Химия и жизнь 2020 №12

12химия и жизнь
/ 2020



Химия и жизнь Никогда такого не было,
и вот опять!
12Ежемесячный научно-популярный журнал
/ 2020 В.С. Черномырдин

Зарегистрирован Содержание
в Комитете РФ по печати
19 ноября 2003 года, рег. ЭЛ № 77-8479 Колонка главного редактора
ISSN 1727-5903 «ХИМИЯ И ЖИЗНЬ» ПОПРЕЖНЕМУ ПЛОДОНОСИТ!
Л.Н. Стрельникова .........................................................................55, 61
НОМЕР ПОДГОТОВИЛИ:
Главный редактор Лаборатория
Л.Н. Стрельникова ХИМИКИ И НАНОМЕДИЦИНА. Н. Маркина .............................................. 2
Художники
А.В. Астрин, А. Кук Полвека тому вперед
МЫ ОБЯЗАНЫ БЫЛИ ПОПРОБОВАТЬ. Н. Самойлова.............................16
Редакторы и обозреватели
Е.В. Клещенко, Технология и природа
Л.А. Ашкинази, ЖИВАЯ АНТИНЕФТЬ. С.М. Комаров .......................................................20
В.В. Благутина,
Ю.И. Зварич, А почему бы и нет?
С.М. Комаров, СЕРНЫЙ ПРИЛИВ. В. Кальменс..............................................................26
В.В. Лебедев,
Н.Л. Резник, Технологии и природа
О.В. Рындина СВИНЬЯ БЕЗ САХАРА. Е. Клещенко........................................................34

Ответственный за соцсети Проблемы и методы
Д.А. Васильев А ЧЕГО ОН ДРАЗНИТСЯ? Н. Резник ........................................................40
Подписано в печать 17.01.2021
Типография «Офсет Принт М.» Панацейка
123001, Москва, 1-й Красногвардейский пр-д, д. 1 ЗИМНИЙ ГРИБ. Н. Ручкина .....................................................................47

Адрес редакции Фантастический год
119991, Москва, Ленинский просп., 29, стр. 8 Я БУДУ ПИСАТЬ ЛЖИВО. А. Речкин ........................................................50
Адрес для переписки
119071, Москва, а/я 57 Фантастика
Телефон для справок: ПОСЛЕ ПОБЕДЫ. А. Кузнецов.................................................................56
8 (495) 722-09-46
e-mail: [email protected] Нанофантастика
http://www.hij.ru КРУПИЦА НАДЕЖДЫ. В. Кашпур ............................................................64
Соцсети:
https://www.facebook.com/khimiyaizhizn Результаты: алгоритмы и роботы 31
https://vk.com/khimiya_i_zhizn Короткие заметки 62
https://ok.ru/group/53459104891087 Пишут, что… 62
https://twitter.com/hij_redaktor
https://www.instagram.com/khimiya_i_zhizn/

При перепечатке материалов ссылка
на «Химию и жизнь» обязательна
На журнал можно подписаться в агентствах «Роспечать» —
каталог «Роспечать», индексы 72231 и 72232
«Арзи» — Объединенный каталог «Пресса России»,
индексы — 88763 и 88764 (рассылка — «Арзи»,
тел. (495) 443-61-60)
Каталог «Почта России», индексы П2021 и П2017.
«Информсистема» — (495) 127-91-47
«Урал-Пресс» — (495) 789-86-36

© АНО Центр «НаукаПресс»

Генеральный спонсор журнала
Компания «БИОАМИД»

НА ПЕРВОЙ СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ
рисунок Александра Кука

НА ВТОРОЙ СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ
работа Nicholas Di Genova.
Борьба в мире за безопасность идет по
самым разным направлениям. Особенно
важны в этом отношении продукты
питания. Об этом читайте в статье
«Свинья без сахара»

2018 год, фото из архива лаборатории

Лаборатория Химики
и наномедицина
Надежда Маркина

Фото: Дмитрий Васильев

В названии «Лаборатория химического дизайна бионаноматериалов»
на Химфаке МГУ имени М.В. Ломоносова все слова модные, кроме
«химического». А между тем это слово ключевое, поскольку в основе
любых материалов и препаратов, как бы они ни назывались, лежит хи-
мия. В этой лаборатории химики работают с химическими объектами —
молекулами разных лекарственных белков, которые упаковывают
в специальные контейнеры, чтобы лекарства в организме попада-
ли точно по адресу и всегда лечили, но не калечили. Лаборатория
основана в 2010 году по программе мегагрантов. В ней работают
12 сотрудников, 8 аспирантов и 8 студентов. Каждый год лаборатория
выпускает 12—14 научных статей. Источники финансирования после
окончания мегагранта — гранты РФФИ, РНФ, молодежные гранты.

2

Лабораторию создал в 2010 году Александр Комнаты лаборатории расположены на нескольких
Викторович Кабанов, выпускник и профес- этажах четырехэтажного здания кафедры химической
сор Химического факультета МГУ, член- энзимологии, оно стоит особняком от главного зда-
корреспондент РАН, а также заслуженный ния Химфака. Место это не случайное. Здесь сфор-
профессор и директор Центра нанотехно- мировалась и продолжает жить школа химической
логий для доставки лекарств, содиректор Института энзимологии, созданная выдающимся специалистом
наномедицины Университета Северной Каролины. по биокатализу И.В. Березиным. И здесь же 30 лет
Оказавшись среди победителей первого конкурса назад Александр Викторович защитил докторскую
мегагрантов, А.В. Кабанов получил возможность от- диссертацию. К тому же главный объект исследований
крыть на Химическом факультете МГУ лабораторию в лаборатории — ферменты, упакованные в мицеллы,
мирового уровня — и по целям и решаемым задачам, и которые теперь зачислены в разряд «нанообъектов».
по тактике научных исследований, и по их обеспечению Впрочем, настоящих химиков этими словами не уди-
новейшим оборудованием. вить. Уж они-то понимают, что химия — это фундамент
нанотехнологий.
Во всех мегагрантах написано, чем должна зани-
маться новая лаборатория. В случае с лабораторией Н.Л. Клячко и аспирант Максим Веселов демонстри-
А.В. Кабанова это «создание нового поколения био- руют А.В. Кабанову работу новой магнитной установки,
наносистем для медицинского применения на основе сконструированной Ю.И. Головиным
ферментов, полимерных покрытий и магнитных на-
ночастиц». Иными словами, сотрудники лаборатории А.В. Кабанов, Н.Л. Клячко и аспирант Антон Лопухов
должны разрабатывать системы доставки лекарств в обсуждают статью
специальных упаковочных наноконтейнерах к клеткам-
мишеням. В роли лекарства часто выступают фермен-
ты, которые применяют для лечения разнообразных
биохимических сбоев в работе организма.

фото: Иван Шинкарин

3«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru

СХЕМА СИНТЕЗА НАНОЗИМА

Рисунок Дарьи Филоновой, Университет Северной Каролины

Ковалентные
сшивки

Поликатион

Полиэтилен-
гликоль

Ковалентно прошитый нанозим

4

Сотрудник лаборатории Максим Веселов исследует, как меняются оптические свойства суспензии наночастиц под
действием магнитного поля

Пандемия всем спутала карты. Александр Викторо- с жирной кислотой, которая выступит в роли «якоря», и
вич в США, и когда ему удастся вырваться в Россию — тогда фермент прицепится к липидной мембране. По-
пока неизвестно. Поэтому мы беседуем по Zoom. том выяснилось, что подобный механизм использует
природа, о чем они тогда не подозревали. Поскольку
С чего начиналась наномедицина присоединить к белку жирную кислоту очень сложно,
Александр стал модифицировать белки жирными
Путь в науке А.В. Кабанова, приведший его к наномеди- кислотами в системе обратных мицелл.
цине, начинался именно на этой кафедре химической
энзимологии, где его учителями были замечательный Мицелла — это частица, образованная молеку-
чешский ученый Карел Мартинек, который 30 лет лами липида или поверхностно-активного вещества,
проработал в Советском Союзе, и его сотрудник, у которых есть полярная часть и неполярная — жир-
профессор Андрей Вадимович Левашов. Конечно, ный хвост. В обычных мицеллах жирные хвосты на-
большое влияние на Александра Викторовича оказал правлены внутрь (так устроено мыло), в обратных,
и его отец, академик Виктор Александрович Кабанов, или обращенных, мицеллах — наоборот. В полость
известный химик полимеров. И хотя сын очень любил внутри этой мицеллы и помещали фермент. А затем
отца, он все же хотел идти в науке своим путем. стали смотреть, как такая модификация влияет на
каталитическое поведение фермента, как фермент с
Первую научную задачу перед ним поставил про- липидным якорем ведет себя в «микрогетерогенной
фессор Левашов: придумать, как доставить фермент среде», когда его молекулы заключены во множество
через клеточную мембрану. Александр, будучи студен- мельчайших капелек, плавающих в органическом
том четвертого курса, предложил соединить фермент растворителе. Итогом была серия научных статей о

5«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru

На этот чип из тончайшего слоя золота помещают молекулу белка-токсина, для которого Антон Лопухов и другие
сотрудники Лаборатории создают полимерную ловушку

превращении и поведении ферментов в системе об- тировки нуклеиновых кислот — ДНК и РНК. Эти под-
ращенных мицелл. «Я начал свой путь химика в био- ходы привели к созданию многих терапевтических
логии, а это исключительно тяжелый путь, потому что наноматериалов, в том числе нанозимов, о которых
приходится работать на чужом поле», — вспоминает мы расскажем чуть позже.
мой собеседник.
«Это было потрясающее время упоительной ра-
Затем была работа в Институте прикладной моле- боты, дружбы и веры в будущее, — вспоминает мой
кулярной биологии у Евгения Сергеевича Северина, собеседник. — Я побывал во Франции в Институте
где, оказавшись среди биологов, Александр Кабанов Пастера, где познакомился со многими выдающимися
вплотную занялся проблемой доставки лекарств в биологами, и в Университете Страсбурга у нобелев-
организме. Вместе с Валерием Алаховым и Влади- ского лауреата по химии Жан-Мари Лена. Защитил
миром Чехониным они придумали, как протащить докторскую диссертацию в 28 лет, и казалось, что
лекарство в головной мозг. Для этого лекарство теперь могу свернуть горы. Но тут прекратил свое
помещали внутрь мицеллы, а снаружи пришивали существование Советский Союз, и в одночасье,
антитело к определенному веществу в мозге. Анти- 1 января 1992 года, у нас не стало денег, совсем. Ра-
тело служило вектором, своего рода паровозиком. ботать было невозможно: мы смотрели, как фермент
Таким образом удалось преодолеть гематоэнцефа- проникает внутрь клетки, снимали процесс на цветную
лический барьер. Это была первая в мире работа по пленку, а пленку для проявки приходилось отправлять
использованию полимерных мицелл для доставки во Францию, в тот самый Институт Пастера, потому
лекарств. Там же, в институте у Северина, Кабанов что в Москве не было соответствующих реактивов».
и его коллеги придумали использовать поликатионы Александр Кабанов попытался вместе с Валерием
(положительно заряженные полимеры) для транспор- Алаховым организовать научный бизнес в Москве,

6

Рисунок Дарьи Филоновой, Университет Северной Каролины

Схема строения нанозима (слева) и полимерной нано- Ксения Власова проверяет, как ведут себя нанопре-
частицы с лекарством (справа) параты, созданные в лаборатории, в живых клетках

7«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru

Фото предоставлено Университетом Северной Каролины

Руководитель лаборатории Александр Викторович Кабанов

чтобы внедрить свои разработки, но основать биотех- вость выключают. Мы детально разобрались, как
нологическую компанию им удалось только в Канаде. эти удивительные полимеры работают. Например, в
устойчивых к лекарству раковых клетках образуются
Потом случился переезд в США. Почти 18 лет насосы, которые выбрасывают лекарство наружу.
Александр Кабанов проработал в Медицинском цен- Так вот, наши полимеры блокировали действие этих
тре университета Небраски, где также занимался насосов и полностью меняли энергетику клеток, об-
проблемой лекарственной доставки и основал первый ращая их преимущество в слабость». Это относится
в США центр наномедицины. Здесь он наряду с созда- и к раковым клеткам, и к здоровым, например, гема-
нием новых наноматериалов продолжил использовать тоэнцефалического барьера или клеткам кишечного
полимерные мицеллы для транспортировки лекарств. эпителия, которые стараются не пропустить внутрь
Мицелла строится из молекул блок-сополимера: ее ничего чужого. Таким образом, эти полимеры могут
ядро состоит из гидрофобных цепей, а гидрофильные облегчить как доставку лекарства в мозг, так и вса-
окружают его в виде внешней «опушки». В ядро такой сывание его в кишечнике.
полимерной мицеллы можно помещать нераствори-
мые лекарственные вещества. Сегодня эта технология Сейчас в мире зарегистрировано более 30 нанопре-
вошла в мировую практику. Работа продолжилась в паратов, это без учета вакцин от COVID-19. Их можно
Университете Северной Каролины, где Александру разделить на два класса. Первый класс — это липосо-
Викторовичу предложили позицию именного про- мальные препараты, в которых вещество упаковано в
фессора и директора Центра нанотехнологий по до- липосому, к ним относится, например, пэгилированный
ставке лекарств. липосомальный Доксорубицин, или «Доксил». Второй,
пока еще меньший, класс — это полимерные препара-
«В живой системе все работает не так, как в хи- ты, в которых блок-сополимеры образуют полимерные
мической лаборатории, — говорит Кабанов. — На- мицеллы, предложенные Кабановым. Александр Вик-
пример, оказалось, что многие из хорошо известных торович упоминает еще один класс — твердые наноча-
полимеров, такие как полоксамеры (плюроники) или стицы на основе нерастворимого, но биоразлагаемого
даже полиэтиленгликоль, могут взаимодействовать полимера. Их пока не одобрили к применению, однако
с биологическими мембранами, меняя ответы этих исследователи активно работают с ними. В таких ча-
мембран на разные воздействия. Валерий Алахов стицах лекарство высвобождается за счет разрушения
впервые обнаружил, что, если полоксамеры до- химической связи. Наконец, появились нанопрепараты
бавить к клеткам, обладающим множественной для доставки нуклеиновых кислот, и самое значимое
лекарственной устойчивостью, они эту устойчи-

8

применение этой технологии — вакцины от COVID-19, Значит, оптимально вводить ремдесевир не в вену,
созданные компаниями Pfizer/Biontech и Moderna. а в дыхательные пути в виде аэрозоля. Разработкой
«Две наиболее прорывные вакцины сделаны на ли- такой аэрозольной наноформы ремдесевира и других
пидных катионных наночастицах, стабилизированных противовирусных агентов занимаются специалисты
оболочкой из полиэтиленгликоля. Это большой успех Центра по доставке лекарств в Университете Северной
наномедицины», — считает Александр Викторович. Каролины. Собственно, эта задача решена в принципе,
но результат еще не оформлен в виде статей и патента.
Еще один свежий пример — это средство от ко-
ронавируса ремдесевир. Он одобрен к применению, Как пришла идея подать на конкурс мегагрантов?
но его нельзя использовать в виде таблеток — в этом «Когда в 2006 году умер мой отец, я ощутил страшную
случае он не достигнет цели, поскольку расщепится в пустоту. Мы с ним все время сотрудничали, обсуждали
печени.Лекарство сейчас приходится вводить в кровь: научные проблемы, и через него я чувствовал связь с
для этого действующее вещество связывают с рас- научной жизнью в России, — рассказывает Александр
творяющим агентом по объему в десятки раз больше, Викторович. — Когда его не стало, эта связь оборва-
чем само лекарство тоже не вариант: в этом случае лась. Я даже подумывал, не вернуться ли в Россию, но
действующее вещество нужно связать с растворяющим старшая дочь и ближайший друг сказали — не стоит.
агентом по объему в десятки раз больше, чем лекарство. Через четыре года появилась программа мегагрантов.
Но главное, желательно, чтобы противовирусный пре- За неделю до дедлайна мне предложила подать на
парат ловил вирус в самом начале его пути в организме. конкурс Наталья Львовна Клячко, с которой я работал

Студентка Тамара Якимова исследует методом высокоэффективной жидкостной хроматографии раствор потенци-
ального лекарственного вещества для лечения рака молочной железы

9«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru

С помощью анализатора поверхностного плазмонного резонанса Антон Лопухов ведет поиск веществ, способных
убирать из организма токсины

еще со студенческих времен. Я подал и был уверен, мегагрантники — это сила, что у нас появилось со-
что не получу, претенденты были сильными, а конкурс общество свободных, независимых и успешных людей,
огромный. Но неожиданно увидел свою фамилию среди думающих по-русски, но по-западному. Фурсенко меня
40 ученых, выигравших конкурс». пригласил, мы поговорили, и вопрос о переносе денег
на следующий год был решен, правда, не без участия
Нанонаука на Химфаке МГУ тогдашнего премьер-министра. Конечно, я был пора-
жен, что в России премьер-министр должен заниматься
«Началось с того, что мы получили грант в октябре такими вопросами».
или ноябре 2010 года и надо было срочно купить обо-
рудование, то есть успеть потратить 30 млн рублей до Что касается научной работы, в новой лаборато-
конца года. Иными словами — сделать невозможное. Я рии, образованной на Химфаке МГУ, начались иссле-
поговорил с проректором МГУ, академиком Алексеем дования полимерных мицелл и электростатических
Ремовичем Хохловым, и он сказал, что этот вопрос комплексов для доставки различных молекул, в том
может решить только Государственная дума. Как?! числе ферментов и других белков. К тому времени в
Я был ошарашен. Связался с другими мегагрантни- США мы уже научились делать нанозимы — упаковы-
ками, и выяснилось, что такая проблема есть у всех. вать ферменты в поликомплексные наноконтейнеры.
Мы написали письмо министру образования и науки А в МГУ мы применили этот подход для многих фер-
А.А. Фурсенко, и, пока я летел из Америки в Москву, ментов, предназначенных для лечения различных па-
в самолете собирал подписи. Тут-то я и понял, что тологий: воспалительных заболеваний глаз, спинного
мозга и других.
10

