либо
одной молекулы, а скорее результат взаимодействия между молекулами"
Лайнус Полинг

Введение

"ОН НАСТОЯЩИЙ гений!" - Альберт Эйнштейн о Лайнусе Полинге". Телевизионный рекламный ролик вот уже, наверное, месяца два напоминает нам о 100-летии со дня рождения действительно незаурядного американского ученого. Однако в такое бескорыстие рекламодателей верится с трудом. В конце концов, почему бы не напомнить о дне рождения самого Альберта Эйнштейна (14 марта 1879 г.). Да мало ли еще достойных имен в мире науки! Почему же все-таки Лайнус Карл Полинг?

Полинг, Крик и Уотсон возможно не осознавали в свое время, что их работы подвели к порогу новой эры в биологической науке. К моменту открытия двойной спирали биология, и химия были в первую очередь ремеслом, искусством практики. Эти науки создавались небольшими группами людей в основном в рамках академических исследований. Но семена перемен были уже посеяны. Благодаря ряду открытий в области лекарственных средств, и в первую очередь благодаря открытиям вакцины против полиомелита и пенициллина, наука биология подошла вплотную к тому, чтобы стать отраслью промышленности.

Сегодня такие области, как органическая химия, молекулярная биология и основные исследования по созданию лекарственных препаратов перестали быть делом небольшого числа «ремесленников»; они превратились в промышленное производство. Академические исследования еще продолжаются, однако же, явно большая часть исследователей и финансов, выделяемых на исследования, сосредоточены в фармацевтической промышленности. Союз науки с промышленностью, по меньшей мере, непрост. С одной стороны, фармацевтические компании в состоянии финансировать исследования в объемах, о которых академические институты могут только мечтать. С другой стороны, это финансирование направляется только в темы, представляющие для компаний интерес. Судите сами, что предпочтет профинансировать фармацевтическая компания: исследования в области поисков способов излечения болезни, или исследования.

Биография

Американский химик Лайнус Карл Полинг (Паулинг) родился в Портленде (штат Орегон), в семье Льюси Айзабелл (Дарлинг) Полинг и Хермана Хенри Уильяма Полинга, фармацевта. Полинг-старший умер, когда его сыну исполнилось 9 лет. Полинг с детства увлекался наукой. Вначале он собирал насекомых и минералы. В 13-летнем возрасте один из друзей Полинг приобщил его к химии, и будущий ученый начал ставить опыты. Делал он это дома, а посуду для опытов брал у матери на кухне. Лайнус посещал Вашингтонскую среднюю школу в Портленде, но не получил аттестата зрелости. Тем не менее, он записался в Орегонский государственный сельскохозяйственный колледж (позже он стал Орегонским государственным университетом) в Корваллисе, где изучал главным образом химическую технологию, химию и физику. Чтобы поддержать материально себя и мать, он подрабатывал мытьем посуды и сортировкой бумаги. Когда Полинг учился на предпоследнем курсе, его как на редкость одаренного студента приняли на работу ассистентом на кафедру количественного анализа. На последнем курсе он стал ассистентом по химии, механике и материалам. Получив в 1922 г. степень бакалавра естественных наук в области химической технологии, Полинг приступил к подготовке докторской диссертации по химии в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене.

Полинг был первым в Калифорнийском технологическом институте, кто по окончании этого высшего учебного заведения сразу стал работать ассистентом, а затем преподавателем на кафедре химии. В 1925 г. ему была присуждена докторская степень по химии summa cum laude (с наивысшей похвалой. – лат .). В течение последующих двух лет он работал исследователем и был членом Национального научно-исследовательского совета при Калифорнийском технологическом институте. В 1927 г. П. получил звание ассистент-профессора, в 1929 – адъюнкт-профессора, а в 1931 г. – профессора химии.

Работая все эти годы исследователем, Полинг стал специалистом по рентгеновской кристаллографии – прохождению рентгеновских лучей через кристалл с образованием характерного рисунка, по которому можно судить об атомной структуре данного вещества. Применяя этот метод, Лайнус изучал природу химических связей в бензоле и других ароматических соединениях (соединениях, которые, как правило, содержат одно или несколько бензольных колец и обладают ароматичностью). Стипендия Гуггенхейма позволила ему провести учебный год за изучением квантовой механики у Арнольда Зоммерфельда в Мюнхене, в Цюрихе и у в Копенгагене. Созданной Шредингером в 1926 г. квантовой механике, которая была названа волновой механикой, и изложенному Вольфгангом Паули в 1925 г. принципу запрета предстояло оказать глубокое влияние на изучение химических связей.

В 1928 г. Полинг выдвинул свою теорию резонанса, или гибридизации, химических связей в ароматических соединениях, которая основывалась на почерпнутой из квантовой механики концепции электронных орбиталей. В более старой модели бензола, которая время от времени еще использовалась для удобства, три из шести химических связей (связывающих электронные пары) между смежными атомами углерода были одинарными связями, а остальные три – двойными. Одинарные и двойные связи чередовались в бензольном кольце. Таким образом, бензол мог обладать двумя возможными структурами в зависимости от того, какие связи были одинарными, а какие – двойными. Известно было, однако, что двойные связи короче, чем одинарные, а дифракция рентгеновских лучей показывала, что все связи в молекуле углерода имеют равную длину. Теория резонанса утверждала, что все связи между атомами углерода в бензольном кольце были промежуточными по характеру между одинарными и двойными связями. Согласно модели Полинга, бензольные кольца можно рассматривать как гибриды их возможных структур. Эта концепция оказалась чрезвычайно полезной для предсказания свойств ароматических соединений.

В течение последующих нескольких лет Лайнус продолжал изучать физико-химические свойства молекул, особенно связанных с резонансом. В 1934 г. он обратил внимание на биохимию, в частности на биохимию белков. Совместно с А.E. Мирски он сформулировал теорию строения и функции белка, вместе с Ч.Д. Корвеллом изучал влияние оксигенирования (насыщения кислородом) на магнитные свойства гемоглобина, кислородсодержащего белка в красных кровяных клетках.

Когда в 1936 г. умер Арту Нойес, Полинг был назначен деканом факультета химии и химической технологии и директором химических лабораторий Гейтса и Креллина в Калифорнийском технологическом институте. Находясь на этих административных должностях, он положил начало изучению атомной и молекулярной структуры белков и аминокислот (мономеров, из которых состоят белки) с применением рентгеновской кристаллографии, а в учебном 1937-1938 гг. был лектором по химии в Корнеллском университете в Итаке (штат Нью-Йорк).

В 1942 г. ему и его коллегам, получив первые искусственные антитела, удалось изменить химическую структуру некоторых содержащихся в крови белков, известных как глобулины. Антитела представляют собой молекулы глобулина, выработанные специальными клетками в ответ на вторжение в тело антигенов (чуждых веществ), таких, как вирусы, бактерии и токсины. Антитело сочетается с особым видом антигена, который стимулирует его образование. Полинг выдвинул верный постулат, что трехмерные структуры антигена и его антитела комплементарны и, таким образом, «несут ответственность» за образование комплекса антиген – антитело. В 1947 г. он и Джордж У. Бидл получили субсидию для проведения рассчитанных на пять лет исследований механизма, с помощью которого вирус полиомиелита разрушает нервные клетки. В течение следующего года Полинг занимал должность профессора Оксфордского университета.

