Текст книги "Два шага до чуда (Очерки)"
Автор книги: Михаил Васин
сообщить о нарушении
Текущая страница: 7 (всего у книги 11 страниц)
– А ведь это вовсе не опилки! Это сотни тысяч тонн отличного кукурузного зерна. Это десятки тысяч тонн замечательного мяса. Это миллионы тонн отборного картофеля. Это… это… сахар!
Попробуй разберись, почему обыкновенные опилки вдруг называют сахаром?
Химики вовсе не морочили никому голову. Изучая опилки, они обратили внимание, что целлюлоза, из которой, главным образом, состоит древесина и из которой делают бумагу, целлофан, искусственный шелк, чем-то напоминает виноградный сахар – глюкозу. В чем это сходство, увидели, когда добрались до молекул того и другого вещества. Молекула целлюлозы состоит из множества молекул поменьше. А эти маленькие молекулы оказались не чем иным, как молекулами глюкозы. Так что сходство было примерно такое же, как у полена с деревом. Но ведь дерево можно распилить, расколоть и получить много поленьев. Почему бы не попробовать распилить, расколоть молекулу целлюлозы и получить сахар?
И начались опыты. На целлюлозу действовали разными кислотами, щелочами, нагревали ее, кипятили. То, во что превращалась после этого целлюлоза, все больше и больше напоминало глюкозу. Эксперименты продолжались. И вот однажды на дне пробирки остался чистый белый кристаллический порошок. Попробовали на вкус – сладко! Сравнили с настоящей глюкозой – ничуть не хуже. Значит, удача: из целлюлозы можно получать «сладкие дрова»!
Ну, а при чем же здесь кукуруза? Кукуруза, как оказалось, имеет ко всему этому самое непосредственное отношение: именно из нее, а не из винограда, вырабатывают сейчас глюкозу. Чтобы произвести одну тонну этого сахара, нужно почти две с половиной тонны кукурузного зерна.
Но тонну той же глюкозы можно извлечь и из четырех тонн опилок. При этом древесная глюкоза будет в полтора раза дешевле кукурузной!
Что делать? Всем ясно: надо вырабатывать глюкозу из опилок. Тогда не нужно будет ежегодно тратить сотни тысяч тонн кукурузы, и она пойдет на муку, крупу, хлопья, масло.
Но кукуруза, так же как картофель, еще и отличный корм для коров, свиней. Значит, опилки с помощью кукурузы и картофеля как бы превращаются в мясо, молоко.
Итак, дорога к второму важнейшему для питания человека веществу найдена. Но ведь ни синтетические жиры, ни искусственная глюкоза сами по себе не решают главной проблемы: они не могут заменить третье, самое необходимое питательное вещество – белок. По-видимому, белок, как и секрет хлорофилла, химии «не по зубам»?
Да, третье направление поисков было самым трудным, самым безуспешным и самым, как стало всем казаться, безнадежным. Вот как развивались события.
СЪЕЛИ ДОРОГУ…
Белков в природе существует великое множество – миллионы и миллионы видов. Но, несмотря на это, никак не удается синтезировать, создать искусственно даже один-единственный. Хотя тысячи ученых всего мира бьются над этим многие годы. Несколько веществ, похожих на белок, получено. А настоящего все нет. Сейчас ученые считают, что синтез белка – труднейшая из всех задач, с которыми когда-либо сталкивался человеческий ум.
На поиски белка химики тоже вышли давным-давно. Лет девяносто назад русский ученый А. Я. Данилевский делал первые попытки синтезировать в пробирке эту сложную продукцию живой природы. Немец Эмиль Фишер, разочаровавшись в своей сахарной пустоте – искусственной глюкозе, которую не хотел усваивать ни один желудок на свете, тоже записался в отряд ищущих синтетический белок. И здесь повторилась печальная история: ему удалось создать в пробирке подобие белка, но хотя эта работа имела большое значение для науки, она не решила проблемы: у Фишера получился ненастоящий белок. Усилия и других химиков были по сути дела безрезультатными. До сегодняшнего дня – вот уже скоро сто лет! – продолжается лишь разведка, наука все еще ищет и не может найти дорогу к искусственному белку.
