Анатолий Клёсов: Заметки научного сотрудника (часть 1)
1. Короткое вступление. Немного о жизни.
Мы стоим на балконе. Мы - это президент Американской биржи, президент нашей компании, и собственно "мы" - сама наша компания, все девять человек. Мы все помещаемся на этом балкончике. Внизу, у наших ног, и перед нами - биржа. Десятки панельных компьютеров на нескольких уровнях, от "пола" до потолка, сотни трейдеров, шум, гул, выкрики. Биржа начала работу, понедельник, 22 сентября 2003 года. Команду к началу работы дали мы, наша компания, пятью ударами бронзовым молотком по бронзовой же наковальне. Ударами по "колоколу" - здесь это так называется.
Потом, сойдя с балкона, мы шли между рядами трейдеров, которые вставали из-за своих компьютеров при нашем приближении, и аплодировали. Мы смущенно аплодировали в ответ. Надо же куда-то руки девать...
Было бы глупо, да и совершенно неправильно назвать это пиком своей жизни. Это - просто один из моментов, которые интересно пережить. Один из многих эмоциональных подъемов, которые делают жизнь по большому счету разнообразной и неповторимой. Сегодня - открытие работы биржи в Нью-Йорке, по приглашению самой биржи. Раньше - десятки других, совершенно разнообразных и тоже в своей комбинации неповторимых, образующих многомерную структуру того, что называется жизнь. В моем случае - жизнь научного сотрудника.
2. МГУ. Много лет назад.
В ноябре 1963 года я был проездом в Москве, и решил посмотреть на высотное здание МГУ на Ленинских горах. В том году я окончил вечернюю школу, куда перешел из обычной, внезапно (для меня) ставшей из десятилетки одиннадцатилеткой. Этого я вынести не мог. Я был уже в девятом классе, и не мог дождаться, когда закончится эта нелюбимая мной учеба. Учился я весьма средне, за исключением двух предметов - химии и русского языка. По ним были пятерки. По всем остальным - тройки. Мне не нравилась школьная дисциплина в нашем военном городке, не нравилось, что на танцах, которые проводились в нашем спортзале, постоянно находится завуч, которая останавливает танцы, если кто-либо танцует, по ее понятиям, неправильно. Твист у нас был запрещен. Равно как и всё остальное, кроме танго и вальса. Короче, я не мог дождаться окончания десятого класса, до чего оставался ещё целый год. И вдруг - одиннадцатилетка! Еще год мучиться!
Я уже в седьмом классе так настрадался, что хотел из школы уйти, и обсуждал с родителями вариант поступления в техникум, учиться на киномеханика. Фотографировать я любил. Но родители все-таки уговорили закончить десятилетку, а там видно будет. Может, и в кинотехникум. Но перспектива одиннадцатого класса мне категорически не понравилась. И я ушел в вечернюю школу, и со мной еще двенадцать человек из моего и параллельного класса. Так в пятнадцать лет я начал трудовую деятельность. Это не совсем согласовывалось с трудовым законодательством, но - военный городок, все свои.
В своей школе я любил химию и даже записался в химический кружок. Меня волновал вид старых склянок с притертыми пробами, порошки разного загадочного цвета и отлива, и тот самый неповторимый сложный запах при входе в нашу школьную химическую лабораторию. И еще я любил писать сочинения, по ним всегда были пятерки. Но я всегда выбирал свободные, или вольные темы. На заданную тему по литературным персонажам не любил. У меня всегда было ощущение, что я читаю как-то по другому, и в моем мире Печорин, Базаров и даже Вера Павловна дружили друг с другом и часто вели любопытные разговоры, которые не подходили под заданные темы сочинений по конкретным произведениям.
Так вот, мы группой из тринадцати человек ушли в вечернюю школу - ни одной, кстати, девочки - и из нас организовали отдельный класс, чтобы не смешивать с солдатами и сержантами, которые и являлись основным контингентом вечерней школы в военном городке "Москва-400", он же десятая площадка, он же жилая зона ракетно-космического полигона Капустин Яр. Сам полигон раскинулся на десятки, а большому счету и на сотни километров в Астраханской области. По мысли учителей вечерней школы, наша подготовка была значительно сильнее, чем тех солдат и сержантов, поэтому и смешивать нас ни к чему. Была еще одна причина - в вечерней школе оказались учительницы, жены офицеров, которые (как офицеры полигона, так и жены) недавно закончили МАИ, МВТУ, МФТИ и прочие сильные институты, и мы, новый класс, для них были просто находкой, чтобы хотя бы немного вернуться к делу, которому их учили. На нас отыгрывались, в основном, по школьным естественным дисциплинам. К тому же в вечерней школе к нам относились, как к взрослым людям, не как это было в "дневной". Нам это нравилось.
