Тяжелый металл или благородный газ.

 

Периодическая таблица предсказывает, что унунквадий должен вести себя приблизительно, как свинец. По терминологии Менделеева, он и назывался раньше экасвинцом, так как находится в таблице прямо под ним. Однако, как ни странно, несмотря на то, что мы располагаем всего несколькими атомами унунквадия, высказываются предположения, что на самом деле он по своим свойствам должен быть больше похож на инертный газ, чем на металл.

Благородные, или инертные, газы составляют самую «мирную» последнюю колонку периодической таблицы. Их внешняя электронная оболочка заполнена до отказа, поэтому они не проявляют интереса к вступлению в реакцию с другими элементами. В их число входят, например, такие газы, как гелий, неон и ксенон. Они используются в различных типах осветительных устройств, однако более известным является гелий. Его необычность заключается в том, что впервые он был обнаружен на Солнце и лишь затем его нашли на Земле. Это объясняется тем, что гелий не так‑то легко уловить в воздухе, поскольку он очень быстро поднимается в верхние слои атмосферы. Тем не менее этот элемент достаточно распространен, и мы можем купить баллончик с гелием, чтобы надуть воздушный шарик. Большая часть гелия извлекается из природного газа в ходе его добычи.

Но если у нас так мало материала для изучения, как же мы можем утверждать, что унунквадий ведет себя скорее как инертный газ, чем как металл?

Атомы элемента пропускают через тонкую трубку, покрытую внутри слоем золота. На одном конце трубка имеет комнатную температуру, которая последовательно понижается до ‑185 °С на другом конце. По мере прохождения по трубке атомы теряют энергию за счет понижения температуры, и их колебания становятся все меньше.

При этом мы ожидаем, что атомы металлов, например свинца, пройдут не слишком далеко и свяжутся с золотом в самом начале трубки. В то же время «необщительные» инертные газы проделают намного больший путь, прежде чем прикрепятся к стенке. Атомы элемента № 114 доходят до самого конца трубки, что позволяет сделать вывод о том, что они больше похожи на инертные газы, чем на свинец.

Это вовсе не значит, что периодическая система элементов дала сбой. Похоже, что на химию в данном случае начинает оказывать влияние теория относительности. Поскольку атомы тяжелых элементов содержат большое количество электронов, на внешних оболочках, которые расположены дальше всего от ядра, они должны двигаться быстрее обычного. Специальная теория относительности утверждает, что чем быстрее что‑то движется, тем большую массу приобретает. Предполагается, что эти быстрые электроны приобретают достаточное количество дополнительной массы, чтобы изменить химические свойства вещества.

 

Превращение пищи в энергию

 

На что бы ни был похож унунквадий, вероятность его попадания в организм человека крайне низка, зато желудку приходится сталкиваться с огромным количеством других атомов. С технической точки зрения он выполняет в пищеварительной системе функцию предварительной переработки пищи, чтобы затем ее легче было превратить в энергию. В желудке пища подвергается воздействию соляной кислоты и ферментов – сложных химических веществ, которые специализируются на разложении белков. Получившаяся в итоге полупереваренная кашица поступает дальше в кишечник.

Предварительная переработка поступившей в организм пищи нужна для того, чтобы быстрее получить доступ к относительно простым веществам типа сахаров и жиров, состоящим из углерода, водорода и кислорода. В систему подается и дополнительный кислород, перенесенный кровью из легких. Он вступает в реакцию с сахарами и жирами, окисляя их. Мы не раз наблюдали в жизни реакцию окисления, глядя на огонь, дающий нам тепло. Реакция, происходящая в организме человека, – это фактически медленное химическое горение, в ходе которого кислород превращается в углекислый газ, воду и энергию, аккумулирующуюся митохондриями в химической форме.

Если сравнивать с животными, то у нас наблюдается одна важная особенность в подходе к еде. Перед тем как съесть продукты, мы их моем, очищаем и варим, чтобы они лучше усваивались.

