» » Нобелевская жатва: выдающиеся химики в процессе познания природы

Нобелевская жатва: выдающиеся химики в процессе познания природы

27.09.2013 (Жизнь человека) в Наука: мировоззрение, 4 491 просмотр Ссылки. Распечатать

Химия и жизньКогда химиков спрашивают, каков предмет их исследований, они чаще всего отвечают, что занимаются изучением свойств вещества на атомном и молекулярном уровнях. Вы подумаете, что это определение слишком узко, – и ошибетесь. Именно такой подход позволяет познавать природу многих явлений и процессов окружающего мира – происхождения жизни, функционирования человеческого организма, изменения земной атмосферы под влиянием крошечных молекул – и, конечно, создавать новые вещества, которых нет в природе.

Цепь открытий и достижений на этом поприще протянулась на столетие с лишним, о чем свидетельствует длинная череда нобелевских лауреатов, получивших высшую научную награду за химические исследования. Этим летом обладатели премии собрались вместе с уже известными учеными и только начинающими свой путь в науке молодыми людьми в Линдау (Германия) на очередную, 63-ю конференцию с тем, чтобы поделиться последними достижениями, вспомнить прошлое и обсудить перспективы на будущее.

Не удивляйтесь, что иногда рассуждения об атомах и молекулах имеют спекулятивный характер и не располагают строгой экспериментальной базой под собой. Эту базу удалось создать лишь в начале XX в. Статья, написанная Теодором Сведбергом (Theodor (The) Svedberg) в 1913 г., повествует о работе Эрнеста Резерфорда по изучению альфа-частиц (ядер атома гелия), которая наряду с другими исследованиями поставила точку в дискуссиях о существовании атомов и молекул. Прошло 100 лет, и новые методы – прежде всего силовая атомная спектроскопия – позволили получить изображения молекул и атомов, из которых они состоят, а также связей между ними. Такие картинки не могли не убедить последнего скептика.

Но вернемся к началу XX-го в. Разработанный к этому времени метод рентгеновской кристаллографии впервые дал возможность увидеть пространственное расположение атомов в молекулах различных веществ. В своей статье английский биохимик Джон Кендрю (John С. Kendrew) сравнивает получение трехмерного изображения молекулы миоглобина, белка, который участвует в переносе кислорода в организме живых существ, с открытием Америки европейцами. Рентгеноструктурный анализ и сегодня служит одним из основных инструментов в определении структуры белков и других биологических молекул. Два из четырех нобелевских лауреатов по химии за 2009 и 2012 гг. получили высшую награду за исследования этим методом целых ансамблей молекул внутри клетки: речь идет о рибосомах и рецепторах G-белка (GPCR). Что касается рибосом, то рентгеноструктурный анализ не только позволил увидеть, как работает эта "фабрика" по сборке белков, но и помог найти эффективные антибиотики, которые воздействуют на бактериальные рибосомы. Детальное изучение свойств GPCR может способствовать созданию лекарственных препаратов новых поколений: известно, что треть используемых ныне лекарственных веществ функционируют при участии этих вездесущих мембранных белков. В 2011 г. с помощью рентгеноструктурного анализа удалось впервые наблюдать, как именно работает GPCR, какие перестройки, отточенные до хореографического совершенства, происходят в этой молекуле при передаче ею сигнала через клеточную мембрану.

Итак, рентгеноструктурные и другие исследования во многом приблизили биологов к пониманию биохимии живых организмов. В то же время происхождение самой жизни оставалось загадкой. В 1952 г. американский физхимик Гарольд Юри (Harold С. Urey) и его студент Стэнли Миллер (Stanley Miller) провели эксперимент по воссозданию в лабораторных условиях атмосферы, близкой к таковой на первобытной Земле, и показали, что аминокислоты – "строительные кирпичики" белков – могут образовываться из простых соединений. Исследования, посвященные раскрытию тайны зарождения жизни, продолжаются по сей день. Согласно сторонникам одной из точек зрения, на первобытной Земле царствовала РНК, а не ДНК, как сегодня. Она служила матрицей для воспроизводства самой себя, и она же выполняла каталитическую функцию при синтезе белков.