Работа над серповидноклеточной анемией началась в 1949 г., когда он узнал, что красные кровяные клетки больных этой наследственной болезнью становятся серповидными только в венозной крови, где низок уровень содержания кислорода. На основе знания химии гемоглобина П. немедленно выдвинул предположение, что серповидная форма красных клеток вызывается генетическим дефектом в глубине клеточного гемоглобина. (Молекула гемоглобина состоит из железопорфирина, который называется гема, и белка глобина.) Это предположение – наглядное свидетельство удивительной научной интуиции, столь характерной для Полинга. Три года спустя ученому удалось доказать, что нормальный гемоглобин и гемоглобин, взятый у больных серповидноклеточной анемией, можно различать с помощью электрофореза, метода разделения различных белков в смеси. Сделанное открытие подтвердило убеждение П. в том, что причина аномалии кроется в белковой части молекулы.

В 1951 г. П. и Р.Б. Кори опубликовали первое законченное описание молекулярной структуры белков. Это был результат исследований, длившихся долгих 14 лет. Применяя методы рентгеновской кристаллографии для анализа белков в волосах, шерсти, мускулах, ногтях и других биологических тканях, они обнаружили, что цепи аминокислот в белке закручены одна вокруг другой таким образом, что образуют спираль. Это описание трехмерной структуры белков ознаменовало крупный прогресс в биохимии.

Но не все научные начинания Лайнуса оказывались успешными. В начале 50-х гг. он сосредоточил свое внимание на дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК) – биологической молекуле, которая содержит генетический код. В 1953 г., когда ученые в разных странах мира пытались установить структуру ДНК, П. опубликовал статью, в которой описывал эту структуру как тройную спираль, что не соответствует действительности. Несколько месяцев спустя Фрэнсис Крик и Джеймс Д. Уотсон опубликовали свою ставшую знаменитой статью, в которой молекула ДНК описывалась как двойная спираль.

В 1954 г. Полингу была присуждена Нобелевская премия по химии «за исследование природы химической связи и ее применение для определения структуры соединений». В своей Нобелевской лекции Полинг предсказал, что будущие химики станут «опираться на новую структурную химию, в т. ч. на точно определенные геометрические взаимоотношения между атомами в молекулах и строгое применение новых структуральных принципов, и что благодаря этой технологии будет, достигнут значительный прогресс в решении проблем биологии и медицины с помощью химических методов».

Несмотря на то, что в юные годы, которые пришлись на первую мировую войну, Полинг был пацифистом, во время второй мировой войны ученый занимал официальный пост члена Национальной научно-исследовательской комиссии по обороне и работал над созданием нового ракетного топлива и поисками новых источников кислорода для подводных лодок и самолетов. В качестве сотрудника Управления научных исследований и развития он внес значительный вклад в разработку плазмозаменителей для переливания крови и для военных нужд. Однако вскоре после того, как США сбросили атомные бомбы на японские города Хиросиму и Нагасаки, Полинг начал кампанию против нового вида оружия и в 1945-1946 гг., являясь членом Комиссии по национальной безопасности, читал лекции об опасностях ядерной войны.

В 1946 г. он стал одним из основателей Чрезвычайного комитета ученых-атомщиков, учрежденного и 7 другими прославленными учеными с тем, чтобы добиваться запрещения испытаний ядерного оружия в атмосфере. Четыре года спустя гонка ядерных вооружений уже набрала скорость и Полинг выступил против решения своего правительства о создании водородной бомбы, призвав положить конец всем испытаниям ядерного оружия в атмосфере. В начале 50-х гг., когда и США, и СССР провели испытания водородных бомб и уровень радиоактивности в атмосфере повысился, он использовал свой немалый талант оратора, чтобы обнародовать возможные биологические и генетические последствия выпадения радиоактивных осадков. Озабоченность ученого потенциальной генетической опасностью отчасти объяснялась проводимыми им исследованиями молекулярных основ наследственных заболеваний. Полинг и 52 других нобелевских лауреата подписали в 1955 г. Лайнаускую декларацию, призывавшую положить конец гонке вооружений.

Когда в 1957 г. Полинг составил проект воззвания, в котором содержалось требование прекратить ядерные испытания, его подписало более 11 тыс. ученых из 49 стран мира, и среди них свыше 2 тыс. американцев. В январе 1958 г. Лайнус представил этот документ Дагу Хаммаршёльду, который был тогда генеральным секретарем ООН. Предпринятые им усилия внесли свой вклад в учреждение Пагуошского движения за научное сотрудничество и международную безопасность, первая конференция сторонников которого состоялась в 1957 г. в Пагуоше (провинция Новая Шотландия, Канада) и которому, в конечном счете, удалось способствовать подписанию договора о запрещении ядерных испытаний. Такая серьезная общественная и личная озабоченность по поводу опасности заражения атмосферы радиоактивными веществами привела к тому, что в 1958 г., несмотря на отсутствие какого бы то ни было договора, США, СССР и Великобритания добровольно прекратили испытания ядерного оружия в атмосфере.

Однако усилия Полинга, направленные на то, чтобы добиться запрета испытаний ядерного оружия в атмосфере, встречали не только поддержку, но и значительное сопротивление. Такие известные американские ученые, как Эдвард Теллер и Уиллард Ф. Либби, оба члены Комиссии по атомной энергии США, утверждали, что Полинг преувеличивает биологические последствия выпадения радиоактивных осадков. Он также наталкивался на политические препятствия из-за приписываемых ему просоветских симпатий. В начале 50-х гг. у ученого были трудности с получением паспорта (для выезда за рубеж. – Ред .), и он получил паспорт без всяких ограничений только после того, как был награжден Нобелевской премией.

Как это ни странно, но в тот же самый период Полинг подвергался нападкам и в Советском Союзе, поскольку его резонансная теория образования химических связей считалась противоречащей марксистскому учению. (После смерти Иосифа Сталина в 1953 г. эта теория была признана в советской науке.) его дважды (в 1955 и 1960 гг.) вызывали в подкомиссию по вопросам внутренней безопасности сената США, где ему задавали вопросы относительно его политических взглядов и политической деятельности. В обоих случаях он отрицал, что когда бы то ни было, являлся коммунистом или симпатизировал марксистским взглядам. Во втором же случае (в 1960 г.) он, рискуя вызвать обвинение в презрении к конгрессу, отказался назвать имена тех, кто помог ему собрать подписи под воззванием 1957 г. В конце концов, дело было прекращено.