 

Горячая еда – хорошая еда

 

Никто точно не знает, каким образом вареная пища заняла важное место в жизни человека. Обычно предполагается, что это произошло случайно, когда какое‑то животное или зерна упали в огонь или оказались рядом с ним. Привлекательный запах, возможно, побудил людей подобрать и съесть поджаренную пищу, а приятный вкус привел их к выводу, что этот опыт имеет смысл повторить.

Разогревая продукты питания, мы меняем структуру белков, благодаря чему их становится легче жевать и усваивать. Кроме того, в ходе термической обработки высвобождаются некоторые сложные химические вещества, воздействующие на наше обоняние. Обычно принято считать, что при выборе пищи мы руководствуемся вкусовыми ощущениями. Однако запах является не менее важным компонентом в процессе определения качества еды. Вы ведь не станете пробовать экскременты на вкус, чтобы убедиться в том, что это не самое лучшее блюдо?

Обоняние представляет собой передовую линию обороны, защищающую нас от употребления опасных и вредных продуктов. Многое из того, что мы приписываем вкусу, на самом деле объясняется запахом. Аппетит просыпается за счет того, что в процессе варки углеводы распадаются на простые сахара, а кипящая вода способствует повышению концентрации запаха. Кроме того, в воздух при этом попадают ароматические вещества, стимулирующие не только обоняние, но и вкус.

Уже давно был замечен важный побочный эффект приготовления пищи – уничтожение бактерий и вирусов, обезвреживание некоторых токсинов, в частности фитогемагглютинина, который содержится в фасоли (употребление которой в сыром виде может привести к смерти), а также ядов, содержащихся в растениях семейства пасленовых (например, в картофеле).

Должно быть, прошло немало времени, прежде чем люди заметили, что вареное мясо не только вкуснее и мягче, но и уменьшает вероятность смерти и возникновения болезней. Но когда они это поняли, в пищу стали употребляться и те продукты питания, которые в естественном виде раньше были абсолютно несъедобными.

Видимо, это был непростой процесс, особенно когда дело касалось продуктов, которые в сыром виде ядовиты, например фасоли. Трудно представить себе, как чувствовал себя человек, видевший, что его сосед умер, съев сырую фасоль, и все‑таки шедший на риск и евший вареную фасоль! Видимо, на этот риск его толкал голод. Возможно также, что фасоль случайно оказалась в вареном блюде, но так или иначе люди заметили, что если ее сварить, то ужасных болей в желудке после этого не возникает.

Таким образом, термическая обработка продуктов стала для нас нормой и благодаря ей мы получаем энергию из пищи.

 

Бодрящая чашка

 

Разумеется, мы едим не только ради пополнения запасов энергии. Наши органы чувств настроены не только на обеспечение выживания, но и на получение удовольствия. В ряде продуктов содержатся вещества, оказывающие непосредственное воздействие на мозг. Взять хотя бы чашку чая или кофе. Кофеин, содержащийся в кофе, чае и некоторых других напитках, представляет собой наркотик, оказывающий быстрое воздействие на нервную систему. Люди уже очень давно начали использовать кофеин для того, чтобы взбодриться. Чай в Китае пьют уже много тысяч лет. Значительно позже – в XVI веке – в страны Запада пришел кофе из Африки, где его тоже издавна использовали в качестве стимулятора.

Кофеин оказывает многообразное воздействие на организм, но главный эффект состоит в том, что он способен присоединяться к рецепторам мозга, которые обычно привыкли иметь дело с химическим веществом, носящим название «аденозин». Рецепторы в мозге можно сравнить с замками, которые открываются только определенным ключом. Так вот, кофеин получает доступ к рецепторам, предназначенным для аденозина. Аденозин создает в организме ощущение сонливости и усталости. Занимая его место в рецепторах мозга, кофеин помогает нам чувствовать себя бодрее.

Побочным эффектом от снижения уровня аденозина является повышенная выработка мозгом другого вещества – дофамина. Это нейтротрансмиттер, молекулы которого используются для передачи сигналов от одного нейрона мозга к другому. Таким образом, результатом приема кофеина становится и всплеск мозговой активности.

