Сиддхартха Мукерджи - Царь всех болезней. Биография рака
Хлопчатобумажный бум вызвал бум в красильной промышленности, однако две эти промышленности — ткань и краска — в технологическом отношении удивительно не соответствовали друг другу. В отличие от производства ткани ее окраска была все еще доиндустриальным занятием. Красители для ткани выделялись из скоропортящихся растительных источников — ржаво-красный кармин из привозимого из Турции сушеного корня марены, темно-синий индиго из индигоноски — с применением устаревших процессов, требовавших терпения, опыта и постоянного присмотра. Окраска набивных тканей такими красителями (например, при производстве популярных расцветок ситца) была еще сложнее и многоступенчатее — для нее применялись специальные загустители, протравы и растворители. На весь цикл окраски уходило несколько недель. Текстильной промышленности требовались профессиональные химики, которые бы растворяли отбеливатели и очистители, присматривали за выделением красителей и искали способы ускорить процесс и повысить стойкость окраски ткани. В Лондоне спешно возникали учреждения и институты, посвященные новой дисциплине, названной практической химией и сосредоточенной на синтезе соединений для окраски текстиля.
В 1856 году Уильям Перкин, восемнадцатилетний студент одного из таких институтов, наткнулся на решение, ставшее Святым Граалем этой промышленности: недорогой химический краситель, получаемый из подручных материалов. В импровизированной однокомнатной лаборатории у себя в квартирке в лондонском Ист-Энде («половина длинной комнатушки с рабочим столом и несколькими полками для бутылок») Перкин кипятил азотную кислоту и бензол в утащенных с работы колбах — и в результате неожиданной реакции получил странный осадок. В сосудах образовалось какое-то вещество фиалкового цвета. В эпоху одержимости крашением тканей любое цветное вещество рассматривалось как потенциальный краситель — и, наскоро макнув в колбу кусочек хлопчатобумажной ткани, Перкин убедился: новое вещество годится на эту роль. Более того, краска не подтекала и не выцветала. Перкин назвал ее «анилиновый фиолетовый».
Открытие Перкина оказалось благословением для текстильной промышленности. Анилиновый фиолетовый был дешев и стоек — несравненно проще в изготовлении и хранении, чем растительные красители. Перкин вскоре обнаружил, что исходные компоненты могли служить молекулярной основой и для иных красителей — химическим скелетом, на который привешивались разные боковые цепочки, тем самым образуя широкий спектр ярких красок. К середине 1860-х годов текстильные фабрики Европы затопило огромное количество новых синтетических красителей разнообразных оттенков сиреневого, синего, пурпурного, аквамаринового, красного и фиолетового. В 1857 году Перкину, которому едва исполнилось девятнадцать лет, присвоили полноправное членство в Лондонском химическом обществе.
Анилиновый фиолетовый синтезировали в Англии, однако изготовление искусственных красителей достигло зенита не там, а в Германии. В конце 1850-х годов Германия, страна стремительно развивающейся промышленности, мечтала потягаться за первенство на текстильных рынках как Европы, так и Америки. Однако в отличие от Англии у Германии практически не имелось доступа к натуральным красителям: к тому времени как эта держава вступила в борьбу за обладание колониями, мир уже раскроили на множество мелких кусочков и делить было нечего. Поэтому немецкие промышленники рьяно бросили силы на развитие искусственных красителей, надеясь укрепить свои позиции в этой ранее недоступной для них отрасли индустрии.
В Англии изготовление красителей быстро превратилось в сложный и хорошо развитый химический бизнес. В Германии же синтетическая химия — подстрекаемая текстильной промышленностью, обласканная государственными субсидиями и подпираемая могучим экономическим ростом страны — претерпела еще более колоссальный рост. В 1883 году количество произведенного в Германии ализарина, ярко-красного искусственного красителя, цветом имитирующего природный кармин, достигло двенадцати тысяч тонн, многократно превзойдя количество красителей, изготовленных на фабрике Перкина в Лондоне. Немецкие химики наперебой пытались производить красители ярче, стойче и дешевле — и пробивали для них дорогу на текстильные фабрики Европы. К середине 1880-х годов Германия стала чемпионом гонки производства химических красителей — предшественницей куда более мрачной гонки вооружений — и стала «красильной бадьей» Европы.