За окном пандемия и уже наряжают елки, но ла- откликаются на магнитное поле. Если поле появляется,
боратория работает и даже принимает журналистов, то частица начинает колебаться, работа ферментов мо-
со всеми предосторожностями, разумеется. Поэтому жет замедляться и совсем останавливаться или, наобо-
мы здесь. Наш гид — заместитель А.В. Кабанова и его рот, ускоряться, а ее оболочка из-за колебаний будет
коллега по многолетней совместной работе, доктор разрушаться, открывая выход для молекул лекарства.
химических наук, заслуженный профессор МГУ Наталья
Львовна Клячко. Множество приборов в лаборатории предна-
значено для генерации магнитного поля и исследо-
«Я работала с наноструктурами еще тогда, ког- вания его влияния на поведение наночастиц. Есть
да их не называли “нано”, — рассказывает Наталья даже прибор в форме круглой кастрюли, который
Львовна. — Здесь, на кафедре химической энзимо- умеет генерировать вращающееся вихревое поле в
логии, мы впервые показали, что ферменты могут форме восьмерки. Сотрудник лаборатории Максим
встраиваться в наноразмерные агрегаты из липидов и Веселов, главный здесь специалист по магнитным
поверхностно-активных веществ. И более того — ме- приборам, показывает, как они работают. Пробирку
няя параметры липидных матриц, можно целенаправ- с суспензией наночастиц помещают в прибор, кото-
ленно регулировать свойства биомолекул. Первая же рый генерирует магнитное поле заданных параме-
наша публикация на эту тему буквально открыла новое тров, и выдерживают определенное время. Затем
направление в науке, которое получило название суспензию помещают в спектрометр и измеряют ее
“Мицеллярная энзимология”. оптические свойства (поглощение, флуоресценцию,
люминесценцию и другие), которые изменяются под
Внутрь мицеллы можно поместить фермент или действием магнитного поля. В приборе следующего
другой биополимер. Выяснилось, что подобные струк- поколения генератор магнитного поля совмещен со
туры образуются при переносе некоторых веществ че- спектрофотометром и флуориметром, так что можно
рез клеточные мембраны. Сегодня, на волне интереса отслеживать изменение оптических свойства образца
к нанотехнологиям, наши мицеллы перешли в разряд
модных наноструктур, а мы оказались на передовом «Музейный экспонант» — самый первый прибор для
крае науки». генерации магнитного поля, который сотрудники лабора-
тории сделали своими руками
Липидные мицеллы стали отличной упаковкой для
лекарств, обеспечивающей их адресную доставку.
От липидных мицелл ученые перешли к полимерным
наночастицам, и здесь первопроходцем был Алек-
сандр Викторович Кабанов. При конструировании
таких наночастиц используют способность разных
зарядов притягиваться друг к другу: если молекула
фермента несет положительный заряд, ее окружают
слоем отрицательно заряженных молекул полимера.
Чтобы фермент прочнее сидел в этом контейнере,
его пришивают дополнительными химическими свя-
зями. «Некоторым ферментам не нужно выходить из
контейнера, они могут работать и внутри него, — объ-
ясняет Наталья Львовна. — Например, так работает
фермент супероксиддисмутаза: он взаимодействует
с супероксидрадикалом, который настолько мал, что
может проходить через мельчайшие “дырочки” внутрь
контейнера.

Фермент (энзим), упакованный в наночастицу, мы
назвали “нанозим” (NanoZYME). Правда, сейчас это
название в литературе стали использовать и в другом
значении — модель фермента из материалов небио-
логической природы».

Магнитное поле

управляет наночастицами

Важная составная часть разрабатываемых в лаборато-
рии систем доставки лекарств — это низкочастотное
магнитное поле порядка 50 Гц, безопасное для организ-
ма, которое управляет поведением наночастиц. Чтобы
придать им магнитные свойства, ученые используют
частицы магнетита Fe3O4 — подшивают их к наноконтей-
неру. Ферменты, присоединенные к магнитной частице,

11«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru

Фото предоставлено Университетом Северной Каролины

На семинаре в Университете Северной Каролины. Александр Кабанов представляет приглашенного докладчика, про-
фессора университета Пенсильвании Владимира Музыкантова

в реальном времени. Веселов достает «музейный экспонат» — деревянный
Почему меняются оптические свойства? Как щит с магнитными катушками и проводами, который
сотрудники сделали своими руками, когда не было
объясняет Максим, энергия магнитного поля пре- еще ничего другого. И ведь работало!
образуется в движение молекул. В липосомальных
наночастицах с лекарством внутри нарушается «Когда-то давно у меня появилась идея воздей-
целостность оболочки, и лекарство выходит в объ- ствовать на что-то в клетке с помощью магнитного
ем растворителя. Поскольку молекулы лекарства в поля, но тогда я это так и не сделал, — рассказывает
эксперименте окрашены либо флуоресцируют, по А.В. Кабанов. — А продолжение этой идеи возникло,
изменению оптических свойств можно определить ко- когда мы с Андреем Гудковым, известным в мире ис-
личество вышедшего в раствор лекарства и скорость следователем рака, обсуждали науку, гуляя у Ниагар-
выхода. Если же фермент под действием магнитного ского водопада. С помощью магнитного поля можно
поля изменил свою конформацию и каталитическую нагревать объект, и я подумал, что если присоединить
активность, то по изменению оптической плотности к магнитной наночастице молекулу фермента и нагреть
или флуоресценции раствора можно судить о ско- эту конструкцию, то можно изменить конформацию
рости протекания химической реакции с участием и активность фермента. Мы купили коммерчески до-
этого фермента. На мониторе мы видим динамику ступную установку для магнитной гипертермии, кото-
измеряемых показателей. рая использует относительно высокочастотные поля
в 100—300 кГц, и поставили первые эксперименты
Все приборы для лаборатории сделали физики по «выключению» фермента. Но что именно при этом
из Тамбовского государственного университета и происходит, я не понимал. У нас в Небраске был очень
компании «Наноматериалы», которые также разраба- сильный центр по магнитным наноматериалам, но их
тывают теоретические модели магнитомеханических интересовало поведение таких материалов при низких
воздействий. «Наш главный рычаг в экспериментах, температурах типа жидкого азота и ниже — там, где нет
связанных с магнитным полем, — профессор Юрий биологии. Я мыкался, советовался с Алексеем Ремо-
Иванович Головин, который помогает в создании вичем Хохловым, пытался найти партнера в Москве. А
приборов, в развитии теоретической базы и в интер- когда получил мегагрант, встретился с физиком Юри-
претации результатов», — говорит Наталья Львовна. ем Ивановичем Головиным, пригласил его приехать

А вот с этого прибора все начиналось. Максим

12

вместе с Наташей Клячко в Омаху. Мы обсудили наши щество. Если произошло взаимодействие вещества
результаты, и Головин сказал, что гипертермия здесь с белком, прибор его зафиксирует и даже посчитает
ни при чем. Заодно он раскритиковал нашу установку и константу связывания.
сказал, что эффекты будут наблюдаться и при гораздо
более низких частотах. Вернувшись в Тамбов, он по- «Этот прибор мы используем в новом проекте
строил тот самый генератор, который вы видели. Мы РНФ, в котором разрабатываем системы, убирающие
стали работать с низкочастотным полем, и выяснилось, из организма токсины, — дополняет Наталья Львовна
что конформацию фермента можно менять путем Клячко. — Мы хотим подобрать полностью синтетиче-
магнитомеханического воздействия. И все стало раз- ский полимер-ловушку, который будет захватывать и
виваться в этом направлении». нейтрализовывать целевую молекулу. Интересно сде-
лать платформу, которая позволит подбирать такие
Впрочем, в лаборатории есть и классические при- ловушки для любых токсинов, попадающих в организм
боры аналитической химии. Студентка четвертого кур- человека. Совместно с Тимуром Меджитовым из Ка-
са Тамара Якимова показывает устройство для высоко- занского федерального университета и его коллегами
эффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), на мы пытаемся использовать информационные техно-
этом приборе она анализирует раствор потенциально- логии, чтобы улучшить такой поиск. Эксперименты по
го лекарственного вещества. «Есть фармакологическая связыванию, которые делает Антон, дают пищу для те-
молекула, которая помогает лечить трижды негативный оретического анализа. Мы надеемся, что этот анализ
рак молочной железы (это разновидность рака, невос- подскажет нам, какие структуры из тысяч возможных
приимчивого к препаратам гормональной и таргетной мы должны попробовать следующими при синтезе
терапии). Но эта молекула — сложный комплекс, со- лучшей ловушки». По проекту, ученые должны были
держащий ион меди, и она нерастворима в воде, — работать с фрагментом (субъединицей ) холерного
рассказывает Тамара. — А врачам нужен раствор для токсина, но, пока его не доставили, используют мо-
внутривенного введения. Мы пытаемся загрузить эту дельный белок — асиалогликопротеиновый рецептор.
молекулу в липосому, чтобы сделать водный раствор
липосом». Однако надо не только загрузить молекулу Анализатор поверхностного плазмонного резо-
в липосому, но и выгрузить ее, для этого применяется нанса купили по Программе развития Московского
магнитное поле. Если в растворе присутствуют ионы университета. Это один из тех приборов, которые
меди, значит, лекарственная молекула вышла из ли- находятся в распоряжении лаборатории, но служат
посомы. Ученым удалось с помощью ВЭЖХ отделить приборами коллективного пользования — для всех,
целые липосомы с лекарственной начинкой от лекар- кому он потребуется. Однако сейчас в лаборатории
ственных молекул, вышедших в раствор. Присутствие химического дизайна бионаноматериалов его исполь-
последних определяется по ионам меди с помощью зуют по полной. «Здесь мы видим, — Антон показывает
специального детектора, который входит в прибор. на экран, — что связывание происходит. Оно не такое
прочное, как антиген-антитело, но от него уже можно
Размер наночастиц и их концентрацию с точностью отталкиваться, чтобы добиться лучшего связывания,
«в штуках» в миллилитре здесь измеряют на анализа- отбирать кандидатов для нашей полимерной ловушки
торе наночастиц (NTA, NanoTracking Analysis), который токсинов».
отслеживает траектории их движения по рассеянию
лазерного луча в суспензии. Максим показывает на От химии к живым клеткам
монитор: «Здесь мы видим, сколько и каких наночастиц
размером от десяти нанометров до одного микрона Из физико-химической зоны мы переходим в био-
есть в анализируемой суспензии». логическую — здесь сотрудник лаборатории Ксения
Власова работает с живыми клетками. «Обязательный
Ловушка для токсинов этап разработки любого лекарственного препарата —
его тестирование на клеточных культурах. Здесь мы
Сотрудник лаборатории Антон Лопухов рассказы- проверяем, как ведут себя нанопрепараты в живой си-
вает о методике, основанной на поверхностном стеме». В этой «чистой» комнате культивируют клетки,
плазмонном резонансе. «Она позволяет изучать чаще всего раковые: рака молочной железы человека
взаимодействие веществ, например рецептора с и мыши, рака простаты — это наиболее ходовые кле-
лигандом, непосредственно, без всяких ухищрений точные линии; есть и здоровые клетки, для контроля.
вроде навешиваемых на молекулы меток. Так мож-
но подбирать новые вещества для взаимодействия Здесь же стоит мощный генератор переменного и
с интересующей нас молекулой». Внутри прибора постоянного магнитного поля: Ксения исследует, как
находится чип из тончайшего слоя золота. Если об- магнитное поле воздействует на клетки и на наноча-
лучать слой этого металла светом с определенной стицы с лекарственными веществами, помещенными
длиной волны, электроны в металле начинают син- в культуральную жидкость. Под микроскопом можно
хронно колебаться, создавая единую волну. Такое следить за тем, что происходит с клетками: доходит ли
синхронное колебание и называется плазмоном. В до них помещенное в наноконтейнеры цитотоксичное
эксперименте на золотой чип помещают молекулу вещество, как оно накапливается, что происходит с клет-
белка и пропускают через прибор исследуемое ве- ками под действием вещества или самого магнитного
поля. Специальные красители или флуоресцентные

13«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru

маркеры помечают только живые клетки, их можно уви- было сделать асимметричным. Получилось! Эту раз-
деть под микроскопом, а можно посчитать количество работку проверяли в военно-медицинском учреждении
живых клеток в специальном приборе методом про- и убедились, что нанозим защищает крыс от поражения
точной цитофлуориметрии. Еще одна «биологическая» как токсичными пестицидами, так и боевым отравляю-
зона лаборатории — это помещение для работы с бак- щим веществом. Фермент в наноконтейнере показал
териальными клетками, где тестируются те же самые фантастические результаты: все мыши выжили после
воздействия, но уже на бактерии. многократной смертельной дозы ФОС.

Лаборатории исполнилось всего десять лет. Но за Мегагрант давно закончился, но лаборатория
это не столь большое по меркам науки время сотруд- продолжает работать, получает гранты РНФ, РФФИ,
ники создали несколько нанопрепаратов для медици- участвует в российско-американском проекте по онко-
ны, которые находятся на разных стадиях испытаний. логии, молодые сотрудники выигрывают молодежные
Один из «нанозимов» успешно прошел доклинические гранты. Есть новые идеи, например, как приблизиться
исследования в сотрудничестве с Институтом глазных к живой природе, не используя животных: для этого
болезней имени Гельмгольца (над этим работали ученые пытаются работать не с монослоем клеток, а
Наталья Клячко, Ольга Кост, Александр Ванеев и про- с клеточными сфероидами. Они также пробуют экс-
фессор-офтальмолог Наталья Чеснокова). Это капли периментировать с разными формами наночастиц,
для лечения воспалительного заболевания глаз под например не с шариками, а с палочками. Оказывается,
названием «увеит». В основе лекарства — антиокси- палочки лучше поворачиваются в магнитном поле и
дантный фермент супероксиддисмутаза, помещенный высвобождают лекарство.
в полимерный наноконтейнер. В экспериментах на
кроликах нанолекарство показало себя очень хорошо, «Наши неформальные традиции? — Наталья Львов-
так что сейчас идет поиск партнеров для клинических на задумывается. — Раньше на старый Новый год весь
испытаний. коллектив собирался у меня дома, человек тридцать,
и это было нечто, что мы до сих пор вспоминаем. А
Другой нанопрепарат на основе супероксиддис- сейчас мы несколько раз выезжали на природу, обычно
мутазы и каталазы предназначен для лечения травм после защиты дипломов, играли в футбол, волейбол, и
спинного мозга. Его исследования на животных про- это тоже уже традиция».
водили в Национальном медицинском центре имени
Сербского под руководством академика В.П. Чехо- Культурная валентность
нина. В месте нанесения экспериментальной травмы
спинного мозга всегда развивается воспалительный На вопрос, отличается ли научная молодежь в Америке
процесс, при котором образуются избыточные коли- и в России, Александр Викторович отвечает так: «Везде
чества свободных радикалов. У животных, получивших есть сильные ребята и послабее. Сейчас в США у меня
такую травму и нанопрепарат, рана успешно заживала и их поровну, и это неплохо. В Москве приблизительно
никак не сказывалась на дальнейшей работе спинного так же. Основная разница заключается в разнообразии
мозга. Ученые собираются продолжать эту работу с людей в коллективе. В МГУ все в основном выпускники
использованием не только ферментов, но и других бел- с хорошей химической подготовкой, а в Северной Ка-
ков — факторов роста сосудов и нервов, упакованных ролине мы нанимаем специалистов из самых разных
в наноконтейнеры. областей науки и разных мест, поэтому у них гораздо
менее однородные знания, но значительно выше готов-
Здесь также разрабатывают химические средства ность браться за весьма разнообразные вещи. Россий-
борьбы с бактериями — пытаются улучшить работу ские ребята хорошие, но их нужно больше переучивать.
ферментов типа лизоцима, который разрушает бакте-
рии, и выделяют ферменты из бактериофагов, которые Есть еще культурное разнообразие. Когда-то
умеют разрушать бактериальную клетку изнутри. Те- мои сотрудники говорили, в общей сложности, на
перь исследователи пытаются заставить их работать 15—25 языках, да и сейчас у меня есть выпускники
снаружи — пройти всю внешнюю защиту и атаковать из Южной Кореи, Китая, Индии, Израиля, Египта,
бактерию извне. Ирана и, конечно же, США. Мои московские ученики
более однородны, и это накладывает отпечаток на их
Кроме того, в лаборатории создали нанозим для систему взглядов, на общение. Важен и личный опыт.
детоксикации фосфорорганических соединений, из Хотя сейчас в России появилось больше возможно-
которых делают пестициды и боевые отравляющие стей, но в Америке разнообразие международного
вещества. Сотрудники кафедры, Елена Николаевна и всякого опыта гораздо больше. К сожалению, по-
Ефременко и ее группа, давно уже работали с фер- прежнему в России есть оторванность мироощущения
ментом, который умеет это делать. Но это фермент и мышления от реалий окружающего мира. Она была
бактериальный, и его нельзя было использовать в жи- свойственна и мне как советскому человеку, но в
вотном организме из-за сильного иммунного ответа. России она, к сожалению, сохранилась. Более того,
Так появилась задача изготовить для него полимер- в последнее время это ощущение усилилось из-за
ную оболочку, которая позволит ферменту работать, международной изоляции страны».
увеличит время его циркуляции в организме и снизит
иммунный ответ. Фермент отличался неравномерным В условиях работы в США и в России ученый от-
распределением заряда, и контейнер для него надо мечает колоссальную разницу. Главным образом,