Кофеин встречается во многих растениях: в чае, какао, кофе и коле, из которых мы получаем знакомые всем стимулирующие напитки. Его положительное воздействие на человека – не более чем побочный эффект. Собственно говоря, кофеин служит природным инсектицидом, защищающим растения от вредных насекомых. То, что он еще попутно влияет на нашу нервную систему, является всего лишь совпадением.

Порой становится немного не по себе при мысли о том, что глоток кофе или колы вызывает такие фундаментальные изменения в работе мозга. Однако практика показывает, что употребление кофеина не только не причиняет вреда, но и приносит некоторую пользу, позволяя сконцентрироваться. Правда, как и многие другие наркотики, он может вызвать привыкание и зависимость. Если человека, который уже попал в зависимость, лишить кофеина, это вызовет у него неприятные ощущения. Поэтому многие из тех, кто отказался от кофе, заявляют, что стали чувствовать себя лучше. Они подсознательно сравнивают свое нынешнее состояние с тем, которое испытывали во время зависимости. Однако если вы употребляете кофе и чай в разумных количествах, никаких причин отказываться от этих напитков нет.

 

Пища богов

 

Многие считают, что кофеин содержится и в другом излюбленном продукте – шоколаде. Однако это не так. Главным компонентом шоколада, оказывающим влияние на работу мозга, является горькое на вкус химическое вещество, принадлежащее к тому же семейству, что и кофеин, – теобромин. В вольном переводе с греческого это название означает «пища богов». Теобромин оказывает схожее с кофеином действие, но не столь выраженное. Любовь к шоколаду объясняется, помимо этого, сладким вкусом (вызванным добавлением сахара) и температурой плавления, близкой к температуре человеческого тела.

Хорошо известно, что собак не следует кормить шоколадом, потому что теобромин для них ядовит. Маленькую собачку убивают уже 50 г черного шоколада (который содержит больше теобромина, чем молочный). Но проблема не ограничивается только собаками. Теобромин в той или иной степени является ядом для всех млекопитающих. В частности, он очень токсичен для кошек, но у этих животных отсутствуют рецепторы сладкого вкуса, поэтому они не испытывают желания есть шоколад.

Теобромин ядовит и для человека, но это не должно вызывать у вас опасений. Любое вещество в больших количествах (даже вода) является ядом. У людей естественная переносимость теобромина в расчете на килограмм собственного веса втрое выше, чем у собак. Кроме того, человек, как правило, и весит больше, чем собака. Чтобы получить смертельную дозу яда, взрослый человек должен съесть более пяти килограммов молочного шоколада.

Кстати, вопрос о дозировке надо всегда иметь в виду, когда вы покупаете «экологически чистые» продукты питания, чтобы уберечься от вредного воздействия пестицидов на организм. Практически любое вещество таит в себе какую‑то опасность, но пестициды попадают в наш организм в таких ничтожных количествах, что риск от них минимален. Все растения содержат природные пестициды, которые так же опасны для нас, как и искусственные.

Конечно, перед употреблением овощи и фрукты всегда нужно мыть (хотя бы из‑за бактерий, живущих в почве), но если вы проанализируете факторы, которые могут привести к заболеванию раком, то в типичном рационе питания 93 процента факторов риска приходится на алкоголь, а 2,6 процента – на кофе. Если мы устраним из рациона все относительно опасные природные источники риска типа латука, перца, моркови, корицы и апельсинового сока, то оставшийся фактор риска – пестицид этилентиомочевина – составит всего 0,05 процента. Если содержание всех вместе взятых химических средств борьбы с вредителями находится в пределах установленных законом норм, то опасность заболеть после их употребления не выше, чем после употребления сельдерея.

Я не пытаюсь убедить вас, что надо избегать сельдерея и апельсинового сока. Главное – разумно оценивать степень риска.

 

Супертаблетка

 

Хочу привести вам еще один пример вещества, оказывающего значительное влияние на мозг и организм в целом, к которому мы уже настолько привыкли, что воспринимаем его как нечто само собой разумеющееся. Еще за 2 тысячи лет до нашей эры люди использовали отвар коры ивы и вытяжку из таволги как средство от головной боли, жара и воспалений. Упоминание об этом содержится в шумерских памятниках письменности времен 3‑й династии Ура. На протяжении всех времен указанные средства пользовались большой популярностью.