Но поскольку программа нашей "дневной" школы в ходе девятого класса уже отстала от программы десятилетки, для перехода в вечернюю мы должны были сдать пропущенные дисциплины уже по целому учебнику. Это было принципиально новым. Все девять классов мы учили по чуть-чуть, по параграфам, максимум по главам. А тут нужно было сдать материал по учебнику целиком - "Основы дарвинизма", "Астрономия", "Зоология", "История СССР" и еще какие-то. Плюс математика и физика. И тут я впервые в жизни вошел во вкус учебы. Оказалось, что схватывать целый учебник гораздо интереснее, чем учить по параграфам. И сдавать экзамен интереснее, чем отвечать на уроке. Оказалось, что в азарте такой учебы можно просидеть за учебником целую ночь, и даже не захотеть спать по-настоящему.
В общем, я сдал вступительные материалы в вечернюю школу на пятерки и закончил школу тоже на все пятерки. Мне захотелось учиться и дальше. Я вошел во вкус.
И вот, будучи проездом в Москве, я захотел посмотреть на МГУ. Один мальчик с нашего полигона после окончания школы год назад поступил в МГУ, на факультет ИВЯ (Институт восточных языков, ныне Институт стран Азии и Африки), и стал среди наших учеников и их родителей легендой. Наши обычно поступали или в Волгоградский политехнический, или в военные академии. Ну, некоторые дерзали в МАИ или МИФИ, но все равно это не легенды. А вот МГУ - это легенда. Может, потому что МГУ - это иностранцы, а иностранцы на нашем полигоне были вроде как внеземные пришельцы. Другой мир.
С курского вокзала приехал на станцию метро "Университет", нашел остановку автобуса, который идет до МГУ. Там стояли молодые ребята и девушки, некоторые с тетрадками и книжками в руках, с папками и портфелями. Явно студенты. Они совершенно небрежно перекидывались фразами, смеялись или читали свои тетрадки, а у меня перехватывало дыхание. Они учатся в МГУ! А с виду - ничего особенного. Я бы на их месте, наверное, каждую секунду осознавал значимость этого факта! И ходил бы с высоко поднятой головой, давая понять всем, что я УЧУСЬ В МГУ.
Подошел автобус, я почтительно пропустил всех студентов, с трудом высвободился из перехвативших меня тугих дверей - нечего варежку разевать - и через несколько минут, обмирая от восторга, стоял на площади перед широкими ступенями и, задрав голову, смотрел на шпиль главного здания МГУ. Потом ноги сами понесли влево, на химический факультет. Наверх, по широким мраморным ступеням. Вхожу - тот же знакомый аромат химии! Огромный холл-вестибюль, весь увешанный плакатами, стенгазетами, объявлениями. И все - захватывающе интересно. Второй этаж - огромные аудитории, куда там кинозалу! Таблички - Большая Химическая Аудитория, Северная Химическая., Южная... Заглянул в щелку двери - аудитория трехэтажной высоты, до самого верха - гигантская доска, сплошь исписанная, как же это они достают на такую высоту? А, она же электрическая, сама наверх ползет, вон лектор на кнопку жмет...
Решено! Буду здесь учиться, чего бы это ни стоило. Теряю время, надо немедленно обратно, домой, и lernen, lernen und lernen. Правда, и arbeiten тоже, поскольку я - фотокинооператор кинофотолаборатории в/ч 74322. Третья площадка.
3. Наука на чердаке, или влияние времени дня на кинетику химической реакции.
Прокручиваем ленту времени на пятнадцать лет вперед. Я - доктор химических наук, занимаюсь ферментативным синтезом антибиотиков пенициллинового ряда. Не только этим, но и этим тоже. Я еще не знаю, что за это дело через шесть лет моя группа получит Государственную премию Союза ССР. Группа, но не я. Я в том же году тоже получу Госпремию СССР, но за другую разработку, а именно за физико-химическую теорию специфичности ферментативных реакций и за биотехнологию ферментативного превращения целлюлозы в сахара. Так получилось, что обе разработки были выдвинуты на Госпремию в одном и том же году, а две премии одновременно получать нельзя. Надо выбирать. Нет, чтобы в два разных года...