14

в том, что в России исследователь сталкивается с все больше оказывается в изоляции от остального мира,
непреодолимыми административными барьерами и это очень влияет не только на развитие науки, но и на
(пример — решение вопроса о переносе денег по менталитет: «Россия, конечно, изолирована самим мас-
гранту на уровне премьер-министра). Очень много штабом своей территории, и начинает казаться, что за
времени и сил приходится тратить на такие вещи, как пределами этой территории ничего нет, а там — живой
закупка всего необходимого. «Хотя в этом экстре- динамичный мир, весь земной шар, и надо вариться в
мальном году проблемы появились и здесь, в США, — этом большом мире», чтобы быть по-настоящему «на
замечает Александр Викторович. — Многие наши острие».
сотрудники работают с коронавирусом, они без-
умно заняты, они ставят множество экспериментов, Конечно, молодые сотрудники Лаборатории хи-
и им стало не хватать… наконечников для пипеток! мического дизайна бионаноматериалов стремятся
Настолько большой объем работы. Помню, как в Со- расширять свой научный опыт. Во время работы над
ветском Союзе из-за дефицита мы эти наконечники мегагрантом они ездили в лабораторию в Северной
мыли и сушили, но при сушке они теряют форму и, Каролине, делали там какие-то части работы. Антон
соответственно, точность». Лопухов, например, собрал там линию по производ-
ству полимеров, которую теперь планирует сделать на
Я не могла не спросить Александра Викторовича о кафедре в МГУ. К сожалению, возможность ездить в
Российско-американской научной ассоциации (RASA), американские лаборатории сейчас сильно уменьшилась
президентом которой он был до недавнего времени. из-за общей ситуации. Но есть научное сотрудничество
Идея объединения русскоязычных ученых, работающих и с европейскими коллегами в Бельгии, Франции; одна
на Западе, возникла в 2008 году у нескольких ученых, сотрудница, Мария Ефремова, выиграла стипендию
работавших в Европе и США. Сейчас подобные объ- Гумбольдта и сейчас работает в Германии.
единения ученых есть и в странах Азии, но американ-
ская RASA самая большая и сильная. Кабанова избрали «Исключительно позитивно! — так ответил Алек-
президентом RASA в 2017 году, когда, к сожалению, сандр Викторович на вопрос об отношении к россий-
российско-американские отношения значительно ской программе мегагрантов, которой уже десять лет.
осложнились. — За эти десять лет состояние науки в России стало
существенно менее архаичным. Мегагранты сильно
Зачем нужна такая ассоциация? Она нужна в пер- способствовали преодолению оторванности россий-
вую очередь для самой русскоязычной научной диа- ских ученых от мирового научного процесса. Они дали
споры. Успешные люди, состоявшиеся в науке и вполне импульс целому ряду вещей. Первая группа мегагрант-
интегрированные в зарубежную жизнь, но имеющие ников была потрясающая — Павел Певзнер, Алексей
российские корни, нуждаются в заполнении некой Кондрашов, Станислав Смирнов, Борис Животовский,
«культурной валентности». Ассоциация этому помогает. Юрий Кившарь, Владимир Захаров, Сергей Никитов,
Замечательна по своей идее ежегодная конференция Василий Студитский, Клаус Петер Колтерман, будущий
RASA, которая собирает русскоязычных ученых со Нобелевский лауреат Жерар Муру… Всего 39 человек,
всего мира, работающих в разных областях. «В свое и все исключительно яркие личности. Мы держались
время в СССР физики приглашали на свои семинары вместе, и с первых дней, с истории с закупками, у нас
биологов, которых преследовали сподвижники Т.Д. Лы- сложилось междисциплинарное научное братство.
сенко. А сейчас в Америке, да и в современной России, Мегагранты стали тем “ледоколом”, который пытался
такие междисциплинарные встречи не приняты. Но мы разбить лед, сковавший российскую науку, раскачать эту
решили попробовать, и получилось хорошо, — говорит лодку. Российские ученые часто нас не воспринимали,
Александр Викторович. — Это очень полезно — раз в Академия наук поначалу даже считала нас “антиакаде-
год рассказать о своих исследованиях умным людям, мическим проектом”. Хотя, когда стали реформировать
специалистам в других областях». РАН, мы написали письмо-обращение с подписями поч-
ти сорока мегагрантников в поддержку Академии, и оно
В этом году конференция прошла онлайн, было было небесполезно. Мы многое поменяли. Мы начали
более 100 докладов, участвовали не только ученые проводить конференции “Наука будущего”, которые
с мировым именем, но и молодежь, а на трансляцию стали площадкой для взаимодействия ученых с руково-
зарегистрировались около 700 человек. Используя дителями российской научной политики. Мегагрантники
преимущества онлайна, организаторы решили не пре- дважды встречались и с Владимиром Путиным, итогом
рываться и провести марафон — лекции продолжались первой встречи стала Президентская программа под-
в течение 30 часов (!), несмотря на разницу во времени. держки молодых ученых в РНФ».
«Конференция началась в субботу 5 декабря в 12:00 на
восточном побережье Соединенных Штатов и дальше Десять лет назад о наномедицине в нашей стране
покатилась, как волна, на запад. В какой-то момент мы практически ничего не знали, сейчас в мире больше
пошли спать, и тут началась японско-азиатская сессия, тридцати зарегистрированных нанопрепаратов, но
роль ведущих перешла к работающим там русскоязыч- среди них нет ни одного российского. Однако они обя-
ным ученым. Это был большой праздник интеллекта, зательно появятся, и можно не сомневаться, что в них
“думающего по-русски”». будет вложен труд сотрудников лаборатории Алексан-
дра Викторовича Кабанова на Химфаке МГУ, с которой
На вопрос о перспективах науки в России Александр мы познакомились.
Викторович Кабанов отвечает, что, к сожалению, Россия

15«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru

Фантастический год

Продолжаем
печатать работы
победителей
конкурса научно-
фантастической
журналистики
«Полвека
тому вперед»,
посвященные
описанию
событий 2070 года.
Второе место —
у интервью,
подготовленного
Наталией
Самойловой.

Наталия Самойлова

Мы были обязаны
попробовать

Филиппа Пешалу (родился в 1990 году в Париже) «Раз никто не занимался этим,
называют человеком, остановившим глобальное
потепление. Вместе с коллегами Пешала создал значит, займусь я»
в тасманском поселке Каута-Рокс знаменитую
Синюю станцию для засевания океана генно- — Если вы не возражаете, давайте начнем с самого
модифицированным фитопланктоном, а для того, начала, с ваших первых шагов в науке. Вы ведь на-
чтобы распространить его на большую площадь, — чинали не с морской биологии? Диссертацию писали
приманили в район станции усатых китов. Наш об ускорении фотосинтеза у кукурузы?
корреспондент поздравил Филиппа с 80-летием
и поговорил с ним о первых годах работы стан- — Начинал я на самом деле с молекулярной
ции, невмешательстве в природу и о том, каково биологии, изучал мембраны, даже поступил в аспи-
это: спасать мир вместе с бывшей женой. рантуру, в парижскую Политехническую школу. Фото-
синтезом заинтересовался в 25 лет, и это решение
было вызвано эмоциями. Знаете, я тогда следил за
новостями науки — не только биологией, за физикой
тоже следил, за химией, и меня такая злоба разбира-
ла (улыбается). Столько умнейших людей, прекрасных

16

ия Александра Кука

специалистов, а время тратят на какую-то, прости- дификации рубиско-фермента, который отвечает за
те, ерунду: запускают ракеты с платформ, гаджеты связывание углекислого газа. Это было не столько
какие-то изобретают, много болтают. Никто почти не про экологию, сколько про сельское хозяйство, но
занимался по-настоящему важными вещами. знания, которые я получил, мне потом очень при-
годились.
— Вы имеете в виду глобальное потепление?
— Да, конечно. И я подумал, ну раз никто из уче- «Мы были готовы к провалу»
ных не хочет с ним бороться, значит, этим займусь
я. Потом, может быть, в старости, вернусь к своим — Вы помните, как появился проект Синей станции?
мембранным системам, если все будет хорошо, — Как вы придумали приманивать китов?
так я тогда думал. Как видите, не вернулся.
— Киты не отпустили? — Не могу вспомнить конкретный момент, да его
— Нет, не отпустили. и не было, пожалуй. Картинка складывалась посте-
— Но к китам вы пришли не сразу? пенно. Началось все не с китов, конечно, — с план-
— Да, не сразу. Я начал действительно с уско- ктона. Кормить фитопланктон железом — это ведь
рения фотосинтеза, защитил диссертацию по мо- не я придумал, это стали делать еще в начале двад-

17«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru

цатого века. Чем больше мы кормим фитопланктон, — А как вы выбрали место?
тем сильнее он размножается и поглощает больше — Место выбрал не я. Первые эксперименты с
углекислого газа, фотосинтезирует — казалось бы, планктоном я делал в своем институте, в бельгийском
очень просто. Потом выяснилось, так делать нельзя. Лёвене, где тогда работал. К концу двадцатых годов
Оказывается, есть предел усвоения железа, после я понимал, что это должен быть междисциплинарный
него лишнее железо уже никак фотосинтезу не по- проект: нужны биологи, специалисты по поведению
могает, наоборот — начинаются цветение воды, ядо- китов, лингвисты, физики. Экологи, конечно. И что
витые приливы, прочие страшные вещи. В десятых и нужно делать эксперименты в открытом море. И что
двадцатых годах об этом много писали, окончательно денег почти нет, поэтому нужно искать энтузиастов.
решили, что засевать океан железом нельзя. Ну, Выбор места мы в итоге доверили экологам. Каута-
молодцы, конечно, а что делать-то теперь? Как нам Рокс оказался лучшим вариантом.
бороться с углекислым газом в атмосфере? — Вы были уверены в успехе?
— О нет! Наоборот, мы были абсолютно готовы к
Вот тогда я и решил, что нужно модифицировать провалу, но были обязаны попробовать. Я не знаю,
фитопланктон, повысить скорость фотосинтеза и что сейчас думают люди вашего возраста про двад-
заодно и усвояемость железа поднять. Мы хотели цатые и тридцатые годы, однако это было странное
вывести такого универсального солдата, который мог время. Разумом тогда все уже понимали, что кли-
конкурировать с ядовитыми водорослями, но сам бы матическая угроза реальна. Но вот эмоционально…
не был ядовит. Первая задача показалась мне вполне Наверное, это можно назвать стадией отрицания.
посильной, по поводу второй тоже были идеи. Можно Многие люди отрицали. При этом я понимал, что на
сказать, что я начал искать там, где светлее, — как в торг и гнев и — что там дальше? депрессия? — вре-
анекдоте. Потом стало ясно, что надо подкармливать мени у нас уже не будет.
фитопланктон не только железом, — мы нашли со- — Какие сомнения у вас были?
единения, которые повышают его усвояемость. Ну и, — Много разных. Сложнее всего было с китами.
наконец, киты. Киты и планктон — это как сыр и вино, Мы ведь хотели приманить китов, в том числе самок
одно невозможно без другого. с детенышами. Хотели сообщить им, что здесь у нас
безопасно, здесь есть еда. Главная проблема была
Люди, кстати, не сразу это поняли. Сначала счи- в том, что мы вообще не знали, готов ли кит, скажем
талось, что, наоборот, киты вредны для климата, надо так, от нас такое принять. Плюс у нас не было гаран-
убить всех китов, тогда станет больше планктона и тии, что мы в принципе сумеем с китами общаться.
мы спасемся. Но это не так, конечно. Киты для план- По сути, мы просто пытались обработать голоса
ктона очень полезны. Во-первых, они не так уж любят китов через нейросеть, работали довольно грубы-
фитопланктон, предпочитают более сытный зооплан- ми методами. Плюс разные виды китов. В общем,
ктон. Во-вторых, киты распространяют питательные мы продвигались очень медленно. А вот отпугнуть
вещества. В их, простите, фекалиях и моче много косаток, кстати, оказалось очень легко. С первого
азота и железа — киты разносят эти элементы по раза все получилось.
океану. В-третьих, когда киты ныряют и всплывают, — А косаткам вы что сообщали?
они перемешивают фитопланктон — нижние слои, — Косаткам ничего не сообщали, наши сигналы
которым не доставалось солнца, поднимаются на- просто вызывали у них тревогу. Но ни одна косатка
верх и фотосинтезируют. А главное, киты помогают не пострадала, они просто не охотились в нашем
регулировать численность фитопланктона: сам по районе.
себе он им не очень интересен, но там, где такого — Вы отпугивали косаток, поскольку это есте-
планктона избыток, киты его тоже неизбежно про- ственные враги китов?
глатывают. В общем, они помогают распределить — Скорее китят. Взрослому киту они почти ничего
планктон по всему океану равномерно — чтобы не сделать не могут, а вот маленького китенка или под-
было областей с цветением и не было районов со- ростка от матери отбивают. Поэтому мы их отпуги-
всем без планктона. вали. Впрочем, главный враг китов — это, конечно,
не косатки.
Я много читал про это и понял, что киты нам — Люди?
нужны! Если мы хотим вытеснить старый планктон — Разумеется.
новым, без них точно не обойтись. Вот такая у меня — От людей вам тоже приходилось защищаться?
была цепь умозаключений. Каждый шаг в ней был — К счастью, нет. Международная китобойная
вполне логичен, но когда я приходил в лабораторию, комиссия в то время уже достаточно строго следила
скажем, к зоолингвисту и говорил: «У нас тут проект за охотой на китов. К тому же получилось так, что
против глобального потепления. Мы хотим засеять мы приманили китов в новое место, а те немногие
океан ГМ-планктоном, удобрить железом и фульво- браконьеры, что еще оставались в морях, просто не
кислотами. А потом приманить китов. Ты нужен нам, успели так быстро сориентироваться.
чтобы объяснить китам, где мы приготовили для них
планктон» — это звучало диковато (смеется). Нему-
дрено, что многие отказывались.

18

«С китами у нас будут вечеринку. Там были какие-то дурацкие конкурсы.
Наш коллега Джун Мелвин раздобыл где-то опросник
рабочие отношения» спецслужб, по которому якобы они определяют —
фиктивный брак у людей или нет. Приставал к нам
— В связи с вашей работой часто возникает вопрос весь вечер с этими вопросами, мы вдвоем бегали от
о праве человека модифицировать экосистему. него. Можно сказать, сплотились в тот момент про-
тив общего врага. После этого у нас все и началось.
— Если вы говорите с этической точки зрения, то Второй раз мы поженились в тридцать четвертом,
я не тот человек, с кем стоит это обсуждать. Я ведь развелись в сороковом.
биолог, не философ. Если же рассматривать это с
точки зрения рисков, то риски, разумеется, были. — Я читал, что в момент развода вы не разгова-
Мы постарались их учесть, насколько это было воз- ривали друг с другом, но над проектом продолжали
можно. работать — это правда?

— Как биолог вы не жалеете о том, что немоди- — Правда. Я не знаю, может быть, ваши читатели
фицированный фитопланктон оказался полностью думают, что ученые — люди очень рациональные и
вытеснен? правильные, но, увы, это не так. С Ниной под конец
брака у нас было очень много взаимных обид, мы
— Как биолог я всегда больше переживал за буквально не могли разговаривать спокойно. При
свой собственный вид (смеется). А первозданность этом покинуть станцию Нина не могла, вся секция
природы? Зачем это? Как будто бы к нам прилетят по работе с китами была на ней. У нас тогда был
инопланетяне, а мы должны будем им предъявить трудный момент — уровень углекислого газа вне-
планету в первозданном виде. Опять-таки, что запно резко упал. Нас обвиняли в том, что мы не-
значит в первозданном? Мезофауну тоже? И ди- обратимо изменили состав атмосферы, что теперь
нозавров? В общем, нет, невмешательство — это люди умрут уже не от глобального потепления, а от
не моя тема. Кстати, недавно смотрел фильм BBC отравления кислородом. Или там другие варианты
обо мне — там все совершенно неправильно. Они были, не помню уже. В общем, обстановка на станции
очень много снимали китов и всю эту историю за- и так была тяжелая. Нина поняла все раньше меня.
крутили вокруг них. Я там такой любитель природы, Собрала вещи, переехала в свой рабочий кабинет,
кормлю китов с руки, обмазываюсь планктоном, написала мне, что отныне мы общаемся только через
это было смешно. Красивый фильм, но вообще не ее ассистента.
про меня. Я человек, в целом, очень прагматичный.
Сразу решил, что с китами у нас будут рабочие от- — И сколько длилась молчанка?
ношения: мы вам — пищу и безопасность, вы нам — — Семь месяцев. Она заговорила со мной в тот
перемешиваете океан, распространяете железо. день, когда в «Science» написали, что уровень CO2
вернулся к норме. Счастливейший день моей жизни.
«Там, где светло» — Вы не помирились потом?
— Нет, мы развелись через месяц. Но после раз-
— Не могу не спросить про Нину Жилину. (Нина А. вода сумели остаться друзьями. До самой ее смерти
Жилина, 1995—2068, специалист по психолингви- были очень близки, я хорошо знал ее второго мужа.
стике китообразных, сотрудница Синей станции в Сам я, как вы знаете, больше не женился.
2028—2041 годах, соавтор 24 публикаций Пешала.) — Работа всегда была для вас на первом месте?
Вы были женаты, потом развелись и все это время Для Нины тоже?
работали над проектом вместе? — Про Нину я не могу сказать, простите, а про
меня... (пауза.) Вы, наверно, ждете ответа «Да», но
— Мы даже дважды были женаты. на самом деле я не уверен. Мне кажется, работа про-
— Дважды? сто у меня лучше получалась. Я всю жизнь в какой-то
— Да, первый раз поженились фиктивно еще в степени искал там, где светло. Так уж вышло, что
двадцать восьмом — иначе Нине не давали визу. руководить китами оказалось для меня проще, чем
Проект тогда еще не был оформлен юридически, жить в браке с живой женщиной.
мы не могли ей сделать рабочее приглашение. В тот
момент мы даже близкими друзьями не были, про-
сто коллеги. Там забавно вышло на самом деле. Мы
в первый раз развелись в тридцать первом году, в
сентябре. Перед этим, весной, мы совершили, как мы
его называли тогда, «каминг-аут» — показали часть
нашей работы на Международном экологическом
форуме. Неожиданно нас встретили очень хорошо, у
нас появилось финансирование. Нина смогла устро-
иться официально, надобность в нашем фиктивном
браке отпала. И вот мы на станции отмечали конец
сезона и наш развод заодно — устроили большую

19«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru

Технологии и природа Фото: flickr| Ken Schwartz

Кандидат физико-математических наук

С.М. Комаров

Живая
антинефть

В полку борцов с мировой нефтяной олигархией Подход к биотопливу
прибавление: к линии фронта подтягиваются
водоросли. Нет, речь не идет об их переработке Отказ от использования ископаемого топлива кли-
на топливо. Все гораздо хитрее: китайские и бри- матологи считают необходимым условием спасения
танские химики создали из хлореллы и кишечной цивилизации в том виде, как мы ее знаем. Однако пока
палочки фактически искусственные существа — что попытки заменить ископаемое топливо на нечто
они вырабатывают водород из воды и солнечного сделанное здесь и сейчас, хоть машинами, хоть живы-
света. Белки и жирные кислоты оказываются по- ми организмами, оказываются не очень успешными.
бочными продуктами такого производства. Первым технологичным подходом, если не принимать
во внимание отопление дровами или кизяком, мож-
но считать идею собрать солнечный свет листьями
растений и сконцентрировать его в виде энергии

