Джо Шварц
Загадки современной химии. Правда и домыслы
Рыбьи гены и помидоры
Во время одной моей лекции о генных модификациях я описал один эксперимент по обогащению соевых бобов аминокислотой метионином. Соевые бобы широко используются как корм для скота, но в сое мало незаменимых аминокислот, и поэтому животным надо отдельно добавлять в рацион метионин. Бразильский орех синтезирует белок, весьма богатый метионином, и идея заключалась в том, чтобы выделить и клонировать ген, отвечающий за синтез богатого метионином белка, и вставить этот ген в геном сои.
Эти опыты породили очевидную озабоченность. Несмотря на то, что планировалось использовать модифицированную сою как корм для домашней птицы, надо было учесть и возможность того, что она (модифицированная соя) может попасть и на стол к людям. Что, если человек, страдающий аллергией к бразильскому ореху, отведает такой сои? Не случится ли у него опасная для жизни аллергическая реакция? Исследование крови людей, страдающих аллергией к бразильскому ореху, показало, что их антитела к его белку реагировали и с белком из генно-модифицированной сои, что указывало на реальную возможность аллергической реакции. Исследование было прекращено, и производство генно-модифицированной сои так и не было начато.
После лекции речь сразу зашла об аллергенах. «Если бы генно-модифицированную еду должным образом помечали, то я до сих пор мог бы есть помидоры», – сердито заявил один из слушателей. Я был сильно озадачен, но рассерженный джентльмен объяснил мне, в чем суть. «У меня аллергия на рыбу, – сказал он, – но я не знаю, какие помидоры природные, а какие генно-модифицированные, и поэтому никогда не ем помидоры». Этому человеку, в принципе, не о чем беспокоиться. В помидорах нет рыбьих генов, а если бы они и были, то на этикетках об этом было бы непременно сказано – согласно законодательству. Здесь мы имеем дело со страхом, порожденным дезинформацией.
Арктическая камбала беззаботно обитает в ледяной воде Ледовитого океана, так как ее кровь защищена особым «белком-антифризом». Производители помидоров, с другой стороны, живут в постоянном страхе, что неожиданные весенние заморозки могут на корню уничтожить урожай. В связи с этим, некоторые ученые задумались о возможности пересадки гена, кодирующего этот антифриз, в геном помидора. Предварительные исследования показали, что в организме помидоров этот белок не препятствовал образованию кристалликов льда, и проект был оставлен. Но в интернете не умирает ни одна история. Миф о рыбьих генах в помидорах продолжает жить своей жизнью. Часто его иллюстрируют шприцом, воткнутым в помидор, или изображением помидора, имеющего форму рыбы. Если бы метод оказался перспективным, то потребовались бы исследования для выяснения возможной аллергенности генно-модифицированных томатов.
Тем не менее, такое тестирование не требуется, когда на рынке появляется какой-то новый, выращиваемый обычными методами продукт. Интересным примером может послужить киви. В Северной Америке аллергия на киви была неизвестна просто потому, что его никто не ел. По мере развития мировой торговли киви появились во всех супермаркетах планеты, и, соответственно, стали появляться сообщения об аллергии на киви. Появление на продовольственном рынке нового продукта означает начало употребления в пищу сотен новых белков, часть которых, естественно, обладает аллергенными свойствами. С другой стороны, поступление на рынок генно-модифицированного продукта приводит к добавлению всего лишь одного нового белка. Это позволяет утверждать, что, коль скоро, речь идет об аллергии, то куда больше внимания требует новая пища, а не генно-модифицированные продукты. По мере того, как люди будут есть более разнообразную пищу, возрастет и число возможных аллергенов, и частота болезненных реакций на них. Тем не менее, эта проблема почему-то не привлекает ничьего внимания – все сосредоточились на возможном вреде генно-модифицированных организмов с их единственным новым белком.
