Айзек Азимов - Загадки мироздания

• Название: Загадки мироздания
• Автор: Айзек Азимов
• Издательство: Центрполиграф
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2007
• ISBN: 978-5-9524-2848-5

Знаменитый писатель-фантаст, ученый с мировым именем, великий популяризатор науки, автор множества научно-популярных, фантастических, детективных, исторических и юмористических изданий приглашает вас в мир загадок прошлого, настоящего и будущего.

В этой книге Азимов рассказывает об удивительных явлениях и фактах — известных и малоизвестных, открытиях, ошибках и гениальных догадках ученых. Просто он рассказывает о сложном — белках и ДНК, гормонах и ферментах, лазерах и космических кораблях, теории относительности и истоках Вселенной. Каким должен быть марсианин? Что изменится в повседневной жизни американца 1990 года? Какие проблемы будут угрожать нашей планете и цивилизации в ближайшие века? Возможно ли вернуться назад во времени? Как будет выглядеть всемирная выставка 2014 года? Сможет ли человечество дотянуться до звезд?…

Он не верит в инопланетян в летающих тарелках, но предполагает, какими будут колонии на Луне, когда станут осваивать Марс и какова во всем этом роль научной фантастики.

---

В чем же участвует этот НАД (если, конечно, именно НАД всему причиной)? Каким образом он поддерживает организм в норме? Что именно в организме идет наперекосяк в отсутствие НАД?

Подозрение пало на ту часть схемы обмена веществ, которая начинается с вещества под названием адреналин. В очень малых количествах адреналин стимулирует определенные нервы, которые управляют сердцебиением, сосудистым давлением, дыханием и т. д. Выделение адреналина в стрессовых ситуациях является одной из функций надпочечников — небольших желез, находящихся, как явствует из названия, над почками. Когда мы злимся или пугаемся, сразу же запускается производство адреналина и у нас повышается давление, сердце начинает биться чаще и легкие тоже принимаются работать в более быстром темпе. Организм переводится на «аварийный» режим работы, позволяющий более эффективно сражаться или убегать.

Естественно, после того, как опасная ситуация миновала, необходимо вернуть организм в нормальное состояние. Для этого он обладает химическими механизмами быстрого разрушения адреналина. За это разрушение отвечает фермент аминоксидаза, соединяющийся с адреналином и связывающий его, таким образом, до того момента, когда он будет естественным образом утилизирован.

Теперь предположим, что фермент этот отвлечется на какое-то другое занятие. Как правило, ферменты очень специфичны, то есть могут взаимодействовать только с определенными молекулами, обладающими только им свойственной формой, а с любыми другими молекулами взаимодействовать не могут. Фермент и молекула представляют собой специфичную пару, как ключ и замок (см. главу 7). Конкретный ключ может открыть только свой конкретный замок

Однако специфичность ферментов не является чем-то совершенным. Фермент может вступить в соединение с молекулой, форма которой очень похожа на форму молекулы, для которой он предназначен Таким образом, такая молекула-заместитель конкурирует с «правильной» молекулой за место в связи с ферментом, и если она занимает это место, то с «правильной» молекулой фермент уже не может соединиться. В таких случаях говорят, что действие фермента ингибировано, от английского слова, означающего «подавить». Описанное явление носит название «конкурентное ингибирование» и может очень серьезно влиять на биохимические процессы.

Соединившись с «правильной» молекулой, фермент выполняет свою задачу и отпускает ее; соединившись же с «неправильной», он может оказаться связанным с ней навсегда, как ключ, втиснутый по ошибке не в ту замочную скважину и сломавшийся в ней. В таких случаях даже небольшое количество «неправильного» вещества может вызывать долговременное нарушение биохимических процессов, привести к необратимому ущербу для организма или даже к его смерти. Обычно именно таким образом действуют яды.

Итак, предположим, что некий фермент, аминоксидаза или какой-то еще, становится объектом конкурентного ингибирования со стороны некоего вещества, которое формируется в отсутствие НАД и не формируется в его присутствии.

Предположение о том, что механизм конкурентного ингибирования действительно имеет место в данном процессе, косвенно подтверждается на примере произрастающего на юго-западе Америки кактуса, содержащего вещество, именуемое «мескалин». Молекула мескалина имеет некоторое общее сходство с адреналином — очевидно, достаточно близкое, чтобы мескалин мог вступать во взаимодействие с аминоксидазой. Факт этого взаимодействия, пусть даже затрагивающего один-единственный фермент, может оказывать самое крупномасштабное воздействие на всю биохимию мозга. Химические взаимодействия внутри мозга можно уподобить трехмерному кружеву из сложнейшим образом переплетенных связей. Стоит толкнуть или дернуть одну из нитей, и сдвинутся все — в той или иной степени. Итак, когда человек жует кусочек мескалинсодержащего кактуса, фермент, которому предписано разрушать адреналин, вместо этого, оказывается связанным с мескалином и адреналин начинает накапливаться, что приводит к различным эффектам. Человек начинает испытывать ощущения, не обоснованные объективной реальностью. Обычные предметы принимают странные, причудливые оттенки. Короче говоря, мескалин вызывает галлюцинации и является, стало быть, галлюциногеном.

