Агар,или агар-агар, – желеобразная смесь полисахаридов, получаемая из водорослей. Растительный аналог желатина, применяется для получения мармелада. В конце XIX века, по совету своей жены, которая готовила из агара фруктовое желе, немецкий микробиолог Хессе стал использовать агар для приготовления питательных сред для разведения бактерий. Вирусы так не развести – они сами ничего не едят.
Сказка о химике Белоусове, который придумал жидкий маятник
– Сегодня я расскажу вам историю про виртуоза, – сказала Дзинтара.
– Виртуоза-скрипача? – высказала Галатея логичное предположение.
Мать отрицательно покачала головой:
– Среди музыкантов и композиторов, живущих в мире мелодий, немало виртуозов, которые понимают душу скрипки и саксофона, виолончели и рояля. В слаженных звуках оркестра опытные музыканты слышат гораздо больше обычных людей.
Но виртуозы встречаются не только среди скрипачей и пианистов.
Жил-был человек, который был виртуозом-химиком и с удовольствием жил в загадочном и интереснейшем мире химических реакций. Этот человек понимал душу металлов и кислот, катализаторов и энзимов. Он знал, как они друг к другу относятся, как враждуют и дружат, как соединяются и расходятся. Он понимал их устремления и способности, красоту и темперамент.
Звали этого человека Борисом Белоусовым. Судьба ему выпала такая, что никакой писатель-фантазер не смог бы выдумать.
В двенадцать лет он стал революционером, который вместе со своими старшими братьями изготавливал бомбы для рабочих, восставших в 1905 году в России. Братьев Белоусовых арестовали и приговорили к ссылке или эмиграции. Так Борис попал в Швейцарию.
Цюрихскую квартиру братьев Белоусовых посещали многие видные русские революционеры, включая Ульянова-Ленина, с которым Борис Белоусов играл в шахматы.
В Цюрихском университете Борис прослушал полный курс химии и познакомился с Альбертом Эйнштейном. Диплом Белоусов не стал получать, потому что за него нужно было заплатить слишком много денег, а у Бориса денег было не слишком много, а очень даже мало.
Вернувшись в 1914 году из швейцарской ссылки в Россию, Борис Белоусов стал работать вместе со знаменитым химиком, академиком Ипатьевым. Есть химики, которые разрабатывают боевые отравляющие газы, но Борис Белоусов был из тех военных химиков, которые делают не яд, а противоядие: он работал над созданием противогазов и лекарств, спасающих солдат на поле боя.
Многие люди лично знакомы с результатами работы Белоусова. Кому из вас прижигали ссадины «зеленкой», или бриллиантовой зеленью?
– Мне! – сказал Андрей.
– Так вот промышленный выпуск этого препарата был налажен благодаря работе Белоусова в конце 1930-х годов.
Борис Белоусов много лет преподавал химию в военной академии и получил звание генерала.
– Химики могут быть генералами? – удивилась Галатея. Дзинтара кивнула:
– Во время Второй мировой войны генерал Белоусов работал начальником отдела в научном институте.
Ученые живут среди умных формул и обычных людей. После войны бюрократы оживились, повылезали из тихих щелей и отправились всем жизнь портить. Пришли они и к химику Белоусову и предложили показать его диплом о высшем образовании. Нечего было показывать профессору и генералу Белоусову: не было у него, политэмигранта, в свое время денег, чтобы выкупить заслуженный диплом Цюрихского университета.
Обрадовались бюрократы и заявили, что без диплома Белоусов не может занимать должности выше старшего лаборанта.
Посмотрел брезгливо Белоусов на бюрократов и перешел на зарплату старшего лаборанта, оставаясь при этом начальником отдела, – других ученых с такой высокой квалификацией в отделе не было, хотя химиков с дипломами – сколько угодно. В конце концов начальству института стало стыдно, и оно добилось письменного разрешения Сталина на возвращение зарплаты ученому.
Деньги Белоусова волновали мало – он слишком был занят своими химическими реакциями.
В ходе многолетних поисков лекарств, которые могут спасти живые клетки от радиации, химик-виртуоз наткнулся на следы терра инкогнита – неоткрытой земли в мире химических реакций.
Дело в том, что многие биологические процессы цикличны: наше сердце ритмично бьется, а легкие равномерно дышат.