Неоники и пчелы
Пчелы невероятно важны для сельского хозяйства, в этом не может быть никакого сомнения. Пчелы опыляют великое множество растений, перенося пыльцу, которую сами они используют как источник белков и жиров. Недавно появилась сильная озабоченность по поводу сокращения численности пчел в некоторых районах. Подозрение пало на инсектициды, известные под названием неоникотиноиды (неоники). Многие средства массовой информации осудили неоникотиноиды и потребовали их запрещения. Однако, как это часто бывает, репортеры лишь поскребли проблему с поверхности, не вникнув в ее суть. При определенной экспозиции неоники, действительно, способны парализовать и даже убить пчелу, и это неудивительно, так как неоники – инсектициды[10], а пчелы – насекомые. Вопрос заключается в другом: надо ли запрещать инсектицид или стоит подумать, нельзя ли использовать его так, чтобы он был безвреден для пчел.
Неоникотиноиды появились на рынке инсектицидов в 2004 году. Их основой является никотин, естественный инсектицид, продуцируемый растением табака. Преимуществом этого химиката является то, что его не надо распылять. Им обрабатывают семена таких растений, как пшеница, соя и канола. По мере роста неоникотиноиды распространяются по тканям растения и отпугивают любое насекомое, желающее полакомиться листьями. Пчелы не питаются листьями, они собирают цветочный нектар, в котором никотиноиды содержатся лишь в следовых количествах. Тем не менее, пчелы погибают из-за покрытых неоникотиноидами семян пшеницы и сои, по преимуществу в Онтарио. Любопытно, однако, что семена канолы, которые обрабатывают неониками в западной части Канады, пчел не убивают. В чем тут дело?
В механических сеялках для разбрасывания семян при посадке используют энергию струи воздуха. Обычно, в качестве лубрикантов для уменьшения трения семян друг о друга используют тальк или графит, но частицы этих веществ могут отрываться от семян и распыляться в воздухе, разнося инсектицид на большие расстояния, попутно поражая летящих насекомых, в том числе и пчел, неониками. Беда заключается еще и в том, что загрязненные инсектицидом пчелы возвращаются в ульи и заражают других пчел, что приводит к их массовой гибели. Новая полиэтиленовая мазь в качестве лубриканта, которая может заменить тальк и графит, продемонстрировала меньшую склонность к распылению в воздухе. Были также синтезированы полимеры, помогающие прочнее прикреплять инсектициды к семенам.
При посеве канолы используют иную технологию, и этот способ не сопровождается возникновением большого количества пыли. В Канаде засевают около двадцати миллионов акров семенами канолы, обработанными неоникотиноидами, и при этом не отмечается сколько-нибудь заметного ущерба здоровью пчел. Таким образом, дело не в неониках самих по себе, а в технологии посева. Неоники также часто используются для обработки срезанных цветов и растений, поставляемых из питомников, но насколько это вредно для насекомых опылителей, пока остается неясным.
Как бы то ни было, неоники являются лишь частью проблемы, если речь идет о здоровье пчел. Есть клещи, вирусы и другие паразиты, поражающие пчел; перевозки ульев – это сильный стресс для пчел, точно так же, как суровые зимы и затянувшиеся весны. В особенности сильно страдают пчелы от инфицирования клещом варроа, и проведенные на эту тему исследования показывают, что такое чаще случается с теми пчелами, иммунитет которых ослаблен из-за контакта с неоникотиноидами.
Таким образом, неоникотиноиды, возможно, и в самом деле являются фактором уменьшения численности популяции пчел, но отнюдь не единственным фактором. Более того, уменьшение численности пчел отмечается и в тех районах, где никогда не применяли неоники. Из истории известны случаи массовой гибели роев медоносных пчел в те времена, когда никаких неоников еще не было и в помине.
Есть, однако, и тревожные сведения. Недавно проведенное в Британии исследование показало, что сахарный раствор с примесью неоникотиноидов привлекает пчел сильнее, чем раствор без них. Возможно, неоники испускают химические сигналы, своего рода аттрактанты, привлекающие пчел, которые охотнее садятся на цветы, зараженные химикатом, а затем несут его в ульи. Выполненное в Швеции исследование выявило уменьшение численности диких пчел вблизи посевов, обработанных неониками. Численность медоносных пчел осталась прежней. Другое полевое исследование, проведенное в Германии, Венгрии и Великобритании, показало, что контакт с канолой, семена которой были обработаны неониками, приводит к уменьшению числа роений на следующий год. В одном канадском исследовании был продемонстрирован истинный масштаб экспозиции пчел к неоникам на полях пшеницы, а затем были поставлены опыты, показавшие, что контакт с неониками вызывает гибель рабочих пчел, и, в конце концов, приводит к смерти матки.