Это вполне объяснимо. Белки – самые сложные вещества в природе. Лишь совсем недавно удалось разгадать, как они устроены. А до этого белок пытались создать наобум, вслепую. Можно ли делать что-либо хорошо, не зная, что ты хочешь сделать? Вряд ли. Не выходило ничего и с белком. Впрочем, и теперь, когда о белке стало известно очень много, наука продвигается к цели ощупью, еле заметными шажками.
Когда она придет к цели? По-видимому, очень не скоро. Значит?.. Для той проблемы, которая нас интересует, это вовсе ничего не значит. Во всяком случае, унывать нечего. Разведка ведь, в том числе и научная, движется вперед не только по главному направлению. Ученые не раз сворачивали с основного белкового пути в стороны, находили неизведанные тропки и отправлялись по ним.
Одной из них была та самая, которая через груды опилок привела к глюкозе. Пройдя по ней немного дальше, исследователи обнаружили целые россыпи мелкого серого порошка, состоящего из превосходного белка с примесью жиров и витаминов. Говоря иначе, оказалось, что из опилок можно получать, в конечном итоге, и белок. Как?
В раствор «древесного сахара» поселяют микроскопических живых существ – кормовые дрожжи (они родственники тех, которые помогают людям делать пышный хлеб и хмельное пиво). Дрожжи эти сластены. Купаясь в сиропе, они непрерывно уплетают его за обе щеки – только успевай подливать свежий! – и быстро растут, жиреют, размножаются.
Каждая дрожжевая клетка – это комочек отличных белков, сдобренных жиром и витаминами. Комочки ничтожно малы. А если их будет много? Крупинка по крупинке – гора. Много микроорганизмов – это внушительное количество очень ценных продуктов, близких по питательности к говядине. Растет эта невероятная «говядина» на глазах. За одни сутки 500 килограммов дрожжей вырабатывают 1200 килограммов белка.
А бычок с тем же весом (500 килограммов) может дать за сутки лишь 500 граммов (не килограммов!) привеса.
И вот когда дрожжи расплодятся в сиропе, станут тучными, «нагуляют жирку», часть из них можно извлечь оттуда и высушить (для этого созданы специальные аппараты). Получится светло-серый порошок – белково-витаминный концентрат. Это замечательный корм для сельскохозяйственных животных и птиц. Тем временем оставшиеся в сиропе дрожжи опять размножатся, восполнят убыль. Значит, можно вычерпывать и отправлять на сушку очередную партию микроорганизмов. И из аппаратов снова потечет в мешки струя светло-серого порошка.
Пока велось строительство цехов для выпуска кормовых дрожжей (так начиналась современная микробиологическая индустрия), отряды ученых, продвигавшихся, казалось бы, совсем в ином направлении, неожиданно вышли – с другой стороны – к этим же самым россыпям белкового порошка. Правда, сначала химики и микробиологи побывали у широкой, только что проложенной асфальтовой дороги (дорога эта – уже настоящая, а не аллегорическая). Их сюда вызвали в связи с чрезвычайным происшествием: дорожное полотно кто-то съедал. Почти начисто. И не какой-нибудь скромный кусок в несколько метров. Съедены были целые километры. Как ни выслеживали дорожники обжору, заметить ее не удавалось ни днем ни ночью. А остатки асфальта между тем катастрофически исчезали.
Принялись ученые искать злоумышленника. И нашли. Да не одного, а миллионы миллионов. Они прятались в самом асфальте и без устали, без минуты перерыва ели его, ели, ели. Это были невидимые простым глазом микробы – бактерии и особая порода дрожжей.
