Текст книги "Металлы, которые всегда с тобой"
Автор книги: Ефим Терлецкий
сообщить о нарушении
Текущая страница: 10 (всего у книги 12 страниц)
Пересол или...
Летом 1978 года в горном труднодоступном районе Хакассии в глухой тайге Юго-Восточной Сибири геологи обнаружили семью, которая более 40 лет была оторвана от мира. Это семейство «робинзонов» оказалось в добровольной изоляции по своим крайним религиозным убеждениям. Уклад жизни этих людей был почти как в каменном веке: огонь добывали кресалом, ходили босиком, надевая только зимой берестяную обувку. Не знали соли... Вся эта удивительная для конца XX века история была подробно изложена в октябрьских номерах «Комсомольской правды» за 1982 год; позднее эти материалы вышли отдельной книгой.
Нас же в этом деле поразило то, что эти отшельники обходились без соли. Соль! Разве мы, цивилизованные люди, мыслим без нее свою трапезу? Да и добывают её без особого труда, и стоит она копейки. Единственный, пожалуй, минерал, который мы употребляем в пищу в естественном виде, разве что измельчив до нужного состояния. Квашеная капуста, соленые огурцы и другие овощи, соленая, вяленая, маринованная рыба и масса иных блюд – всюду соль, такая доступная и обычная. Так вот, об этом обыкновенном веществе, которое в обиходе называют поваренной солью, а химики именуют хлористым натрием, будет наш рассказ. Впрочем, не только о нем.
Хлористый натрий – необходимейший компонент пищи. И это было известно уже давно. Когда-то в Голландии существовала мучительная казнь: обреченные получали только хлеб и воду, а соли были совершенно лишены.
Через некоторое время эти люди умирали, а их трупы начинали мгновенно разлагаться.
Еще две тысячи лет назад знаменитый римский поэт Вергилий оставил нам свидетельство о пользе добавок соли в корм скоту, особенно молочным коровам. В своей поэме «Георгики» он писал:
Хочет ли кто молока, пусть дрок и трилистник почаще
Сам в кормушку несёт, а также травы присоленой:
Будет милей им вода, и туже натянется вымя,
Соли же вкус в молоке останется еле заметный.
Впрочем, соль скоту давали далеко не всегда и не везде, так как она в прошлом была весьма дефицитной. В том же Древнем Риме легионерам часто платили жалованье не деньгами, а солью, собственно, отсюда и пошло слово «солдат»...
Впрочем, и сейчас кое-где соль ценится буквально на вес золота. А когда-то она нередко являлась причиной войн и соляных бунтов. Другой не менее знаменитый римлянин Плиний сказал про соль: «Это вещество так необходимо человеческому роду, что даже духовные удовольствия не могут быть лучше выражёны, как словом «соль» – таково имя, данное всем проявлениям острого ума»...
Английский врач и путешественник Мунго Парк, исследовавший Африку в конце XVIII – начале XIX веков, рассказывал, что видел негритянских детей, которые с наслаждением лизали куски каменной соли. В то время некоторые районы Африки были очень бедны солью, и Парк говорил по этому поводу: «Постоянное употребление растительной пищи возбуждает до того болезненную тоску по соли, что её нельзя описать надлежащим образом. На Сиерра-Леонском берегу страсть негров к соли была так велика, что они отдавали жён, детей и все, что им было дорого, лишь бы только её получить».
Да и у нас в России к соли относились уважительно и экономно. Вот что, например, писала в 1866 году русская газета «Восток», издававшаяся в Поволжье: «Кому не известно, как бережно обращается наш сельский люд с солью? Как ревниво хранится у него соль – в тряпках и кубышках? Как скупо даётся хозяйкой на кухню и на стол? Соление мяса и овощей – роскошь в доме простолюдина, в то время как в одной Астраханской губернии было открыто 700 соляных озёр и 1300 солончаков!
Крестьяне ели неочищенную соль – лизунец, предназначенную для скота, потому что она стоила 2—3 копейки, а не сорок, как пищевая».