В июне 1961 г. Полинг и его жена созвали конференцию в Осло (Норвегия) против распространения ядерного оружия. В сентябре того же года, несмотря на обращения П. к Никите Хрущеву, СССР возобновил испытания ядерного оружия в атмосфере, а на следующий год, в марте, это сделали США. Он начал вести дозиметрический контроль над уровнями радиоактивности и в октябре 1962 г. сделал достоянием гласности информацию, которая показывала, что из-за проводимых в предыдущем году испытаний уровень радиоактивности в атмосфере поднялся вдвое по сравнению с предшествующими 16 годами. Полинг также составил проект предлагаемого договора о запрещении таких испытаний. В июле 1963 г. США, СССР и Великобритания подписали договор о запрещении ядерных испытаний, в основе которого лежал проект П.

В 1963 г. Полинг был награжден Нобелевской премией мира 1962 г. В своей вступительной речи от имени Норвежского нобелевского комитета Гуннар Ян заявил, что Полинг «вел непрекращающуюся кампанию не только против испытаний ядерного оружия, не только против распространения этих видов вооружений, не только против самого их использования, но против любых военных действий как средства решения международных конфликтов». В своей Нобелевской лекции, названной «Наука и мир» («Science and Peace»), Полинг выразил надежду на то, что договор о запрещении ядерных испытаний положит «начало серии договоров, которые приведут к созданию нового мира, где возможность войны будет навсегда исключена».

В том же году, когда он получил свою вторую Нобелевскую премию, он вышел в отставку из Калифорнийского технологического института и стал профессором-исследователем в Центре изучения демократических институтов в Санта-Барбаре (штат Калифорния). Здесь он смог уделять больше времени проблемам международного разоружения. В 1967 г. Полинг также занял должность профессора химии в Калифорнийском университете (Сан-Диего), надеясь проводить больше времени за исследованиями в области молекулярной медицины. Спустя два года он ушел оттуда и стал профессором химии Стэнфордского университета в Пало-Альто (штат Калифорния). К этому времени он уже вышел в отставку из Центра изучения демократических институтов.

В конце 60-х гг. Лайнус заинтересовался биологическим воздействием витамина С. Ученый и его жена сами стали регулярно принимать этот витамин, Полинг же начал публично рекламировать его употребление для предотвращения простудных заболеваний. В монографии «Витамин С и простуда» («Vitamin C and the Common Cold»), которая вышла в 1971 г., он обобщил опубликованные в текущей печати практические свидетельства и теоретические выкладки в поддержку терапевтических свойств витамина С. В начале 70-х гг. Полинг также сформулировал теорию ортомолекулярной медицины, в которой подчеркивалось значение витаминов и аминокислот в поддержании оптимальной молекулярной среды для мозга. Эти теории, получившие в то время широкую известность, не нашли подтверждения в результатах последующих исследований и в значительной мере были отвергнуты специалистами по медицине и психиатрии. Полинг, однако, придерживается точки зрения, что основания их контраргументов далеко не безупречны.

В 1973 г. П. основал Научный медицинский институт Лайнуса Полинга в Пало-Альто. В течение первых двух лет он был его президентом, а затем стал там профессором. Он и его коллеги по институту продолжают проводить исследования терапевтических свойств витаминов, в частности возможности применения витамина С для лечения раковых заболеваний. В 1979 г. Полинг опубликовал книгу «Рак и витамин С» («Cancer and Vitamin С»), в которой утверждает, что прием в значительных дозах витамина С способствует продлению жизни и улучшению состояния больных определенными видами рака. Однако авторитетные исследователи раковых заболеваний не находят его аргументы убедительными.

В 1922 г. Лайнус женился на Аве Элен Миллер, одной из его студенток в Орегонском государственном сельскохозяйственном колледже. У супругов три сына и дочь. После смерти жены в 1981 г. Полинг живет в их загородном доме в Биг-Сюре (штат Калифорния).

Помимо двух Нобелевских премий, Полинг был удостоен многих наград. В их числе: награда за достижения в области чистой химии Американского химического общества (1931), медаль Дэви Лондонского королевского общества (1947), советская правительственная награда – международная Ленинская премия «За укрепление мира между народами» (1971), национальная медаль «За научные достижения» Национального научного фонда (1975), золотая медаль имени Ломоносова Академии наук СССР (1978), премия по химии американской Национальной академии наук (1979) и медаль Пристли Американского химического общества (1984). Ученому присвоены почетные степени Чикагского, Принстонского, Йельского, Оксфордского и Кембриджского университетов. Полинг состоит во многих профессиональных организациях. Это и американская Национальная академия наук, и Американская академия наук и искусств, а также научные общества или академии Германии, Великобритании, Бельгии, Швейцарии, Японии, Индии, Норвегии, Португалии, Франции, Австрии и СССР. Он был президентом Американского химического общества (1948) и Тихоокеанского отделения Американской ассоциации содействия развитию науки (1942...1945), а также вице-президентом Американского философского общества (1951...1954).

Материальный носитель

До начала 40-х годов главными "кандидатами" на роль материальных структур наследственности считались белки, макромолекулы большой молекулярной массы, состоящие из ограниченного разнообразия мономеров - аминокислот. Мономеры связаны между собой стандартными пептидными связями, а все разнообразие белков определяется составом и порядком боковых радикалов.

Сопоставимые данные для нуклеиновых кислот получили значительно позже, и это было связано с некоторыми драматическими обстоятельствами. Ключевую и противоречивую роль в выявлении мономеров, связей между ними, а также в формировании общих представлений о роли нуклеиновых кислот сыграл американский биохимик русского происхождения Ф.А.Левин.

В то же время Левин - автор так называемой "тетрануклеотидной гипотезы", основанной на ранних и достаточно неточных данных о молярных концентрациях оснований в нуклеиновых кислотах. В 1908 - 1909 гг. он и сотрудники показали, что нуклеиновые кислоты из тимуса теленка и дрожжей имеют равные молярные концентрации всех четырех нуклеотидов. Это дало основание предположить, что четыре разных нуклеотида связаны последовательно в стандартный тетрануклеотид, который многократно повторяется в структуре нуклеиновой кислоты. В более поздних вариантах гипотеза допускала высокую полимерность нуклеиновых кислот путем повторения тетрануклеотида, но, очевидно, исключала возможную комбинаторику нуклеотидов.

Таким образом, "стандартный тетрануклеотидный кирпич" (М ~ 1500) позволял строить только унылую, однообразную последовательность. В этом случае нуклеиновые кислоты не годились на роль материальной структуры генов. Однако большинство выдающихся биохимиков приняло эту гипотезу на веру, что надолго задержало развитие молекулярных представлений о генах.

Но в 40-е годы Э.Чаргафф и многие другие исследователи подвергли тетрануклеотидную гипотезу уничтожающей критике, а ее автор оказался "козлом отпущения" за свое заблуждение. По мнению историков науки Ф.Португала и Дж.Коэна, именно тетрануклеотидная гипотеза помешала Левину получить Нобелевскую премию за другие работы, которой он несомненно заслуживал. Умер Левин в 1940 г., когда уже началась война, и вопросы чистой науки оказались за пределами внимания большинства ученых.