Столь необычное пристрастие ничтожных организмов заинтересовало ученых. Пойманных в асфальте микробов попробовали кормить нефтью. Нравится! Предложили отходы нефтеперерабатывающих заводов – тоже едят. Причем едят с большим аппетитом…
Нет, ученые не возражали против таких странных вкусов микробов и не хотели приучать их питаться чем-нибудь более подходящим. Наоборот! Химики были довольны, что эти существа имеют хороший аппетит и, точно так же, как кормовые дрожжи, вырабатывают первоклассную «микробную говядину».
Конечно, вряд ли кому-нибудь захочется есть эту «говядину». У нее не очень приятный запах. По виду она напоминает ячменную муку серовато-желтого цвета, а по вкусу – жмых. Но несомненно, со временем ее качество можно будет улучшить, и повара научатся приготовлять из нее вкусные вещи. И может быть, придя в столовую, мы будем выбирать в меню ароматный «нефтяной бульон», нежные котлеты из «микробной говядины», сливочное мороженое из кормовых дрожжей.
Но это – в будущем. А сейчас химики сооружают и вводят в действие гигантские заводы, где созданы все условия для разведения микробов: пусть они превращают в белок, витамины и жир побольше древесной глюкозы и отходов нефтепереработки. Продукцию этих заводов с нетерпением ждут буренки, хрюшки, хохлатки. Они уже получали блюда из микробов, и эта пища пришлась им по вкусу. Коровы сразу прибавили 2–3 литра молока в день, свиньи стали на глазах толстеть, а куры то и дело несли «лишние» яйца.
«КИРПИЧИ» ВМЕСТО БЕЛКА
Казалось бы, поиски белка уже можно и прекратить: успех налицо, опилки и нефть способны превращаться в превосходный концентрат. Но научная мысль никогда не может удовлетвориться достигнутым. Не могла она отступиться и от проблемы химического получения белка. Могущество науки в том и заключается, что она обязательно находит выход из безвыходного положения. Так случилось и здесь. Решение задачи оказалось довольно простым, надо было только решать ее «с другого конца».
Все началось с того, что наука заглянула внутрь человеческого организма. Что именно происходит с пищей, попавшей в желудок? Оказалось: те белки, которые мы съедаем, не идут на строительство наших мышц, крови, тканей. Они не годятся для этого, и наш организм с помощью желудочных соков, ферментов, разбивает, расщепляет белки на составные части. Эти осколки называют аминокислотами. А уже из аминокислот, как из кирпичей, организм строит новые белки, свои собственные, человеческие. Аминокислоты были известны науке и раньше. Их всего двадцать видов. И некоторые из них уже давно можно было приготовлять искусственно. Вот только соединить молекулы аминокислоты в одно целое, в молекулу белка (на ее строительство обычно идет тысяча, а то и больше «кирпичей»), ученым не удавалось. Имея отличный строительной материал, они никак не могли соорудить полноценный дом – белок. Эмилю Фишеру, о котором уже мы говорили, ценой огромных усилий удалось сложить вещество лишь из 18 аминокислотных молекул (это вместо 1000!). Насколько это трудно, говорит опыт другого химика – Абдергальдена: чтобы пристроить к этой хижине из 18 «кирпичей» еще одну аминокислоту, ему понадобилось пять лет работы!
Но однажды химикам пришла такая совершенно естественная мысль. Зачем тратить столько сил и средств на создание из аминокислот белка? Ведь даже если бы этот белок удалось получить, если бы он оказался самого лучшего качества и стоил бы гораздо дороже золота, он все равно не понравится организму. Организму нужен свой! Он обязательно разрушит, расколет созданный с огромным трудом белок на аминокислоты и будет распоряжаться получившимися деталями по своему усмотрению.
Так избавим и химию и организм от лишней работы, не будем биться над строительством того, что неизбежно должно быть расщеплено, разобрано на составные части! Дадим организму не готовый белок, а просто аминокислоты: пусть он не тратит времени на приготовление «кирпичей», пусть сразу сооружает из них то, что ему нужно.
