100 великих научных открытий - Д Самин

«Цвет показал, — пишет Чирков, — что при пропускании растворенных в жидкости растительных пигментов через слой бесцветного пористого сорбента отдельные пигменты располагаются в виде окрашенных зон — каждый пигмент имеет собственный цвет или хотя бы оттенок. Порошок сорбента (это может быть мел, сахарная пудра…) адсорбирует (поверхностно поглощает: латинское adsorbere значит „глотать“) разные пигменты с неодинаковой силой: одни могут „проскочить“ с током раствора дальше, другие окажутся задержанными ближе. Полученный таким образом послойно окрашенный столбик сорбента Цвет назвал хроматограммой, а метод — хроматографией».

Так была решена казавшаяся неразрешимой задача. Метод оказался гениально прост. Он совсем не похож на громоздкие, требовавшие большого числа реактивов сложные процедуры, применяемые до этого.

Может, эта простота стала причиной того, что большая часть современников или не восприняла это удивительное открытие, или, что еще печальнее, резко восстала против его автора.

Но время все расставило на свои места. Цвет изобрел хроматографию для исследований хлорофилла. Он впервые выделил вещество, которое назвал хлорофиллом альфа и хлорофиллом бета. Он оказался пригодным для исследований не только пигментов, но и бесцветных, неокрашенных смесей — белков, углеводов. К шестидесятым годам двадцатого века хроматографии было посвящено уже несколько тысяч исследований. Хроматография стала универсальным методом.

«…Принцип хроматографического разделения веществ, открытый М. Цветом, лежит в основе множества разнообразных методов хроматографического анализа. Без его использования было бы невозможно большинство достижений в науке и технике XX века…

В основе всего этого — одна общая идея. Она проста. Это, в сущности, идея геометрической прогрессии. Пусть имеются два вещества очень близкие по всем своим свойствам. Ни осаждением, ни экстракцией, ни адсорбцией не удается разделить их в заметной степени. Пусть одно вещество адсорбируется на поверхности, например, карбоната кальция (т. е. менее 1 процента).

Иными словами, его содержание на адсорбенте составит 0,99 от содержания другого. Обработаем адсорбент каким-либо растворителем так, чтобы произошли десорбция (отсоединение) и элюция (смывание) обоих веществ и оба они перешли бы с адсорбента в растворитель, и перенесем этот получившийся раствор на свежую порцию адсорбента. Тогда доля первого вещества на поверхности адсорбента снова будет равна 0,99 от содержания второго, т. е. адсорбируется часть, равная 0,99 х 0,99=0,98 от исходного количества. Еще раз проведем элюцию и снова адсорбцию — теперь доля первого вещества составит 0,98 х 0,99 = 0,97 от содержания второго. Чтобы содержание первого вещества на очередной порции адсорбента составило всего 1 процент от содержания второго, потребуется повторить цикл адсорбции-элюции около 200 раз…

Идея многократной переадсорбции для разделения веществ может быть модифицирована в многократное перераспределение смеси веществ в системе несмешивающихся растворителей. Это — основа распределительной хроматографии. Та же идея лежит в основе современных методов электрофореза, когда смесь веществ движется с разной скоростью по различным адсорбентам в электрическом поле.

Тот же принцип используется при разделении изотопов с помощью диффузии через множество пористых перегородок».

Принцип хроматографического распределения веществ, открытый Цветом, используется в различных областях человеческой деятельности. В частности, его применяют для выделения и очистки антибиотиков в медицине и для разделения изотопов при производстве ядерного топлива.

ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Работа головного мозга долгие годы оставалась для человечества нераскрытой тайной. Не только священнослужители, но и ученые, исповедовавшие идеализм, связывали все психические процессы в организме с загадочной душой. Душа была «запретным местом» для научных исследований.

Века в науке господствовали дуалистические представления о теле и душе, материальном и психическом как о двух разнородных началах. Наиболее прогрессивными считались механистические взгляды философов-материалистов. Последние утверждали, что «мысль есть секреция мозга», что «мозг выделяет мысль так же, как печень выделяет желчь».

Русский физиолог Сеченов первый, кто не побоялся вторгнуться в сложный мир человеческой психики. Его целью было желание объяснить этот мир, показать физиологические механизмы, доказать материалистическую сущность психической деятельности человека.