В том же году, когда Юри провел эксперимент, имитирующий возникновение простейших биологических молекул, он опубликовал в Scientific American статью о происхождении земной атмосферы. Со временем становилось все более ясно, что человек своей деятельностью вносит существенный вклад в ее изменение, "обогащая" не существовавшими ранее веществами. Так, хлорфторуглероды (ХФУ) причастны к истончению озонового слоя атмосферы, который защищает живые организмы от жесткого УФ-излучения. Сложность земной атмосферы не перестает удивлять ученых. Так, в одной из работ, опубликованных в прошлом году, сообщается об открытии содержащихся в ней ранее неизвестных веществ, которые способны превращать диоксид серы в серную кислоту – основной компонент кислотных дождей. Обнаружение подобных соединений в атмосфере помогает ученым уточнять модели, которые описывают протекающие в ней процессы, и предвидеть будущие изменения.

Нашу повседневную жизнь уже невозможно представить без искусственно созданных веществ и материалов. Усилиями химиков-синтетиков их разработано в XX в. огромное количество. Прежде всего это синтетические полимеры. Названия многих из них у всех на слуху: полиэтилен, тефлон, пенопласт, кевлар и др. За разработку стереоспецифических методов полимеризации из простых асимметричных молекул углеводородов, например пропилена, Карл Циглер (Karl W. Ziegler) (Германия) и Джулио Натта (Giulio Natta) (Италия) были удостоены в 1963 г. Нобелевской премии по химии. Пластмассы, получаемые с использованием их метода, производят в промышленном масштабе и сегодня. Химия – настолько широкая наука, что будущие нобелевские лауреаты могут быть специалистами в самых разных областях. Возможно, это будут биохимики, создавшие искусственную живую клетку либо материал, использующий энергию солнечного света более эффективно, чем растения, или фармацевты, нашедшие чудодейственное лекарство против рака, или химики других специальностей. В любом случае их открытия позволят создавать нечто новое, столь необходимое нам, людям.

Автор публикации: Стюарт Кантрилл (Stuart Cantrill), главный редактор журнала "Natural Chemistry"

3
Отзывы: 1
Похожие публикации по теме:
Идеология спасения мира от любых кризисов есть только у евреев? Часть 48. Глобальный мир: уроки и беседы о воспитании и новой жизни человечества. Для Ближнего Востока Израиль необходим как пример, а наши достижения во всех областях науки и жизни очень нужны миру.…
Потребитель требует новые товары, хорошего обслуживания, добрых взаимоотношений Часть 36. Глобальный мир: уроки о новой жизни человечества. Итак, в текущей серии "Новая жизнь" мы говорим о новом мире труда. Большая часть нашей жизни, фактически, проходит на рабочем месте. И тут…
Организация работы: если постоянно видеть только прибыль, то не достигнуть успеха Глобальный мир: уроки о новой жизни человечества – 28. Место работы оказывает влияние как на самого работника или на поставщика, так и на потребителя. Когда я возвращаюсь домой, это влияет, конечно…
Психология человека: счастье - это успех и процветание, высокие заработки и дорогая машина? Часть 57. Глобальный мир: уроки и беседы о воспитании и новой жизни человечества. Сегодня мы хотим поговорить о счастье и позитивном мышлении. Это обширная область, в ней есть много аспектов,…
Глобальный мир: уроки о новой жизни человечества - 24. О беременности и рождении Последнее время мы говорим с профессором Лайтманом о беременности и рождении. Это самое естественное явление в нашей жизни. Каждый так или иначе сталкивается с ним, поэтому мы стараемся изучить, что…
Пипл хавает: должны ли СМИ скармливать народу разную фигню для потребления? Часть 46. Глобальный мир: уроки о новой жизни человечества. Средства связи – это инструмент воспитания, это не просто информация. Просто информации вообще не существует. Невозможно человеку сказать…
Уважаемый гость, вы зашли на сайт как незарегистрированный посетитель. Чтобы пользоваться всеми возможностями: вносить понравившиеся публикации в свое избранное, узнавать об обновлениях, – рекомендуем зарегистрироваться, либо войти на сайт под своим именем.
Добавить комментарий на сайт
Информация
    Посетители, находящиеся в группе Гость, не могут оставлять комментарии к данной публикации.