Изначально немецкие химики, занимавшиеся синтетическими веществами, существовали в тени красильной промышленности. Однако, окрыленные успехом, они начали синтезировать не только красители и закрепители, но целую вселенную новых молекул: фенолы, спирты, бромиды, алкалоиды, ализарины и амиды — молекул, которых не существовало в природе. К концу 1870-х годов они создали столько новых веществ, что уже и сами не знали, где их применять. «Практическая химия» превратилась в свое карикатурное воплощение и отчаянно пыталась найти практическое применение изобретенным веществам.
Раннее взаимодействие между синтетической химией и медициной в общем и целом сводилось к глубокому разочарованию. Гидеон Гарвей, врач, живший в семнадцатом веке, однажды назвал химиков «самыми бесстыжими, невежественными, напыщенными, жирными и тщеславными людьми на свете». Взаимное презрение и вражда между двумя этими дисциплинами сохранялись не одну сотню лет. В 1849 году Август Гофман, учитель Уильяма Перкина в Королевском колледже, мрачно признавал пропасть между медициной и химией: «Ни одно из этих веществ до сих пор так и не нашло какого-либо применения в жизни. Нам не удается использовать их… для исцеления недугов».
Впрочем, Гофман догадывался, что граница между синтетическим и природным рано или поздно исчезнет. В 1828 году берлинский ученый по имени Фридрих Вёлер вызвал целую метафизическую бурю в науке, когда в результате выпаривания цианата аммония, простой неорганической соли, получил мочевину, химическое вещество, вырабатываемое почками. Эксперимент Вёлера — внешне совсем непритязательный — имел огромное значение для науки. Мочевина считалась «природным» веществом — но ее предшественником оказалась простая неорганическая соль. Тот факт, что вырабатываемое живым организмом соединение можно запросто создать в колбе, грозил уничтожить существующие представления о живых организмах: на протяжении многих веков считалось, что химия жизни наделена мистическими свойствами, жизненной силой, которую невозможно воссоздать в лаборатории. Эта теория носила название «витализм», и эксперимент Вёлера ее опроверг, доказав, что органические и неорганические вещества взаимосвязаны. По сути, биология — тоже химия: возможно, даже человеческое тело — не более чем сосуд бурно реагирующих между собой химических веществ, этакая пробирка с ногами, руками, глазами, мозгом и душой.
Со смертью витализма эта логика неминуемо должна была распространиться и на медицину. Если в лаборатории можно синтезировать химические вещества, характерные для живых существ, то будут ли такие вещества работать в живых системах? Если биология и химия тесно сплетены меж собой, то способна ли молекула, полученная из колбы, влиять на внутреннюю работу биологического организма?
Вёлер, врач по образованию, вместе с учениками и соратниками попытался перейти из мира химии в мир медицины. Однако синтезированные ими вещества были слишком примитивными, а для вмешательства в живые клетки требовались куда более сложные молекулы.
И все же такие многофункциональные химические соединения уже существовали: лаборатории красильных фабрик во Франкфурте буквально ломились от них. Чтобы построить желанный мост между биологией и химией, Вёлеру только и надо было, что предпринять однодневную поездку из своей геттингенской лаборатории во Франкфурт. К сожалению, ни сам Вёлер, ни его студенты так и не сделали этот последний необходимый шаг. Широчайшая линейка молекул, без дела хранившихся на полках химических лабораторий текстильной промышленности, с тем же успехом могла располагаться на другом континенте.
Только через пятьдесят лет со времен эксперимента Вёлера продукты красильной индустрии наконец физически соприкоснулись с живыми клетками. В 1878 году в Лейпциге двадцатичетырехлетний студент-медик Пауль Эрлих, ища себе тему для работы, предложил использовать текстильные красители — анилин и его разноцветные производные — для окраски животных тканей. Эрлих надеялся, что в самом лучшем случае красители помогут детальнее рассмотреть ткани под микроскопом. Но, к своему изумлению, обнаружил, что эти красители красят отнюдь не все подряд и без разбора. Производные анилина окрашивали лишь определенные части клетки, обрисовывая одни структуры и не затрагивая остальных. Складывалось впечатление, что они способны различать внутриклеточные химические вещества — связываться с одними и не связываться с другими.