Иван Михайлович Сеченов (1829–1905) родился в селе, в Нижегородской губернии, где и прошло его детство. Затем мальчика определили в военное училище с тем, чтобы он стал учиться на инженера. В 1843 году Иван отправился в Петербург, где за несколько месяцев он подготовился и успешно сдал вступительные экзамены в Главное инженерное училище.

Однако Сеченов не ладил с начальством и не был допущен в старший класс училища, чтобы стать военным инженером. В чине прапорщика он был выпущен и направлен в обычный саперный батальон. Через два года Сеченов подал в отставку, ушел с военной службы и поступил на медицинский факультет Московского университета.

Вдумчивый и старательный студент, Сеченов поначалу учился очень прилежно. Интересно, что на младших курсах он мечтал, по его собственному признанию, не о физиологии, а о сравнительной анатомии. На старших курсах после знакомства с главными медицинскими предметами Сеченов разочаровался в медицине того времени.

Сеченов увлекся психологией и философией. На старших курсах, окончательно убедившись, что медицина — это не его призвание, Сеченов стал мечтать о физиологии. Окончив курс обучения, Сеченов, в числе трех наиболее способных студентов, сдавал не обычные лекарские, а более сложные — докторские экзамены. Успешно выдержав их, он получил право готовить и защищать докторскую диссертацию.

После успешной защиты Сеченов отправился за границу «с твердым намерением заниматься физиологией» С этого времени физиология стала делом всей его жизни. Начиная с 1856 года он несколько лет проводит за границей, работая у крупнейших физиологов Европы — Гельмгольца, Дюбуа-Реймона, Бернара. Там же он пишет докторскую диссертацию — «Материалы к физиологии алкогольного опьянения», опыты для которой ставит на себе!

Возвратившись в Россию, после защиты диссертации 8 марта 1860 года он становится профессором Петербургской медицинской академии. С самого начала работы на кафедре физиологии Сеченов возобновил интенсивные научные исследования.

Осенью 1862 года ученый получил годовой отпуск и отправился в Париж. В столицу Франции его привело желание поближе познакомиться с исследованиями знаменитого Клода Бернара и самому поработать в его лаборатории.

Самым значительным результатом исследований, проведенных Сеченовым в Париже, было открытие так называемого центрального торможения — особых механизмов в головном мозге лягушки, подавляющих или угнетающих рефлексы.

Об этом Сеченов сообщил в работе, опубликованной в 1863 году сначала на французском, а затем на немецком и русском языках.

В том же году российский журнал «Медицинский вестник» опубликовал статью Сеченова «Рефлексы головного мозга».

Ученый впервые показал, что вся сложная психическая жизнь человека, его поведение зависит от внешних раздражителей, а не от некоей загадочной «души». Всякое раздражение вызывает тот или иной ответ нервной системы — рефлекс. Рефлексы бывают простые и сложные. В ходе опытов Сеченов установил, что мозг может задерживать возбуждение. Это было совершенно новое явление, которое получило название «сеченовского торможения».

«Путь, избранный мною для объяснения происхождения психических процессов, — писал он в предисловии к отдельному изданию „Рефлексов головного мозга“, — если и не ведет к совершенно удовлетворительному решению относящихся сюда вопросов, то, по крайней мере, оказывается плодотворным в деле разработки их… Время уже наступило, когда голос физиолога может быть небесполезным в разработке вопросов, касающихся психической жизни человека».

Открытое Сеченовым явление торможения позволило установить, что вся нервная деятельность складывается из взаимодействия двух процессов — возбуждения и торможения. Сеченов экспериментально доказал, что если у собаки выключить обоняние, слух и зрение, то она будет все время спать, поскольку в ее мозг не будет поступать никаких сигналов из внешнего мира.

Эта статья сразу же, как свидетельствуют современники, стала известной в самых широких кругах русского общества.

«Мысли, изложенные в „Рефлексах“, были так смелы и новы, анализ натуралиста проник в темную область психических явлений и осветил ее с таким искусством и талантом, что потрясающее впечатление, произведенное „Рефлексами“ на все мыслящее общество, становится вполне понятно», — писал видный русский физиолог Н.М. Шатерников.