Так вот, антибиотики. Чтобы новый антибиотик синтезировать, надо сначала пенициллин гидролизовать, а затем по образующейся связи присоединить новую группу, с помощью того же фермента, который называется пенициллинамидаза. Он и гидролизует, он же и синтезирует. Только надо знать, в каких условиях (кислотность, температура, концентрации реагентов) идет гидролиз, и в каких синтез. Пока занимаемся гидролизом, чтобы изучить сам процесс и подобрать оптимальные условия его проведения.
Моя небольшая группа занимается этим в маленькой каморке на чердаке Корпуса "А", он же Межфакультетская лаборатории биоорганической химии МГУ. Остальные сотрудники - в новом здании кафедры химической энзимологии МГУ, которое мы сами в значительной степени выстроили. Мы - в смысле сами сотрудники. Мой опыт каменщика, приобретенный в целинных студенческих бригадах МГУ, пригодился. Там, в каморке на чердаке, стоит рН-стат, прибор, который измеряет рН (то есть кислотность) водного раствора, доводит его до заданной величины и удерживает на этой самой заданной величине. Поскольку при гидролизе пенициллина выделяется кислота, то прибор по заданной нами программе автоматически, микропорциями, вбрасывает в раствор разбавленную щелочь и тем самым нейтрализует образующуюся кислоту. Он же, прибор, записывает на бумажной ленте, сколько щелочи вброшено.
А поскольку лента движется с постоянной и опять же заданной скоростью, то по наклону выписываемой самописцем линии можно рассчитать скорость реакции гидролиза пенициллина. Быстро идет реакция - кривая круто уходит вверх. Медленная реакция - кривая пологая. Вообще нет реакции - кривая раскручивается параллельно горизонтальной оси, нулевой наклон. Все реакции идут на малых концентрациях пенициллина, в раствор выделяются доли миллиграммов кислоты, добавляемая щелочь тоже, естественно, очень разбавлена, иначе хода реакции вообще не увидеть. Обычно в таких исследованиях рН-стат заправляют щелочью (гидроокись натрия или калия) в концентрации порядка одного миллиграмма на миллилитр или несколько меньше.
И вот приносят мне сотрудники результаты опытов, которые ясно показывают, что к вечеру реакция ускоряется. Утром начинают работу - скорость ферментативного гидролиза пенициллина одна. Вот она, довольно пологая кривая. Вот угол наклона, вот рассчитанные величины скорости и константы скорости реакции. К середине дня - скорость та же, все в порядке. К вечеру скорость явно выше. Наклон кривой самописца круче. Всё то же - и фермент, и пенициллин, и концентрации реагентов. А скорость выше. И прибор, говорят, перебрали, даром что датский, и щелочь новую приготовили, и халаты постирали, а феномен - налицо.
Не может такого быть. Иду в каморку, чтобы самому убедиться. Утром пришел, несколько реакций подряд запустил, наклоны на ленте получил и замерил. Вечером пришел, реагенты смешал, вбросил в кювету рН-стата - действительно, круче кривая, выше скорость реакции. Все ясно.
Так, родные мои, говорю. Учила вас мама, что помещение проветривать надо? Смотрите: первая контрольная кривая, без добавления реагентов - ни фермента, ни пенициллина, сегодня утром выписана: скорости практически нет, кислота не образуется, щелочь не вбрасывается. Порядок. К вечеру - вы в каморке за день натолкаетесь, весь кислород в тесном помещении скушали, углекислоты почем зря навыдыхали, парциальное ее давление повысили, вот она, углекислота, в воде растворяется, и приводит к появлению кислоты в растворе, в кювете рН-стата:
H2O + CO2 = H2CO3
А рН-стату все равно, какая кислота - от пенициллина или из воздуха, он и гонит щелочь в раствор, чтобы ее нейтрализовать. Нейтрализует, а вы опять новую углекислоту выдыхаете, и она опять в раствор лезет.
Или держите дверь открытой, или проветривайте помещение почаще. А лучше - и то, и другое.
Проветрили помещение - успокоился рН-стат. Нет больше загадочной суточной вариации кинетики.
(Продолжение следует)