Статті

Химия и жизнь Лайнуса Полинга

За всю историю Нобелевской премии всего четыре человека были удостоены ее дважды, но только один из них получил обе почетные награды единолично, а не совместно с коллегами. Этот человек – автор ряда революционных открытий в химии и биологии, ученый, наделенный колоссальной энергией и удивительной интуицией, страстный борец за мир и пропагандист аскорбиновой кислоты Лайнус Полинг

Лайнус Карл Полинг родился 28 февраля 1901 г в Портленде, штат Орегон, США. Он рос в бедности, но родители всячески поощряли тягу мальчика к знаниям. Когда Лайнусу исполнилось 9 лет, его отец – владелец небольшой аптеки – написал в редакцию местной газеты письмо, где интересовался, какие книги полезно было бы проштудировать его необыкновенно способному сыну. «Не предлагайте Библию или дарвиновское «Происхождение видов», – писал он, –­ Эти книги он уже прочел».

В 13 лет будущий нобелевский лауреат провел свои первые химические опыты, используя в качестве лабораторной посуды кухонную утварь. С энтузиазмом занимаясь точными и естественными науками, мальчик упорно не являлся на уроки обществоведения и истории США. Дирекция школы настаивала на обязательном посещении занятий, и в 1916 г юноша, не желавший тратить время на то, что ему не было интересно, решил покинуть школу, не получив аттестата. Интересно, что когда Полингу присудили Нобелевскую премию мира, администрация школы сочла, что эту награду можно рассматривать как сданный по общественным наукам зачет, и в возрасте 61 года всемирно известный ученый наконец-то получил официальный документ о среднем образовании.

Несмотря на конфуз с аттестатом, в 1917 г Полингу удалось поступить в Орегонский сельскохозяйственный колледж (теперь – Университет штата Орегон). После смерти отца он стал главным кормильцем в семье и поэтому вынужден был постоянно подрабатывать: Лайнус колол дрова, разделывал мясо на бойне, разносил молоко, работал киномехаником и укладчиком асфальта.

Продолжая в поте лица заботиться о хлебе насущном, Полинг увлеченно осваивал химию и физику. Уже после окончания второго курса департамент химии он занял место ассистента преподавателя аналитической химии. Окончив колледж в 1922 г со степенью бакалавра по химическим технологиям, Полинг, поступил в Калифорнийский технологический институт (Калтех) в Пасадене, где занялся рентгеноструктурным анализом различных минералов. Через год, несмотря на протесты родственников, Лайнус женился на студентке Аве-Хелен Миллер, посещавшей его занятия еще в Орегоне, а еще через два защитил диссертацию на тему «Определение структуры кристаллов с помощью рентгеновских лучей» summa cum laude (лат – с наивысшей похвалой).

* * *

В 1826 г, получив стипендию от фонда Гуггенхайма, Полинг отправился в Европу осваивать новую область теоретической физики – квантовую механику – под началом величайших физиков – Арнольда Зоммерфельда в Мюнхене, Эрвина Шредингера в Цюрихе и Нильса Бора в Копенгагене. В дальнейшем Полингу удалось применить квантовомеханические методы при изучении строения молекул и природы химической связи. Следует отметить, что, несмотря на выдающиеся достижения ученого в самых разных областях знания, в историю науки он вошел прежде всего как создатель квантовой химии.

Вернувшись в Калтех и заняв место ассистента по теоретической химии, Лайнус опубликовал статью под названием «Природа химической связи», за которую был награжден премией Американского химического общества. В 1933 г ученого избрали членом Национальной академии наук США, и 32-летний Полинг стал самым молодым членом академии за всю ее историю.

В этот период ученый создал свою известнейшую теорию резонанса, дополняющую постулаты классической теории химического строения, а также выдвинул широко используемые в настоящее время представления о гибридизации электронных орбиталей и сверхсопряжении, разработал шкалу электроотрицательности химических элементов, по которой можно оценивать энергию химической связи и судить о ее устойчивости. В 1939 г ученый выпустил книгу «Природа химической связи и структура молекул и кристаллов», которая к концу XX в стала одной из самых цитируемых научных монографий в мире.

* * *

Исследуя природу химической связи, Полинг заинтересовался структурой биологических макромолекул. В 1934 г. он попытался сделать некоторые заключения о структуре белков на основании изучения их биологических функций и физико-химических свойств, а спустя два года развернул в Калтехе работы по рентгенографическому изучению аминокислот и полипептидов. Используя данные рентгеноструктурых исследований аминокислот (расстояния между атомами в молекуле, величины углов между линиями химических связей и т.д.), Полинг совместно с химиком Робертом Кори (1897-1971) установили ряд важных закономерностей, позволивших вплотную подойти к описанию пространственной организации белковой молекулы.

