Мир под напряжением. История электричества: опасности для здоровья, о которых мы ничего не знали - Артур Фёрстенберг

Влодзимеж Седлак, изучавший идеи Сент-Дьёрдьи в Польше, разработал дисциплину биоэлектроники в 1960-х гг. в Католическом университете Люблина. Жизнь, утверждал он, – это не просто набор органических веществ, которые вступают в химические реакции: эти химические реакции координируются с электронными процессами, которые происходят в среде белковых полупроводников. Другие ученые из того же университета продолжают разрабатывать эту дисциплину и поныне, как теоретически, так и экспериментально. Мариан Внук сосредоточился на порфиринах как ключе к эволюции жизни. Он утверждает, что главная функция порфириновых систем – электронная. Йожеф Зон, глава отдела теоретической биологии в этом университете, изучает электронные свойства биологических мембран.

Как ни странно, использование порфиринов в электронных продуктах многое рассказывает о биологии. Добавление тонких пленок порфиринов к коммерческим фотоэлектрическим элементам повышает и напряжение, и ток, и максимальную мощность[239]. Существуют прототипы солнечных батарей, основанных на порфиринах[240], а также порфириновых органических транзисторов[241].

Свойства, благодаря которым порфирины находят применение в электронной технике, – это те же свойства, которые делают нас живыми. Как все знают, играть с огнем опасно: процесс окисления быстро и бурно выделяет огромную энергию. Как же тогда живые организмы используют кислород? Как нам удается дышать и усваивать пищу, не погибая от возгорания? Наш секрет – это сильно пигментированная, флуоресцентная молекула, которая называется порфирин. Сильные пигменты всегда очень эффективно усваивают энергию, а если они флуоресцентные, то они еще являются и хорошими энергетическими передатчиками. Как учил нас Сент-Дьёрдьи в своей книге «Биоэнергетика» (1957), «флуоресценция, таким образом, говорит нам, что молекула способна принимать энергию и не рассеивать ее. Любая молекула должна обладать двумя этими качествами, чтобы работать как передатчик энергии»[242].

Порфирины – более эффективные передатчики энергии, чем любые другие компоненты жизни. Если выражаться технически, то у них малый ионизационный потенциал и высокое сродство к электрону. Соответственно, они способны передавать большое количество энергии быстро и небольшими шагами, по одному низкоэнергетическому электрону за раз. Они даже могут передавать энергию электронным способом от кислорода другим молекулам, а не рассеивать эту энергию в качестве тепла и сжигать ее. Именно поэтому вообще возможно дыхание. На другом конце великого цикла жизни порфирины в растениях впитывают энергию солнечного света и транспортируют электроны, которые перерабатывают двуокись углерода и воду в углеводы и кислород.

Порфирины, нервная система и окружающая среда

Есть еще одно неожиданное место, где можно найти эти молекулы: в нервной системе, органе, по которому текут электроны. Собственно говоря, у млекопитающих центральная нервная система – это единственный орган, который светится красным флуоресцентным цветом порфиринов под ультрафиолетовыми лучами. Эти порфирины тоже выполняют важную базовую функцию жизни. Они, однако, находятся в том месте, где их меньше всего можно ожидать увидеть: не в самих нейронах, клетках, которые переносят сообщения от пяти наших органов чувств к мозгу, а в миелиновых оболочках, которые окружают их, – оболочках, роль которых практически не исследуется учеными и разрушение которых вызывает одну из самых распространенных и наименее изученных неврологических болезней нашего времени – рассеянный склероз. Только в 1970-х гг. хирург-ортопед Роберт Беккер обнаружил, что миелиновые оболочки на самом деле являются линиями электропередачи.

В здоровом состоянии миелиновые оболочки содержат в основном два типа порфиринов – копропорфирин III и протопорфирин, – в пропорции примерно 2:1 в комплексе с цинком. Именно такой состав очень важен. Когда химикаты из окружающей среды отравляют порфириновый путь, избыток порфиринов, связанных с тяжелыми металлами, накапливается и в нервной системе, и в остальном организме. Это нарушает структуру миелиновых оболочек и меняет их проводимость, что, в свою очередь, влияет на возбудимость нервов, которые они окружают. Вся нервная система становится сверхчувствительной к стимулам любого рода, в том числе к электромагнитным полям.

Клетки, окружающие наши нервы, до последнего времени даже особенно не изучались. В XIX в. анатомы, не найдя у них никаких заметных функций, предположили, что они играют лишь «питательную» и «поддерживающую» роль, защищая «настоящие» нервы, которые окружают. Они назвали их глиальными клетками, по греческому слову, означающему «клей». Открытие потенциала действия, который передает сигналы по всем нейронам, и нейротрансмиттеров, химических веществ, которые переносят сигналы от одного нейрона к другому, покончило с дискуссиями. С тех пор глиальные клетки окончательно стали считаться чем-то вроде упаковочного материала. Большинство биологов игнорировали открытие немецкого врача Рудольфа Вирхова, который в 1854 г. обнаружил, что миелин имеет свойства веществ, которые впоследствии будут описаны как жидкие кристаллы. Они не считали это важным.

Беккер, однако, в своих работах 1960-х – 1980-х гг., воплотившихся в книге 1985 г. The Body Electric («Электрическое тело»), обнаружил совсем другую функцию миелинсодержащих клеток, сделав еще один шаг к восстановлению понимания роли электричества в функционировании живых существ.

Начиная свои исследования в 1958 г., Беккер всего лишь искал решения величайшей неразрешенной проблемы ортопедов: несращение переломов. Иногда, несмотря на должный медицинский уход, кости просто отказываются срастаться. Хирурги, считая, что все дело только в химических процессах, просто выскабливали поверхность сломанных костей, разрабатывали сложные пластины и винты, чтобы держать концы костей вместе, и надеялись на лучшее. Когда это не срабатывало, конечности приходилось ампутировать. «Подобный подход казался мне поверхностным, – вспоминал Беккер. – Я сомневался, что мы сможем хоть когда-нибудь понять причины несращения костей, если не будем понимать самого процесса исцеления»[243].

Беккер начал изучать идеи Альберта Сент-Дьёрдьи, предположив, что раз уж белки являются полупроводниками, то кости тоже могут ими быть, и, возможно, именно в потоке электронов лежит секрет сращения переломов. В конце концов, ему удалось доказать, что так оно и есть. Кости состоят не только из коллагена и апатита, как учили его в медицинской школе, в них также содержатся маленькие присадки меди – примерно так же, как в кремниевых компьютерных чипах содержатся небольшие присадки бора или алюминия. Присутствие большего или меньшего количества атомов металла регулирует электропроводность цепи – как в костях, так и в компьютерах. Поняв это, Беккер сконструировал машины, которые подавали очень слабые токи – вплоть до 100 триллионных частей ампера – на сломанные кости, чтобы стимулировать процесс заживления, и добился большого успеха: его устройства стали предшественниками машин, которыми сегодня пользуются хирурги-ортопеды в госпиталях всего мира.