20

Вольвокс — это, с одной стороны, колония-сфероид, получается зависимость от машин, а это разрушает
состоящая из слабосвязанных клеток, а с другой — единое саму основу идеи жить в согласии с природой.
живое существо. Биологи считают вольвокс существом,
сидящим на пороге между мирами одноклеточных и Кроме того, у возобновляемой энергетики есть
многоклеточных. Не исключено, что человек при созда- свой неизбывный дефект: ограниченность сырья для
нии искусственных существ идет по пути, проверенному производства ее компонентов. Конечно, когда Солнце
эволюцией дает всего несколько процентов вклада в энергоба-
ланс цивилизации, это ограничение незаметно. Но
химических связей в молекулах горючей органики — если речь идет о столь значительном деле, как полный
растительного масла и сделанного из него биодизеля, отказ от ископаемого топлива, то возникают сомнения:
или сахара и, соответственно, спирта. С точки зрения а есть ли на планете сырье в необходимом количестве?
химии это не составляет труда. Проблемы начались на Попутно возникает и проблема отходов: солнечные
практике: способность растений к такой концентрации батареи и ветряки через не очень продолжительное
оказалась низкой, поэтому площади для изготовле- время надо как-то утилизировать. Неочевидно, что
ния углеводородной пищи машинам потребовались проблема их сбора и утилизации, особенно когда
огромные. В результате сахароносы и масличные энергостанции стоят в труднодоступных местах (ска-
растения стали конкурировать за пространство как жем, на Северном полюсе, где китайцы планируют раз-
с культурными растениями, дающими пищу людям, местить мощные ветряки), имеет хорошее решение.
так и с дикими.
Как же приспособить к этому процессу живых
Последнее оказалось особенно печальным: поль- существ, которые вполне себе вписаны в природу,
стившись на дотации развитых стран, страны слабо- не требуют дефицитных металлов и утилизируются
развитые стали распахивать свои леса. И по иронии природными экосистемами? Оказывается, ситуация
судьбы это оказались леса тропические, согласно не безнадежна. Основные затраты энергии при изго-
распространенному мнению защитников климата — товлении пищи для машин приходятся на разложение
легкие планеты. На их место пришли плантации мас- воды и получение водорода — именно в реакции с ним
личных пальм, что оказалось дважды плохо. Ведь из углекислого газа получаются горючие углеводоро-
масличная пальма не растет абы на какой почве, ей ды. И очень привлекательно использовать солнечную
нужна почва, богатая перегноем. И вот этот перегной, энергию напрямую, а не через преобразование ее в
десятилетиями копившийся под пологом леса, пошел электричество, которое потом пойдет на электролиз
в оборот. То есть на пищу машинам опять пошли ис- воды: так потери драгоценной энергии могут стать
копаемые ресурсы с известным негативным эффектом меньше. И вот тут для живой материи появляется новое
для энергобаланса планеты. Ну и гибель тропического окно возможностей.
леса внесла свою лепту.
Гипоксичный водород
В общем, идея с биодизелем и биоэтанолом си-
туацию не сильно облегчила, несмотря на большие Еще в 1942 году перуанской немец Ганс Гаффрон,
затраты денег. Казалось бы, может помочь генетиче- работая с Джеком Рубиным на кафедре химии Чикаг-
ская модификация растений, но, видимо, у нее есть ского университета, обнаружил интересное явление.
ограничения, поэтому создания искусственных рас- Оказывается, некоторые одноклеточные водоросли,
тений с десятикратным ростом производства масла лишенные доступа к кислороду, примерно за один час
или спирта с тех же площадей никто не ожидает. перестраивают свой метаболизм и начинают выраба-
тывать водород. Считается, что он нужен клетке для
Закачаем энергию в топливо! восстановления углекислого газа. Интересно, что вы-
деление водорода не прекращается и при отключении
Вторая попытка предполагает отказаться от услуг света — Гаффрон предположил, что в нем участвует
растений: собирать энергию солнечными панелями какая-то ферментативная система, дополняющая
или ветряками, тратить ее на получение водорода фотосинтетическую.
электролизом воды, углекислый газ концентрировать
специальными установками и превращать оба ве- В 1942 году, видимо, до такого экзотического
щества в топливо с помощью химического реактора. способа получения водорода никому не было дела,
Теоретически можно обойтись и одним водородом, скажем, тогда же и в том же университете Энрико
правда, нужно решить немало проблем, не решаемых Ферми собирал первый атомный реактор. Поэтому
десятилетиями. Гаффрону за интереснейшее открытие нового пути
метаболизма у водорослей Нобелевскую премию не
Таким, электролизным, системам не нужны пло- дали, да и особого внимания коллеги не обратили. Од-
дородные почвы, их можно размещать на неудобьях, нако после того, как была объявлена общепланетарная
где и так ничего не растет, а энергия имеется, то есть климатическая тревога, о нем вспомнили.
в пустынях или в Арктике/Антарктике. Однако тут опять
В 2000 году в журнале «Trends in Biotechnology»
вышла обзорная статья Марии Жирарди из Нацио-
нальной лаборатории возобновляемой энергии США
с коллегами из Калифорнийского университета и

21«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru

Nature Communications, 2020, 11: 5985

Водоросли

Бактерии

Для изготовления живого сфероида, способного вырабатывать водород, нужно создать эмульсию из капелек гидро-
геля, в которых соберутся клетки водоросли (а). Если вытянуть из капелек воду, получатся плотные сфероиды (б).
Внутри них клетки будут лишены доступа к кислороду, они перестроят свой метаболизм и перейдут на разложение
воды (в). Если ту же процедуру провести со смесью клеток водоросли и бактерий, то получатся водорослевые сфероиды
с бактериальной кожей (нижний ряд). Они станут делать водород интенсивнее, чем лишенные кожи

Ок-Риджа, в которой они предложили использовать воды с помощью света. Чтобы этого добиться, биотех-
водоросли для изготовления водорода. И не просто нологи стали извлекать из водорослей элементы фото-
предложили, а провели первые опыты, чтобы оценить синтетической машины, соединяли их с металлическим
перспективность своего предложения. В ходе работы катализатором разложения воды и смотрели, что про-
они сделали биореактор в небольшой колбе объемом изойдет. Например, Барри Брюс с Ифейной Ивучукву и
850 мл. В нее налили культуру одноклеточных водо- другими коллегами из Теннессийского университета,
рослей, хламидомонад, поставили под лампу, и за а также Ок-Риджа (Nature Nanotechnology, январь
100 часов работы реактор выдал почти 100 мл водо- 2009 года) использовали фотосинтетический центр
рода. Такая производительность была столь значима, цианобактерии, который прикрепили к наночастице
что опыты продолжили в разных лабораториях. платины. Свет падал на это устройство, выбивал
электрон из фотоцентра, и тот через платину восста-
Водород из аскорбинки навливал водород из воды.

Вскоре возникло мнение, что живые водоросли не Для работы этой системы, впрочем, требовалось
самый удобный объект для такого рода деятельности, каждый раз восстанавливать фотоцентр: пришлось до-
и последователи Жирарди начали придумывать полу- бавить белок-цитохром, а также расходный материал —
живые машины для прямого производства водорода из аскорбат натрия, у которого отбирали потраченный
электрон. Фактически система превращала аскорбат
в водород, что не свидетельствует о ее устойчивости:

22

кто-то этот аскорбат должен делать. Зато, когда аскор- денатурированным белком альбумином. Его акку-
бат периодически добавляли в колбу, все работало ратно выливали в раствор полиэтиленгликоля, и
устойчиво и долго: опыт длился три месяца, и водород получалась эмульсия. Заселить хлореллой капельки
шел как днем, так и ночью, хотя ночью похуже. декстрано-альбуминового геля, плавающие в по-
лиэтленгликоле, оказалось совсем не трудно — до-
А что с производительностью? Брюс с коллегами статочно было размешать ее культуру в декстране,
придумали такую единицу — микромоли водорода и клетки водоросли охотно распределились по
на один миллиграмм хлорофилла в час; в их работе капелькам эмульсии непосредственно в момент ее
выходило 5,5 мкМ. Много это или мало? Брюс пишет приготовления. А вот чтобы создать им гипоксию,
примерно так. Представим, что мы сделали коллек- пришлось применить изворотливость: капельки
тор глубиной 10 см и площадью в один акр (0,4 га), перенесли в более концентрированный раствор поли-
в который залили раствор с этими наночастицами этиленгликоля, он вытянул воду из гидрогеля, тот
и нагрели все до 55оС. За год он выдаст какое-то сжался вместе со своим содержимым, и получились
количество водорода. Теперь представим, что мы плотные хлорелльные сфероиды. Эта система при
засеяли гектар некой энергетической культурой, со- естественным освещением заработала: через 12
брали урожай и сделали из зерна топливо, которое часов концентрация кислорода упала, началось про-
по энергетической емкости пересчитаем на бензин. изводство водорода, и через 48 часов его концентра-
Его объем теперь разделим на число дней, которые ция в колбе застабилизировалась на уровне 0,5 мкМ.
земля была в эксплуатации. Так вот, произведенный Интересно, что ни в свободной культуре хлореллы, ни
упомянутым коллектором водород по энергетической в хлорелльных сфероидах до их сжатия никакого во-
ценности окажется таким, будто мы каждый день с дорода не наблюдали. Успех был достигнут — принцип
гектара получали 300 литров бензина! Это в десятки сработал.
раз больше, чем реальный выход жидкого топлива с
различных плантаций. Так, кукуруза дает 5,43 литра Кожа да кости
спирта с гектара в день, соя — 1,43 литра биоди-
зеля, а рекордсмен среди энергетических трав — Как известно, нет предела совершенству. Почему про-
просо прутьевидное — 12,1 литра спирта. изводство столь маломощно? Очевидно, часть водо-
рода, выделенного внутренними слоями сфероида,
Живые сфероиды соединяется с кислородом внешних слоев и дает воду.
Нужно организовать какой-то сток для кислорода. По-
Несмотря на блестящий расчет Брюса и тот факт, что чему бы не использовать бактерии? Они фотосинтезу
некоторым удается при схожем подходе добиваться не обучены, а кислород для дыхания им нужен. Вы-
десятикратно больших выходов водорода, технология бор пал на кишечную палочку. Правда, ее пришлось
полуживых водородвыделяющих машин пока не нашла модифицировать — обработать сложным эфиром,
применения. Видимо, сказывается отсутствие водо- фрагментом молекулы которого служил полиэтилен-
родной энергетики как таковой. Однако когда запрос гликоль. Эти бактерии смешали с водорослями и опять
на массовое производство топлива из неископаемых сделали сфероиды.
источников сформируется, такая технология может
пригодиться. При условии, что полуживым машинам к Кишечная палочка, обретшая сродство к поли-
тому времени не составят конкуренции искусственные этиленгликолю, расположилась на границе между ним
существа. А первое из них уже появилось. Вот как его и декстраном; таким образом у сфероида появилась
сделали Хуан Синь из Харбинского технологического живая кожа. Она перекрыла доступ кислорода снару-
института и Стефан Манн из Бристольского универ- жи, усиливая гипоксию водорослей, и в то же время
ситета со своими коллегами (Nature Communications, поглощала тот кислород, что могли выделять поверх-
2020, 11: 5985). ностные слои сфероида. Заодно бактерии и водоросли
стали обмениваться продуктами своей жизнедеятель-
Ход их мысли, воплотившейся в изящный экспе- ности, кормя друг друга; примерно так ведут себя гриб
римент, был примерно таким. Как создать водоросли и водоросль, сформировавшие лишайник. Покрытие
гипоксию для выполнения условия Гаффрона? Нужно водорослевого сфероида бактериальной кожей под-
сформировать из ее клеток плотный сфероид. Тогда к няло производительность водорода почти до 2 мкМ.
клеткам, оказавшимся внутри, кислород станет посту-
пать гораздо хуже, чем к внешним, и они перейдут на В работе с живой материей есть свои нюансы. В
выработку водорода. Однако нельзя делать сфероид частности, всегда надо иметь в виду, что она никогда
слишком большим, ведь свет должен проникать на не бывает стационарной, а меняется каждое мгнове-
всю глубину, иначе никакого фотосинтеза не будет. ние. Так вышло и с живыми сфероидами: водоросли
Значит, придется играть с размерами в поисках оп- исправно фотосинтезировали нужные им вещества,
тимума, поэтому сначала нужно научиться делать ги- и в конце концов их клетки делились. В результате
дрогелевые сфероиды как таковые, а потом заселить плотность населения росла, ему в рамках сфероида
их водорослями. становилось все теснее и теснее, силы гидрогеля,
поддерживающие стабильность, иссякали: сфероид
Сырьем для изготовления гидрогеля послу- разрушался. Это случалось на 72-м часу его жизнеде-
жила смесь растворов полисахарида декстрана с

23«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru

ятельности, после чего выработка водорода падала, модификация для получения более эффективных
ведь клетки водорослей получили доступ к кислороду. ферментов, производящих водород, и много чего
Однако этот процесс удалось замедлить. еще. Наверняка можно поработать и с внутренней
структурой сфероида, и с количеством видов живых
В альбуминовый гидрогель добавили декстран, к существ, участвующих в его формировании, еще
которому были пришиты альгинатные хвостики. Они добавить специализированные клетки. Интересно,
послужили застежками, соединившими молекулы бел- что, поскольку хлорелла может служить полноценным
ка в трехмерную сетку. Так у сфероида возник пусть питанием млекопитающих, бонусом к получению водо-
мягкий, но все же скелет, который обеспечил длитель- рода оказываются белки и жирные кислоты, если их,
ное сохранение его целостности. Теперь разрушение конечно, удастся извлечь после распада сфероидов.
происходило уже через 168 часов, и производство
водорода поднялось выше 4 мкМ. Если пересчитать Самое же интересное, что в ходе работы фак-
это на единицы, придуманные Брюсом, то выйдет тически человек по своим лекалам создал первое
0,2 мкМ на миллиграмм хлорофилла в час, то есть в искусственное многоклеточное существо. Пусть оно
25 раз меньше, чем в его опытах с фотоцентром, при- недолговечно и не умеет производить себе подобных.
крепленным к платиновой наночастице и подкармли- Но у него есть кожа, скелет и рабочее тело, выпол-
ваемым аскорбатом. Однако даже это значение уже няющее порученную человеком работу. Можно быть
выше, чем выход энергии от энергетических растений. уверенными, что это не последнее такое существо —
А ведь сделан только первый шаг. авторы работы уже сделали по технологии живых сферо-
идов аналогичное существо из дрожжей: в анаэробных
В арсенале сфероидотворцев имеется много условиях оно гораздо лучше перерабатывает сахар в
возможностей для совершенствования: это и выбор спирт. Что же касается нефтяников, то завтра подобные
мутантных водорослей с лучшими антеннами для искусственные существа им, несомненно, не угрожают.
фиксации света, и манипулирование с химическим А вот за послезавтра никто поручиться не может.
составом среды для их содержания, и генетическая

Размышления

Конфликт
цивилизаций
и искусственные
существа

Борьба с изменением климата постепенно ности людей на виртуальную реальность их цифровых
становится атакой на саму технологическую образов. Виртуализация реальности — это предмет
цивилизацию машин со стороны двух других — отдельного содержательного разговора, поэтому об-
биологической и ментальной. Как следует из произ- ратимся к фронту противостояния биологической и
ведений фантастов, весьма глубоко за XX век изучив- технологической цивилизаций.
ших будущее, в биологической цивилизации наличие
машин сведено к минимуму, механизмы если и есть, Однажды, в начале Нового времени, биологиче-
то наполовину живые, ископаемые ресурсы не исполь- ская цивилизация, связанная с сельским хозяйством,
зуют, а общество гармонично вписано в окружающую уже потерпела фиаско, проиграла промышленному
среду, впрочем, должным образом преобразованную. капитализму и стала со своими коровами, овцами,
В ментальной цивилизации для гармонизации окружа- гусями и пчелами жалкой падчерицей в мире ма-
ющего пространства вместо эксплуатации машин или шин. Шансов изменить ситуацию у нее не видно: в
других живых существ используют сверхспособности большинстве развитых стран сельское хозяйство
самого человека. Наличие последних современная экономически несостоятельно и держится благодаря
наука отрицает, поэтому здесь и сейчас упор сделан сложной системе дотаций. Поэтому при новом раун-
на сверхспособности искусственного интеллекта и де противостояния вернуть себе место под солнцем
более или менее частичную замену настоящей реаль- биологическая цивилизация может лишь с помощью
искусственных существ.

24

Почему так, зачем они нужны? Казалось бы, на Реклама
планете имеется огромное число вполне природных
видов. Однако на практике они не могут тягаться с ня ня
машинами ни в скорости движения, ни в производи- ни н и
тельности: если инженер захочет, он всегда создаст
машину, делающую то же самое, что и живое суще- Легко ли
ство, но гораздо лучше. Для победы биологической плыть в сиропе?
цивилизации искусственные существа, идущие на
смену машинам, должны многократно превосходить Откуда берутся странные
по эффективности имеющихся существ, сделав их за- научные открытия
бавным атавизмом, историческим наследием древней
цивилизации животных, которая не смогла совладать Генрих ЭРЛИХ, Сергей КОМАРОВ
с цивилизацией машин.
Альпина нон-фикшн, 2021
Как это может быть? За примером далеко ходить
не надо, в этот пример можно в буквальном смысле ИЗ КНИГИ ВЫ УЗНАЕТЕ:
впиться зубами: речь идет об искусственном мясе.
Фактически уже сейчас для получения бифштекса не — ЗАЧЕМ годами смотреть на каплю битума,
нужны коровы, хлева, пастбища, заводы по производ- считать сперматозоиды в кока-коле, коллек-
ству кормов, бойни. Достаточно биореактора, набора тивно думать о мире или выбирать началь-
культуральных сред и сфероидов из клеток мышц, ника жребием?
выращенных в специализированной лаборатории
(см. «Химию и жизнь», 2020, 2). Такие сфероиды — не — ПОЧЕМУ настоящий ученый не побоится
в полном смысле слова живые существа, но назвать влезть в шкуру козла, заселить клещей в свое
их косной материей никак нельзя. Эффективность ухо, полвека хрустеть пальцами одной руки
производства такого мяса многократно превосходит или жалить себя пчелами в самые разные
традиционное сельскохозяйственное производство места?
по всем параметрам: от использования земли и воды
до затрат энергии и рабочей силы. При этом, однако, — КАК работают приманиватель молодежи,
никакой машине, никакой химической технологии не отпугиватель голубей, переводчик со зверино-
угнаться за таким элементом биологической циви- го, поцелуи, мнимые числа и, вообще, легко
лизации. ли плыть в сиропе…

У машины есть неизбывный недостаток: ее огром- Покупайте в нашем электронном киоске www.hij.ru
ная мощность требует гораздо большей концентрации
энергии в потребляемой ею пище, нежели питание Цена 620 руб. с учетом доставки по РФ.
живого существа. И сейчас самым массовым таким
концентрированным питанием для машин служат
ископаемые углеводороды. А это плохо, ведь в них
накоплена та энергия, что давным-давно попала на
планету от светила; ее высвобождение ведет к на-
рушению глобального энергобаланса. Поэтому про-
изводство искусственного мяса или замена синтеза
химического продукта биосинтезом — это не главное
направление, где биологическая цивилизация мо-
жет дать бой цивилизации машин. Напротив, свое
главное слово она может сказать при поиске реше-
ния главной задачи современного человечества —
стабилизации климата.