Прежде, чем появились первые данные полного рентгеноструктурного анализа белков, Полинг ввел в научный
обиход четыре уровня описания строения молекулы белка. Последовательность аминокислотных остатков он назвал первичной структурой; регулярные спирали и складки, образованные за счет водородных связей, – вторичной; компактную укладку элементов вторичной структуры – соответственно, третичной; а объединение в единый комплекс нескольких полипептидных цепей – четвертичной структурой белка.

Согласно данным анкетирования, проведенного авторитетным британским журналом «New Scientist» среди нескольких сот выдающихся ученых современности, Лайнус Полинг вошел в число двадцати величайших деятелей науки всех времен – наряду с Галилеем, Ньютоном, Дарвином, Эйнштейном

Однажды, когда приступ заболевания почек ненадолго «уложил» ученого в постель, он, борясь со скукой, решил проблему спиральной структуры полипептидов. «Я взял лист бумаги, – вспоминает Полинг, – нарисовал атомы со связями между ними, а затем согнул бумагу так, чтобы одна из связей образовала с другой прямой угол – я считал, что связи должны быть расположены так. Я продолжал складывать лист бумаги, пока не получил спираль, в которой между соседними витками могли образоваться водородные связи. Так что открытие альфа-спирали заняло всего несколько часов игры с бумагой».

Читайте также: Альберт Швейцер: большой доктор из джунглей

В 1951 г Полинг и Кори опубликовали первое законченное описание вторичной и третичной структуры ряда белков, ставшее своеобразным итогом многолетних исследований. Через три года Лайнусу Полингу была присуждена Нобелевская премия по химии «за исследование природы химической связи и ее применение для определения структуры соединений». В своей Нобелевской лекции Полинг предсказал, что будущие химики станут «опираться на новую структурную химию, в т. ч. на точно определенные геометрические взаимоотношения между атомами в молекулах и строгое применение новых структурных принципов, и что благодаря этой технологии будет достигнут значительный прогресс в решении проблем биологии и медицины с помощью химических методов».

* * *

Во время Второй мировой войны Полинг, движимый гражданским долгом, приостановил исследования структуры белка и занялся военной тематикой. Он создал несколько видов мощной взрывчатки и ракетного топлива, разработал измеритель содержания и генератор кислорода для подводных лодок и самолетов. В его лаборатории был синтезирован заменитель плазмы крови для срочных переливаний в полевых условиях. Президент Трумэн лично вручил ученому медаль «За выдающиеся заслуги перед Соединенными Штатами».

Однако вскоре после того, как США сбросили атомные бомбы на японские города Хиросиму и Нагасаки, Лайнус и Ава Полинг развернул активную кампанию против угрозы новой войны и радиоактивного заражения окружающей среды. В 1946 г Лайнус Полинг, Альберт Эйнштейн и еще шестеро американских ученых объединились в «Чрезвычайный комитет ученых-атомщиков», ставший центром протеста против атомных испытаний. В начале 1950-х гг., когда США и СССР провели испытания водородной бомбы, Полинг обнародовал данные о возможных биологических и генетических последствиях воздействия радиоактивного излучения на человека. В 1955 г. вместе с 52 другими нобелевскими лауреатами он поставил подпись под Майнауской декларацией, призывавшей положить конец гонке вооружений. Через два года 11 тыс ученых из 49 стран мира подписали составленное Полингом требование прекратить ядерные испытания, и документ был передан генеральному секретарю ООН. В 1958 г вышла книга Полинга «Нет войне!», а также статья о генетических и соматических эффектах радионуклидов, в которой автор оценивает последствия ядерных испытаний для будущих поколений.

Благодаря усилиям Полинга и его коллег было учреждено «Пагуошское движение за научное сотрудничество и международную безопасность». Такая серьезная общественная озабоченность по поводу опасности заражения атмосферы радиоактивными веществами привела к тому, что в 1958 г США, СССР и Великобритания добровольно прекратили испытания ядерного оружия в атмосфере.

Когда президент Кеннеди 24 апреля 1962 г по примеру Никиты Хрущева приказал возобновить ядерные испытания в атмосфере, Полинг послал ему телеграмму: «Хотите ли вы войти в историю как самый аморальный человек всех времен и величайший враг человечества?» С этого дня Полинг стал регулярно замерять радиационный фон и через полгода объявил в СМИ, что из-за проводимых испытаний уровень радиоактивности в атмосфере по сравнению с предшествующими годами поднялся вдвое.

Читайте также: Право на ошибку: заблуждения ученых

10 октября 1962 г., в день вступления в силу международного договора о частичном запрете на ядерные испытания, проект которого был составлен Полингом, специальный комитет норвежского парламента объявил о присуждении ученому Нобелевской премии мира.