...или недосол
Но с другой стороны, есть свидетельства совсем иного рода. Немецкий минералог Ц. фон Дитмар, путешествовавший по Сибири в середине прошлого века, подолгу жил среди многих народностей тех краёв: камчадалов, чукчей, каряков, тунгусов. «Когда я давал... этим людям отведать моих солёных кушаний,– говорил он,– я имел случай читать по их сокращённым лицевым мускулам величайшее неудовольствие».
О камчадалах Дитмар рассказал довольно любопытную историю. На протяжёнии долгого времени они питались в основном рыбой, которую хранили в больших ямах, где она протухала, так как соль в обиходе совершенно не применялась. Русское правительство, во избежание возможных отравлений, пыталось ввести обязательный засол рыбы. В Петропавловской гавани было даже налажёно производство соли из морской воды. Камчадалы, повинуясь грозным приказам, стали солить рыбу. Однако в пищу её не употребляли, а ели свою, «с запашком». В то время когда Дитмар был на Камчатке, власти прекратили всякие попытки заставить местное население солить рыбу, и старики в своих рассказах вспоминали об этом принуждении как об ужасном бедствии...
Многочисленные соляные озёра и залежи каменной соли, выходившие на поверхность, интересовали сибирских охотников постольку, поскольку туда приходили олени лизать соль, становясь лёгкой добычей. Саму оленину сибиряки ели без соли. Другие путешественники рассказывали о том, что киргизы, например, живя в солончаковых степях, совершенно не употребляли соли, питаясь только мясом и молоком.
Итак, зачем же нам соль, какую роль она играет в организме? В каком количестве она необходима? И почему есть люди, которые совершенно спокойно могут обходиться без соли? Такими или примерно такими вопросами задавался Густав Бунге.
Да, тот самый упоминавшийся выше Бунге, который когда-то работал доцентом кафедры физиологии Дерптского (теперь Тартуского) университета и под руководством которого известный впоследствии русский врач Н. И. Лунин выполнил свою диссертацию. Эта работа {защита состоялась в 1880 году) была посвящена значению неорганических солей в питании животных. Тогда Лунин впервые экспериментально доказал, что для нормальной жизнедеятельности в пище, кроме белков, жиров, углеводов, минеральных солей и воды, должны обязательно содержаться и другие вещества, крайне необходимые организму. Позднее они были выделены и названы витаминами. Надеемся, что читатель простит нам это небольшое отступление, которым мы хотели показать, что Бунге не только сам был серьёзным учёным, но и создал школу, занимавшуюся исследованием ценности пищевых продуктов и их влияния на организм.
Бунге, в частности, обратил внимание на статистичес кие данные, свидетельствующие о том, что французские крестьяне потребляют поваренной соли в 3 раза больше, чем горожане. Не происходит ли это от того, что сельские жители питаются преимущественно растительной пищей, богатой калием, а городские – животной, в которой преобладает натрий?
После долгих размышлений Бунге пришёл к интересному выводу об определённой закономерности потребления хлористого натрия в зависимости от содержания в пище калия.
Металлы-братья
Натрий и калий можно назвать если и не металлами-близнецами, то уж наверняка металлами-братьями. И тот и другой относятся к щелочным металлам, и тот и другой имеют нечётные номера, занимая соседние клетки в таблице Менделеева, правда, в разных периодах; и тот и другой были открыты одновременно блестящим химиком Гемфри Дэви в 1807 году путём электролиза щелочей. Даже кларки земной коры этих металлов одинаковы – 2,5. И натрий и калий совершенно необходимы организмам и являются важнейшими металлами жизни. Но так как их действие взаимообусловлено, то говоря об одном из них, нельзя забывать и про другой.
Натрий и калий относятся к активнейшим металлам. Ещё со школьной скамьи мы знаем, что в чистом виде их можно увидеть разве что хранящимися под слоем керосина, так как на воздухе они мгновенно окисляются, а в воде загораются и могут взорваться. В природе эти элементы встречаются только в виде минералов, в основном в соединениях с активнейшим хлором.
Интересно, что и натрий, и калий, и хлор в отдельности губительны для всего живого, а в соединениях между собой это необходимейшие для жизнедеятельности вещества. На рис. 14 изображено одно из таких важнейших для жизни соединений.
