Удивительные истории о веществах самых разных. Тайны тех, что составляют землю, воду, воздух... и поэзию - Петр Образцов

Человечество знакомо с ферментами давно, без них немыслимы, например, хлеб, вино и сыр. Однако только в 1897 году Бухнер доказал, что для сбраживания сахара в спирт не требуются живые микроорганизмы дрожжей и вполне можно обойтись соком дрожжевой культуры с удаленными клетками. Таким образом, было установлено, что брожение вызывают именно вещества, а не «существа», как полагал великий Пастер. Явление катализа, то есть резкого ускорения реакций в присутствии небольших количеств некоторых соединений, к тому времени уже было хорошо известно, поэтому ученые поняли, что имеют дело именно с катализаторами, но биологической природы, иными словами, с ферментами. С точки зрения химии они являются белками, важнейшими для жизни веществами. Ферменты при брожении служат также для образования белков, образующих новые дрожжевые организмы, и не в одном научно-фантастическом романе середины прошлого века описывались мрачноватые картины будущего мира, где население питается дрожжами вместо мяса, рыбы и прочих продуктов. Дрожжи действительно богаты белком (40 процентов) и витаминами, особенно группы B. Однако публика, кроме вегетарианцев и фанатов здорового питания, почему‐то относится к ним как к пищевому продукту лишь с весьма умеренным интересом.

Первый фермент (уреаза) был выделен в 1926 году, а в 1969 году Роберт Мэррифилд в Нью-Йорке наконец синтезировал первый фермент (рибонуклеазу), за что, кстати, в 1984 году получил Нобелевскую премию. Трудности этой работы связаны не только с тем, что молекулы ферментов в сотни и тысячи раз больше, чем у того же фосфата кальция, а еще и с необходимостью придания им вторичной и третичной структуры, то есть организации в трехмерном пространстве. Впрочем, искусственный фермент оказался столь же работоспособным, как и природный, что наводит на обидную мысль о принципиальной возможности создания гомункулусов и биороботов.

К настоящему времени известно более 2 тысяч ферментов. Сотни из них содержатся в наших организмах. Их основными свойствами являются, во‐первых, невероятное ускорение реакций (в миллионы и миллиарды раз) и, во‐вторых, поразительная специфичность – умение ускорять именно данный конкретный процесс, и никакой другой. То есть фермент подходит к «своему» веществу, как «ключ к замку», и это даже не метафора, а вполне официальный термин.

Без ферментов жизнь невозможна, эти вещества принимают самое деятельное участие в протекании едва ли не всех биохимических процессов в организме, фактически отвечая, таким образом, за обмен веществ. Кусочек хлеба уже в ротовой полости «обрабатывается» слюной и подвергается воздействию фермента амилазы, которая разлагает крахмал на более мелкие олигосахариды. В желудочном соке содержатся пепсин, реннин, липаза и другие ферменты, расщепляющие белки, жиры и прочее на легкоусвояемые вещества. В поджелудочном соке кишечника содержится масса других биокатализаторов, довершающих переваривание пищи. Слюна кровососущих насекомых (типа наших комаров) придумана природой еще хитрее – в ней содержится фермент, предотвращающий свертывание крови жертвы и закупоривание отверстия, проделанного в коже летучей тварью. Ей хорошо, а у жертвы комариного фермента начинается зуд, жжение и отек на месте укуса.

Поскольку переваривание пищи осуществляется при обязательном участии ферментов, эти последние издавна вызывали интерес у диетологов. Именно на спекуляциях вокруг ферментов построена знаменитая диета натуропата Шелтона с раздельным питанием. Полуграмотный, а может быть, и сознательно лгавший с целью заработка выпускник физкультурного техникума, Шелтон говорил о необходимости поедания в одно время белков, в другое – углеводов и в третье – жиров. Из трехразового питание по Шелтону становится примерно тридцатиразовым. Автор этой горе-теории считал, что пищеварительные ферменты действуют при различных условиях, например при разной кислотности среды, и, таким образом, в момент переваривания белка углеводы «гниют» в сторонке. Только после завершения работы с белком начинается переваривание углеводов, уже заметно подгнивших к этому времени и изрядно отравивших организм. Таким образом, при употреблении традиционной смешанной пищи активность пищеварительных ферментов якобы тормозится и процессы переваривания нарушаются, что вызывает брожение или гниение пищи, отравление организма, повышенное газообразование, обменные нарушения и, наконец, мучительную смерть. Последний побочный эффект мы добавили сами, но его присутствие в ряду этих страшилок представляется вполне логичным.

Для подробного объяснения бредовости этой идеи потребовались бы десятки страниц – известно ведь, что один дурак может такое придумать, что десяти мудрецам потом не распутать, как в известном рассказе Шукшина «Срезал». Поэтому просто поверьте, что теория Шелтона элементарно неверна уже хотя бы потому, что человек всю свою историю питался смешанной пищей, да и несмешанной просто не бывает – в любом куске мяса (белка) есть столько‐то процентов жира, в горохе (углеводы) полно белка и т. д. Есть и еще один аргумент – практически все теории «популярной диетологии», все эти нашумевшие в свое время методы питания «по группам крови», «по цвету глаз» и «по форме кухонной раковины», как правило, являются плодом фантазии их малообразованных авторов и выходят из моды почти так же быстро, как приходят – по причине не только глупости, но и практической несостоятельности. Правда, перед этим миллионы полнеющих дамочек и менеджеров нижнего звена уже успевают выложить за подобные диеты порядочную копейку.

Впрочем, скажем спасибо г-ну Шелтону уже за то, что он признавал основополагающую роль ферментов в нашей жизни. Врожденный недостаток некоторых ферментов вызывает появление специфических заболеваний. Например, генетически обусловленная недостаточность фермента лактазы приводит к непереносимости молока из‐за содержания в нем молочного сахара, лактозы. Обратите внимание – фермент лактаза «предназначен» для перерабатывания лактозы. Названия большинства ферментов так и устроены – берется основа названия вещества, на которое он действует, и прибавляется «-аза».

Переносимость молока появилась с распространением гена толерантности к лактозе. Известно, что данный ген возник в Северной Европе около 5000 лет до н. э., где в настоящее время имеет наивысшую частоту. Хорошая переносимость молочного сахара дала носителям этого гена преимущества в борьбе за выживание и позволила им широко распространиться. Например, одна корова позволяет пережить зиму целой семье за счет только лишь молока. Более трудоемкая и рисковая альтернатива – содержать на мясо целое стадо. Дефицит лактазы встречается почти у 20 процентов взрослого населения Северной и Средней Европы и почти у 100 процентов коренных народностей Америки, Африки и Юго-Восточной Азии. Немудрено, что в китайской кухне отсутствует молоко – оно многим гражданам из тех краев попросту вредно. Менее понятно отсутствие сыра и кисломолочных продуктов (в которых лактоза уже переработана в молочную кислоту). Но в последнее время все эти йогурты и пармезаны входят в моду среди китайской молодежи, поскольку служат символом ее приобщения к западному образу жизни. Кстати, сторонникам утверждения об отсутствии украинской нации как таковой вряд ли будет приятно узнать, что частота дефицита лактазы, по некоторым данным, у русских составляет 15 процентов, а у украинцев намного меньше – только 6 процентов. Так что мы, возможно, даже не родные братья, а двоюродные. Впрочем, по другим данным это соотношение составляет 14 и 13 процентов, то есть разницы практически никакой.