Задача, как видите, оказалась очень простой. Но правильно ли она решена? Требуется проверка. Нужно посмотреть, как отнесется к такому решению сам организм.
Что же, надо накормить человека аминокислотами? А вдруг с ним после этого что-нибудь случится?
Рисковать здоровьем и жизнью человека нельзя. Поэтому новые лекарства, новую пищу всегда проверяют на животных. Так поступили и здесь. Взяли белых лабораторных мышей и стали кормить их «порошками» – набором разных аминокислот. Вместо жира им давали «жировые кирпичи», жирные кислоты, которые тоже образуются в организме после расщепления сала, растительного и сливочного масла.
От такой еды мыши сначала отказались. Но, как говорят, голод – не тетка! Проголодались и начали есть. А когда распробовали, стали уплетать смесь белковых и жировых «кирпичей» с большой охотой.
Прошел день, второй, неделя, месяц. Пища все та же – «порошки». Мыши здоровы, веселы. Потом у них и дети родились. А когда мышата бросили сосать и стали есть сами, им дали ту же смесь. Так что они о существовании другой еды и не подозревали. Все хорошо, никаких болезней, растут быстро, нормально. Стали взрослыми, у них тоже дети появились. Потом внуки, правнуки. И у всех отличное здоровье и отличный аппетит!
Пока шли эти опыты, ученые и сами не раз попробовали аминокислоты. И с ними ничего плохого не случилось. Только заметили они, что после этого долго есть не хотят: съедят ломоть хлеба со щепоткой аминокислоты лизина – и сыты так, будто съели такой же большой кусок мяса…
Значит, решение задачи правильно, белок и жиры вполне возможно заменять «кирпичами». А раз так, надо придумать, как и из чего можно их делать в большом количестве. Снова месяцами работали химики в лабораториях, а потом заявили, что отличные и сравнительно недорогие аминокислоты и составные части жира получаются из… нефти или, еще лучше, из природного газа. Из того самого газа, который каждый день распускается голубым горячим цветком над газовыми горелками в кухнях.
В разных странах уже построены заводы, которые выпускают некоторые аминокислоты. Лизированный хлеб (он содержит в себе ничтожную долю лизина) оказался почти таким же питательным, как мясо. В Японии уже стало входить в обычай ставить на стол во время обеда баночку с аминокислотой – так же, как мы ставим горчицу или соль. Но цель там другая. Возьмут из этой баночки ложечку порошка, высыплют его в тарелку с вареным рисом, и рис получается вкусным и сытным.
Сегодня ученые и инженеры ищут выгодные способы заводского получения и других аминокислот. Когда это удастся, можно будет сказать: проблема искусственного получения белковой пищи решена, эпоха синтетического питания наступила. Наверное, это случится не в очень отдаленном будущем.
ТАБЛЕТКИ НА ОБЕД?
Каждому любопытно заглянуть в послезавтрашний день. Давайте и мы заглянем. А в экскурсоводы пригласим ленинградского ученого, работающего над созданием синтетических аминокислот, профессора Всеволода Васильевича Перекалина. Вот как он рисует будущее.
«Представим себе, что работают огромные комбинаты, которые употребляют источники углерода, водорода, кислорода, азота и серы – уголь, газ, нефть, углекислоту, известняк, азот воздуха, воду, глауберову соль… Эти комбинаты выпускают синтетические котлеты, супы, молоко, сыры, имеющие стопроцентную усвояемость и тонкий вкус. Одни продукты предназначены для детей, другие – для путешественников, третьи – для людей умственного труда, четвертые – для космонавтов и т. д.
