У порога великой тайны - Ивин Михаил Ефимович (бесплатная регистрация книга txt) 📗
В течение семи лет, с 1905 по 1912 год, Вильштеттер занимал профессорскую кафедру в Цюрихской высшей технической школе. Здесь он и занялся изучением хлорофилла, притягивавшего к себе все большее число ботаников, физиков, химиков.
Незадолго до того Михаил Семенович Цвет с помощью своего адсорбционного хроматографического метода показал, что в хлорофилловом зерне содержатся два зеленых пигмента (хлорофиллин альфа и хлорофиллин бета) и несколько желтых спутников (каротин и ксантофиллы). Выделив пигменты в чистом виде, Цвет с большой точностью описал некоторые их свойства. Но он не брался разгадывать химическую природу хлорофилла, так как не был химиком.
Цвет и Вильштеттер вошли в науку почти в одно время — они были одногодками. Но Вильштеттер заинтересовался хлорофиллом позднее Цвета. Разумеется, Вильштеттер знал работы своего русского коллеги и, казалось, должен был начать с того места, где Цвет остановился. Но в науке не так все просто, как в эстафетном беге. Нельзя начинать работу с середины, и Вильштеттер сначала проделал ту же работу, что и Цвет. Только пользовался он при этом более сложными и более точными, с его точки зрения, приемами. И лишь потом цюрихский профессор двинулся дальше.
Имея хорошую лабораторию и деятельных помощников, Вильштеттер ставил опыты широко. Чтобы добыть граммы хлорофилла, он изводил сотни килограммов зелени. В лаборатории Вильштеттера хлорофилл извлекали чаще всего из крапивы. Студенты, приносившие своему профессору мешки, набитые этим жгучим сорняком, вечно ходили с распухшими красными руками и даже на лекциях расчесывали свои волдыри.
Один из коллег Вильштеттера сказал ему однажды шутливо:
— Герр Рихард, я полагаю, что огородники Цюриха и его окрестностей пришлют вам скоро благодарственный адрес. Вы истребили всю крапиву в округе!
Как-то Вильштеттер попросил одного из своих учеников, Артура Штолля, за которым давно наблюдал, зайти в лабораторию в неурочный час.
— Не хотите ли, Артур, подумать о двух путях, которые открываются перед вами, — начал разговор профессор. — Первый путь, на который вы уже, собственно, вступаете, — путь учителя естествознания в средней школе. Тут вам, при ваших способностях, будет не трудно. И главное — все ясно, если, разумеется, вам не придет в голову придумывать новую систему школьного воспитания. Второй путь — естествоиспытателя-экспериментатора. Он неизмеримо труднее первого. Можно провозиться с этой крапивой, — он показал рукой на груду привядшей зелени, — многие годы и ровным счетом ничего не достигнуть. Так как же, Артур?..
Артур Штолль выбрал второй путь (с волдырями от крапивы!) и долгие годы оставался ближайшим сотрудником Вильштеттера. Потом он вел и самостоятельные исследования, посвященные хлорофиллу. В длинных библиографических сводках, составляемых физиологами растений, вы неизменно встретите имя Штолля.
На химической кухне Вильштеттера Штолль стал главным лицом. А кухня была сложной. Вильштеттер был жестокий экспериментатор. Он не жалел ни себя, ни своих сотрудников. Он изобретал новые и новые приемы, добиваясь неоспоримой, непогрешимой точности опыта. Иногда его помощники тупели от этого убийственного однообразия, от бесконечного повторения одного и того же. Как на плацу, где обучают солдат: «Встать!», «Ложись!», «Встать!», «Ложись!»…
Свежие листья крапивы осторожно подсушивали, а потом растирали в порошок. Из порошка с помощью спирта или ацетона извлекали хлорофилл. Затем, уже более сложными путями, отделяли от хлорофилла, одного за другим, двух его желтых спутников. Оставалось только зеленое начало, которое тоже делили на две части, незначительно отличавшиеся друг от друга по цветовым оттенкам и по химическим свойствам.