Тем не менее к началу 40-х годов уже было ясно, что нуклеиновые кислоты (нынешние ДНК и РНК) могут быть высоко полимерны (М ~ 500 тыс. - 1 млн). В конце 40-х годов Чаргафф показал, что ДНК разного видового происхождения имеют разный состав нуклеотидов, а общая их эквимолярность не выполняется. Использовав новый метод хроматографии на бумаге, Чаргафф обнаружил, что между молярными концентрациями пуринов и пиримидинов имеются другие регулярные соотношения: A=T и G=C. И хотя он не объяснил эти свойства, стало совершенно ясно, что мономеры нуклеиновых кислот - не тетрануклеотиды, а четыре стандартных нуклеотида, у которых одинаковая сахаро-фосфатная часть, участвующая в образовании стандартных фосфо-диэфирных связей, и различные основания. Их комбинаторика и допускает огромное разнообразие вариантов.

Тем не менее, даже с учетом этих свойств, генетическую роль ДНК еще предстояло доказать. Это сделал в 1944 г. О.Эвери с сотрудниками. Еще в 1928 г. английский врач-инфекционист Ф.Гриффитс обнаружил, что пневмококки одного штамма (невирулентные) приобретают наследуемую вирулентность при контакте с лизатом инфекционных бактерий, убитых нагреванием (явление трансформации). Свыше 10 лет Эвери и сотрудники отрабатывали методы фракционирования лизата бактерий пока, наконец, не выделили активную фракцию, по физико-химическим свойствам совпадающую с ДНК. С одной стороны, это была сенсация, опровергавшая тетрануклеотидную гипотезу (ДНК обладала генетическими свойствами), с другой - интерпретация такой трансформации не была однозначной. ДНК могла быть либо генетическим материалом, который рекомбинирует с гомологичным геномом бактерии-реципиента, либо мутагеном, вызывающим мутации генов (тогда природа генов может быть другой), либо специфическим сигналом, переключающим функциональное состояние гена (этот вариант выявился позже). Дж.Ледерберг насчитал семь альтернативных гипотез о природе трансформации. Многие генетики не поняли фундаментального значения работы Эвери. Например, выдающийся цитолог А.Мирский, работавший в том же Рокфеллеровском институте, резко возражал против доказательств трансформирующей роли ДНК.

Тем не менее, значительная группа биохимиков, генетиков и физиков сосредоточилась на изучении химии, генетической роли и молекулярного строения ДНК. Дискуссии прекратились только после 1952 г., когда А.Херши и М.Чейз показали, что при заражении бактерии E.coli фагом T2 инфекционным началом является почти чистая ДНК фага 2. Эвери умер в 1955 г., не дождавшись своей Нобелевской премии, которой, несомненно, был достоин. В 1939 - 1940 гг. близкое открытие сделал С.М.Гершензон в Киеве, показав, что введение или скармливание дрозофиле чужеродной ДНК вызывает вспышку мутаций признаков крыла.

Двойная спираль ДНК

Следующее "одиночное касание", высекшее "искру гения", состоялось в английском Кембридже между двумя очень непохожими людьми. Осенью 1951 г. туда приехал Дж.Уотсон, только что защитивший докторскую диссертацию у С.Лурии в Университете штата Индиана (США). Он был членом "фаговой группы" М.Дельбрюка и находился под влиянием этой легендарной личности, а также книги Э.Шредингера "Что такое жизнь". Его "интерес к ДНК вырос из возникшего в колледже на последнем курсе желания узнать, что же такое ген".

Формально Уотсон получил стипендию для изучения методов рентгеноструктурного анализа белков в группе М.Перуца в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Тогда в этой группе физик Ф.Крик работал над теорией дифракции рентгеновских лучей. Во время войны он занимался оборонными исследованиями в Военно-морском ведомстве. В 1946 г. под впечатлением книги Э.Шредингера и лекции Л.Полинга он решил заняться приложением физики в биологии.

Итак, Уотсон и Крик оказались в одной комнате. Позже Уотсон вспоминал: "После разговоров с Френсисом моя судьба была решена. Мы быстро поняли, что в биологии мы намереваемся идти одинаковым путем. Центральной проблемой биологии были ген и контролируемый им метаболизм. Главной задачей было понять репликацию гена и путь, которым гены контролируют синтез белков. Было очевидно, что приступить к решению этих проблем можно лишь после того, как станет ясной структура гена. А это значило выяснение структуры ДНК ".

"В лаборатории Макса Перуца. нашелся человек, который знал, что ДНК важнее, чем белки, - это было настоящей удачей .

Вот как Ф.Португал и Дж.Коэн характеризуют этот научный тандем:

"Контраст между Уотсоном и Криком мог показаться очень большим. Крику во время их встречи в 1951 г. было 35 лет, и он еще не имел докторской степени. Уотсону было 23 года, он получил свою докторскую степень необычно рано - в 22 года и был приглашен в члены фаговой группы. Крик был крупным и гениальным, Уотсон - тощим и угловатым. Но они имели много общего. Оба были одиночками, которые, тем не менее, не скрывали своих веских идей по многим вопросам. Оба имели выраженный интерес к открытию строения генетического материала. Но там, где из разных подходов - рентгеноструктурного анализа и генетики фагов - возникала их комплементарность, такой синтез вел к существенным результатам. В этом важном отношении Уотсон выполнял роль моста между информационной и структурной школой в молекулярной биологии ".

Чтобы понять причины успеха совместной работы Уотсона и Крика, надо учесть некоторые обстоятельства.

Во-первых, поблизости от Кембриджа, в Лондонском Кингс-Колледже, работали крупнейшие английские специалисты по рентгеноструктурному анализу ДНК, М.Уилкинс и Р.Франклин. Именно их экспериментальные данные Уотсон и Крик использовали для обоснования и проверки своей модели.

Во-вторых, существенную роль для молодых исследователей играл дух конкуренции с крупнейшим американским физико-химиком Лайнусом Полингом. В то время звезда Полинга достигла своего зенита: он был автором блестящей классической книги "Природа химической связи" (1939); вместе с Г.Кори теоретически, с помощью молекулярных стереомоделей, предсказали существование альфа-спиралей в глобулярных белках. С тех пор идея спирали как бы "висела в воздухе" применительно к любым макромолекулам. Вот мнение Дж.Уотсона: "Спирали в то время были в центре внимания лаборатории, главным образом из-за альфа-спирали Полинга". <...> Через несколько дней после моего (Уотсона. - В.Р. ) приезда мы уже знали, что нам следует предпринять: пойти по пути Полинга и одержать над ним победу его же оружием ". Но и Полинг активно обдумывал варианты молекулярных моделей ДНК.

В-третьих, к началу работы Крик уже имел опыт разработки теории диффракции рентгеновых лучей на спиралях, что позволяло ему мгновенно отыскивать признаки спиральности на фотографиях диффракции рентгеновских лучей. Иначе говоря, он был подготовлен к поиску спиралей.

В-четвертых, Уотсон и Крик понимали, что ставки очень высоки. Речь шла о молекулярной структуре генов - ключевых объектов биологической организации. Это требование налагало на любую модель ряд очевидных требований. Следовало в молекулярных терминах объяснить, как гены выполняют свои основные функции: самоудвоение, мутирование, запись информации, контроль над синтезом белков и др.