Из-за плотного тумана, окутавшего свойства неоников, власти в Европе и провинции Онтарио решили ограничить применение неоников. Потребуется время, чтобы оценить эффект этой меры, и не только в отношении пчел, но и в отношении урожайности. Урожаи обработанных культур стойко повышались все последние годы после внедрения неоникотиноидов. Для сохранения урожайности, видимо, снова придется прибегать к аэрозольным инсектицидам, с которыми связаны свои проблемы, касающиеся уже не только пчел, но и людей. Конечно, в западном мире мы можем отказаться от инсектицидов и просто больше платить за продукты, выращиваемые в мелких частных хозяйствах.
Естественные заблуждения
Питье щелочных растворов излечивает болезни. Это миф. Для того, чтобы очистить потускневшее серебро, его надо завернуть в алюминиевую фольгу и погрузить в горячую щелочную воду. Это факт. Горячая вода с лимонным соком – великолепный «детокс». Это миф. Отравления тяжелыми металлами можно лечить такими связывающими веществами, как этилендиаминтетраацетат[11] (ЭДТА). Это факт. Питье собственной мочи предупреждает многие болезни. Это миф. Экологически чистое земледелие допускает применение некоторых пестицидов. Это факт.
Суть науки как раз и заключается в отделении мифов от фактов, и это – основная тема моих публичных выступлений. После них мне часто задают один вопрос: какой самый распространенный из мифов, с которыми мне приходилось сталкиваться? Без сомнения, самый распространенный и устойчивый миф гласит, что натуральные вещества имеют свойства, выгодно отличающие их от свойств тех же веществ, полученных синтетическим путем, из чего делают вывод о том, что лечение природными соединениями, которое практикуют целители и натуропаты, превосходит качеством лечение, предлагаемое официальной научной медициной.
«Природное», надо сказать, это не синоним безопасного. Натуральный кониин в отваре цикуты очень быстро убил Сократа. В восемнадцатом веке один яванский царек убил тринадцать своих неверных жен, велев привязать их к столбам, и сделать им инъекцию сока дерева упас через надрез на груди. Сок этого дерева содержит антиарин, сильный сердечный гликозид. Бледная поганка полностью заслужила свое название – отравление ею абсолютно смертельно. Тетродотоксин рыбы-собаки, атропин красавки, батрахотоксин ядовитых лягушек могут очень быстро отправить человека на тот свет. То же относится к вполне натуральным стрихнину, ботулиническому токсину или мышьяку.
Афлатоксин естественных плесеней является мощным канцерогеном, и все мы прекрасно знакомы с эффектами таких натуральных соединений, как никотин, морфин и алкоголь. Есть еще абсолютно натуральная пыльца растений, досаждающая нам аллергическими реакциями, а, кроме того, мириады бактерий, вирусов и грибов, явно вступив в заговор, награждают нас великим множеством страшных болезней. И что вы скажете о комарах, которые совершенно естественным путем распространяют малярию, вызываемую природными возбудителями, о клещах, заражающих нас болезнью Лайма, о ядовитых змеях или осах, от одного укуса которых стопа может раздуться вдвое? Факт заключается в том, что природа отнюдь не благодушна, и даже солнечный свет в избыточной дозе может убить. Природный газ радон является канцерогеном, а ядовитый плющ может доставить человеку массу неприятностей. Попробуйте помочиться в писсуар, не вымыв руки после контакта с острым красным перцем, и вы, возможно, никогда больше не станете поступать так опрометчиво. Капсаицин – вещество, содержащееся в перце – может вызвать нешуточное воспаление мочеиспускательного канала. Мы тратим массу времени, сил и денег на то, чтобы защититься от естественных сил природы синтетическими антигистаминными лекарствами, солнцезащитными кремами и химиотерапевтическими препаратами. Однако многие поборники «натуральных» средств лечения тоже не жалеют сил, пытаясь своим псевдонаучным камланием перехитрить нас, наживая капитал на утверждениях о том, что «натуральное» всегда лучше синтетического.