Если гипотетические искусственные существа
сумеют концентрировать энергию не хуже, чем она
сконцентрирована в ископаемом топливе, причем
делать с более эффективным использованием площа-
ди Земли, чем установки альтернативой энергетики,
человечество в самом деле сможет обойтись без
машин. Тогда с помощью живых существ удастся без
отказа от того, что называется благами цивилизации,
замкнуть планетарный углеродный цикл и на долгие
десятилетия, а то и навсегда, забыть о климатической
катастрофе.

С.М. Комаров

25«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru

А почему бы нет? Источник Ульяна Бакуменко/ТАСС

Владимир Кальменс

Серный Эксперты сразу отметили странности случивше-
прилив гося. Например, Сергей Коростелев, доктор
биологических наук, координатор программы
В самом конце сентября 2020 года на Камчатке, в по устойчивому морскому рыболовству WWF
районе популярного у местных жителей Халактыр- России, так прокомментировал снимки с места
ского пляжа, что на берегу Авачинского залива, происшествия: «На фото присутствуют красные водо-
случилось бедствие. Сначала любители серфинга росли. Они обитают на большой глубине (от 15 метров),
стали жаловаться на раздражение глаз, вплоть до и шторма им не страшны. Оказаться на берегу они могут
ожога роговицы. Потом ныряльщики заметили только в крайне редком случае и уж точно не в таких
массовую гибель обитателей дна океана. Ну а в количествах. Лично мне никогда не доводилось видеть
начале октября катастрофу увидели все — пляж их на берегу. Это же можно сказать и о брюхоногих
оказался засыпан водорослями, мертвыми мор- моллюсках, раковины которых обычно на берег выносит
скими звездами, крабами, моллюсками, а также уже пустыми. Здесь же мы видим раковину с погибшим
клочками плотной пены желтоватого цвета. моллюском внутри».

У защитников природы сразу возникли две версии.
Первая: какое-то судно, гражданское или военное,
слило нефтепродукты, благо судоходство вдоль берега
Камчатки активное, да еще примерно в это время там
проходили флотские учения. Вторая: утечка ядовитых
веществ с расположенных неподалеку полигонов химот-
ходов, прежде всего Козельского полигона сельскохо-
зяйственных ядохимикатов. Он находится у подножия
вулкана Козельский в девяти километрах от океана, а
в километре от него протекает река с говорящим на-

26

Катастрофа в октябре
2020 года случилась на
побережье Авачинского
залива

Погибли обитатели
глубин

званием Мутнушка. Она впадает в реку Налычева, вода есть молодь лосося. Содержание железа в воде рядом
в которой в период бедствия показалась наблюдателям с Халактырским пляжем оказалось высоким — в семь с
излишне мутной. Хотя устье реки находится в тридцати лишним раз больше нормы, высоким было и содержание
километрах на север от пляжа, язык мутности, как видно фосфатов. Однако и это не могло привести к фатальным
на космических снимках, протянулся на значительное последствиям.
расстояние к нему. Впрочем, такие языки на космос-
нимках видны и в предыдущие годы. Тогда защитники природы выдвинули версию о по-
падании в океан особо ядовитого вещества, действую-
Увы, обе эти версии не подтвердились. Химанализ щего в столь малой концентрации, что определить его
проб воды из океана показал повышенное содержание невозможно ни в воде, ни в тканях погибших животных.
в ней нефтепродуктов и фенола, но их оказалось недо- Вот как говорит Алексей Книжников, директор про-
статочно, чтобы вызвать массовую гибель обитателей граммы WWF России по экологической ответственности
океанического дна. Так, содержание фенола в девять бизнеса: «Такой ущерб вряд ли может быть результатом
раз превышало норму, однако и стократное превышение шторма или загрязнения акватории нефтепродуктами.
не губит животных. Впрочем, судно, предположительно Это с большой вероятностью высокотоксическое за-
вылившее фенол и нефтепродукты, так и не нашли. грязнение. Об этом свидетельствуют и последствия,
которые ощутили на себе серфингисты. Судя по тому,
Обследование Козельского и расположенного не- что на берег в больших количествах выносит донные
подалеку Радыгинского военного полигонов показало, виды животных и растений, можно сделать предвари-
что никаких следов разрушений или эрозии почвы на тельный вывод: загрязнен не поверхностный слой воды,
их территориях не наблюдается. В реках Мутнушке, как это было бы в случае с разливом нефтепродуктов, а
а также ручьях Козельский и Ржавый, куда должны
были попасть ядовитые вещества с полигонов на пути
к океану, нет и следов загрязнений, а молодь лосося
чувствует себя прекрасно. Как выяснилось, река Налы-
чева помутнела из-за обильных дождей, и в ней также

иии и www.hij.ru 27

вся ее толща. Говорить о том, каковы будут последствия, стоит Петропавловск-Камчатский, случались дважды —
равно как и судить о масштабах загрязнения, можно в 2011 и 2017 годах.
будет только после получения результатов экспертизы
образцов воды и погибших морских животных». У этой версии есть свои слабые стороны. Во-
первых, красные приливы в районе Петропавлов-
А специалисты кафедры гидрологии суши Геофака ска-Камчатского вызывают, как правило, инфузории
МГУ имени М.В. Ломоносова, которые провели рас- Mesodinium rubrum. Это очень интересные животные,
следование на месте, предположили, что все дело в способные к фотосинтезу. Как им такое удается? Одно
красном приливе. Так называют массовое размножение время существовало мнение, что за счет симбиоза с
одноклеточных микроорганизмов: при этом вода обе- водорослями, но сейчас выяснен другой механизм.
дняется кислородом, вызывая замор, а сами они могут Инфузория питается водорослями, но переваривает
выделять токсины, в том числе обладающие нервно-па- их не полностью и оставляет органеллы, способные к
ралитическим действием на высших животных и людей. фотосинтезу. Поскольку эти органеллы нуждаются в
Из-за этих микроорганизмов, по версии гидрологов, и ферментах, выработкой которых заведует ядро клетки
могли погибнуть те морские обитатели, которые неспо- съеденной водоросли, инфузория и его не сразу пере-
собны быстро сменить место жительства. А птицы, рыбы варивает, а дает некоторое время поработать. На этом
и млекопитающие практически не пострадали, вовремя приключения обломков водоросли не прекращаются:
убравшись из опасной зоны. инфузорию может съесть другой представитель план-
ктона, динофлагеллят. И по аналогичному механизму
В районе Камчатки красные приливы давно из- обретет способность к фотосинтезу.
вестны; раньше они случались осенью, но с начала
80-х годов области скопления микроорганизмов су- Динофлагелляты также могут вызывать красные
ществуют там круглогодично, что связывают с загряз- приливы. Однако по воздействию на живых существ
нением океана: то, что мы считаем загрязнителями, они с инфузориями сильно различаются. Инфузории,
микроорганизмы используют как пищу. Порой они чрезмерно размножившись, приведут разве что к за-
начинают активно размножаться, окрашивая в крас- мору за счет повышенного потребления кислорода. И
ный цвет огромные водные просторы. За прошедшее действительно, во время приливов 2011 и 2017 годов
десятилетие красные приливы в Авачинской бухте, где никаких катастроф на берегу Авачинской бухты никто не

28

Никакой шторм, никакой красный прилив не мог по- а следствие того явления, что вызвало эту гибель? Рыбы
губить этих мидий же и прочие шустрые животные, почувствовав неладное,
мигрировали из опасного района еще до массового
Анализ пены, затянувшей побережье в месте ката- размножения ядовитых динофлагеллятов.
строфы, не выявил никаких существенных особенностей
А отчего вода у побережья Авачинского залива
наблюдал. А вот динофлагелляты бывают ядовитыми: вообще могла зацвести и где это началось? На косми-
именно они вырабатывают нервно-паралитический ток- ческих снимках видно, что темное, загрязненное пятно
син. Поэтому если динофлагелляты участвуют в красном воды распространяется вдоль побережья примерно от
приливе, даже вызванном инфузориями, то приводят к Шипунского полуострова на юг (этот полуостров нахо-
массовой гибели прежде всего питающихся планкто- дится в 30 км севернее устья реки Налычева и в 60 км от
ном рыб, которые в этом случае могут завалить своими Халактырского пляжа). Такое движение не случайно —
мертвыми телами все побережье. Однако дохлых рыб вдоль побережья Авачинского залива проходит Восточ-
на побережье Авачинского залива в октябре 2020 года но-Камчатское течение, направленное как раз с севера
не было, были моллюски, в том числе мидии. Но мидиям на юг. Так что красный прилив должен был начаться
яд динофлагеллятов, похоже, нипочем: известно, что где-то севернее устья реки Налычева и затем переме-
во время красных приливов этих моллюсков есть нель- щаться к Халактырскому пляжу, вызывая по пути гибель
зя, поскольку яд в них накапливается и может вызвать животных и образование пены. И место его зарождения
смерть человека. Погибни мидии от яда — эта проблема можно найти! Для этого пригодится карта температуры
не возникла бы: дохлых моллюсков люди не едят. воды вдоль берега Авачинского залива в сентябре
2020 года, которую составил Владимир Коломойцев
Октябрьские анализы выброшенных на пляж мидий из Петропавловска-Камчатского. На ней хорошо видна
показали, что в них действительно есть опасный токсин. аномалия с повышенной на 1,5—2оС температурой. А
Однако в сентябре-октябре 2020 года никто из туристов, самая горячая зона аномалии простирается на север
посещавших Авачинский залив, не отравился. Кстати, от устья реки Налычева до Шипунского полуострова.
неясно, с чего мидии, прочно прикрепленные ко дну, без Природу этой аномалии специалисты не обсуждают,
участия шторма могли оказаться на берегу в заметном поэтому вполне уместно выдвинуть гипотезу, которая
количестве. Еще один факт против красного прилива позволит состыковать все детали случившегося на
состоит в том, что серфингисты Флориды, попадавшие Камчатке происшествия.
в него, жаловались на тошноту и головную боль, а не на
ожог глаз, что логично, учитывая нервно-паралитиче- В сентябре 2012 года в «Химии и жизни» я опублико-
ское действие токсинов динофлагеллятов. Может быть, вал гипотезу, которая позволила связать разлив нефти
красный прилив не причина гибели морских обитателей, 2010 года в Мексиканском заливе с чрезвычайно холод-
ной зимой в Европе через два года. Напомним, тогда, в
феврале 2012 года, покрылись льдом не только Дунай,
но и северная часть Черного и Азовского морей. Со-
гласно предположению, причиной этой аномалии стала
пленка, которая накрыла Гольфстрим. Она затруднила
испарение воды и обеспечила формирование в Север-
ной Атлантике необычайно устойчивого антициклона,
который перекрыл западно-восточную циркуляцию
воздуха. А возникла эта пленка, видимо, из-за того,
что сообщество донных микроорганизмов получило
мощный источник питания в виде тяжелой нефти. Они
стали массово размножаться и гибнуть, а выделившиеся
при распаде клеток липиды всплыли и сформировали
пленку жира на огромной площади. Можно также пред-
положить, что для удобства переработки донной нефти
микробы выделяют поверхностно-активные вещества;
они облегчают формирование пленки.

Не исключено, что и к происшествию на Камчатке
причастно аналогичное сообщество микроорганиз-
мов, только механизм иной. Видимо, неподалеку
от берега Авачинского залива между устьем реки
Налычева и Шипунским полуостровом произошло
извержение подводного гейзера, которое нагрело
воду. В результате придонная морская вода обогати-
лась питательными веществами, железом и прочими
минералами из подземных вод; их потом и найдут в
пробах воды. Эти минералы активизировали деятель-
ность обитающих у дна микроорганизмов, которые

иии и www.hij.ru 29

1640E 1620E 1600E 1580E

0,5 0,5 2
0,5
510N
520N 1
530N
1 540N 0
0,5 550N
560N
0,5

0,5

1

-1 Карта распределения
температур в интере-

0 сующем районе. Обраща-
1
ет внимание тепловая

аномалия у основания

Шипунского полуостро-

-2 ва. Подготовлено Влади-
миром Коломойцевым

разлагают органику. Не исключено, что в водах гей- Вместе с подземными водами из толщи осадоч-
зера присутствовала и нефть — именно она стала ных пород, несомненно, вырвались и содержащиеся
источником загадочного фенольного и нефтяного там газы: сероводород и серный ангидрид. Первый,
загрязнения вод залива. распространяясь по дну, вызвал замор: кислород
связывается сероводородом, именно это явление
Откуда там возьмется нефть? Ответ прост: соглас- убивает биоту дна Черного моря. Мощные выбросы
но гипотезе доктора химических наук Ю.М. Королёва, сероводорода и сернистого газа бывают, в частности,
ведущего научного сотрудника Института нефтехими- на недалеком от места замора озере Банное. Обна-
ческого синтеза им. А.В. Топчиева РАН (см. «Химию и руженные в пробах воды фосфаты — неизбежный
жизнь», 2005, 6), нефть образуется не миллионолетия- след замора, минерализации мертвечины. А пузырьки
ми, а практически мгновенно. Для этого нужно нагреть серного ангидрида, путешествуя с течением и выходя
залежь органики до температуры 400оС. На усыпанной на поверхность, могли породить аэрозоль серной
вулканами Камчатке с таким нагревом не должно быть кислоты, от него-то и пострадали глаза серфингистов.
проблем, ведь всего-то нужно, чтобы магма поднялась Тем более что член сборной РФ по серфингу Майя
и близко подошла к месту залегания богатых органикой Рудик, признанная решением суда главной потер-
осадочных пород, которые как раз и должны лежать на певшей, тренировалась на том самом Халактырском
дне океана. Поднявшаяся магма вполне могла вызвать пляже. Естественно, что во время тренировок она
извержение упомянутого гейзера. много времени проводила в море, могла заплывать
далеко и вероятность попасть под выброс аэрозоля
Приняв это объяснение, все детали происшествия у нее была велика. Оба этих газа, очевидно, ко вре-
становятся понятными. Подводное извержение, как мени забора проб воды исчезли без следа, породив
и многократно усиленная им деятельность донных гипотезу о загадочном яде. Возможно, у воды повы-
микроорганизмов по утилизации органики, несомненно, силась кислотность, но неизвестно, была проведена
привело к эрозии дна. Из-за этого водоросли, мидии и проверка или нет.
прочие оседлые обитатели лишились в прямом смыс-
ле почвы под ногами и, следуя течению, оказались Скорее всего, это было единичное событие, и по-
на пляже. Сформировавшаяся на поверхности воды вторения такой катастрофы в ближайшее время ждать
пленка из бактериальных липидов воспрепятствовала не следует. Однако изучить влияние вулканической
остужению воды, а поверхностно-активные вещества в активности на воду Авачинского залива с учетом этой
ней обеспечили появление стойкой пены. Теплая вода гипотезы было бы интересно. Равно как и проверить
и размножившиеся переработчики нефти обеспечили наличие ископаемых углеводородов на дне залива в
развитие хищников — инфузорий и динофлагеллятов, районе реки Налычева и Шипунского полуострова.
которые вызвали красный прилив.