В частности, следовало понять, каков механизм самоудвоения (репликации) ДНК. Генетическая традиция, основанная на микрофотографиях поведения хромосом в митозе и мейозе, постулировала идею гомологичного узнавания подобных генов и сегментов хромосом. Уже в модели Н.К.Кольцова репликация хромосом рисуется как гомологичное выстраивание сегментов вдоль матрицы. Для этого требуются определенные молекулярные силы и отношения. Поддерживая этот подход, известный немецкий физик-теоретик П.Иордан предположил, что помимо известного физико-химического "близкодействия" (Ван-дер-Ваальсовы силы, солевые мостики, водородные связи и др.) существуют пока неизвестные квантовые резонансные "силы дальнодействия", которые способны притягивать гомологичные структуры друг к другу.

Против этого резко возражал Полинг. Весь опыт структурной химии и квантовой физики подсказывал ему, что воображаемые "силы дальнодействия" - это фикция. Что касается "сил близкодействия", то они требуют наиболее тесного контакта между взаимодействующими молекулярными поверхностями. Ясно, что этому отвечал широко известный к тому времени принцип взаимодействия антиген - антитело, фермент - субстрат и др., т.е. принцип "ключ - замок". Иначе говоря, тесно взаимодействующие поверхности должны быть взаимно комплементарны. В 1940 г. Полинг и Дельбрюк изложили свои аргументы против Иордана в журнале "Science".

Мозговой штурм продолжался 18 месяцев. Он сопровождался довольно сложными отношениями между его участниками. Так, Уотсон и Крик встречали решительный отпор со стороны Франклин, хотя именно ее данные по В-форме ДНК дали ключевой импульс для разработки модели и лучше всего соответствовали результатам моделирования. Авторы перебрали многие десятки возможных спиральных структур, но все они имели какие-нибудь недостатки.

Полинг тоже исследовал различные варианты спиральных структур, но он остановился на трехцепочечных спиралях, т.е. пошел по неправильному пути. Отсутствие непосредственных контактов Уотсона - Крика и Полинга позволило первым совершить "интеллектуальный рывок". Даже случай способствовал этому. Полинг неоднократно просил прислать ему рентгенограммы диффракции, но Уилкинс не торопился. А когда Полинг собрался на конференцию в Лондон, чтобы посетить Кембридж и увидеть все воочию, Госдепартамент США не выдал ему визу (!). Виной тому была активная пацифистская деятельность Полинга против ядерных испытаний.

В начале 1953 г. Уотсон и Крик познакомились (полулегально!) с последними данными Франклин по диффракции рентгеновских лучей на препаратах В-формы ДНК в условиях высокой влажности. Они сразу узнали признаки спирали с шагом 34 A и диаметром 20 A . Для проверки срочно нужны были стереомодели, однако мастерские задерживали изготовление металлических деталей, моделирующих пурины и пиримидины. Тогда Уотсон нарезал их из толстого картона и стал раскладывать на плоскости стола. Тут его и настигло озарение. Впоследствии он вспоминал: "И вдруг я заметил, что пара аденин - тимин, соединенная двумя водородными связями, имеет точно такую же форму, как и пара гуанин - цитозин, тоже соединенная, по меньшей мере, двумя водородными связями. <...> Если пурин всегда соединяется водородными связями с пиримидином, то две нерегулярные последовательности оснований прекрасно укладываются регулярно в центре спирали. При этом аденин всегда должен спариваться только с тимином, а гуанин только с цитозином, и правила Чаргаффа, таким образом, неожиданно оказывались следствием двуспиральной структуры ДНК. А главное, такая двойная спираль подсказывала гораздо более приемлемую схему репликации. Последовательности оснований двух переплетенных цепей комплементарны друг другу. <...> Поэтому было очень легко представить себе, как одна цепь может стать матрицей для другой ".

В течение ближайших дней была построена стерео-модель двуцепочечной ДНК. Она оказалась правовинтовой спиралью с противоположной ориентацией цепей.

"Уже через два дня Морис (Уилкинс. - В.Р. ) позвонил нам и сказал, что, как убедились они с Рози (Франклин. - В.Р. ) рентгенографические данные явно подтверждают существование двойной спирали ".

"Полинг впервые услышал о двойной спирали от Дельбрюка. Полинг, как и Дельбрюк, был сразу же покорен. ... Открытие двойной спирали принесло нам не только радость, но и облегчение. Это было невероятно интересно и сразу позволило нам сделать важное предположение о механизме дупликации генов ".

Модель Уотсона - Крика благодаря своим неоспоримым достоинствам признали быстро и повсеместно. Она полностью выдержала также испытание временем. Одним ударом она разрешила множество трудных проблем; прежде всего объяснила правила Чаргаффа и рентгеноструктурные данные. Сам Чаргафф, который весьма скептически относился к тандему Уотсон - Крик, не смог ничего возразить по существу, его критика скорее напоминала брюзжание: "...мне кажется, что то огромное искусство и изобретательность, которые были затрачены на конструирование различных малоподходящих моделей, по существу пропали даром ".

Модель утвердила матричный принцип, основанный на парной комплементарности нуклеотидов (т.е. на принципе "близкодействия"), из чего вытекала простая и естественная схема матричной репликации. Ясно, что в этом случае копирование отдельной матрицы можно произвести только в два этапа:

позитив --> негатив --> позитив.

Однако двуцепочечность спирали решает и эту проблему. Двойная цепь способна к точному копированию в один этап благодаря двум сопряженным матричным процессам, т.е. обладает вожделенным генетическим свойством - удвоением путем контактного гомологичного выстраивания сегментов на матрице:

позитив - негатив-->позитив – негатив + позитив – негатив

Наконец, модель как бы открыла путь для понимания других фундаментальных генетических процессов и свойств. Оказалось, что генетическое разнообразие можно свести к вариантам порядка мономеров, как предполагали Кольцов, Дельбрюк, Шредингер и многие другие. Тогда сохранение порядка обеспечивает консервативность наследственности. Двойная цепь ДНК, где стандартный сахаро-фосфатный костяк расположен снаружи, а вся специфичность (водородные связи оснований) спрятана внутри и менее доступна для воздействий, прекрасно соответствовала ожиданиям генетиков. Изменения же порядка мономеров, очевидно, должны были вызывать наследственные изменения, т.е. мутации.

В 1962 г. Дж.Уотсон, Ф.Крик и М.Уилкинс получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за установление молекулярной структуры нуклеиновых кислот и ее роли в передаче информации в живой материи. К сожалению, Р.Франклин не дождалась такого признания, она умерла в 1958 г.