– А Галатея любит циклично качать ногой! – сердито сказал Андрей. – Меня это очень раздражает.
– Разве ты не понял, что цикличность естественна? – хихикнула Галатея.
Дзинтара продолжила:
– Полоски на шкуре тигра и жирафа, узоры на крыльях бабочки и на чешуе тропических рыб тоже отражают биологические периодические процессы. В популяциях рысей и зайцев охотники тоже заметили колебания звериного поголовья, а математики даже составили уравнения для периодических изменений числа хищных щук и травоядных карасей.
В основе биологических процессов, среди которых так много периодических, лежат химические превращения, но химии периодических или колебательных реакций не существовало.
В середине двадцатого века поиск периодической химической реакции выглядел как кощунство. Уголь сгорает, а железо ржавеет необратимо, невозможно представить себе химическую реакцию, которая периодически меняет свое направление. Для обычных людей это выглядело как издевательство над законами термодинамики!
– Да, я бы с удовольствием посмотрел на дрова, которые горят циклично! – заявил Андрей. – Сначала из дров получаются угли, потом зола снова превращается в дерево – и оно снова загорается! И топливо подносить не надо.
Дзинтара сощурила глаза в усмешке:
– Между прочим, во время горения дров происходит немало волновых колебаний продуктов реакции. Я сама часто любуюсь периодическими волнами пламени на горящей древесине.
Что невозможно представить обычному человеку, то возможно совершить виртуозу. Белоусов понимал, что в мире химических взаимодействий должна найтись Страна Периодических Реакций, которые и должны стать основой для циклических процессов в клетках живых организмов.
Знания, опыт и интуиция подсказывали человеку-виртуозу – где нужно искать эти периодические реакции.
В 1937 году немецкий химик Кребс открыл цикл окисления лимонной кислоты.
– Которая содержится в лимоне? – уточнила Галатея.
– Да. Открытие важное – недаром за нее Кребс получил Нобелевскую премию. Цикл Кребса – это ключевая реакция, лежащая в основе кислородного дыхания, энергоснабжения и роста клетки.
– А можно поподробнее про этот цикл? – спросил Андрей.
– Нельзя, – покачала головой Дзинтара. – Этот цикл очень непрост и используется организмом в самых разных случаях, например, при уничтожении ядовитых продуктов распада алкоголя. Его изучать надо по учебникам, внимательно отслеживая все химические реакции внутри цикла. Займись этим завтра сам.
Белоусов, конечно, знал сложный цикл Кребса как свои пять пальцев. Химик-виртуоз напряженно размышлял: можно ли получить более простой, в идеале – неорганический – аналог органического цикла Кребса? Это позволило бы сложную биохимию живой клетки проиллюстрировать гораздо более простой химической реакцией, которую легче изучить и понять.
Белоусов перебрал сотни химических веществ, сделал сотни опытов. Он приезжал с работы домой, съедал легкий ужин и снова садился за рабочий стол, заваленный научными книгами – на русском, английском, французском и немецком языках.
Что будет, если подействовать на лимонную кислоту раствором бертолетовой соли? А если добавить в раствор еще и соли церия? Ведь нужен окислитель, но такой, который действует в присутствии катализатора…
– Какой он был умный, этот человек! – восхищенно вздохнула Галатея. Дзинтара согласилась:
– Прежде чем химик начнет сливать растворы вместе, он должен проделать немало расчетов, сопоставлений и прикидок. Действовать вслепую – зря терять время. Нужна хорошо обдуманная гипотеза, которую потом можно проверить в пробирке.
Много вариантов реакции исследовал Белоусов – и нашел все-таки дорогу в свою терра инкогнита.
Вот маршрут, вернее – рецепт. Если соединить в одной колбе и в нужных пропорциях раствор серной кислоты, бромат натрия, лимонную кислоту, сульфат церия и индикатор фенантролин-железо, то возникнет чудо: раствор начинает менять цвет с голубого до оранжевого и обратно с периодом колебания от долей секунды до десятков минут.
Если вылить этот раствор в плоскую чашку, то по мелкому слою поползут волны разного цвета. После нескольких десятков колебаний нужно подлить свежие растворы, чтобы поддержать химическую реакцию, – совершенно так же, как нужно питать живой организм.