Возьмем для примера остроумно названную пищевую добавку «112 градусов», которую продают в сопровождении следующего слогана: «Новый угол сексуального здоровья». Геометрический образ иллюстрирует угол, о котором мечтает мужчина, страдающий эректильной дисфункцией. В аннотации сказано, что добавка состоит из оригинальной смеси полностью природных ингредиентов, усиливающих мужскую потенцию. Реклама звучит очень соблазнительно, но она не подкреплена никакими фактами. Изобретателем «112 градусов» является некий доктор Ло, натуропат, и, на первый взгляд, абсолютно не алчный человек, каким мы обычно представляем себе фармацевтического магната. Ло позиционирует себя как странствующего рыцаря, который неутомимо путешествует по миру в поисках наилучших способов безопасного и надежного лечения разнообразных болезней. Да, именно так. Но скажите мне, как может человек, обладающий лишь начатками научного образования, найти какой-то полезный природный продукт, ускользнувший от внимания гигантских фармацевтических компаний, изощренные специалисты которых регулярно прочесывают растительный и животный мир в поисках биологически активных веществ?
Натуропаты и другие поборники «природного» лечения часто утверждают, что фармацевтические компании не заинтересованы в природных лекарствах, потому что их нельзя запатентовать. Это не так. Использование какого-либо природного вещества в качестве лекарственного средства можно запатентовать точно так же, как и синтезированное лекарство. В конечном счете, дело не в том, запатентовано вещество или нет, является оно природным или синтетическим – главное заключается в доказательствах эффективности. В аннотации к «112 градусам» говорится, что эффективность этой добавки была подтверждена многочисленными исследованиями. Да, несколько исследований, действительно, были проведены, но они не подтверждают повышение потенции у мужчин. Эти исследования показывают, что действующее начало не является канцерогеном, что оно обладает некоторыми антиоксидантными свойствами и, в какой-то степени, подавляет активность фермента, ослабляющего сокращения гладких мышц. Это очень хорошо, но есть хотя бы одно исследование, которое подтвердило бы эффективность «112 градусов» в лечении эректильной дисфункции? Я не смог найти таковых.
В рекламе говорится об исследованиях свойств некоторых ингредиентов. Вот, например, корень бутеи великолепной (Butea superba). Нам говорят, что этим лекарством пользовались в древнем королевстве Сиам как мощным афродизиаком. Это приблизительно так же убедительно, как история о древнеассирийских мужчинах, посыпавших свои гениталии пылью магнетита, и заставлявших своих женщин засыпать такую же пыль в свои гениталии – для взаимного притяжения.
Пишут в рекламе и о якорцах наземных (Tribulus terrestris), еще одной траве, помогающей при утомлении и снижении либидо. Мы не знаем, сколько этой травы содержится в «112 градусах», но нас уверяют в том, что древнеиндийские и древнегреческие целители использовали якорцы для сексуального омоложения. В одном исследовании, которое, впрочем, не было повторено, было показано, что экстракт этого растения стимулирует половое поведение самцов мыши, но не было ни одного исследования для проверки усиления потенции и либидо у человека. Есть, правда, одно сообщение о росте молочных желез у мужчины, принимавшего якорцы для лучшей переносимости тренировок. Препарат, однако, оказался, в этом отношении, неэффективным. У овец якорцы вызывают симптомы, напоминающие таковые при болезни Паркинсона. Конечно, об этом в аннотации к «112 градусам» нет ни слова. Так что, мне думается, что, глядя на наивные попытки продвижения «112 градусов» на рынок, надо с большим скепсисом отнестись к необоснованным утверждениям о том, что «натуральное» всегда лучше.
Натуральные средства излечения
«Я знаю, что вы не верите в натуральную медицину, но я с большим доверием принимаю лекарства, доставляемые природой, нежели синтетические средства, у которых так много побочных эффектов». Так начиналось одно из полученных мною писем. Далее следовал список ботанических добавок, которые, по мысли автора, помогают от всех известных болезней, а заканчивалось письмо гневной тирадой против происков Большой Фармы. Я не совсем точно понял, что имел в виду автор, обвинив меня в недоверии к «природной медицине», но мне думается, что эффективность лекарства – неважно, природного или синтетического – это не вопрос веры. Это вопрос убедительного подтверждения и доказательства. Было бы, конечно, честно добавить, что отсутствие доказательств вовсе не исключает эффективности. Возможно, все дело в недостатке исследований.