30

Фото: Сергей Комаров

Ставшая обыденной аббревиатура Коронный рентген большинства населения мира под
ИИ, то есть «искусственный интел- интеллекта вопросом, они дороги, требуют
лект» — это дословный перевод времени. Поэтому врачи одного
понятной всему англоговоряще- Число погибших от корона- из чикагских госпиталей в сотруд-
му миру AI (artificial intelligence). вируса на планете исчис- ничестве с учеными Северо-За-
На русском она описывает не- ляется миллионами. И оно падного университета Иллинойса
что рукотворное, что обладает будет расти, несмотря на то что разработали пакет программ ИИ
способностью мыслить, подобно передовая медицина сильно про- под названием DeepCOVID-XR. По
человеку или животным. В ан- двинулась в лечении ковида. Один обычному рентгеновскому снимку
глийском это понятие не имеет из путей сдерживания эпидемии ― грудной клетки он выявляет изме-
отчетливого биологического от- это быстрое и массовое выяв- нения в легких, вызванные коро-
тенка, а объединяет широкий ление заболевших, желательно навирусом. Это первый алгоритм
круг искусственных, в том числе дешевыми методами. Общепри- ковид-диагностики по снимкам,
виртуальных, устройств, способ- нятые методы: полимеразную отвечающий всем требованиям
ных к принятию целесообразных цепную реакцию и компьютерную медицинской статистики к надеж-
решений и совершению рацио- томографию, которые де-факто ности результатов.
нальных действий. О них и пойдет стали диагностическими стан-
речь ниже. дартами, нельзя отнести к экс- Сначала ИИ обучили на массиве
пресс-тестам. Их доступность для данных пятнадцати тысяч пациен-
тов, из которых примерно треть
больны. Затем алгоритм и группа

31«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru

опытных врачей независимо оце- опасна, поскольку в дополнение к Числа из пробирки
нивали снимки трехсот пациентов, изучению клинических симптомов
у половины из которых ранее диа- использует инвазивные методы, к Передача больших массивов
гностировали вирус. В этих тестах примеру пункцию спинномозговой информации требует эф-
ИИ выявил 82% заболевших, что жидкости или введение маркиру- фективного шифрования,
на 5% эффективнее консилиума ющих веществ в кровь. Поэтому которое невозможно без надежных
из пяти опытных радиологов-пуль- междисциплинарная команда не- и быстрых генераторов случайных
монологов и на 11% эффективнее врологов и биоинформатиков из чисел. Для генерации обычно ис-
одного такого врача. По утверж- Медицинского центра Универси- пользуют различные физические
дению руководителя проекта про- тета Дюка в Северной Каролине явления, например дробовой шум
фессора Аггелоса Катсаггелоса, на задалась целью выявлять опасное резистора, радиоактивный распад
анализ одного снимка у ИИ уходило заболевание бесконтактными ме- либо изощренные математиче-
всего несколько секунд, что на по- тодами. Их ИИ способен диагно- ские алгоритмы создания псевдо-
рядок превысило скорость работы стировать болезнь по изменениям случайных последовательностей.
врачей. Это существенное дости- сетчатки глаза и ее сосудов. Чтобы Последние не дают идеального
жение, особенно если учесть, что обучить ИИ, ученые под руковод- результата и в принципе могут
большинство терапевтов и рентге- ством доктора медицины Шэрон быть взломаны. Это сегодня может
нологов, обычно анализирующих Фекрат использовали стандартные коснуться буквально каждого. Бан-
снимки пациентов, не обладают оптические измерения и тесты, ковские системы безналичных рас-
опытом пульмонологов, а вирусные которые широко применяют в оф- четов, например, не могут обойтись
патологии легких для неопытного тальмологии. без генераторов случайных чисел.
глаза похожи на обычную пневмо-
нию или другие заболевания. Работа возникла не на пустом Прорыв в получении истинно
месте. Ранее та же группа устано- случайных чисел недавно совер-
Авторы работы отмечают, что их вила, что у страдающих болезнью шила группа ученых под руковод-
алгоритм можно использовать для Альцгеймера снижена плотность ством Роберта Грасса из Высшей
быстрого и массового скрининга капиллярной сети в центральной технической школы Цюриха. Они
пациентов или персонала больниц. области сетчатки, расположенной приспособили для этого стандарт-
Очевидно, в странах с неразвитой напротив зрачка. ИИ тренировали ный, но слегка модифицированный
медициной такой ИИ способен на четырех типах изображений процесс синтеза ДНК. По заявке
качественно изменить диагности- сетчатки глаз ста пятидесяти де- ученых две коммерческие фирмы
ческую ситуацию, ведь его можно вяти пациентов, из которых трид- из смеси четырех нуклеотидов
использовать везде, где есть рент- цать шесть были больны. Лучший синтезировали цепочки в 105 ну-
ген. При недостатке оборудования результат показали алгоритмы, клеотидов; они содержали в себе
стандартный рентген легких и ана- дополненные клиническими дан- затравочные последовательности
лиз снимков можно быстро органи- ными пациентов. Однако и чисто (праймеры) и полностью случайные
зовать с помощью передвижных и офтальмологические алгоритмы участки из 64 нуклеотидов. По-
переносных установок, как, напри- вели себя неплохо, что дает на- скольку каждому нуклеотиду мож-
мер, мобильную флюорографию. дежду на создание эффективной но приписать цифру, получались
Алгоритм послужит и для дистан- экспресс-диагностики в будущем. совершенно случайные числа из
ционной диагностики коронавируса 64 разрядов. Исследователи полу-
по снимкам, переданным через Исследователи планируют не чили три заказанные порции сухого
Интернет. Пакет программ ИИ от- только увеличить число пациентов вещества по две десятых мил-
крыт и выложен авторами в сеть для для тренировки ИИ, но и расши- лиграмма каждая и стандартным
всеобщего пользования (Radiology, рить их разнообразие. Следу- образом секвенировали молекулы
24 ноября 2020 года). ющий этап работ предполагает этих порций, то есть прочитали
обучение ИИ с участием пациентов нужные им последовательности
Альцгеймер разных рас, а также учет данных нуклеотидов.
в глазах больных глаукомой и диабетом, у
которых тоже изменена структура Оказалось, что средние со-
Болезнь Альцгеймера, кото- сетчатки и сосудов глаза. Сейчас держания разных нуклеотидов в
рой особо страдает старе- ученые проводят исследования по цепочках разных порций слегка
ющее население развитых сравнению нового метода диагно- различны. Были обнаружены и дру-
стран, вызывает необратимые стики с традиционными. Однако гие слабые, но систематические от-
изменения мозга. Диагностика уже понятно, что создан новый клонения от стохастичности; види-
болезни дорога, трудоемка и не и относительно дешевый метод мо, они связаны с особенностями
всегда надежна. Часто она еще и выявления болезни Альцгеймера технологий и методов проведения
(British Journal of Ophthalmology, реакций синтеза. После преобра-
2020-317659). зования нуклеотидной последова-

32

тельности в ряды нулей и единиц к ской лаборатории искусственного ных систем дизайна роботов. Блок
ним был применен алгоритм сжатия интеллекта и компьютерных наук программ может быть модифици-
фон Неймана, который устранил Аллан Жао. Пакет программ позво- рован для разработки устройств,
слабые отклонения. Полученные ляет с нуля спроектировать робота перемещающихся в других средах.
двоичные последовательности, из готовых элементов в зависимо- Помимо реальных приложений,
подвергли анализу на случайность сти от требований к поверхности, есть надежда, что роботы, создан-
с помощью общепринятого пакета по которой тот будет двигаться. Это ные программой, смогут заселить
программ, реализующего пятнад- может быть пересеченная мест- виртуальные миры компьютерных
цать различных тестов для анализа ность, скользкий грунт, лестница, игр. Одним из сюрпризов стало то,
статистических свойств таких по- их комбинация и прочее. что в большинстве оптимальных
следовательностей. проектов робот имеет четыре ноги,
RoboGrammar конструирует а не шесть или восемь как у насеко-
Результат оказался блестящим. роботов из заданных элементов: мых или пауков. Эту установленную
Новый метод позволяет получать конечностей, суставов, моторов. эмпирически тенденцию еще пред-
в одном синтезе семь миллионов Элементы конструкции нельзя со- стоит осмыслить (Пресс-релиз
гигабайт случайных чисел, которые единить произвольно, поэтому, Массачусетского технологического
могут быть прочитаны стандарт- подобно грамматике языка, опре- института 30-11-2020).
ными технологиями со скоростью деляющей правила согласования
триста килобит в секунду. Уже слов, в программе заданы ограни- Робот от Роберта
единичный синтез дает рекордный чения на связи элементов робота.
запас сравнительно быстро извле- Принципы, заложенные в про- Недавно ученые Корнелл-
каемых истинно случайных чисел. грамму, исследователи позаим- ского университета, кото-
Емкость с молекулами можно долго ствовали у различных многоногих рый занимается сельским
хранить, так как молекула ДНК насекомых, пауков, ракообразных, хозяйством и науками о жизни,
очень устойчива. «Миллиграммы» чье движение тщательно изучили. получили двухмиллионный грант
чисел, которые нельзя воспроиз- Их тела состоят из сегментов и к Национального научного фонда
вести, занимают минимальный по некоторым из них «приделаны» США на исследования свойств
сравнению с другими методами конечности. Тем же способом раз- почвы, ее микробного состава и
объем. Изначально ученые пла- работчики описали «конструкцию» корневой структуры растений. Как
нировали лишь изучить принципы четвероногих. В пакет программ оказалось, для успеха им нужны
нового биохимического формиро- также была добавлена возмож- механизмы, способные автомати-
ванию массивов случайных чисел ность прикреплять колеса вместо чески собирать данные под землей.
из нуклеотидных последователь- ног. Как заявляют авторы, програм- Поэтому семьсот пятьдесят тысяч
ностей. Однако оказалось, что уже ма рождала самые разнообразные долларов другого гранта передали
сейчас его можно применять на конструкции, напоминающие го- доценту инженерного колледжа
практике (Nature Communications, ночные автомобили, пауков, собак. университета Роберту Шепарду
11(1), 2020). на разработку прототипа робота-
С помощью RoboGrammar ди- червяка.
Грамматика зайнер получает не только опти-
роботов мальную конструкцию робота, но Согласно заявке, робот длиной
и программное обеспечение к около полуметра сможет свер-
Вначале нынешнего века кон- нему — пакет выдает программу- лить почву и, подобно дождевому
струирование роботов по- контроллер, управляющую согла- червю, раздвигать ее, удлиняя и
лучило настолько широкое сованной работой его моторов. В сокращая свое тело. Робота пла-
распространение, что робототех- неё авторы «зашили» приоритет нируют оборудовать различными
ника стала школьным предметом. быстрого перемещения вперед. датчиками для изучения жизнедея-
Сегодня стоит задача разрабаты- На конечном этапе разработки ИИ тельности корней кукурузы. Более
вать их наименее затратными и с помощью нейронных сетей со- широкая научная задача робота
оптимальными способами, а также, вместно оптимизирует дизайн и — исследование взаимодействия
по возможности, автоматизировать контроллер новой модели. После корней растений и окружающей их
процесс создания новых моделей. этих виртуальных действий уже почвы при непрерывно изменяю-
Для решения этой задачи исследо- можно приступать к сборке кон- щейся влажности и температуре
ватели Массачусетского техноло- струкции. Команда ученых запла- (Агентство NewsWise, 24 ноября
гического института создали блок нировала реализовать «в железе» 2020 года).
дизайнерских программ Robo- особо выдающиеся виртуальные
Grammar, ведущим разработчиком экземпляры. Выпуск подготовил
которых стал аспирант институт- Александр Гурьянов
RoboGrammar стал венцом чет-
вертьвекового опыта эксперимен-
тов по созданию автоматизирован-

33«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru

Проблемы и методы науки

Е. Клещенко Это событие взорвало бы общество, если бы ди-
ванные эксперты по вопросам биологии не были
Свинья заняты коронавирусом и вакцинами. Управление
без сахара по контролю продуктов и лекарств США (FDA)
одобрило свиней с измененным геномом для
34 употребления в пищу, а в перспективе — для про-
изводства биомедицинской продукции. Свиньям
не вставили ген апельсина, или рыбы, или еще че-
го-нибудь неприемлемого. Наоборот, в их тканях
отсутствует компонент, вызывающий аллергию.

ия Сергея Тюнина

Путь от овцы до свиньи нированное из неполовой (соматической) клетки
взрослого животного, появилась на свет 24 года
Свиньи созданы в компании «Revivicor Inc.» из назад благодаря Киту Кэмпбеллу, Иэну Уилмуту и
штата Виргиния. Это дочерняя компания «United другим сотрудникам Рослинского института, а также
Therapeutics», которая, среди прочего, занимается ис- «PPL Therapeutics». Компания наряду с британским
кусственными органами и регенеративной медициной, Министерством сельского хозяйства финансировала
в том числе пересадкой органов от животных. Кроме работы. Рон Джеймс, управляющий директор «PPL
того, «Revivicor» — спин-офф (выделенная органи- Therapeutics» так рассказывал о Долли: «Она при-
зация) шотландской биотехнологической компании мадонна — знает, что знаменита, и позирует перед
«PPL Therapeutics». камерами. Она начинает сердито блеять, когда вы
поворачиваетесь к ней спиной, чтобы посмотреть на
А PPL навсегда останется в истории биологии. других животных».
Овечка Долли, первое в мире млекопитающее, кло-

35«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru

Фото: James Gathany | CDC | Michael L. Levin

Клещ «одинокая звезда» — переносчик аллергии на мясо

Не все помнят, что PPL занималась производством Клещ — переносчик вегетарианства
лекарственных рекомбинантных белков — в частности,
трансгенные овцы должны были давать молоко, содер- Начиная с 2008 года в научной литературе появляют-
жащее белок AAT (альфа-1-антитрипсин) для лечения ся публикации о необычном явлении. После того как
муковисцидоза и других состояний, связанных с раз- человек съел говядину, баранину или свинину, у него
рушением соединительной ткани. Для клонирования развивается анафилактическая реакция — крапивница,
взяли клетку эпителия молочной железы овцы, потому отеки, бронхоспазм. Необычным было то, что симпто-
что в компании исследовали способы повысить экс- мы появлялись не сразу, а через три — шесть часов.
прессию белков в молоке, — именно эти клетки оказа- Поэтому причинно-следственную связь установили с
лись под рукой в нужный момент. За Долли и другими трудом: если вы начнете задыхаться ночью, то вряд ли
овечками в 1998 году последовала клонированная подумаете, что это из-за гамбургера, который съели
корова, затем клонированные поросята (кстати, генно- на ужин. Аллергия на пчелиный укус, на лекарство,
модифицированные). на кошек — это понятно, но на красное мясо? Да еще
спустя часы, когда во всех медицинских справочниках
Ткани свиней, созданных в компании «Revivicor», пишут, что анафилаксия — реакция немедленного типа.
не содержат углевода альфа-гал, с которым связаны
аллергические реакции на мясо. Бывает и такая аллер- Оказалось, что в крови таких пациентов присутству-
гия, и с ней отдельная непростая история. ют антитела IgE (иммуноглобулины Е; класс антител, ко-

36

торые участвуют в аллергических реакциях и ответе на курица, утка и индейка аллергикам не запрещены. (Как
паразитарные инфекции) к углеводу — дисахариду из и мясо обезьян, но это плохая идея не только потому,
двух молекул галактозы, соединенных определенным что приматы слишком разумны для употребления в
образом. Этот дисахарид называется галактоза-альфа- пищу: у них могут быть опасные для человека вирусы.)
1,3-галактоза, он же альфа-гал, или антиген Галили, в Справедливости ради: не все случаи аллергии на мясо
честь одного из первооткрывателей. связаны с клещами. Например, она встречается на
Гавайях, где клещи не водятся.

Да, так почему аллергия на красное мясо развива-
ется спустя часы? Видимо, из-за того, что аллергенный
сахар «спрятан» в липидах (жирах) и медленно посту-
пает в кровоток.

Альфа-гал присутствует в мембранах клеток боль- Не только мясо
шинства млекопитающих. Только у обезьян Старого Све-
та и у людей его нет, то есть этот углевод для нас чужой. То, что люди с синдромом альфа-гал вынуждены за-
Иммунная реакция на него вносит вклад в отторжение казывать в «Макдоналдсе» куриные крылышки вместо
органов и тканей, пересаженных от животных. Однако гамбургеров, печально, но не трагично. Хуже другое:
употребление пищевых продуктов, содержащих альфа- этим людям нельзя назначать лекарства на основе
гал, не вызывает проблем у подавляющего большинства белков, созданные биотехнологическими методами.
людей. Что же пошло не так у людей с аллергией? Такие лекарства производятся в культурах клеток. И
когда мы говорим «белок» — подразумеваем «глико-
Американские исследователи обратили внимание, протеин»: ферментативная система клетки млекопи-
что случаи синдрома альфа-гал чаще встречаются в тающего навешивает на белок углеводные цепочки, и
юго-восточных районах США. Стали искать фактор среди этих углеводов есть тот самый аллерген. Кстати,
среды и нашли. По удивительной случайности, один Платс-Милс с коллегами изначально исследовали не
из ведущих исследователей, Томас Платс-Милс из аллергию на мясо, а аллергию на противораковый
университета штата Виргиния, после лесной прогулки препарат Эрбитукс (цетуксимаб) — моноклональное
нашел на себе клещей, и у него поднялся уровень тех антитело против рецептора фактора роста; то, что за
самых антител IgE к альфа-гал, которые они изучали. аллергией на мясо стоит аналогичный механизм, вы-
Исследователи начали опрашивать пациентов, не куса- яснилось в процессе. Эта ситуация уже совершенно
ли ли их клещи незадолго до появления аллергии, — и не смешная: человеку со смертельным заболеванием
90% ответили утвердительно! назначают лекарство, а оно вызывает аллергию. О
ксенотрансплантации — пересадке хотя бы лоскута
Причиной аллергии у американцев оказались кожи от животного — лучше и не думать.
укусы Ambylomma americanum — клеща, который по-
английски называется Lone Star, «одинокая звезда», И здесь мы возвращаемся к свиньям от компании
из-за яркого белого пятнышка на туловище. «Revivicor». Органы и ткани этих свиней, которым дали
название GalSafe, не содержат альфа-гал. У них по-
В слюне клеща, который ранее сосал кровь другого врежден ген фермента GGTA1, который производит
млекопитающего, содержится альфа-гал, и, когда он этот углевод. Кстати, тот же ген потеряли люди и обе-
попадает в кровь человека, может произойти сенсиби- зьяны, лишенные альфа-гал, так что свиньи GalSafe
лизация: иммунная система запоминает этот углевод биохимически немного ближе к нам, чем их обыкно-
как чужеродный и с этого момента будет на него реа- венные сородичи.
гировать. Опасны не только «одинокие звезды», но и
другие виды клещей, и болеют не только американцы. Эти свиньи — не только безопасная для аллергика
Синдром альфа-гал зарегистрирован в 17 странах на отбивная, но еще и потенциальный источник лекарств и
всех континентах, причем наиболее распространен органов для пересадки. Они могут служить источником
в Австралии. Австралия, как обычно, страдает из-за материалов для медицинских продуктов, свободных от
конфликтов между видами-вселенцами и видами альфа-гал, например гепарина — препарата, который
аборигенными. Попытка восстановить экологическое препятствует свертыванию крови. Человеку с аллерги-
равновесие дала неожиданный побочный эффект. За- ей такие продукты могут спасти жизнь.
везенные в Австралию лисы уничтожали бандикутов,
но когда сократили численность лис — расплодились Ткани и органы свиней GalSafe, возможно, решат
бандикуты, а на них, как выяснилось, живут клещи… проблему иммунного отторжения при трансплантации
пациентам с альфа-гал-синдромом. Американская
Научные журналисты уже не раз шутили, что эти компания «XenoTherapeutics» уже начала клинические
клещи — проект тайной могущественной организации исследования кожных трансплантатов от модифици-
веганов. Чем больше укусов, тем меньше в супермар- рованных свиней: их пересаживают пациентам с ожо-
кетах красного мяса, вредного для здоровья и глобаль- гами и аллергией на альфа-гал. Пока в исследованиях
ного климата! Хотя, скорее, это проект производителей участвуют три человека, планируется привлечь еще
птичьего мяса: оно не содержит альфа-гал, так что троих. Возможно, такие трансплантаты будут лучше
приживаться и у людей без аллергии?

