Химики в борьбе с «жизненной силой»

Химики в борьбе с «жизненной силой»В 1845 году видный немецкий химик-органик Герман Кольбе (1818-1884) написал о мечте химиков того времени: «Если бы однажды удалось превратить уксусную кислоту в спирт, а из последнего получить сахар и гликоген (гликоген — животный крахмал. — Прим.

авт.), то мы были бы, очевидно, в состоянии собирать искусственным путём самые главные составные части растительного мира из фрагментов, имеющих к ним отдалённое отношение».

Успехи химии в то время были налицо: химики умели получать соду, кислоты, некоторые лекарственные средства и красители (например, берлинскую лазурь).

В то же время слова Кольбе для большинства химиков выглядели полнейшей утопией.

И вот почему. С древних времён люди делили все вещества на две группы — горючие и негорючие.

К первой группе относились дерево, жир, масло, другие вещества растительного и животного происхождения.

Негорючими были земля, песок, камни, известь и др. — эти вещества называли минеральными.

Конечно, были и исключения, например, минеральный уголь мог гореть.

Вещества первой группы не выдерживали нагревания и разлагались — обычно с образованием угля и с выделением отвратительных запахов. Вещества же второй группы, как правило, не боялись огня.

В 1807 году шведский химик Йене Якоб Берцелиус предложил вещества, типичные для живой природы, называть органическими, а вещества неживой природы (вода, соли, оксиды, кислоты и щёлочи) — неорганическими. Химики довольно хорошо изучили многие неорганические соединения, умели превращать кислоты в соли, из одних солей получать другие и т. д. Получались у них и многие превращения органических соединений в неорганические (самый простой пример — сжигание органического вещества с образованием углекислого газа, воды, а иногда также азота и некоторых других газов).

А вот обратные процессы — получение органических веществ из неорганических — никто проводить не умел. Более того, считалось, что такие процессы вообще нельзя осуществить в колбах — они могут идти только в живых организмах, с участием особых «жизненных сил» (на латыни — vis vitalis).

Отсюда произошло и название учения об особом статусе всего живого — витализм.

В соответствии с этим учением, живая природа не подчиняется тем же физическим и химическим закономерностям, которые свойственны неживой природе.

Процессами в живой природе управляют якобы совсем другие законы.

Поэтому неорганические соединения, например воду, соли, можно найти повсюду — и в живой природе, и в неживой.

Органические же вещества (например, сахар или жир), которые образуются с участием «жизненной силы», можно встретить только в живых организмах. Получить их искусственно принципиально невозможно.

Не все учёные были согласны с теорией витализма.

Они считали, что органические вещества в принципе устроены по тем же законам, что и неорганические, но они более сложные и потому синтезировать их труднее.

В 1828 году Фридриху Вёлеру удалось показать, что органическое соединение мочевина может быть получено из неорганического вещества — цианата аммония.

И хотя мочевина по составу не отличается от цианата аммония (различие только в другом расположении атомов), работа Вёлера вселила надежду, что возможны синтезы и более сложных органических соединений. Бурное развитие химии в середине XIX столетия подтвердило справедливость этих ожиданий.

Окончательно витализм был побеждён в 50-х годах XIX века, когда французскому химику Марселену Бертло удалось синтезировать спирты, бензол, метан, ацетилен, ряд других типичных органических соединений.

Сейчас химики умеют получать почти любые органические соединения.

Значит ли это, что со временем они сумеют осуществить мечту алхимиков — создать «гомункулуса», искусственного «человечка в колбе»?

Размышляя над этим вопросом, нужно учесть, что организм, даже одноклеточная амёба, — это не просто собрание органических молекул, пусть даже и очень сложных. Компьютер или телевизор тоже очень сложные приборы, но теоретически их можно разобрать на отдельные детали, а потом снова собрать.

В принципе «разобрать на части», на отдельные химические вещества, амёбу можно, а вот «собрать обратно» не получится!

Во всяком случае, пока ещё никто это сделать не может. Ведь «собрать амёбу» из индивидуальных химических веществ — это ни много ни мало искусственно создать жизнь!

Так как же возникла амёба (и все остальные живые существа)? На этот счёт существует несколько теорий.

Одна из них — сотворение всего, живого и мёртвого, «из ничего», в результате Божественного промысла.

Последователей этой теории называют креационистами (это слово произошло от лат. creatio — «создание», род. падеж creationis).

Другая теория называется панспермией (от греч. pan — «весь», «всякий» и sperma — «семя»).

Она предполагает, что «зародыши жизни» (например, сложные органические молекулы) были занесены на Землю из космоса, возможно, с других планет. Но тогда нужно объяснить, как они возникли там, как там зародилась жизнь?