Хлористый натрий встречается в виде залежей каменной соли, или галита, а хлористый калий – в виде минерала сильвина. Есть порода, состоящая из галита и сильвина, которая носит название сильвинит.
Существует множество природных соединений натрия и калия и с другими веществами. Достаточно сказать, что эти элементы входят в состав таких породообразующих минералов, как слюда и полевой шпат – непременных слагающих гранитов. Крепчайший гранит издавна служил символом прочности. Однако и гранитные массивы разрушаются под воздействием внешней среды, выветриваются, а свидетелями их некогда былого величия остаются лишь песчаные пустыни да прибрежные дюны. При этом натрий и калий вымываются грунтовыми водами из полевого шпата и слюды, в свою очередь образуя своеобразные сложные породы, которые всем известны как глина.
«С этого момента,– говорит академик Ферсман,– начинаются новые пути странствования наших двух друзей – калия и натрия. Впрочем, они друзья только до этого момента, ибо после разрушения гранита у каждого из них начинается своя собственная жизнь. Натрий легко вымывается водами, его шаровые ионы ничем и никем не задерживаются в окружающей илистой обстановке глин и осадков. Они выносятся ручьями и реками в большие моря и там образуют хлористый натрий...
Но судьба калия иная. В морских водах мы находим его лишь в небольших количествах. В самих породах натрия и калия содержится примерно одно и то же число атомов, но из тысячи атомов калия только 2 доходят до морских бассейнов, а 998 остаются поглощёнными в почвенном покрове, в илах, в осадках у берегов морских бассейнов, болот и рек. Почва поглощает калий, и в этом её чудодейственная сила».
Из почвы калий постоянно выкачивается растениями – этими неутомимыми биологическими насосами. Выдающийся немецкий химик, автор теории минерального питания растений и один из пионеров применения удобрений Юстус Либих писал: «Отдайте почве то, что вы у неё взяли, или не ждите от неё в будущем столько, сколько она давала раньше». Вот и приходится для повышения урожайности сельскохозяйственных культур постоянно вносить удобрения, в том числе и калийные.
Кровь – морская вода!
Итак, мы вкратце проследили путь, по которому ионы натрия и калия попадают в организм. А что же дальше? Давайте посмотрим, каково здесь содержание металлов-братьев? В теле Гомо Кондитионалиса содержится 140 г калия и 100 г натрия. Соответственно их человеческие кларки равны 0,20 и 0,14. Сами по себе эти цифры, очевидно, мало о чем говорят читателю-неспециалисту. Но вот сопоставление содержания натрия, калия и хлора в крови оказывается весьма впечатляющим.
Мы уже напоминали читателю о гипотезе, согласно которой считается, что жизнь на нашей планете зародилась именно в море. Ещё Гёте, который, как известно, был и серьёзным естествоиспытателем, в своей знаменитой поэме «Фауст» высказал эту мысль:
В широком море должен ты начать! Сперва там влага в малом жизнь слагает, А малое малейших братьев жрёт, И понемногу все растёт, растёт – И так до высшей точки достигает.
Так вот, если сравнить относительные концентрации натрия, калия и хлора в океанической воде с содержанием их в крови, то обнаруживается удивительное совпадение:
Компоненты Содержание, % от суммы растворённых солей
в крови в водах Мирового океана
Хлор Натрий Калий 49,3 30,0 1,8 55,0 30,6 1,1
Чтобы быть до конца точными, сделаем одно дополнение. Растения, согласно эволюционным воззрениям, тоже возникли из простейших организмов, поэтому их соки по своим основным компонентам должны бы быть сходными с составом первобытной среды. Однако это не так. Даже у растений, обитающих в современных морях, состав соков не соответствует химическому составу -вод Мирового океана. Именно поэтому такой крупный учёный, как Вернадский, скептически относился к попыткам сравнивать состав крови и океанических вод, где концентрация веществ, по его мнению, зависит в большей степени от биогеохимических процессов.