Не надо думать, что для этого необходимы астрономические количества аминокислот. Чтобы обеспечить полноценным белковым питанием 250 миллионов человек – например, нашу страну, – необходимо производить в год примерно 10 миллионов тонн аминокислот. А сейчас мы уже планируем вырабатывать 70–80 миллионов тонн химических удобрений в год! Конечно, производство аминокислот значительно сложнее, чем производство суперфосфата, но и техника будущего, надо надеяться, будет более совершенной, чем техника сегодняшнего дня. Овладение же термоядерной и химической энергией (топливные элементы, работающие в конечном счете от солнечного тепла) позволит покрыть энергетические затраты, которые сейчас довольно трудно себе представить, но которые, надо думать, не будут чрезмерными».
Синтетическая пища важна не только там, где люди сейчас испытывают недостаток белков. Она во многом изменит и нашу жизнь. Питание человека не будет зависеть от погоды, климата, плодородия почвы. Половина человечества, которая работает сейчас в сельском хозяйстве – на полях, фермах и лугах, – перейдет на заводы. Значит, промышленность сможет в два раза увеличить выпуск машин, домов, мебели, одежды, самых разнообразных вещей. Освободится огромное количество транспорта: ведь наши сельскохозяйственные продукты на две трети состоят из воды и, следовательно, сейчас корабли, поезда, автомашины перевозят главным образом воду.
Пища из газа и нефти занимает мало места, не портится. Она усваивается организмом вся, без остатка. Это очень удобно для длительных сухопутных и морских путешествий. И особенно – для космических полетов. Наконец, она очень нужна больным. Многим из них вредны те или иные вещества. Но что делать, если эти вещества входят в продукты, необходимые для поддержания жизни человека и никак оттуда не извлекаются? Приходится употреблять в пищу жизненно необходимые и вместе с тем вредные продукты. А химия решит вопрос очень просто: врачи выпишут рецепт, и по этому рецепту, например, в аптеке больному составят совершенно безвредное синтетическое меню – набор порошков и таблеток.
СКОНСТРУИРОВАННЫЙ ЗАПАХ
Итак, химики все предусмотрели. Не так уж далеко время, когда искусственную пищу сможет получить каждый, кто захочет. Но… Захочет ли кто-нибудь употреблять эту синтетическую пишу? Ведь гораздо приятнее съесть обыкновенный суп, настоящую котлету и закусить стаканом кофе с пирожным, чем глотать какие-то порошки и запивать синтетической микстурой! Даже если эти порошки и капли не будут иметь никакого больничного запаха, никакого вкуса.
Что на этот счет говорит химия? Или она считает, что это не ее дело, пусть люди привыкают к новой пище как знают?
Химия проникла и в эту область. И установила, во-первых, что чистый жир, белок, крахмал совершенно безвкусны, хотя их приготовила не химия, а природа. Вкус этим веществам придают примеси. Во-вторых, и эти примеси и другие природные вещества не так уж богаты и разнообразны на вкус, как нам это кажется: имеется только четыре вкуса – сладкий, соленый, горький, кислый. Смешиваясь в разных пропорциях, они дают вкус и борща, и яблока, и селедки, и порта, и молока. Так что не представляет никакого труда создать любой вкус, если смешивать сахар, соль, хинин и щавелевую кислоту.
Но с «чистым» вкусом нам приходится встречаться очень редко. Обычно в пище мы ощущаем вкусо-запах, где основную роль играет запах, а вкус лишь придает ему оттенок. Именно запаху мы обязаны всем разнообразием вкусовых свойств пищи.
Пищевых ароматов огромное множество. Одна и та же котлета, в зависимости от того, как она приготовлена, на каком масле, при какой температуре, в зависимости от того, едим мы ее горячей или холодной, пахнет по-разному. Воспроизвести запах пищи гораздо труднее, чем запах поэтической фиалки, нежного ландыша или роскошной розы. Аромат цветов объясняется тем, что они выделяют лишь несколько особых летучих веществ.
Эти вещества нетрудно извлечь из цветка, изучить и создать искусственно. Именно так делают многие замечательные цветочные духи.
Иное дело – ароматы кулинарных блюд. Мало того, что они непостоянны, но они представляют собой смесь запахов множества различных веществ. Причем пахучие вещества зачастую выделяются пищей в ничтожных, неуловимых количествах.