Далее — действия поедателя мескалина тоже не соответствуют окружающим его реальным обстоятельствам. Они основаны на его искаженном восприятии, а иногда не соответствуют даже и этому восприятию. Поведение его становится странным и непредсказуемым. Индейцы юго-запада Америки, познавшие все эти переживания на собственном опыте поедания кактуса, сделали совершенно естественный для них вывод, что поедание кактуса открывает для них дверь в иной мир, лежащий за пределами обычных ощущений. Поэтому они стали использовать мескалин в религиозных целях.

Поведение употребившего мескалин похоже на поведение шизофреника, и естественно возникает вопрос, не вызывается ли шизофрения образованием в организме некоего химического вещества, эффект действия которого сходен с эффектом действия мескалина. Возможно, в условиях дефицита НАД это гипотетическое вещество образуется быстрее, и поэтому люди, имеющие врожденную склонность к снижению эффективности НАД-образующих реакций, в итоге оказываются подверженными воздействию этих химических веществ.

В лабораторных условиях адреналин легко превратить в самую малость отличающийся от него адренохром. Если ввести адренохром в кровоток, это тоже приводит ко временной смене поведения испытуемого на шизоподобное. В здоровом организме адренохром не образуется, но, может быть, он образуется в организме шизофреника?

Подобные соображения пробудили у ученых интерес к изучению и подробному анализу тех частей организма шизофреника, которые можно легко получить для исследований, например кровь или мочу. Если окажется, что некое вещество будет обнаружено в организме всех, или почти всех, шизофреников и при этом не будет обнаружено в организме здоровых людей, то можно будет сделать вывод, что именно оно всему виной.

Одной из методик исследования вырабатываемых организмом жидкостей является бумажная хроматография. При использовании этого способа молекулы различных веществ, содержащихся в жидкостях, разделяются и молекулы каждого вещества занимают свое отдельное место на листе пористой бумаги. Затем путем определенных химических реакций окраски участки, занимаемые молекулами того или иного вещества, можно сделать видимыми невооруженным глазом.

В 1962 году Арнольд Фридгофф из Нью-Йоркского университета обнаружил, что при помощи одной из таких реакций можно получить розовое пятно на бумаге, на которой была разложена моча 15 из 19 шизофреников; при этом моча ни одного из 14 не-шизофреников такого пятна не дала.

С тех пор подобным же образом была рассмотрена моча гораздо большего числа обследуемых. Так, в ходе серии экспериментов, проведенных С.А. Кларком в Ливерпульском университете, материал ни одного из 265 здоровых людей не дал при окраске розового пятна, как и материал 126 человек, страдавших не шизофренией, а другими заболеваниями. Зато в материале 46 из 84 шизофреников розовые пятна обнаружены были. Большая часть шизофреников, моча которых не содержала розовых пятен, принадлежала к разновидности параноиков. Что касается шизофреников непараноидальных разновидностей, то среди них розовое пятно обнаруживалось в материале четверых из каждых пяти.

Так что же за вещество отображалось этим загадочным розовым пятном? Оно получило название «диметоксифенилэтиламин» и по строению оказалось чем-то средним между адреналином и мескалином.

Иными словами, получается, что в организме некоторых шизофреников самостоятельно вырабатываются галлюциногены, в результате чего эти люди ведут себя как постоянно сидящие на мескалине.

Это лишь начало «физико-химической» атаки на шизофрению, но начало многообещающее. Розовое пятно на бумаге (или результаты химических анализов в любой другой форме) поможет врачам диагностировать шизофрению на самых ранних этапах, когда она еще не оказывает заметного влияния на поведение человека и, возможно, легче поддается лечению. Есть надежда, что с помощью изучения химических процессов, приводящих к образованию розового пятна, можно будет определить «то самое» дефектное звено в биохимическом механизме и сконцентрировать таким образом усилия в поиске средства победы над этим заболеванием.

Но адреналин — не единственное вещество, активно участвующее в работе мозга. Можно назвать еще, к примеру, серотонин.

Значение серотонина было ясно продемонстрировано в свете изучения диэтиламида лизергиновой кислоты — знаменитой ныне ЛСД. Она имеет несколько более сложное строение, чем серотонин, но химики легко выделят в молекуле ЛСД серотониновый «скелет», — так что неудивительно, что ЛСД может конкурировать с серотонином за некий конкретный фермент, так же (и с тем же эффектом) как ДМФЭ конкурирует с адреналином. Иными словами, введение ЛСД может привести к накоплению в мозгу серотонина и вызывать, таким образом, шизоподобную симптоматику.