Однако неутомимый Бунге, размышляя о, казалось бы, беспричинном и неумеренном потреблении нами соли, предположил все же, что тяга к натрию говорит о морском происхождении жизни. По его мнению, в пользу этого свидетельствует и тот факт,– что более молодой организм богаче натрием. Так, зародыш млекопитающего, например, содержит больше хлористого натрия, чем взрослая особь.
Истина посередине!
А сейчас зададимся другим, не менеё интересным вопросом: почему все-таки мы пересаливаем пищу? Ещё Бунге удивляла неуёмность европейцев в -потреблении соли. «Было бы достаточно,– говорил он,– принимать ежедневно 1—2 г соли. Вместо этого мы потребляем 20—30 г, а часто и больше... Предназначены ли наши почки для того, чтобы выделять такие большие количества соли?..
Потребление спиртных напитков, которое и без того причисляется к причинам хронического воспаления почек, имеет также последствием чрезмерное потребление соли, как вообще одна из неёстественностей и вредностей, влекущих за собой другую!» Напомним: этому эмоциональному высказыванию, не утратившему до сих пор своей актуальности, без малого 100 лет!
А что же говорят по этому поводу биологи и медики – наши современники? Да то же самое! Они по-прежнему озабочены чрезмерным потреблением поваренной соли и утверждают, что это приводит к повышению вероятности таких болезней, как гипертония, атеросклероз и инсульты. Недаром на состоявшемся несколько лет назад симпозиуме во Франкфурте-на-Майне в ФРГ врачи учинили своеобразный суд над «белой смертью» и «тайным убийцей», как сегодня называют обыкновенную соль. Немецкие диетологи сообщили, что консервированный зелёный горошек в среднем содержит в 250 раз больше соли, чем свежий, а в глубоко замороженных фасованных продуктах часто соли в 100 раз больше, чем> в естественных.
Средний европеец потребляет 15 г соли, а японец даже все 60! И японские медики регистрируют самый высокий в мире процент заболеваний гипертонией – этой «чумой XX столетия». Более того, американский профессор Л. Пейдж, исследуя кровяное давление у жителей племён Африки, Южного Ирана, Гренландии, Полинезии и Австралии, установил: почти все обследованные потребляли незначительные дозы соли. И Пейдж не зафиксировал там ни одного случая гипертонии даже у пожилых людей. С другой стороны, проведённые этим учёным обследования эскимосов и полинезийцев, переселившихся в районы с развитой цивилизацией, показали наличие у них повышенного кровяного давления. Анализ с помощью ЭВМ и сравнение прежних и новых условий жизни обследуемых с учётом всех возможных факторов снимает, с точки зрения Пейджа, все сомнения относительно того, что именно возросшее потребление соли вызывало повышение кровяного давления.
Эти и другие подобные заявления вызвали панику среди легковерных людей. Сразу же нашлись пропагандисты бессолевых диет. И многие из одной крайности бросились в другую.
Между тем известно: и кроме соли причин для возникновения гипертонии в наш век предостаточно. Это и гиподинамия– недостаток движений, и стрессы, и дефицит свежего воздуха, и ещё многое другое. По всей вероятности, аборигены, попав в круговерть цивилизации, оказались под воздействием также и всех этих пагубно влияющих на здоровье факторов.
Так что Давайте не забывать: соль совершенно необходима организму, и её дефицит, может быть, не менеё вреден, чем избыток. Только врачи строго индивидуально могут назначать определённую солевую диету.
Известный советский диетолог академик А. А. Покровский разработал научно обоснованную теорию сбалансированного питания. Из неё, в частности, следует, что для нормального здорового человека оптимальная доза соли 10—15 г в день.
Чтобы пройти сквозь стену
Металлы-братья натрий и калий, попадая в организм, выполняют разнообразные функции. Однако здесь, находясь в виде ионов, они действуют по разные стороны стенки клетки. Стенка клетки не только отделяет её от внеклеточного пространства, но и является, считая упрощённо, полупроницаемой мембраной, разделяющей растворы разной концентрации. Такая мембрана испытывает действие сил, стремящихся выровнять концентрации растворов по обе её стороны. Это явление известно под названием «осмоса» (от греческого «осмос» – давление) и играет важную роль в так называемом пассивном транспорте различных вещёств в клетку и из неё. Как это получается?
