Айзек Азимов - Загадки мироздания
Помимо прочего, эти положительные ионы отвечают и за электрические явления организма. Изменения в распределении ионов натрия и калия внутри и снаружи нервных клеток приводят к возникновению слабых электрических токов, сопровождающих нервные импульсы. Без этих токов не будет и самих нервных импульсов, а без нервных импульсов не будет и самой жизни.
Около половины магния, содержащегося в организме человека, входит в состав костей. Остальной магний в виде положительно заряженных ионов растворен в жидкой среде. Магний участвует в энергетических реакциях организма. Небольшие объемы химической энергии передаются от одного соединения к другому, как правило с помощью вещества, известного под сокращенным названием АТФ (полностью расшифровывающимся как аденозинтрифосфат). Для каждой реакции с участием АТФ требуется присутствие магния; таким образом, магний необходим для энергообмена, а значит, и для самой жизни.
В каждой молекуле гемоглобина содержится четыре атома железа. Гемоглобин — растворенное в крови вещество, подхватывающее в легких кислород и переносящее его ко всем остальным клеткам тела. Именно атом железа и является непосредственно задействованным в транспортировке, так что без железа жизнь невозможна.
На примере гемоглобина и АТФ легко понять, почему некоторые элементы требуются организму в совсем небольшом количестве. Каждая молекула гемоглобина переносит из легких к клеткам организма по четыре атома кислорода, а затем возвращается за новой порцией. Каждая молекула АТФ тоже передает только один пакет энергии, а затем видоизменяется таким образом, чтобы отправиться за следующим.
Вспомните, как строители по кирпичику возводят стену дома: ведь для строительства не требуется по отдельному рабочему для каждого кирпича! Один строитель может уложить миллион кирпичей, если будет работать достаточно долго. Даже если вам нужно уложить очень много кирпичей, для этого потребуется всего несколько строителей.
Так же и здесь: организму требуется очень много кислорода, но для его переноски хватает небольшого количества атомов железа; энергии требуется тоже много, но с этой задачей справляется небольшое количество атомов магния, присутствующих в составе соответственно гемоглобина и АТФ.
Конечно, нам не во всех случаях известно, почему для той или иной работы используется именно тот или иной элемент. К примеру, почему именно ион магния? Почему в АТФ не может использоваться, к примеру, ион кальция (имеющий практически те же химические свойства)? Вопрос интересный, но ответа на него нет.
Аналогию со строителями можно использовать и дальше — применительно к другим элементам, тоже необходимым для жизни, но в еще меньших количествах, чем даже железо. Это так называемые «рассеянные элементы», или «микроэлементы».
Давайте теперь рассмотрим пропорциональный химический состав живого организма еще масштабнее — из расчета не на десять тысяч или миллион атомов, а на миллиард. Мы получим:
999 998 000 атомов вышеперечисленных элементов,
1500 атомов цинка,
170 атомов марганца,
170 атомов меди,
125 атомов фтора,
20 атомов йода,
10 атомов молибдена,
5 атомов кобальта.
Практически весь фтор в организме входит в состав зубов. Этот элемент в общем-то не является необходимым для жизни в строгом смысле — лишь для здоровья зубов. Все остальные же микроэлементы — да, жизненно необходимы.
Атомы йода входят в состав молекул гормонов щитовидной железы. Эти гормоны управляют скоростью производства и использования организмом энергии. Самого гормона требуется для этого очень мало — ведь одного крошечного термостата достаточно, чтобы управлять огромной печью. Йод необходим для производства гормона щитовидной железы, а значит, и для жизни.
Из всех жизненно необходимых элементов в природе йод встречается реже всех. Он требуется нам в крошечных количествах, но в почве многих регионов его все равно не хватает, а значит, не хватает и в выращенных на этой почве растениях и в мясе питающихся этими растениями животных. Поэтому бывает необходимо искусственно добавлять йод в городской водопровод и изготавливать йодированную поваренную соль.
Марганец, медь, цинк, молибден и кобальт входят в состав ферментов, необходимых организму для катализа той или иной реакции (см. предыдущую главу). Раз для жизнедеятельности необходимы сами ферменты, то необходимы и входящие в их состав элементы.