Два зеленых начала. Те самые, которые Цвет называл хлорофиллином альфа и хлорофиллином бета. Вильштеттер, получив эти же пигменты своим способом, по-своему и назвал их: хлорофилла и хлорофилл в. В науке утвердились названия Вильштеттера. Греческие буквы в данном случае были вытеснены латинскими. И вряд ли это бы произошло, если бы Вильштеттер только повторил — блистательно, методами классической химии — работы Цвета. В этом случае немецкий химик не оставил бы заметного следа в науке.
Вильштеттер с самого начала устремился на штурм хлорофилловой молекулы, стремясь разгадать ее строение, и добился очень большого успеха.
Тут мы забежим немного вперед. Строение молекулы хлорофилла ныне разгадано полностью. Удалось даже воссоздать эту молекулу искусственным путем. Сделали это первыми преемники Вильштеттера, мюнхенские химики. Чтобы понять, какие трудности стояли и перед Вильштеттером и перед позднейшими поколениями ученых, достаточно найти в любом учебнике физиологии растений структурную формулу хлорофилловой молекулы. Формула занимает целую страницу. В молекуле хлорофилла содержится 55 атомов углерода, 72 атома водорода, 5 атомов кислорода, 4 атома азота и 1 атом магния. Вся эта масса атомов образует сложную систему с ядром и «хвостом», наподобие головастика.
А размер всего этого хитроумного сооружения природы — 30 ангстрем (ангстрем — одна стомиллионная доля сантиметра).
Природа знает и более сложные молекулы, чем хлорофилловая. Белковая молекула, например, насчитывает многие тысячи атомов, соединенных в сложнейшие цепочки и спирали. Но к этой молекуле наука только подступает.
Всей жизни Вильштеттера не хватило на то, чтобы до конца раскрыть структуру молекулы хлорофилла. Но он достиг очень многого. До него считали, что хлорофилл, как и гемоглобин, содержит железо. Вильштеттер доказал, что в хлорофилловой молекуле есть атом магния, а железа вовсе нет. Единственный атом магния, находящийся в центре молекулы хлорофилла, собственно, и определяет зеленый цвет хлорофилла.
Развивая исследования, начатые в Петербурге Ненцким и Мархлевским, которые доказали родство хлорофилла и гемоглобина, Вильштеттер и тут узнал немало нового. Он подвергал одним и тем же химическим превращениям красящее вещество крови и растений. В конечном счете оказывалось, что и тот и другой пигмент, при подобных превращениях, дают одно и то же соединение — этиопорфирин. Это служит еще одним доказательством «кровного» родства гемоглобина и хлорофилла.
И еще одно важное открытие принадлежит Вильштеттеру. Он задался целью выяснить — у всех ли растений хлорофилл одинаков. Ведь растения живут в самых разнообразных условиях и сильно отличаются друг от друга по внешнему виду. Бывает, что ученые не сразу могут решить, к какому миру отнести тот или иной организм — растительному или животному. Можно ли поэтому предположить, что питание из воздуха на свету идет у разных растений по-разному и хлорофилловая молекула неодинаково построена?
Иной скорый на выводы ученый разрешил бы для себя эти сомнения просто: подверг анализу три-четыре растения из разных семейств — и баста. Вильштеттер вел свои исследования так, чтобы ни у современников, ни у потомков не могло возникнуть сомнений в достоверности добытых им фактов. Он изучил со своими помощниками более двухсот растений самых разнообразных видов. Это был гигантский труд, отнявший два года: из каждого растения хлорофилл сложными путями извлекался и анализировался. В Цюрих доставляли растения — наземные и водные — из самых разных мест. Морские водоросли, например, добывались в Неаполитанском заливе, пресноводные — в одном из озер близ Лугано.
Только проделав все это, Вильштеттер счел себя вправе уверенно заявить: да, хлорофилл у всех растений — и наземных и водных — одинаков. Это вещество, связывающее живую природу нашей планеты с Солнцем, едино для всего растительного царства. Значит, и процесс фотосинтеза протекает у всех растений одинаково.
Вильштеттер прожил в Цюрихе семь лет. Это был самый плодотворный период его научной деятельности. В 1912 году он вернулся на родину и занял высокий пост директора химического института кайзера Вильгельма. Еще через год вышел в свет труд Вильштеттера, написанный им совместно с Артуром Штоллем, — «Исследования хлорофилла».