Наконец, можно предположить, что и первые простейшие молекулы ДНК, и амёба, и более сложные организмы появились на Земле в ходе естественной эволюции. В таком случае нет никаких принципиальных препятствий к тому, чтобы тот же процесс учёные смогли когда-нибудь в будущем повторить, причём не за сотни миллионов лет, как это происходило в истории Земли, а значительно быстрее.

Однако пока никто даже не представляет себе, как, с какой стороны за это дело взяться.

Ведь мы не знаем даже, в результате каких процессов, каких постепенных (или не постепенных?

) изменений появилась на Земле и эта амёба, и вся остальная живность.

Химики только пытаются смоделировать работу биологических катализаторов — ферментов, не замахиваясь пока на то, чтобы полностью синтезировать эти сложнейшие белковые молекулы.

Загадка стрелы времени

Загадка стрелы времениВот что удивительно: если бы можно было снять на видеокамеру движение любой молекулы кислорода или азота, а потом прокрутить этот «фильм» в обратном порядке, то при его просмотре мы не заметим ничего необычного. В обоих случаях мы увидим беспорядочные движения этой молекулы: её столкновения с другими молекулами или со стенками.

Прочитать остальную часть записи »

Космические экспедиции

Космические экспедицииВ дальних космических экспедициях корабль с космонавтами будет представлять собой почти изолированную систему: вдалеке от звёзд невозможно будет использовать даже энергию их излучения. Смогут ли обитатели корабля обеспечить себя всем необходимым? А если смогут, то в течение какого времени?

Международная космическая станция не в счёт — к ней непрерывно «причаливают» ракеты с Земли, привозя самое необходимое. Прочитать остальную часть записи »

Земля получает энергию от Солнца

Земля получает энергию от СолнцаЕсли система получает больше энергии, чем ей необходимо для покрытия тепловых потерь, то избыточная энергия идёт на усложнение структуры. В самом деле, Земля имеет температуру в среднем около 15 «С. Она получает энергию от Солнца, температура поверхности которого составляет примерно 6000 °С. Поток энергии от Солнца (в основном видимый свет) попадает на Землю и частично ею поглощается, а частично отражается, сбрасывается в космическое пространство в форме инфракрасного (теплового) излучения. Это, в свою очередь, возможно потому, что температура космоса составляет примерно -270 °С. То есть всё, что происходит на земном шаре, сопровождается увеличением энтропии окружающего космического пространства!

Появление высокоорганизованной материи — от одноклеточных организмов до человека — увеличивает энтропию Солнечной системы.

Прочитать остальную часть записи »

Схема исторического развития Земли

Схема исторического развития ЗемлиНе будем обсуждать эти теории, а займёмся немного термодинамикой. В термодинамике различают изолированные, закрытые и открытые системы (здесь система — рассматриваемая часть Вселенной, отделённая от окружающей среды замкнутой поверхностью — границей).

Изолированная система — не существующая в природе, но полезная для обсуждения абстракция.

Прочитать остальную часть записи »

О химии и химиках
  • Репетитор – это не обязательно

    06.09.2017

    Очень примечательным и ободряющим для российских граждан является тот факт, что во всем мире репетиторство развивается не менее бурными темпами, чем в России. Ведь когда на законодательном уровне было закреплено единый... 
    Читать полностью

  • Чудеса для разминки

    02.02.2017

    Если чего-нибудь не раздобудешь, неважно. Пропусти опыт и переходи к следующему. Но описание пропущенного опыта прочитай: когда-нибудь, при удобном случае, к нему можно и вернуться. Для первого опыта нужны два вещества, которые,... 
    Читать полностью

  • Варим яйцо в бумажной кастрюле

    02.02.2017

    Возьмите лист плотной бумаги, сверните из него колпачок. Стыки проклейте быстросохнущим клеем и скрепите скобами степлера. В эту бумажную емкость налейте воды, положите сырое яйцо. Согните из проволоки держатель (его можно... 
    Читать полностью

  • Свеча из мыла

    02.02.2017

    Когда мы рассуждали о том, почему мыло моет, то упоминали особое устройство его молекулы: «голова» и длинный «хвост», причем «голова» стремится к воде, а «хвост», напротив, от воды отталкивается… Рассмотрим... 
    Читать полностью

  • Главные принципы домашнего физика

    01.02.2017

    Правило первое (самое главное). Сначала демонстрация опыта, потом – его объяснение и применение закона! Именно такая последовательность привлекает максимальное внимание, и вызывает главный вопрос исследователя – «Почему?» Правило... 
    Читать полностью