Книга: Биологически активные

Парадокс Костанецкого

Парадокс Костанецкого

Химик в наши дни – профессия уважаемая, крайне нужная. Часто даже дефицитная, несмотря на бесперебойную работу химических факультетов сотен университетов, технологических, политехнических и всяких прочих институтов. Миллионы химиков работают во всем мире в промышленности, науке, да и в сельском хозяйстве, и в медицине, на транспорте, некоторые носят военную форму – словом, трудно даже назвать отрасль, которой бы не требовались химики.

И вот представьте себе – по всему земному шару, у экватора и за Полярным кругом, в престижных университетах и в захудалых лабораториях провинциальных заводиков сидят химики и что-то синтезируют, синтезируют, синтезируют. В результате появляются ежегодно сотни тысяч новых, ранее не существовавших веществ. Более или менее точную цифру назвать трудно, существуют самые разные оценки. Только в США, по данным примерно десятилетней давности, синтезировалось 120 тысяч новых соединений в год, да в СССР – 40 тысяч. Уже 160 тысяч и еще примерно столько же в остальных странах мира. В среднем – около тысячи веществ в день. За время, которое вам понадобилось для прочтения одной страницы этой книги, уже кто-то где-то синтезировал еще одно неизвестное доселе соединение.

Ну хорошо, синтезировал. Но ведь сравнительно редко синтез новых веществ производится ради чистого, что ли, научно-спортивного интереса. Чаще все же преследуется какая-то конкретная прикладная цель. Вот и в результате очередного синтеза появилось соединение, резко повышающее... ну, скажем, прочность д клея или термостойкость краски, а может быть, качество мыла. Возникает вопрос о промышленном получении нового соединения. Таких случаев, конечно, значительно уже поменьше: от одного до нескольких тысяч в год.

И вот тут-то на пути нашего удачливого химика-синтетика появляются какие-то зануды-чиновники, крючкотворы, которые вместо того, чтобы всячески ускорить широкое внедрение замечательной новинки, начинают безбожно его затягивать, цепляться ко всяким малозначительным деталям: проверялось ли новое вещество на токсичность? Какое его количество будет попадать в атмосферу при производстве по предлагаемой технологии? Следует ли считаться с его попаданием в пищевые продукты при пользовании готовыми изделиями? Иногда даже и несколько лет приходится бедному химику-новатору терпеть эти издевательства, прежде чем он получит разрешение на промышленное производство и применение нового вещества. Более того, вовсе нередки случаи, когда он в конце концов получает заключение, запрещающее производство.

Ну, что ж, бедного химика, конечно, жалко (столько трудов – и все впустую!), но, с другой стороны, жалко и нас с вами. Ведь не раз, к сожалению, оказывалось, что пластмасса с замечательными термическими и механическими свойствами выделяет какие-то летучие токсические соединения, и выяснилось это лишь после того, как у людей, постоянно имевших с ней дело, стали наблюдаться странные заболевания крови.

В этом случае, конечно, сами токсиканты (например, образующиеся в результате какой-то медленной реакции с участием нового вещества) могут быть соединениями давно известными. Но, с одной стороны, часто не удается предвидеть их появление, с другой – далеко не всегда мы располагаем сведениями о биологическом действии даже и очень давно известных соединений.

...В первой главе шла речь о механизмах действия сульфаниламидов.

Открытие этого класса лекарственных препаратов – важная веха в развитии медицины, благодаря им резко повысилась эффективность борьбы со многими инфекционными заболеваниями. Впрочем, не вполне точно в этом контексте говорить об открытии сульфаниламидов. Выдающийся швейцарский химик-органик польского происхождения Станислав Костанецкий прославился своими работами в области химии красителей, был избран президентом швейцарского химического общества. В 1910 году, будучи еще не старым человеком, он заболел. За месяц до смерти он писал в дневнике: «Врач предлагает мне операцию. У меня только 50 процентов гемоглобина в крови, мне нечего терять; а ведь у Бейльштейна наверняка описано лекарственное средство против моей болезни».

Здесь имелся в виду энциклопедический справочник по органической химии, составленный петербургским академиком Федором Федоровичем Бейльштейном; постоянно пополняемый, этот справочник переиздавался несколько раз и по сей день служит органикам верой-правдой – разумеется, в виде, очень сильно отличающемся от первоначального. Так вот, в том его издании, которое Костанецкий имел в своем распоряжении в 1910 году, уже были описаны некоторые сульфаниламиды, только вплоть до 1932 года никто не подозревал, что соединения этой группы являются столь эффективным средством для борьбы с болезнетворными бактериями, в частности, стафилококками. Костанецкий же умер от стафилококкового заражения после операции.

Они вовсе не редки, такие ситуации, когда давно и как будто хорошо известные соединения внезапно оказываются ценными лекарствами, эффективными гербицидами или мощными дезинфекционными средствами; история биохимии и фармакологии дает нам множество примеров. Так, когда в 1932 году знаменитый венгерский биохимик Альберт Сент-Дьердьи завершил работу по выделению и установлению структуры противоцинготного фактора – витамина C (впоследствии эта работа была отмечена Нобелевской премией), то оказалось, что это не что иное, как гексуроновая кислота, несколькими годами раньше выделенная из лимонного сока.

Или описанная в предыдущей главе история с индолилуксусной кислотой; более ста лет она была известна химикам, ее получили синтетическим путем и выделили; из разнообразных материалов животного и микробиологического происхождения. И только в тридцатых годах нашего столетия выяснилось, что индолилуксусная кислота и важнейший гормон растительного организма гетероауксин – одно и то же соединение.

Без конца можно было бы приводить подобные примеры; мораль: коль уж скоро ты, химик, синтезировал или выделил новое вещество, всесторонне проверь его биологическое действие.