* * *

Однажды в 1966 г, выступая с докладом в Нью-Йорке, Полинг заметил, что хотел бы прожить еще 20 лет, чтобы стать свидетелем великих открытий в медицине и биологии. По окончании мероприятия к нобелевскому лауреату подошел биохимик Ирвин Стоун и заверил, что Полинг сможет прожить не 20, а все 50 лет, просто увеличив потребление витамина С. Стоун считал, что органы здравоохранения приняли слишком низкую норму суточного потребления витамина С, достаточную лишь для предотвращения цинги, в то время как гораздо более высокие дозы «аскорбинки» помогают предотвратить вирусные, сердечно-сосудистые и даже онкологические заболевания. Если пересчитать аскорбиновую кислоту, синтезируемую в организме крысы (это животное в отличие от человека не нуждается в экзогенном витамине С), на вес человека, то получится 2-4 г в сутки – в 100 раз больше рекомендованных норм. Сам Стоун ежедневно принимал 3 г витамина С, и Полинг с супругой решили последовать его примеру. Результат был поразительным: они почувствовали прилив сил и, что было удивительнее всего, Полинга прекратили мучить постоянные простуды.

Ученый никогда не заявлял, что витамин С может излечить простуду. Однако у подавляющего большинства людей, считал он, витамин С в состоянии укрепить организм, повысить сопротивляемость инфекции, предотвратить или облегчить течение простуды. Статья Полинга о пользе применения высоких доз витамина С (более 1 г в сутки) была отвергнута журналом Science, но научно-популярная книга «Витамин С и простуда», увидевшая свет осенью 1970 г, мгновенно стала бестселлером. Сначала в США, а затем и в других странах начался «аскорбиновый бум». Производители витаминов начали строить новые заводы, чтобы удовлетворить растущий спрос на витамин С.

В 1973 г Полинг основал Институт ортомолекулярной медицины, где исследовал возможности лечения различных заболеваний с помощью витаминов и минералов. Однако большинство врачей, диетологов, биохимиков были настроены скептически. Они признавали, что Полинг – выдающийся химик, но полагали, что на склоне лет он занялся тем, в чем ничего не смыслит, и его увлечение аскорбиновой кислотой попахивает шарлатанством.

Читайте также: Товий Ловиц: блеск и нищета помощника аптекаря

Не обращая внимания на нападки оппонентов, Полинг в сотрудничестве с шотландским врачом-онкологом Ю.Камероном приступил к исследованию применения больших доз витамина С в профилактике и лечении рака. Результатом этой работы стала книга «Рак и витамин С» (1979) в которой утверждалось, что прием витамина C в значительных дозах способствует продлению жизни и улучшению состояния больных определенными видами рака. Специально проведенные Национальным институтом рака (США) исследования показали, что прием витамина С никак не влияет на продолжительность жизни пациентов с терминальной стадией рака. Полинг настаивал на том, что испытания были проведены неправильно, однако медицинская общественность восприняла это как последнее слово в данном вопросе.

В 1978 г страшный диагноз – рак желудка – был поставлен супруге ученого Аве-Хелен. После тяжелой операции, отказавшись от химиотерапии, она увеличила суточный прием витамина С до 10 г. Вскоре Ава почувствовала себя хорошо и даже вновь стала сопровождать мужа в лекционных поездках. Однако через три года рак вернулся и никакие дозы аскорбиновой кислоты уже не помогали. 7 декабря 1981 г Ава-Хелен умерла. Полинг был сражен горем. Еще много лет он ловил себя на том, что непроизвольно стонет от боли всякий раз, когда слышит ее имя.

* * *

Исследования механизмов повреждения клеток свободными радикалами, роли этого процесса в патогенезе многих заболеваний, а также защитной функции веществ-антиоксидантов, активно проводившиеся в 1980-е, позволили научной общественности по-новому взглянуть на идеи Полинга об эффектах высоких доз аскорбиновой кислоты. Полемика вокруг применения высоких доз витамина С при онкологических заболеваниях продолжается. Однако целесообразность приема «аскорбинки» с целью профилактики и лечения простудных заболеваний сегодня общепризнанна. Спор ведется лишь об оптимальной дозировке витамина С, обладающего иммуностимулирующим и антиоксидантным действием.

В 1986 г Полинг издал книгу, озаглавленную «Как прожить дольше и чувствовать себя лучше», ставшую очередным бестселлером. Даже на девятом десятке Полинг продолжал много путешествовать, выступать с лекциями и публиковать статьи по широкому кругу вопросов. Практически до самой смерти он сумел сохранить бодрость, энтузиазм и живость ума, поэтому даже ярые критики его медицинских концепций признавали: этот удивительный человек действительно знал «как прожить дольше и чувствовать себя лучше». Умер Лайнус Полинг в возрасте 93 лет.

Подготовила Татьяна Ткаченко

“Фармацевт Практик”