Никто не спорит с тем, что природа обеспечивает нас великим множеством веществ, обладающих лечебными свойствами. Действительно, больше половины лекарств, используемых для лечения рака, были получены из природных источников. Возьмем, для примера, винкристин, лекарство, применяемое для лечения лимфогранулематоза и лейкозов. В пятидесятые годы фармацевтическая компания «Эли Лилли» заинтересовалась народным средством лечения повышенного уровня сахара в крови экстрактом мадагаскарского барвинка. Противодиабетическое действие барвинка оказалось блефом, но зато экстракт тормозил активность клеток костного мозга, что означало возможность применения барвинка для лечения лейкозов. Подобно всем другим растениям, мадагаскарский барвинок содержит сотни разнообразных соединений, и потребовались кропотливые многолетние исследования для того, чтобы выделить винкристин и показать, что именно он обладает противоопухолевыми свойствами. Достаточно сказать, что пациенты не едят барвинок и не пьют его экстракт. Им вводят в вену точно отмеренную дозу выделенного и очищенного действующего вещества.
Еще один интересный пример – эрибулин, лекарство, которое применяют для лечения сложных случаев рака молочной железы. В 1986 году японские ученые в поисках биологически активных веществ выделили из морской губки семейства морской каравай соединение, названное галихондрином В. Это вещество обладало противоопухолевой активностью, но его было трудно выделять и очищать. В 1992 году ученым Гарвардского университета удалось синтезировать это соединение, что позволило досконально изучить его свойства. Оказалось, что за нужный биологический эффект отвечает одна специфическая часть молекулы, что и привело к синтезу молекулы с более простым строением, но содержащей нужный активный фрагмент. Это синтетическое вещество получило название эрибулин, и было выпущено в аптечную сеть под названием Халавен.
В мире нарастает беспокойство, связанное с увеличением частоты вирусных заболеваний, особенно после страшной эпидемии лихорадки Эбола. В настоящее время ученые исследуют множество природных источников в поисках веществ с антивирусной активностью. Возможно, что «антивирусный пенициллин» будет обнаружен в жимолости, которую китайцы издревле употребляли для лечения гриппа. Недавно были проведены исследования в этом направлении, вызвавшие большой интерес. Исследования показали, что мыши становятся менее восприимчивыми к поражению вирусом H1N1 после питья отвара измельченных листьев жимолости. Исследования были продолжены и позволили установить, что в листьях жимолости содержатся микроскопические фрагменты РНК[12], способные выключать в геноме вируса гриппа два гена, необходимые для его размножения. Это интересная находка, тем более что найденное соединение атакует и вирус Эбола (по крайней мере, в пробирке).
Помимо этого, есть еще чай из гибискуса (китайской розы). В плацебо-контролируемых исследованиях было показано, что чашка такого чая, выпитая после каждой еды, снижала артериальное давление со 129 до 122 мм рт. ст. А что вы скажете относительно картофельного сока? Наслушавшись народных сказок о том, что боли в желудке проходят после того, как выпьешь картофельного сока, ученые Манчестерского университета открыли, что сок картофеля эффективно подавляет рост и размножение геликобактера, бактерии, ответственной, в большинстве случаев, за возникновение язвы желудка. В настоящее время идут работы по обнаружению и выделению действующего вещества.
Как мы видим, природа, пусть и с большой помощью химиков, может обеспечивать нас полезными лекарствами. Но это не означает, что мы должны доверчиво принимать на веру все утверждения о растительных лекарствах, и глотать эту наживку вместе с крючком и грузилом. Как, например, это случилось с «Кровью гор», или шиладжитом (на санскрите), клейкой жидкостью, которую обнаружили в Гималаях. Возможно, эта жидкость является остатком какого-то древнего морского животного. Согласно бодрым заверениям продавцов, эта жидкость «обращает вспять старение и оживляет сексуальную энергию». Где доказательства? Говорят, что старые гималайские монахи пьют шиладжит, что превращает их в необузданных юношей, чьи партнерши содрогаются в оргазме. На мой взгляд, такой бизнес вполне достоин только обезьян.