Это казалось невозможным, но химики все-таки смогли выследить и поймать эти вещества, изучить их и описать точную «конструкцию» запахов нескольких блюд.
И оказалось, например, что аромат (еще говорят – «букет») мясного бульона образуется благодаря выделению из него сероводорода, этилового и метилового спиртов, ацетона, ацетальдегида, метилэтилкетона и других давно известных и не очень-то приятно пахнущих веществ.
Уже изучен также «букет» кофе, сыра рокфор, хлеба и еще нескольких продуктов. На очереди следующие. Химики уверены, что придать привычный запах синтетической пище – дело вполне осуществимое. Но они надеются также получить продукты с тончайшим вкусом и запахом, не известными раньше, – подобно тому, как уже получены превосходные духи, аромат которых не похож ни на один цветок.
Остается внешний вид пищи. Здесь на помощь придут безвредные для организма химические искусственные материалы (из них сейчас делают пластмассы), которые могут быть твердыми, студнеобразными, жидкими, тягучими, как мед. К ним можно будет примешивать питательные вещества, подкрашивать их разными красками (такие краски широко применяются в пищевой промышленности уже давно), а потом формовать, лепить из них кулинарные изделия – котлеты, пряники, пельмени, пирожные…
НА ВСЕ ВКУСЫ
Это время настанет. Однажды, опаздывая на лекцию известнейшего химика, ты вдруг вспомнишь, что в хлопотах не успел пообедать. Чтобы об этом уже не думать, ты забежишь в большое, стоящее в саду здание, украшенное сверкающими буквами: «На все вкусы». В просторном вестибюле на одной из дверей табличка: «Вы опаздываете? Пожалуйста, сюда». Тебе сейчас как раз сюда. В небольшом, почти пустом зале ты подойдешь к стене, усеянной разноцветными кнопками, вытаскивая на ходу из кармана автоматический счетчик израсходованной тобой энергии. Цифры на его экране показывают, сколько и каких веществ нужно ввести в организм, чтобы восполнить все потери и обеспечить организм энергией и строительными материалами до следующего приема пищи.
Значит, так… Сначала аминокислоты. Кнопка – глютаминовая кислота, кнопка – лизин, метионин… Теперь сахар: глюкоза, лактоза, фруктоза… Жиры. Кнопка – тристеарин, трипальмитин… Витамины… Соли… Вода… Запах и вкус. Какой же сегодня заказать? «Куриный бульон»? Или «липовый мед»? И температура.
Ну, и все. Теперь кнопка «Выдача», щелчок – и в окошечке показывается стакан шипучего ароматного напитка. Несколько глотков – обед закончен. Сколько времени осталось до начала лекции? Вполне достаточно! На обед ушло полторы минуты. Это, конечно, не то, что в другом зале, где висит табличка: «Русская кухня». Там после набора всех питательных веществ еще нужно нажать кнопку на щитах «Первые блюда», «Вторые», «Третьи» или «Особый заказ». И тогда синтетическая пища будет автоматически превращаться во что угодно: в мясные щи, рыбный суп, кашу, жареного гуся, клубнику. Да все такое вкусное, что и не заметишь, как просидишь за обедом полчаса, а то и час целый. Нет, туда надо ходить пореже – времени и так на многое не хватает…
Когда же все это станет действительностью? Марселен Бертло, первым ступивший на дорогу создания химической пищи, был уверен, что химия введет в широкое употребление синтетическую пищу, а значит, упразднит земледелие, пахарей и пастухов в 2000 году. Многие крупные ученые наших дней сомневаются, что это случится так скоро. Ну, а мы с тобой? Наверное, нам нужно будет подождать и посмотреть, как все получится на самом деле. Впрочем, зачем ждать? Не лучше ли самим включиться в эту работу и ускорить ответ на интересующий всех вопрос?