Вы можете удивиться: какую пользу организм вообще может получить от кобальта, если его всего пять атомов на миллиард?
Но давайте подумаем, пять атомов на миллиард — так ли это мало в действительности? По приблизительным подсчетам, организм человека состоит примерно из 50 триллионов клеток. Но атом — гораздо меньше клетки, и в каждой клетке, как бы мала она ни была, может содержаться не менее 100 триллионов атомов.
Если из каждого миллиарда этих атомов пять — атомы кобальта, то получается, что в каждой клетке содержится в среднем по 500 000 атомов кобальта. Выходит, даже самая маленькая щепотка не так уж мала.
Итак, теперь в нашем распоряжении — рецепт приготовления человека, где расписаны все ингредиенты. Так, может быть, стоит нам взять все эти элементы в нужной пропорции, смешать и…
Но об этом — в следующей главе.
Глава 9
СОЗДАТЬ ЧЕЛОВЕКА
В сентябре 1965 года собравшиеся на 150-е национальное собрание Американского химического общества химики услышали из уст своего президента доктора Чарлза Прайса следующий призыв:
— Я хотел бы заблаговременно поднять вопрос, имеющий огромное общественное значение, которому и научное сообщество и правительство должны уделить серьезное внимание. Следует поставить национальной целью искусственный синтез живой материи! ‹…› Мне кажется, что сейчас мы отстоим от синтеза, по крайней мере частичного, живых систем не дальше, чем в 1920-х отстояли от высвобождения энергии атомного ядра, а в 1940-х — от появления человека в космосе.
Только представьте себе — синтезировать жизнь! Этому стремлению человека столько же лет, сколько самой цивилизации.
В древности, если верить Гомеру, были некие «златые девы», помогавшие Гефесту, греческому богу-кузнецу, ковать доспехи для Ахилла. В Средневековье бытовала легенда о Големе, роботоподобном глиняном существе, в которого вдохнул жизнь пражский рабби Лёв с помощью неизрекаемого имени Божьего. Из более современных сюжетов можно вспомнить сказку о Пиноккио — ожившей деревянной кукле.
Осуществится ли вековая мечта человечества или навсегда останется в области фантастики?
Именно этот вопрос и обсуждался ранее в 1960 году на собрании ученых, посвященном данной проблеме. Ученые — люди осторожные, и некоторые из них утверждали, что синтез живой материи станет возможен лишь тысячи лет спустя; другие, более смелые, называли сроки в сотни лет. Несколько дерзких оптимистов оперировали десятилетиями будущего.
Но когда этот же вопрос задали нобелевскому лауреату генетику Герману Мюллеру, он четко ответил: «Это произошло пять лет назад!»
Понятно, что утверждение о том, что живая материя была синтезирована в 1955 году, звучит несколько странновато. Что же Мюллер имел в виду?
Что ж, если слова Мюллера звучат и двусмысленно, то причина этой двусмысленности — в двусмысленности самого определения живой материи, в открытости вопроса о том, насколько простой по строению объект можно уже называть живым.
Обычный человек, не имеющий отношения к науке, назовет «живой» только достаточно сложную систему. В первую очередь, конечно, при словах «живое существо» в голову приходит не кто иной, как сам человек, и стоит задаться целью представить себе искусственно созданное живое существо, как воображение услужливо подсовывает образы типа чудовищ Франкенштейна. Самая напрашивающаяся в таком случае картинка — распростертое на операционном столе совершенное тело мужчины или женщины, над которым колдует ученый, занимаясь «вдыханием» в тело жизни с помощью какого-то хитрого излучения или химического вещества.
Разумеется, живое существо никогда не будет создано именно таким образом.
Стоит ли стараться собрать сразу целого человека-со всеми костями, мышцами, мозгом, железами и кровеносными сосудами? Ведь даже природа так не делает! Никто не вступает в жизнь готовым взрослым человеком. Все живые организмы, сколь угодно сложные, в том числе и сам человек, строят себя сами, начиная с очень простой формы (по крайней мере, по сравнению с окончательным результатом).
Живые организмы состоят из клеток — крошечных (как правило, микроскопических) пузырьков жизни. В организме человека в среднем насчитывается примерно 50 триллионов клеток, но существуют и очень простые формы жизни, состоящие всего из одной клетки, например амеба.