Впрочем, очень многие химики в таких поучениях не нуждаются. Скажем, синтезировал себе химик новое соединение; соединение не слишком мудреной структуры, так что даже и в лабораторных условиях его можно получать килограммами. Почему он синтезировал именно такое вещество, его, химика, тайна; иногда он говорит что-то об интуиции, иногда честно признается, что хотелось-то ему создать нечто совсем другое, но в отсутствие нужных реактивов и оборудования... Или, скажем, были надежды, что удастся получить таким образом новый отвердитель для лаков, да вот, к сожалению... Словом, не будем придавать значения его объяснениям, а посмотрим, как он этим веществом распорядился.

И окажется, что совсем нередко несостоявшийся отвердитель решают проверить – бог один опять же знает, почему, – в качестве стимулятора всхожести семян огурцов. Или средства борьбы с сердцевинной гнилью осины, или ингибитора прорастания клубней картофеля, или средства повышения яйценоскости кур и т.п. А чаще всего – во всех ролях сразу.

Мне известны многочисленные случаи, когда образцы нового препарата раздавались на испытания в десятки организаций: колхозов, исследовательских институтов, предприятий микробиологической промышленности, лесопитомников, заповедников и уж не знаю каких еще. За испытания чаще всего брались энтузиасты, люди неравнодушные ко всему новому, к всяческим проявлениям научно-технического прогресса, но, к сожалению, не всегда достаточно знакомые с техникой, организацией и основополагающими принципами биологических испытаний. В подавляющем большинстве опытов результаты оказывались положительными: привесы увеличивались, яйценоскость возрастала, сорняки гибли, культурные растения развивались быстрее, повышался выход кормовых дрожжей, отступали грибковые заболевания сеянцев и т.п.

– Пиво у нас особенное, – шутили когда-то посетители пивбара в Елгаве, что под Ригой, – хорошие люди от него веселеют, а у плохих живот растет.

Так вот почему-то неизменно оказывается, что хорошие, полезные микроорганизмы, кормовые дрожжи, под действием испытуемого препарата бурно идут в рост, а плохие, вредящие культурным растениям – погибают. Конечно, наука о биологически активных соединениях допускает в принципе и такое (всякое лекарство – яд и т.д., см. чуть выше), но если из сорока испытаний препарата в различном качестве в тридцати восьми получен положительный результат – это, мягко говоря, настораживает.

И не следует вовсе думать, что испытания проводили люди недобросовестные (хотя встречается, конечно, и такое). В большинстве случаев их субъективная честность не вызывает сомнений, однако почти во всех таких вот самодеятельных испытаниях допускаются грубейшие нарушения техники и технологии биологического тестирования.

Вот характерный пример. Самая крупномасштабная отрасль микробиологической промышленности – производство кормовых дрожжей; существует две основных его разновидности: дрожжи выращиваются либо на гидролизатах древесины, либо на парафинах нефти. В разное время было предложено несколько десятков так называемых биостимуляторов – препаратов, добавление которых в ферментер в незначительных количествах увеличивало скорость роста, повышало выход дрожжевой биомассы с единицы затраченного сырья или сказывалось иным благотворным образом. Как мне рассказывал директор, умудренный многолетним опытом работы в отрасли и принимавший участие во многих подобного рода испытаниях, результат всегда оказывался примерно одинаковым.

В назначенный день в опытный ферментер подается питательная смесь с добавлением биостимулятора. Эксперимент, естественно, вызывает интерес и у инженерно-технических работников, и у рабочих, сам директор несколько раз в день интересуется: как здесь у вас дела? К концу, скажем, третьей смены оказывается, что дела как нельзя лучше, выход увеличился почти на пятнадцать процентов.

Все довольны, автору чудодейственного препарата жмут руки, составляется акт испытаний, в котором официально удостоверяется эффективность нового биостимулятора; главный инженер прикидывает в уме размер предстоящего перевыполнения плана и даже – очень приблизительно – величину соответствующих премий. Да вот только незадача: на следующие сутки прирост составляет уже не пятнадцать, а только восемь процентов, затем – три, а к концу недели показатели ферментера, получающего биостимулятор, ничем решительно не отличаются от всех остальных. На мой вопрос, почему же такая картина воспроизводится почти всякий раз, многоопытный директор лишь снисходительно улыбнулся:

«Когда вокруг ферментера крутится половина инженеров и все руководство завода, естественно, четче работает персонал, более тщательно соблюдается технологическая дисциплина. Назавтра внимание к эксперименту уже ослабевает, нет той мобилизации, а еще пару дней спустя все опять работают по-прежнему».

В этой связи укажем на допущенное здесь основное нарушение правил биологических испытаний. В качестве контроля при определении эффективности биостимулятора использовались ферментеры, заведомо его не получившие; следовало же сравнивать результат, достигнутый на опытном ферментере, с производительностью ферментера, в который подавалась питательная среда с добавкой, внешне неотличимой от биостимулятора, но биологически инертной. При этом персонал, осуществляющий эксперимент, должен получать оба препарата под шифрами и не знать заранее, «что есть что».

Такой подход всегда используется при испытаниях новых лекарственных средств; контрольная группа добровольцев получает так называемое «плацебо» – таблетки или пилюли, внешне не отличающиеся от тех, которые содержат новое лекарство, но на самом деле состоящие из одного наполнителя. Благодаря этому удается, в частности, исключить эффекты самовнушения.

Впрочем, нет, по-видимому, нужды доказывать, что биологическими испытаниями новых химических соединений должны заниматься специализированные учреждения, тогда ошибки, подобные рассмотренной, были бы надежно исключены. Но вспомним, ежегодно синтезируются сотни тысяч новых соединений!