Оценим полученные результаты с точки зрения информационно-кибернетического подхода. Материальный носитель генетической информации найден - это нуклеиновые кислоты (ДНК и, как стало ясно позже, РНК). Определен также промежуточный получатель генетической информации - белки. Те и другие имеют ряд общих особенностей: это линейные полимеры, построенные из небольшого разнообразия мономеров - нуклеотидов и аминокислот. В обоих случаях у мономеров есть стандартная, универсальная часть, позволяющая им соединяться в последовательности произвольной длины и порядка. Кроме этого, мономеры имеют специфические боковые группы (основания, радикалы аминокислот), порядок которых определяет функциональные свойства соответствующих последовательностей. Разнообразие перестановок астрономическое. Между мономерами полинуклеотидов существуют особые парные отношения комплементарности (A - T, G - C), позволяющие полинуклеотидам выполнять матричные функции.

Ясно, что ситуация весьма напоминает лингвистические и другие информационные системы, где информация кодируется при помощи порядка символов. Налицо алфавиты (мономеры), тексты (последовательности), матричный принцип копирования (комплементарность). Можно ожидать, что существуют некие правила кодирования, которые используются клеткой.

"Крик и Гам"

Этим словесным каламбуром Н.В.Тимофеев-Ресовский охарактеризовал события, последовавшие за расшифровкой структуры ДНК. Уотсон и Крик, разумеется, хорошо понимали генетико-информационный смысл и значение своей модели. Недаром Уотсон в своей книге сообщает: "Буквально все имевшиеся тогда факты убеждали меня в том, что ДНК служит матрицей, на которой образуются цепочки РНК. В свою очередь, цепочки РНК были вполне вероятным кандидатом на роль матриц для синтеза белка. <...> Идея бессмертия генов была похожа на правду, и я повесил на стену над своим столом листок с надписью

ДНК --> РНК --> Белок .

Стрелки обозначают не химические превращения, а перенос генетической информации... "

В 1958 г. Крик сформулировал этот принцип как "центральную догму" молекулярной генетики.

Однако вскоре после публикации модели в бой вступила неожиданная и свежая сила. Это был крупнейший физик-теоретик Г.А.Гамов (в английской транскрипции Дж.Эн. Геймов). В конце 20-х - начале 30-х годов Гамов был гордостью молодой советской теоретической физики. Его, выпускника и аспиранта Ленинградского университета, друга Л.Д.Ландау, послали за границу в Геттинген (Германия) к М.Борну, а затем в Копенгаген (Дания) к Н.Бору для научной стажировки. Там он выполнил ряд теоретических работ высочайшего класса и был признан одним из самых обещающих молодых физиков Европы. Интересно, что одна из его статей в 1930 г. была опубликована совместно с молодым немецким физиком-теоретиком Дельбрюком. А в 1932 г., когда Гамова не выпустили за границу, его доклад Сольвеевскому конгрессу представил его друг Дельбрюк.

В 1932 г. по представлению В.А.Вернадского и двух других академиков Гамова избрали член-корреспондентом АН СССР. Ему было 28 лет, его воспевали поэты:

"...советский парень Гамов <...> уже до атома добрался лиходей "

(Д.Бедный).

Но в 1933 г., выехав на очередной Сольвеевский конгресс, Гамов не дождался продления командировки и не вернулся, став невозвращенцем. За этот большой грех его отлучили от Академии наук, от Родины. И посмертно восстановили только в 1990 г.

Гамову принадлежали два крупнейших открытия: теория альфа-распада и космологическая теория "горячей Вселенной" - работы нобелевского уровня. Третьим своим основным достижением Гамов считал постановку проблемы генетического кода.

Вот как сам Гамов описывал этот момент: "Прочитав в "Nature" в мае 1953 г. статью Уотсона и Крика, которая объясняла, как наследственная информация хранится в молекулах ДНК в форме последовательности четырех видов простых атомных групп, известных как "основания" (аденин, гуанин, тимин и цитозин), я задался вопросом, как эта информация переводится в последовательность двадцати аминокислот, которые образуют молекулы протеина. Простая идея, которая пришла мне в голову, состояла в том, что можно получить 20 из 4 подсчетом числа всех возможных триплетов, образующихся из четырех различных сущностей. Возьмем, например, колоду игральных карт, в которой мы обращаем внимание только на масть карты. Сколько триплетов одного и того же вида можно получить? Четыре, конечно: трое червей, трое бубен, трое пик и трое треф. Сколько триплетов с двумя картами одной и той же масти и одной другой? Пусть мы имеем четыре выбора для третьей карты. Поэтому мы имеем 4x3 = 12 возможностей. В дополнение мы имеем четыре триплета со всеми тремя различными картами. Итак, 4+12+4=20, а это и есть точное число аминокислот, которое мы хотели получить".

Таким образом, Гамов первым сформулировал проблему генетического кода. Генетическая информация записана в полинуклеотидах в виде последовательности символов четырех типов: A, T, G и C. Затем она перекодируется в последовательность 20 типов (аминокислот). Кодирующие группы символов могут быть только триплетными. Правила соответствия триплетных групп нуклеотидных символов (в дальнейшем названных кодонами) и символов аминокислот образуют генетический код. Главная задача - расшифровать этот код, в том числе - объяснить происхождение числа 20, имея в наличии 64 триплета.

Чтобы понять такой поворот мысли, надо учесть некоторые обстоятельства.

Во-первых, Гамов сравнил последовательность нуклеотидов с длинным числом, записанным в четверичной системе счета. В шутку он назвал его "звериным числом", имея в виду религиозную легенду из "Апокалипсиса", где имя антихриста ("зверя из бездны") скрыто под неизвестным числом. Расшифровка "звериного числа" необходима для победы над зверем. Кроме того, 20 - число аминокислот - он назвал "магическим числом", предполагая, что объяснить его из внутренней структуры кода - это и значит решить проблему.

Первая статья Гамова и Томкинса была послана в "Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America", и отвергнута редакцией, поскольку Томкинс - это мифический персонаж популярных книг Гамова, а не реальное лицо. Эта статья вышла в свет в 1954 г. в Докладах Датской академии наук в Копенгагене от имени одного Гамова.

Во-вторых, летом 1953 г. Уотсон и Крик составили стандартный список из 20 аминокислот, непосредственно участвующих в синтезе белков, а вторичные их производные исключили. Впоследствии этот список был канонизирован.

В-третьих, Гамов очень непринужденно использовал карточную терминологию. Чего стоят хотя бы такие пассажи: "Возьмем, например, колоду игральных карт... " или "Допустим, мы играем в "упрощенный покер..." и далее по тексту. Образ оказался очень точным. Действительно, имеем четыре масти - две черных с ножками (пурины) и две красных без ножек (пиримидины). Последовательность нуклеотидов можно представить в до боли знакомом виде.

Природа как бы играет с теоретиком в "упрощенный покер", игра азартная, а выигрыш - крупнейшее открытие XX века. Ясно, что души теоретиков дрогнули! Сбывались предсказания Шредингера! Интерес к проблеме стремительно достиг апогея. Начался оптимистический этап в изучении генетического кода.