37«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru

Процедурные вопросы ни для самих свиней, кроме тех, что уже известны. Жи-
вотное может быть продуктом высоких биотехнологий,
В новостях пишут, что «FDA одобрило генно-моди- но свиной навоз остается свиным навозом.
фицированных свиней». Однако в документе FDA
используется другой термин — «преднамеренное из- Отдельно FDA оценило, насколько опасны новые
менение генома» (intentional genomic alteration, IGA). свиньи с точки зрения воздействия на микрофлору,
Определение ему дается такое: «изменения, сделан- например, не будут ли они способствовать появлению
ные с использованием современных молекулярных устойчивых к антибиотикам бактерий. Этот риск также
технологий, которые могут включать случайные или сочли низким.
целевые изменения последовательности ДНК, в том
числе вставки, замены или делеции нуклеотидов, или Таким образом, компании «Revivicor» разрешено
другие технологии, которые вносят определенные из- продавать свинину GalSafe. Компания сообщает, что
менения в геном животного». мясо можно будет получить по почте, в магазинах оно
не появится. Если человек с аллергией захочет отме-
Необходимость в новом термине возникла, очевид- тить день рождения свиной вырезкой, теперь у него
но, с появлением новых технологий, таких как редак- будет такая возможность.
тирование геномов с помощью CRISPR. Законодатели
разных стран начали обсуждать, подпадают ли живот- Пятое животное
ные и растения с отредактированными геномами под
те же ограничения, что и ГМО. Большинство ГМ орга- До настоящего времени FDA одобрило для пищевого и
низмов содержат гены, отсутствующие у прародителя, биомедицинского использования пять животных с из-
а при генном редактировании с помощью CRISPR некий менениями в геноме; свинья GalSafe — пятое, и первое
существующий ген выводится из строя или редактиру- среди съедобных наземных.
ется один нуклеотид. (Технически с помощью CRISPR
можно и вставить новый ген в геном, однако эту группу Теоретически в США разрешен лосось AquAdvan-
методов редактирования регуляторы рассматривают tage производства компании «AquaBounty». Это ат-
отдельно.) Но кроме того, существует опасность неце- лантический лосось Salmo salar, в геноме которого
левого редактирования, когда «генетические ножницы» содержится ген гормона роста лосося чавычи, а синтез
по ошибке повреждают другой сходный участок генома его управляется промотором «белка-антифриза» из
и это влияет на признаки организма. генома американской бельдюги. Этот белок помогает
рыбе выживать при низких температурах, и промотор
Так или иначе под определение «преднамеренного («включатель») его гена активен постоянно. Поэтому
изменения генома» подпадает любой из существующих генно-модифицированный лосось, в отличие от обыч-
методов, а также те, что еще не изобретены. При этом ного, растет круглый год, а не только весной и летом,
новый термин не несет такой негативной нагрузки, как и достигает размеров, превосходящих самые смелые
ГМО. Пока не несет: со временем противники совре- рыбацкие рассказы.
менных биотехнологий выучат аббревиатуры IGA/ПИГ
и перепечатают свои буклеты. Компания «AquaBounty» выращивает своих лососей
на предприятии в штате Индиана. К проблеме био-
FDA заключило, что употребление в пищу мяса безопасности подходят серьезно. Растят на продажу
свиней GalSafe безопасно для животных и людей. Речь только стерильных триплоидных самок: икру обрабаты-
идет о населении в целом. Поскольку заявка компании вают при повышенном давлении и температуре, чтобы
не включала данные об устранении или предотвраще- сделать икринки триплоидными, то есть содержащими
нии пищевой аллергии, FDA не оценивало отдельно три набора хромосом, а не два. Такие рыбы стериль-
безопасность для людей с аллергией на альфа-гал. Но ны, и, даже если они вдруг вырвутся на волю, у них не
коль скоро идут клинические испытания с пересадкой может появиться потомства от обыкновенных лососей.
кожных лоскутов, можно с уверенностью предполо- Самцов используют для получения икры и держат ис-
жить, что мясо GalSafe безопасно и для них. ключительно в наземных пресных водоемах, откуда они
не попадут в океан.
Никаких разрешений на медицинские продукты
пока не выдано, подчеркивается в пресс-релизе FDA. Так почему «теоретически»? Потому что продук-
Продукты должны пройти испытания, разработчики тов из лосося AquAdvantage в настоящий момент нет
подадут заявку, которая будет рассмотрена в соот- на американском рынке. В Канаде он тоже одобрен
ветствии с правилами, только тогда гипоаллергенный регуляторами и довольно активно продается, а вот
гепарин и кожные лоскуты для трансплантации поступят в США — нет. Он получил разрешение FDA в ноябре
в клинику. 2015 года, и на это ушли десятилетия, однако через
два месяца конгресс запретил его ввоз из Канады до
Также FDA проанализировало возможное влияние, тех пор, пока не будет принято решение по маркировке
которое свиньи GalSafe окажут на экологическую обста- ГМ-продуктов. Лишь в марте 2020 года компании раз-
новку, и постановило, что оно не больше, чем у обычных решили выращивать лосося в Индиане и продавать…
свиней. При этом условия, в которых будут содержаться но в ноябре 2020 года по решению федерального суда
модифицированные свиньи GalSafe, контролируются разрешение признали незаконным и нарушающим
гораздо строже, чем в обычных свиноводческих хозяй- собственные процедуры FDA: недостаточно хорошо
ствах. Не ожидается проблем ни для окружающей среды, просчитаны риски для окружающей среды.

38

У «AquaBounty» есть еще быстрорастущие форель Реклама
и тилапия, но продвигать их в США она даже не пыта-
ется. Два года назад были сообщения, что тилапию Вкниге члена редколегии журнала «Химия и
рассматривают в Аргентине, и, поскольку она создана жизнь» и автора множества научно-популярных
с использованием технологий редактирования генома, статей Елены Клещенко рассказывается об
рассмотрение может пойти быстрее, чем для ГМО. идентификации человека по его генетическому
Пока новостей оттуда нет. материалу, то есть по ДНК. Постоянные читате-
ли «Химии и жизни» встретят в этой книге знакомые
Остальные IGA-животные одобрены для биоме- истории и знакомые лица. Некоторые главы ее вы-
дицинских применений: козы, производящие молоко росли из статей, написанных для журнала, часто по
с белком-антикоагулянтом (2009), куры, яйца которых горячим следам событий. Но, разумеется, они были
содержат фермент для лечения редкого заболевания переработаны и заняли свои места в общей картине,
(2015), и кролики — производители фактора сверты- ведь у каждой истории в мире есть предыстория и
вания крови VII, опять-таки в молоке (2019). продолжение. Невозможно объяснить, как сэр Алек
Джеффрис придумал ДНК-дактилоскопию, а Кэри
В этот список не входят декоративные и лаборатор- Муллис — полимеразную цепную реакцию, без
ные линии животных. Лабораторных, конечно, много. А рассказа о строении ДНК, о методах ее «чтения»,
в 2003 году FDA одобрило генно-модифицированных об устройстве генов и разнообразии геномов. А без
рыбок данио-рерио, экспрессирующих флуоресцент- Джеффриса и Муллиса не было бы и ДНК-анализа в
ные белки, — знаменитый бренд GloFish. Данио прак- криминалистике.
тически несъедобны и не могут выжить на территории
США за пределами аквариума, но это решение все Значительную часть книги составляют детектив-
равно вызвало большую тревогу как нежелательный ные истории, от попытки разгадать тайну Джека-по-
прецедент. Уже сейчас под брендом GloFish создаются трошителя до современных уголовных дел, раскрытых
другие виды светящихся рыбок. А что, если появится благодаря ДНК-анализу. Есть в ней и увлекательные
флуоресцентный карась или карп? исторические расследования: кем был Рюрик — сла-
вянином или скандинавом, много ли потомков оста-
! Лосось с сахаром вил Чингисхан, приходился ли герцог Монмут сыном
королю Англии. И конечно, исследование останков
Рецепт от «AquaBounty» Николая II и его семьи: почему специалисты увере-
ны в точности идентификации и по каким причинам
Компания, которая продает ГМ-лосося, хорошо сомневаются неспециалисты. А из заключительных
понимает психологию потребителя: на сайте мно- глав читатель узнает, почему нельзя изобрести био-
го рецептов рыбных блюд. Они вполне подойдут и логическое оружие против определенной этнической
для простого российского лосося, выращенного группы, можно ли реконструировать внешность по
в пруду. ДНК и опасно ли выкладывать свой геном в Интернет.
Книгу можно купить в наше киоске www.hij.ru.
Разогрейте духовку до 200 градусов. Выстелите Цена — 600 рублей с доставкой по РФ.
форму для запекания или противень пергаментной
бумагой. В небольшой миске смешайте коричневый 39«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru
сахар, оливковое масло, сок лайма и чеснок. Положите
лосося на противень. Приправьте солью и перцем.
Распределите смесь по поверхности филе и оставьте на 10
минут. Жарьте в течение 12—15 минут или до готовности
(филе должно легко разламываться вилкой). При желании
в конце приготовления поджарьте на сильном огне
1—2 минуты, чтобы коричневый сахар карамелизовался.

Пока лосось жарится, взбейте венчиком кленовый
сироп, горчицу, оливковое масло и чесночный порошок.
Подавайте с зеленью и кленово-горчичным соусом.

Ингредиенты

На 128 г (4,5 унции) филе — 2 столовые ложки коричневого сахара,
2 1/2 столовой ложки оливкового масла, 1 столовая ложка сока
лайма, 1 чайная ложка нарезанного чеснока, 1/2 чайной ложки
соли, 1/4 чайной ложки черного перца, 2 столовые ложки кленового
сиропа, 2 столовые ложки дижонской горчицы, 1/4 чайной ложки
чесночного порошка; петрушка или кинза.

Проблемы и методы науки Фото Millard H. Sharp/Science source

Кандидат биологических наук

Н.Л. Резник

А чего
он дразнится?

Посреди народа вертелас бол ша обез на Вот зачем она кривлялась, обезьяна эта? Само-
и забавл ла всех. Обез на та корчилас , пр гала, утвердиться хотела в человеческом обществе,
делала смешн е рожи, передразнивала л дей, оказаться в центре внимания, позабавить всех?
и видно б ло — она знала, что е забавл тс , Позабавить в итоге не удалось. Дело, как вы пом-
и оттого еще бол ше расходилас . ните, происходило на корабле. Сначала матросы
действительно веселились, но мальчик, у которого
Л. Толстой. Пр жок обезьяна утащила шляпу, рассердился и полез за
ней на мачту. Все выше и выше. «На палубе все
смотрели и смеялись тому, что выделывали обе-
зьяна и капитанский сын; но как увидали, что он
пустил веревку и ступил на перекладину, покачи-
вая руками, все замерли от страха». Мальчик едва
не погиб, и тут уж конечно все и думать забыли о
недавнем веселье.

40

Фото The Gorilla Foundation

Мать и дитя бонобо игриво Фото Harald Knitter/Wilhelma
поддразнивают друг друга

Франсин Патерсон и Коко —
полное взаимопонимание

Эмоции играют большую роль в жизни животных.
В парке приматов Апенхёль в Нидерландах
11-летней самке орангутана Самбодже показывают
фотографии возможных партнеров — участников
международной программы разведения больших
обезьян. Женихи живут далеко, перевозить их сложно.
Если Самбоджа заранее выберет того, кто ей больше
нравится, это облегчит дело

Палка о двух концах Приведу еще пример из русской классики, из пове-
сти Куприна «Яма». Студентам хочется посетить публич-
Толстой описал классическую сцену дразнения, один ный дом, однако неловкость мешает им окончательно
участник которой подстрекает и раззадоривает друго- решиться. Один из компании отговаривает остальных,
го. Существенную роль в успехе этого занятия играют и они воспользовались ситуацией: «Студенты, смеясь и
наблюдатели. Если бы матросы, вместо того чтобы ве- толкаясь, обступили Ярченко, схватили его под руки, об-
селиться, вовремя остановили мальчика, не пришлось хватили за талию. Всех их одинаково тянуло к женщинам,
бы ему с риском для жизни прыгать с мачты в море. но ни у кого, кроме Лихонина, не хватало смелости взять
Дразнение — явление сложное, отчасти агрессия, от- на себя почин. Но теперь все это сложное, неприятное и
части игра, и исход процесса зависит от того, какие лицемерное дело счастливо свелось к простой, легкой
элементы преобладают. шутке над старшим товарищем. Ярченко и упирался, и
сердился, и смеялся, стараясь вырваться… Они дви-
Когда человек дразнится, он демонстрирует свою нулись гурьбою вперед. Ярченко начинал понемногу
силу и статус, потому что самому затюканному члену смягчаться».
группы никто не позволит обзываться и передразнивать
других. Если же в этом занятии больше игры и юмора и Поддразнивать человека сложнее, чем дразнить,
нет намерения оскорбить, его называют поддразнива- потому что дразнящий должен предвидеть реакцию
нием; оно может быть приятным для всех участников и
даже поспособствовать их сближению.

41«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru

Фото MPI-EVA (Институт вол ционной антропологии Макса Планка)

Чтобы удержать обезьяну перед монитором, ей предлагают пососать сок через трубочку

объекта (вдруг он не засмеется, а обидится или рас- когда мама, к примеру, делает вид, что пьет из детской
сердится), а дразнимый — понимать дружелюбный на- бутылочки. И раз их смешат абсурдные поступки, они уже
строй шутника. Люди обучаются этому не сразу, годам понимают, каким должен быть истинный порядок вещей.
к 10—12. Маленькие дети воспринимают только нега-
тивные стороны поддразнивания. Бывает, что взрослый Но если бессловесные младенцы могут и шутить, и
дразнит ребенка, как ему кажется, вполне дружелюбно, оценить чужую шутку, значит, язык им для этого не нужен.
а малыш обижается. Так, может быть, шутливое поддразнивание присуще и
животным, в том числе обезьянам? И поскольку ученых
Тем не менее малютки, не достигшие года и не всегда интересует, откуда что берется, сразу возникает
овладевшие речью, охотно поддразнивают взрослых. вопрос об эволюционных корнях игривого поддразни-
Специалисты выделили три основных типа младенче- вания и чувства юмора.
ского поддразнивания. Тип первый — предложить и не
дать, например протянуть родителю игрушку, а когда Человекообразные обезьяны дразнятся весьма
родитель к ней потянется, отдернуть руку. Есть еще про- разнообразно, но игривое поддразнивание описано
вокационное действие: малявка делает то, что нельзя, довольно плохо, что удивительно, учитывая, сколько
или не делает того, что нужно, скажем, сует в рот губку. исследований посвящено играм животных. Очевидно,
И наконец, младенцы мешают другим — отбирают пред- ученые, интересовавшиеся дразнением, сконцентри-
меты, отвлекают. Обычно они повторяют свои действия ровались исключительно на его агрессивном аспекте.
несколько раз, при этом смотрят на родителя и улыба- Так, голландский ученый Отто Аданг, работавший
ются, ожидая, что на них обратят внимание, улыбнутся, в 1980-х годах в Утрехтском университете, наблю-
поиграют. дал за поведением молодых шимпанзе в зоопарке
города Арнема. Он видел, как во время игры или в
Если такое поведение не понравилось, малыши конфликтной ситуации шимпанзе швыряют предметы
его редко повторяют. Следовательно, они уже в таком в других обезьян, не входящих в их компанию. Это
возрасте понимают настроение другого человека и была безусловная агрессия, и Аданг предположил, что
предвидят его реакцию. Так, они ожидают, что родитель шимпанзе таким образом устанавливают иерархию до-
не только потянется за предложенной игрушкой, но и минирования или прощупывают границы собственных
удивится, если вдруг ее не получит. То-то весело! Эти возможностей. При этом ученый намеренно исключил
крохи и сами готовы посмеяться над хорошей шуткой, из анализа все действия, совершенные обезьянами с

42

Фото W. H. Calvin

Человекообразным обезьянам по силам даже такая сложная задача, как изучение языка. Бонобо Канзи и Панбаниша и
исследовательница Сью Сэвидж-Рамбо с лексиграммами

характерным выражением лица — рот открыт, лицевые бонобо палку человеку, который об этом просит. На-
мышцы расслаблены, — которое служит признаком помним, что бонобо (Pan paniscus) — человекообразная
игрового поведения. обезьяна, более миролюбивая и социальная, чем другой
вид шимпанзе, Pan troglodytes.
Тем не менее некоторые сведения о поддразнива-
нии в литературе обнаружить можно, чем и занялись Эксперимент выглядит следующим образом. Бонобо
исследовательницы Калифорнийского университета сидит в комнате с сетчатыми стенками и видит, как в со-
в Лос-Анджелесе под руководством доцента Эрики седнем помещении один человек демонстративно крадет
Картмил. Начали они с поиска упоминаний о тех трех у другого палку, выходит с ней из комнаты и запирает
формах игрового поддразнивания, свойственных дверь. Затем обидчик подсовывает палку под стенку обе-
младенцам. зьяньей комнаты, рядом с ней кладет кусочек банана и
уходит. Запертый и ограбленный человек хнычет, трясет
Действия дверь, бросает выразительные взгляды на палку и на бо-
нобо, словом, всячески демонстрирует желание получить
Случаев, когда одна обезьяна предлагает что-нибудь свое сокровище назад — сам он до палки дотянуться не
другой, а потом не дает, описано много. Шимпанзе и может. Бонобо в такой ситуации всегда начинали с того,
орангутаны разных возрастов протягивают друг другу что съедали банан. Затем они вытаскивали палку из-под
мячики, палочки, собственные руки. Один самец оран- сетки (иногда), но практически никогда ее не передавали.
гутана в зоопарке просовывал палочку самке, которая Дети и шимпанзе в подобных экспериментах возвраща-
сидела в соседней клетке, отделенная сетчатой стенкой. ли ограбленному его имущество примерно в половине
Как только самка пыталась схватить палочку, шутник ее случаев, а бонобо всякие орудия почему-то передают
отдергивал. Так они забавлялись довольно долго, им не неохотно. Камнем для колки орехов не поделятся, зато
надоедало, и самка не сердилась. орехами угостят, значит, не жадничают. И желание
человека понимают прекрасно, потому что дразнятся.
Интересный эксперимент поставили в 2018 году Шестеро бонобо из восемнадцати протягивали огра-
американские исследователи под руководством Брай- бленному палку и отдергивали, причем такое поведение
ана Хэйра, профессора эволюционной антропологии повторялось регулярно. Исследователи истолковали его
в университете Дьюка. Их интересовало, передаст ли как попытку инициировать контакт.