В XVIII веке вследствие одного недоразумения спрос на ивовую кору вырос еще больше. В то время для лечения смертельно опасной малярии использовался хинин, добываемый из коры хинного дерева, но он был очень дорогим. В качестве замены врачи рекомендовали значительно более дешевую кору ивы. Впоследствии выяснилось, что ивовая кора, в отличие от хинина, лишь снимает симптомы, но не излечивает от малярии, однако в то время ее популярность резко возросла.

Единственная проблема заключалась в том, что это лекарство очень негативно влияло на желудок. Его активный ингредиент, известный нам сегодня как салициловая кислота, устранял головную боль и жар, но вызывал расстройство пищеварения и острую боль в желудке, а иногда даже становился причиной опасного желудочного кровотечения.

В 1899 году немецкая химическая компания «Bayer» сумела найти частичное решение этой проблемы. Производное салициловой кислоты – ацетилсалициловая кислота – обладала теми же медицинскими свойствами, но не столь агрессивно влияла на желудок. Новое средство назвали аспирином. Оно стало одним из самых продаваемых медикаментов фирмы «Bayer» наряду с популярным средством от кашля – героином! Право на его производство имела только эта компания. Правда, сегодня некоторые страны, в частности Великобритания, имеют право производить аспирин от своего имени. Как ни странно, это право было получено в результате заключения мирного договора.

Двадцать восьмого июня 1919 года в Версале был подписан договор, определявший размер репараций, которые Германия должна была уплачивать по итогам Первой мировой войны. Большая часть этого договора, как и ожидалось, касалась новых границ, ограничений численности вооруженных сил и вооружений, финансовых компенсаций и поставок промышленной продукции странам‑победителям. И в числе этих основополагающих требований вдруг оказалось право на использование наименования «Аспирин».

В то время как в Германии (и еще в 80 странах мира) аспирин по‑прежнему является торговой маркой компании «Bayer», в Великобритании и других странах, подписавших Версальский договор, использовать это название имеет право любой производитель. Вам может показаться, что такое мелкое требование недостойно того, чтобы становиться частью исторического договора, но в то время обе воюющие стороны сильно пострадали от пандемии испанки, распространившейся по всему миру в конце войны, поэтому аспирин стал продуктом первой необходимости.

На протяжении 50 лет аспирин оставался чрезвычайно важным медикаментом. В моем детстве он был единственным популярным болеутоляющим средством, продававшимся без рецепта. Однако в 1970‑е годы он уступил позиции более безвредному для желудка парацетамолу. В США его называют ацетаминофеном, но он больше известен под торговыми наименованиями «Панадол» (производства компании «Bayer») и «Тайленол». Казалось бы, об аспирине можно забыть, но тут выяснилось, что он является профилактическим средством от инфарктов и инсультов.

Болеутоляющие и противовоспалительные свойства аспирина объясняются блокированием фермента циклооксигеназы. Ферменты представляют собой специальные белки, которые способствуют химическим реакциям в организме. Циклооксигеназа, в частности, стимулирует производство нескольких гормонов, являющихся причиной воспалительных процессов и передающих болевые сигналы в мозг. Подавляя эти реакции, аспирин устраняет боль. Но наряду с этим было установлено, что он снижает активность тромбоксана – вещества, стимулирующего деятельность тромбоцитов. Тромбоциты отвечают за свертывание крови, что очень важно для заживления ран, но если сгустки начнут образовываться в сосудах, они могут полностью перекрыть кровоток, что приведет к инфаркту миокарда или инсульту. Постоянный прием небольших доз аспирина для предотвращения этого риска уже вошел в привычку у многих людей.

Обнаружение новых свойств аспирина позволило ему начать новую жизнь. Каждый год производится около 35 тысяч тонн этого средства. Как и кофеин, аспирин представляет собой относительно простое соединение, которое взаимодействует со сложными сигнальными механизмами тела, давая положительные результаты.