В-четвертых, Гамов попытался использовать для решения проблемы генетического кода методы дешифровки шпионских кодов, в которых имел некоторый опыт. Вначале он предложил гипотезу о "перекрывающемся ромбическом коде", когда можно было проследить за определенными закономерностями в структуре известных полипептидов. В своей автобиографии Гамов писал: "...работа была столь же трудна, как расшифровка секретного военного кода на основе только двух коротких посланий, добытых шпионами. Так как в то время я (Гамов. - В.Р. ) был консультантом в Военно-морском министерстве Соединенных Штатов в Вашингтоне, я пошел к адмиралу, под командованием которого находился, и спросил, можно ли поручить сверхсекретной криптографической группе расшифровку японского кода. В результате в моем отделе Университета им.Дж.Вашингтона появились три человека...

Я поставил перед ними задачу, и через несколько недель они сообщили мне, что она не имеет решения. То же заключение было получено моими друзьями-биологами: Мартинасом Ичасом, уроженцем Литвы, и Сиднеем Бреннером, уроженцем Южной Африки. Это исключило возможность перекрывающегося кода... "

В целом такая же судьба постигла и другие гипотезы. Гамов и Ичас предложили гипотезу "комбинаторного" кода, где все триплеты одинакового состава считались синонимами; 64 триплета образовали 20 групп (магическое число!); код был вырожден, триплеты в тексте не перекрывались. Очень похоже на правду! Но и этот код был забракован.

Крик, Гриффитс (племянник открывателя трансформации) и Л.Орджел предложили идею "кода без запятых", когда триплеты в тексте не отделены какими-либо знаками, но считываются единственным образом: кодирующие - 20 гетеротриплетов, а все их циклические перестановки (40) - некодирующие. Четыре гомотриплета в этом случае - тоже некодирующие. Этот вариант также не подтвердился, хотя сама проблема "кодов без запятых" исследуется математиками до сих пор.

В этом умственном состязании участвовали многие выдающиеся математики, физики, химики, инженеры, а также - научная молодежь. Однако, несмотря на остроумие многих предложений, все они оказались неверными.

"Природа хитра... " - заключил Гамов через 10 лет.

Оптимистический этап изучения генетического кода закончился. Наступило время экспериментального решения, которое в итоге оказалось очень успешным и совершенно иным. Имя Гамова почти исчезло из научной литературы по молекулярной биологии. В 1968 г. он умер.

Значение работ Гамова было очень точно сформулировано Криком: "Важность работы Гамова состояла в том, что это была действительно абстрактная теория кодирования, которая не была перегружена массой необязательных химических деталей... " Иначе говоря, это был информационно-кибернетический подход в чистом виде, который позднее полностью себя оправдал при разработке теории молекулярно-генетических систем управления и генетического языка.

Молекулярные основы жизни оказались в центре научных интересов Л. Полинга. Вместе со своими сотрудниками Л. Полинг, выполнил ряд блестящих исследований по структуре белка и установил, что заболевание серповидно-клеточной анемией связано с образованием в эритроцитах человека аномального гемоглобина. Серповидно-клеточная анемия была названа Л. Полингом "Молекулярной болезнью". По мнению исследователя, изменение структуры и функции макромолекул или недостаток физиологически активных молекул в организме могут служить причиной расстройства здоровья и ряда заболеваний человека. В связи с этим понятен интерес Л. Полинга к проблемам заместительной терапии, в частности к витаминотерапии, направленной на концепцию дефицита в организме соединений, обеспечивающих оптимальный уровень физиологических процессов. С полным основанием к числу важнейших активаторов жизненных процессов и средств, повышающих устойчивость организма к простудным и инфекционным заболеваниям, относит Полинг витамин С

Человек и другие мутанты

Передо мной аптечный пузырек с этикеткой: "Аскорбиновая кислота 0,05 г. Детям 1 шт., взрослым 2 - 3 шт. ". Сверяюсь с таблицами...

Чтобы жить дольше и чувствовать себя лучше, таких желтеньких таблеток нужно глотать не менее двадцати в день, а лучше сразу пятьдесят или сто.

Бред какой-то. Однако Лайнуса Полинга, одного из отцов современной биохимии, открывателя белковой альфа-спирали, я привыкла уважать. Как говорил К.С.Льюис, если человек, сделавший невероятное заявление, до этого был разумен и правдив, мы не имеем права сразу назвать его лжецом или дураком. Надо, по крайней мере, выслушать его аргументы.

Все знают, что некоторые вещества, необходимые человеку, не синтезируются в организме, а поступают извне. В первую очередь это витамины и незаменимые аминокислоты, важнейшие компоненты полноценного питания (не в кризис будь сказано). Но мало кто задает себе вопрос: как получилось, что более десятка абсолютно необходимых веществ в нашем организме не синтезируется? Живут ведь лишайники и низшие грибы на минимуме органики и все необходимое создают в собственной биохимической кухне. Почему у нас так не выходит?

Вещества, которые добываются во внешней среде (а значит, могут поступать нерегулярно или совсем пропасть), вряд ли заняли бы важные "посты" в метаболизме. Вероятно, наши предки умели синтезировать и витамины, и все аминокислоты. Позднее гены, кодирующие нужные ферменты, были испорчены мутациями, но мутанты не погибали, если находили пищу, которая восполняла дефицит. Они даже получали преимущество перед немутантной родней: переваривание пищи и удаление отходов требует меньше энергии, чем синтез полезного вещества de novo. Неприятности начинались только при перемене рациона...

Очевидно, что-то подобное происходило и с другими видами. Кроме людей и человекообразных обезьян, аскорбиновую кислоту не умеют синтезировать и другие исследованные приматы (например, беличья обезьяна, макака-резус), морские свинки, некоторые летучие мыши, 15 видов птиц. А у многих других животных (в том числе у крыс, мышей, коров, коз, кошек и собак) с аскорбиновой кислотой все в порядке.

Интересно, что и среди морских свинок, и среди людей встречаются индивидуумы, которые неплохо обходятся без аскорбинки или нуждаются в гораздо меньших ее количествах. Самый знаменитый из таких людей - Антонио Пифагегга, спутник и хронист Магеллана. В его корабельном журнале отмечено, что во время путешествия на флагманском корабле "Тринидад" 25 человек из 30 заболело цингой, сам же Пифагегга, "благодарение Богу, не испытал такого недуга". Современные опыты с добровольцами также показали, что бывают люди с уменьшенной потребностью в витамине С: по долгу не едят ни фруктов, ни зелени и хорошо себя чувствуют. Возможно, в их генах произошли исправления, вернувшие активность, или же появились другие мутации, позволяющие более полно усваивать витамин С из пищи. Но пока запомним главное: потребность в аскорбиновой кислоте индивидуальна.

Рис.1

Превращение аскорбиновой кислоты в дегидроаскорбат необходимо для нормального протекания некоторых важнейших клеточных реакций. Действие витамина С как стимулятора иммунной системы еще не до конца изучено, но сам факт стимуляции не подлежит сомнению

Немного биохимии

Зачем вообще нужно это незаменимое вещество? Основная роль аскорбиновой кислоты (точнее, аскорбат-иона, поскольку в нашей внутренней среде эта кислота диссоциирует) - участие в гидроксилировании биомолекул (рис.1). Во многих случаях для того, чтобы фермент присоединил к молекуле ОН-группу, одновременно должно произойти окисление аскорбат-иона до дегидроаскорбата. (То есть витамин С работает не каталитически, а расходуется, как и другие реагенты.)