43«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru

В Киотском университете снимают тестовый фильм для обезьян. Кинг-Конг прячет, человек ищет, обезьяна долж-
на догадаться, где он будет искать. Справа актер в костюме Кинг-Конга. В левом верхнем углу изображение обезьяны
перед экраном. Красная точка показывает направление взгляда животного

Вторая форма поддразнивания — провокационное Туайкросса, пихал своих соседей по клетке или дергал
поведение (животное делает то, что не положено, или за волосы, пока кто-нибудь не прерывал своего занятия
не делает того, что надо). Его сложно выявить, потому и не начинал с ним шутливо возиться. В этих случаях мы
что провокацию легко спутать с нежеланием. Напри- имеем дело с дружелюбным взаимодействием.
мер, обезьяна не возвращает данный ей предмет, и
поди разбери, в чем дело: она не понимает, чего от Понимание и предвидение
нее ждут, не хочет расставаться с предметом или за-
вязывает социальный контакт? По-видимому, животные Чтобы поддразнивание не воспринималось как агрессия,
все-таки устраивают провокации, хотя таких случаев шутник должен понимать, что думает и чувствует объ-
описано мало. Горилла Коко, которую научили языку ект шутки. Это умение (его назвали теорией разума) не
жестов, регулярно давала неправильные ответы, хотя следует путать с эмпатией — способностью разделять
правильные, безусловно, знала. С Коко работала зоо- чувства другого человека, смеяться или горевать вместе
психолог Франсин (Пенни) Патерсон. На вопрос: «Чем с ним. Наблюдения показывают, что теорией разума
Пенни чистит твои зубы?» Коко отвечала: «Ногой». А что обладают не только люди, в том числе и младенцы, но
Пенни кладет на твою зубную щетку? Нос! И поднимает и обезьяны.
ногу к носу, демонстрируя игривое лицо. Однако случаи,
когда обезьяны специально употребляют неправильные Показательны результаты исследования, которое
слова, трудно интерпретировать, потому что обученных провели специалисты Киотского и Кентского универ-
языку животных невольно очеловечивают. ситетов. Двух шимпанзе, чаще мать и дитя, помещали
в соседние кабинки, разделенные прозрачной перего-
Мешают ли животные друг другу? О, да! Но опять- родкой. В перегородке, в метре от пола, есть маленькое
таки, мотивация такого поведения может быть разной: отверстие. Шимпанзе в это отверстие не пролезет, но
привлечь внимание, отвлечь внимание, побудить к дей- может передать предмет. Одной из обезьян предлагали
ствию. Наконец, помехи могут быть случайными. Понять сок, который можно добыть, либо высосав через соло-
их подоплеку помогают сопутствующие признаки, по- минку, пропущенную через отверстие в перегородке,
зволяющие истолковать поведение животного как игру. либо пододвинув упаковку палкой. Задача несложная,
Дикие детеныши шимпанзе часто пристают к взрослым но у шимпанзе не было ни палки, ни соломинки. Зато
обезьянам, кусают или теребят, и взрослые в ответ либо обезьяне в соседней кабинке давали набор из семи
играют с детенышами, либо отталкивают, но агрессии предметов: палка, соломка, шланг, цепь, веревка, кисть
не проявляют. То же происходит и в неволе. Исследо- и ремень. Пока она перебирала это богатство, шимпанзе
ватели наблюдали, как орангутан, живущий в зоопарке

44

с соком тянул руки через окошечко и хлопал в ладоши, отнимает у человека камень, прячет его в коробку и
привлекая к себе внимание. В подавляющем большин- прогоняет человека. Затем он перепрятывает камень
стве случаев сосед откликался на просьбу и подавал в другую коробку, а потом вообще уносит. Возвраща-
соломинку или палку, в зависимости от того, что требо- ется человек и хочет достать камень. Поскольку он по
валось в данный момент — сквозь прозрачную стенку другую сторону решетки, ему нужно подтянуть к себе
хорошо видно, как именно можно добыть сок. Но если платформу с обеими коробками, взявшись за ручку,
перегородка непрозрачна, помощи ждать не приходится, расположенную посередине. На этом видео заканчи-
потому что владелец инструментов не понимает цели вается, и обезьяна так и не узнает, какой выбор сделал
соседа, и простирание рук через окошечко не поможет. человек. Подсказок тоже нет: человек двигался к центру
Только шимпанзе Аюма не ленился заглядывать в око- площадки и смотрел прямо перед собой. Ни жестом, ни
шечко, оценивал ситуацию и подавал то, что требуется взглядом он не дал понять, какая из двух коробок его
(в соседней кабинке находилась его мама). интересует. Тем не менее обезьяны (в эксперименте
участвовали шимпанзе, бонобо и орангутаны) смотре-
Много экспериментов с шимпанзе провели исследо- ли туда, где, по их мнению, человек рассчитывал найти
ватели разных стран под руководством Майкла Томасел- камень. Взгляд обезьяны опережал движения человека,
ло, профессора Института эволюционной антропологии и большинство животных правильно определили, что он
Макса Планка. Они выяснили, что шимпанзе понимают откроет коробку, в которую на его глазах прятал камень
не только цель другой обезьяны или человека — напри- Кинг-Конг. Если бы животные просто смотрели видео,
мер, подают ему оброненную палку, до которой он не то следили бы за актером, но их интересовало, что он
дотягивается, но и намерения. предпримет, и они смотрели на предполагаемую цель,
угадав ее правильно.
В одном из экспериментов человек сидел на табу-
ретке и угощал шимпанзе виноградом через окошечко в Авторы исследования подчеркивают, что обезьяны
перегородке. Время от времени он вставал и переходил никогда раньше не видели, как обманывают человека,
к другому окошечку в нескольких метрах от первого и там так что не могли опереться на личный опыт. Они действи-
предлагал этой же обезьяне виноград из другого ведра. тельно предвидели действия человека, понимая, что он
На одном месте шимпанзе угощали от одного до трех введен в заблуждение.
раз подряд, так что он не мог предвидеть, когда человек
сменит позицию. В эксперименте участвовало несколько При таких способностях им раз плюнуть воспользо-
обезьян, все они быстро привыкли к такому порядку и, ваться чужим неведением. Сидят, например, два шим-
когда экспериментатор вставал, перемещались к друго- панзе, главный и подчиненный, доминант и субординат,
му окну, чтобы продолжить пиршество. Но иногда рядом в разных отсеках, откуда им видно друг друга и третий
со вторым ведром звонил телефон или помощник бросал отсек, в котором экспериментатор раскладывает кусочки
туда блокнот, тогда человек шел подобрать блокнот или банана. Потом экспериментатор уходит, в отсек запу-
ответить на звонок. Обезьяны прекрасно понимали, за- скают обезьян, и доминант съедает все. Подчиненная
чем он встает, к другому окошку не бросались и ждали, обезьяна, даже если войдет первой, не посмеет лако-
не вернется ли кормилец на прежнее место. миться, иначе ей попадет от доминанта. Поэтому она
предпочитает вообще не входить в комнату и бананы
В другой серии экспериментов Томаселло с коллега- не брать. Ситуация меняется, если часть обзора заго-
ми доказали, что человекообразные обезьяны правильно рожена ширмочками и доминант не видит, что куда-то
оценивают чужую осведомленность. Не думайте, что это положили банан. А субординат все видит и, если у него
просто, дети такую премудрость осваивают не сразу. появится возможность закусить безнаказанно, своего
Малышам показывают небольшой спектакль, в котором не упустит.
кукла Салли прячет некий предмет. Потом она выходит
из комнаты, а другая кукла тем временем эту вещь пере- И еще один пример того, как шимпанзе предвидят
прятывает. Когда детей спрашивали, где будет Салли ис- действия другого существа и сообразуют с ними свои
кать свое сокровище, когда вернется, малыши указывали собственные. На глазах обезьяны в прозрачный бокс
на то место, где предмет находится в данный момент, и помещают два куска банана. Один кладут на стол и
только дети старше четырех лет понимали, что Салли не прикрывают непрозрачной дощечкой, отчего дощеч-
догадывается о коварстве другой куклы и рассчитывает ка наклоняется. Второй кусочек прячут в отверстие
найти предмет там, где оставила. в столе и тоже прикрывают дощечкой, но она лежит
ровно, заслоняя отверстие и банан. Потом обезьяне
Чтобы проводить подобные исследования с обе- загораживают обзор и дают выбрать кусок другому
зьянами, ученые используют трекеры, позволяющие шимпанзе, который не видел, как раскладывают еду.
следить за движениями глаз животных. Эту технологию Перед этим шимпанзе стол и на нем две дощечки: одна
разработал в Киотском университете исследователь лежит ровно, другая наклонно, что за ней — ему не
психологии приматов Фумихиро Кано. Когда обезьяна видно. У этой обезьяны одна попытка. Потом наступает
смотрит фильм, ее взор направлен туда, где что-то про- очередь первого шимпанзе. У него тоже одна попытка.
исходит или должно произойти, а ученые с помощью Он не видел, что взял конкурент, и не видит, как сейчас
трекера узнают, чего обезьяна ожидает. Вот, напри- лежат дощечки. Непрозрачный экран загораживает
мер, остросюжетное видео о конфликте человека и обзор, шимпанзе может только протянуть правую или
Кинг-Конга, роль которого исполнял костюмированный левую руку сбоку от экрана. В такой ситуации при-
актер. Соперники разделены решеткой. Кинг-Конг

45«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru

ходится соображать, что предпринял конкурент. А он, Реклама
по-видимому, выбрал лакомство из-под наклонной
дощечки, поскольку не подозревает о тайнике в столе. Мы все едоки, и если хоть отчасти
Следовательно, в тайнике банан должен остаться. И верно, что человек — это то, что
шимпанзе тянется к тайнику. он ест, эта книга про нас. А о себе
всякому читать интересно.
Где предвидение, там и обман, которым обезьяны
тоже пользуются. Например, одна обезьяна пристально Основойкнигипостоянногоавторажурнала«Хи-
смотрит вдаль, остальные глядят туда же, а обманщица мия и жизнь» Натальи Резник «Что мы едим?
тем временем что-нибудь стащит. Или другая ситуация. Непростые ответы на простые вопросы» по-
Взрослая самка павиана кормится на участке разрых- служили статьи, опубликованные в разные
ленного дерна. Юному павиану не по чину есть рядом годы на страницах журнала, переработанные
с ней — взрослая самка не позволит. Прогнать ее он и дополненные последними научными данными.
тоже не может. И тогда нахал поднимает крик: на него В итоге получились 39 рассказов с замечательными
напали, его обидели! На эти вопли прибегает взрослый иллюстрациями Натальи Колпаковой.
самец, прогоняет самку, потому что маленьких обижать
нехорошо, а манипулятор получает, что хотел. Все рассказы посвящены известным продуктам,
правда, многие из них популярны за пределами на-
Так что же, если обезьяны действуют, как веселя- шего Отечества: в лесах Амазонки, полупустынных
щиеся младенцы, предвидят поведение другой особи нагорьях Китая или на берегах африканских озер.
и даже в состоянии им управлять, могут они друг друга Однако в ближайшем будущем они могут приобрести
поддразнивать или нет? Теоретически — да. А чтобы планетарное значение. Продовольственный кризис
выяснить это наверняка, нужно больше наблюдать и и глобализация уже делают свое дело, и некоторые
экспериментировать, обращая внимания на признаки экзотические для нас культуры постепенно прони-
шутливого поддразнивания. кают на прилавки российских магазинов. К этому
нашествию нужно подготовиться. Современному
Один из таких признаков — смех, которым часто человеку следует знать, как правильно есть акрид,
сопровождаются шутки и развлечения людей. Чело- что заменит россиянам сою, каковы на вкус «бедра
векообразные обезьяны, когда в шутку борются или нимфы Авроры» и в каких краях эти нимфы водятся,
гоняются друг за другом, также издают звуки, похожие и не путать батат с картофелем.
на смех. Общий смех сплачивает и улучшает настро-
ение, смеющиеся шимпанзе играют дольше. Однако Купить книгу можно в нашем киоске www.hij.ru.
пока никто не отмечал, что обезьяны смеются во время Цена — 425 рублей с доставкой по РФ.
поддразнивания. Если окажется, что все-таки смеются,
значит, действительно шутят.

Другая особенность игрового поддразнивания
заключается в том, что обезьяна не получает от него
немедленной выгоды. Например, шуточные бои. Иссле-
дователи наблюдали поединки горилл: одна нападает
и сразу убегает. Другая бросается в погоню, стукает
напавшего и сама убегает. Так они и носятся друг за
другом. Подобные игры укрепляют социальные связи
и доставляют удовольствие участникам, но при одном
условии — они должны быть необидными.

По мнению Эрики Картмил, вопрос о поддразнива-
нии приматов нуждается в систематическом изучении.
Так получилось, что мы больше знаем о том, кто дразнит,
а о поведении и реакции того, кого дразнят, почти ничего
не известно. Если прояснить отношения между дразня-
щим и дразнимым, например родство или иерархию,
установить, как меняются с возрастом частота и формы
поддразнивания и в каком контексте оно происходит
(скука/нейтральные отношения или активные действия),
какие эмоции при этом испытывают обе стороны, то мож-
но будет определить различные типы дразнения. А когда
ученые выяснят, как и зачем дразнятся обезьяны, они
надеются понять, почему это явление так распростра-
нено у людей и какова роль шутливого поддразнивания
в появлении чувства юмора. Потому что ученые всегда
зрят в корень.

46

Панацейка

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Зимний
гриб

Изимой можно ходить за
грибами. С первыми осен-
ними холодами на мертвых
и ослабленных деревьях
появляются густые куртинки
Flammulina velutipes — фламмулины
бархатистоножковой. Ножка у нее
действительно бархатистая, темно-
коричневая, а шляпка желто-оран-
жевая, довольно мясистая и покрыта
слизистой пленкой. Мякоть тоже
желтоватая. Фламмулина растет до
декабря, а если зима мягкая, то и
до февраля. Впервые гриб описал
британский ботаник и энтомолог
Уильям Кёртис (1746—1799) и дал
ему латинское название Agaricus
velutipes. Исследователь отмечал,
что вкус у этого гриба довольно при-
ятен и лишен горечи. С того времени
гриб несколько раз менял названия и
обрел наконец современное. Япон-
цы называют фламмулину «снежным
пиком», китайцы — энокитаке, а рос-
сияне — зимним грибом или зимним
опенком.

47«Химия и жизнь», 2020, № 12, www.hij.ru

Зимний опенок, выращенный в
бутылке, совсем непохож на своего
вольного соседа

Холода для зимнего гриба — сиг- не растут. Выросшие в темноте гри- биновая кислота, бета-каротин и
нал к образованию плодовых тел, он бы белого цвета выглядят совсем не пигмент ликопин.
выдерживает морозы до минус 8°С и так, как собранные в лесу, но в Азии
растет там, где бывают настоящие популярен именно такой вариант. Конечно, содержание питатель-
зимы: в Европе, Северной Америке, Бледную фламмулину добавляют в ных веществ зависит от места про-
северных областях Японии, Китая супы и салаты. Сейчас в бутылках израстания, вида субстрата, спе-
и Кореи. В Европе и Америке зим- выращивают более 60 тысяч тонн лости и условий хранения грибов
ний гриб собирают в лесу, в Азии грибов в год, причем львиная доля после сбора урожая. Однако гриб
выращивают. Раньше фламмулину этого количества приходится на действительно полезный, и шансов
растили на бревнах лиственных по- Японию. оказаться вне списка народных ле-
род (в естественных условиях она карственных средств у него не было.
предпочитает вязы), а с 1928 года — Зимний гриб — один из самых В Китае энокитаке в этом качестве
в бутылках. Бутылочную технологию культивируемых грибов. Он вкусен, использовали еще в начале IX века.
разработали в Японии, в префектуре ароматен и полезен. В нем много В таежных регионах России зимним
Нагано, где зимы очень снежные, белка, причем качественного — опенком тоже лечились: и свежими
поэтому грибные плантации пере- он содержит все незаменимые грибами, и порошком из высушен-
местились со двора под крышу, аминокислоты. Жиров, напротив, ных плодовых тел, а также отварами
в темные, холодные помещения. мало, они в основном полиненасы- и настойками.
Сейчас, когда температуру в комнате щенные, и среди них незаменимая
можно регулировать, зимний гриб линоленовая кислота, из которой Перечень целебных свойств, ко-
выращивают круглый год. у млекопитающих синтезируются торые приписывают зимнему опен-
важные медиаторы воспаления. ку, немаленький. Это антимикробное
Делают это так. Пластиковые Есть и углеводы, в том числе по- средство и адаптоген, позволяющий
бутылки с отрезанным горлышком лисахариды и низкомолекулярный переносить физические нагрузки и
набивают смесью опилок, воды и бета-глюконпротеиновый комплекс. снимающий утомление. Он лечит бо-
рисовых отрубей, добавляют гриб- В мякоти зимнего опенка много лезни печени и язвы желудка, атеро-
ной мицелий и помещают в темноту калия и мало натрия, поэтому гриб склероз и тромбоз, снижает уровень
при температуре 10—12°С, чтобы об- полезен тем, кому вредна соль, в холестерина в крови и улучшает па-
разовались плодовые тела. Как толь- том числе гипертоникам и другим мять, регулирует работу иммунной
ко они покажутся на поверхности сердечникам. Считается, что ка- системы и подавляет воспаление, а
субстрата, температуру снижают до лий из фруктов и овощей снижает главное — помогает при раке.
3—5°С. В таких условиях ножки гриба давление. Из витаминов достойны
вытягиваются, а шляпки практически упоминания токоферолы, аскор- В пользу противоопухолевого
действия зимнего опенка свидетель-
48 ствуют эпидемиологические иссле-