Если концентрация клеточного раствора ниже, чем в окружающей среде, то вода, этот универсальный растворитель в живых системах, стремится вытекать из клетки для уравнивания концентраций. Поэтому объем внутриклеточной жидкости уменьшается, и клетка под действием наружных осмотических сил начинает сжиматься. Когда концентрация клеточного раствора выше, чем снаружи, вода устремляется в клетку, и она может разбухать до тех пор, пока не лопнет. Это – осмотический шок. Но его можно избежать, если мембрана проницаема и для растворённого вещёства, которое начинает переходить из более концентрированного раствора в разбавленный. Таким образом, вещёства начинают двигаться, диффундировать.
Итак, мембраны – это сложные биологические структуры, состоящие из белков и жироподобных вещёств – липидов. Мембраны разделяют как саму клетку, так и внутренние её образования: ядра, митохондрии, хлоропласты растений. Мембрана – не просто граница, не просто стена, это непосредственный и важнейший участник обменных процессов. Мембраны пропускают в клетку питательные вещёства и выводят наружу отходы жизнедеятельности. С помощью их белковых компонентов осуществляются внутриклеточное дыхание и фотосинтез. Они являются рецепторами запаха, вкуса, цвета, играют важную роль при передаче нервного импульса. Мембраны находятся в постоянном движении, мерцая, пульсируя, обновляясь. Их значение настолько велико, а свойства так разнообразны, что они привлекли к себе внимание не только биохимиков, но и других специалистов из различных областей естествознания и техники. Известные исследователи биомембран А. Котык и К– Яначек (Чехословакия) заметили по этому поводу: «Представление о том, что все явления, свойственные живым организмам, в той или иной степени связаны с клеточными мембранами, становится столь же популярным, как и часто цитируемый афоризм Энгельса «жизнь есть форма существования белковых тел».
Итак, ионы, мембраны и осмос – основные действующие лица переноса вещёств. Но взаимодействие их чрезвычайно сложно и до конца не Вполне ясно. Поэтому пока что объяснить этот механизм, как и многие другие процессы проявления жизни, можно лишь с помощью гипотезы. Дело в том, что обычно частицы растворённого вещёства несут ещё и электрические заряды. В связи с этим их диффузия через мембрану зависит не только от разности концентраций, но и от разности электрических потенциалов. А наши металлы – калий и натрий находятся в растворе в виде катионов – положительно заряжённых ионов. В противоположность им ионы хлора – составная часть хлористого натрия и хлористого калия заряжёны отрицательно (их называют анионами). В результате того, что ионы хлора более подвижны, чем ионы калия и натрия, они будут быстрее диффундировать в менеё концентрированный раствор, и вскоре он окажется заряжённым отрицательно, так как в нем будут преобладать анионы. По другую сторону мембраны раствор с катионами будет заряжён положительно. Так возникает разность потенциалов...
Вот, оказывается, зачем мы солим пищу: чтобы снабдить организм положительными и отрицательными ионами. К тому же ионы хлора необходимы для образования соляной кислоты, которая, как мы Знаем, входя в состав желудочного сока, участвует в процессе пищеварения. Когда впервые было обнаружено, что в соках нашего организма присутствует самая настоящая кислота, многие медики отказывались в это поверить.
Перемещёние ионов по градиенту концентрации от большей её величины к меньшей – вполне естественный процесс, и в нем бы не было ничего удивительного, если бы в живой клетке он не протекал слишком быстро. Теоретические расчёты показывают, что пассивный транспорт некоторых вещёств в клетку должен был бы происходить гораздо медленнеё, чем это имеет место на самом деле.
Мало сказать, что такой перенос назвали пассивным (об активном речь впереди), его к тому же нарекл и и облегчённой диффузией. Дело в том, что существуют особые соединения, которые способствуют переносу ионов и даже молекул через мембраны. Открытие этих вещёств раздвинуло горизонты научного поиска и привело к совершенно удивительным результатам.