Важнейшая реакция, которую обеспечивает витамин С, - синтез коллагена. Из этого белка, по сути, сплетено наше тело. Коллагеновые тяжи и сетки формируют соединительные ткани, коллаген содержится в коже, костях и зубах, в стенках сосудов и сердца, в стекловидном теле глаз. А чтобы вся эта арматура могла собраться из белка-предшественника, проколлагена, определенные аминокислоты в его цепочках (пролин и лизин) должны получить ОН-группы. Когда аскорбинки не хватает, наблюдается дефицит коллагена: прекращается рост организма, обновление стареющих тканей, заживление ран. Как следствие - цинготные язвы, выпадение зубов, повреждения стенок сосудов и прочие страшные симптомы.

Другая реакция, в которой участвует аскорбат, превращение лизина в карнитин, протекает в мышцах, а сам карнитин необходим для мышечных сокращений. Отсюда усталость и слабость при С-авитаминозах. Кроме того, организм использует гидроксилирующее действие аскорбата, чтобы превращать вредные соединения в безвредные. Так, витамин С очень неплохо способствует выведению холестерина из организма: чем больше витамина принимает человек, тем быстрее холестерин превращается в желчные кислоты. Сходным образом быстрее выводятся и бактериальные токсины.

С обратным процессом - восстановлением аскорбата из дегидроаскорбата - по-видимому, связано действие витаминов-синергистов С (то есть усиливающих эффект от его приема): многие из этих витаминов, как, например, Е, обладают восстановительными свойствами. Интересно, что восстановление аскорбата из полудегидроаскорбата тоже вовлечено в очень важный процесс: синтез дофамина, норадреналина и адреналина из тирозина.

Наконец, витамин С вызывает физиологические эффекты, механизм которых еще не раскрыт до конца, но наличие их четко продемонстрировано. Самый известный из них - стимуляция иммунной системы. В усиление иммунного ответа вносит вклад и увеличение числа лимфоцитов, и быстрейшее перемещение фагоцитов к месту инфекции (если инфекция локальна), и некоторые другие факторы. Показано, что в организме больного при регулярных приемах витамина С повышается выработка интерферона.

От рака до сенной лихорадки

Из сказанного в предыдущей главе легко вычислить, какие болезни должен предотвращать витамин С. Про цингу мы говорить не будем, поскольку надеемся, что нашим читателям она не угрожает. (Хотя даже в развитых странах иногда болеют цингой. Причина, как правило, - не отсутствие денег на фрукты, а лень и равнодушие больного. Апельсины, конечно, дорогое удовольствие, но смородина летом и квашеная капуста зимой никого еще не разорили.)

Однако цинга - экстремальный случай авитаминоза С. Потребность в этом витамине возрастает и во многих других случаях. Усиление иммунного ответа и активный синтез коллагена - это и заживление ран и ожогов, и послеоперационная реабилитация, и торможение роста злокачественных опухолей. Как известно, опухоли, чтобы расти, выделяют в межклеточное пространство фермент гиалуронидазу, который "разрыхляет" окружающие ткани. Ускорив синтез коллагена, организм мог бы противодействовать этому разбойному нападению, локализовать опухоль и, может быть, даже задушить ее в коллагеновых сетях.

Разумеется, простое, и общедоступное средство от рака не внушает доверия. Но надо подчеркнуть, что сам Полинг никогда не призывал онкологических больных заменить все виды терапии ударными дозами аскорбиновой кислоты, а предлагал применять и то, и другое. А не испробовать средство, которое теоретически может помочь, было бы преступно. Еще в 70-е годы Полинг и шотландский медик Айвен Камерон провели несколько серий экспериментов в клинике "Вейл оф Левен" в Лох-Ломондсайде. Результаты были настолько впечатляющими, что в скором времени Камерон перестал выделять среди своих пациентов "контрольную группу" - счел безнравственным ради чистоты эксперимента лишать людей лекарства, которое доказало свою пригодность (рис.2) .

Рис.2 Действие сверхдоз аскорбиновой кислоты при восьми видах онкологических заболеваний.

В контрольной группе (она показана гладкой линией) спати не удалось никого, а среди пациентов Полинга и Камерона есть выздоровевшие

Про лечение гриппа и простуды "по Полингу" знают все. Регулярный прием больших доз аскорбинки снижает заболеваемость. Сверхдозы при первых симптомах предотвращают болезнь, а сверхдозы, принятые с опозданием, облегчают ее течение. С этими положениями Полинга уже никто всерьез и не спорит. Споры идут лишь о том, на сколько процентов и при каких условиях приема снижается процент заболевших и ускоряется выздоровление. (Об этом мы еще поговорим.) Снижение температуры после приема витамина С вызывается его противовоспалительным эффектом - угнетением синтеза специфических сигнальных веществ, простагландинов. (Так что жертвам сенной лихорадки и прочим аллергикам аскорбинка тоже может быть полезна.)

Подобным образом действуют многие антигистаминные средства, например аспирин. С одним "но": синтез одного из простагландинов, а именно PGE1, аскорбиновая кислота не угнетает, а стимулирует. Между тем именно он повышает специфический иммунитет

Суточная доза по Минздраву и по горилле

Словом, в том, что витамин С полезен для здоровья, не сомневаются даже самые непримиримые противники Полинга. Яростные споры на протяжении тридцати с лишним лет идут только о количестве, в котором его надо принимать.

Прежде всего, откуда взялись общепринятые нормы - суточные дозы витамина С, которые фигурируют в энциклопедиях и справочниках? Ежедневная норма для взрослого мужчины, рекомендуемая Академией наук США, - 60 мг. Наши нормы варьируют в зависимости от пола, возраста и профессии человека: 60 - 110 мг для мужчин и 55 - 80 для женщин. При этих и больших дозах не бывает ни цинги, ни выраженного гиповитаминоза (утомляемости, кровоточивости десен). По данным статистики, у людей, потребляющих не менее 50 мг витамина С, признаки старости проявляются позже на 10 лет, чем у тех, чье потребление не дотягивает до этого минимума (зависимость тут не плавная, а именно скачкообразная).

Однако минимальная и оптимальная доза - не одно и то же, и, если человек не болен цингой, это не означает, что он совершенно здоров. Мы, несчастные мутанты, неспособные обеспечить себя этим жизненно важным веществом, должны быть рады любому его количеству. Но сколько витамина С нужно для полного счастья?

Содержание аскорбинки в организме (как и других веществ, необходимых всем органам и тканям) часто выражают в миллиграмах на единицу веса животного. В организме крысы синтезируется 26 - 58 мг аскорбиновой кислоты на килограмм. (Таких больших крыс, к счастью, не бывает, но в килограммах удобнее сравнивать данные по разным видам.) Если пересчитать на средний вес человека (70 кг), это даст 1,8 - 4,1 г - по порядку величины ближе к Полингу, чем к официальным нормам! Сходные данные получены и для других животных.