01
А
Астрономия
02
Б
Биология
03
Г
Гуманитарные науки
04
М
Математика и CS
05
Мд
Медицина
06
Нз
Науки о Земле
07
С
Сельское хозяйство
08
Т
Технические науки
09
Ф
Физика
10
Х
Химия и науки о материалах
Химия и науки о материалах
22 февраля
«Убийство прекрасной гипотезы уродливым фактом»: как погиб витализм

189 лет назад впервые искусственно синтезировали мочевину из неорганического вещества

Фридрих Велер
Rudolph Hoffmann

Как ученик разрушил красивую гипотезу учителя, что общего между Гиппократом, Аристотелем, Лейбницем и Одином, как опыты с мясом и бульоном привели к гипотезе о «первичной пицце» и при чем здесь изобретатель гильотины и Бенджамин Франклин, читайте в ежедневной рубрике «История науки».

22 февраля 1828 года немецкий химик Фридрих Велер сообщил, что искусственно получил из неорганического вещества мочевину. Человек, далекий от химии, скорее удивится, что Велер нашел не самый лучший повод похвастаться перед научным сообществом, и будет неправ, но лишь отчасти. Во-первых, да, мочевина — органическое вещество, и получение его из цианата аммония (NH4NCO) стало сенсацией в химии XIX века, хотя само вещество вызывает чувства, далекие от восторга, не только у современников. Помните, как в «Городской сказке» Саши Черного мимоходом оброненное студенткой-медиком с «профилем тоньше камеи» замечание о выделении этого вещества в университете бросило в дрожь незадачливого поклонника? Во-вторых, строго говоря, цианат аммония и мочевина — это изомеры, а значит, налицо не синтез, а изомеризация, то есть все метаморфозы вещества остаются в рамках того же набора атомов, которые только меняются местами. Но обо всем по порядку.

5311149d0760fafa8602f1a34027a88978d03c25
Схематическое изображение изомеризации цианата аммония
Wikimedia Commons

От Гиппократа до Одина

Теория витализма (от латинского корня «жизнь», общего у этого слова со словом «витамин»), выводы которой о самозарождении мышей в кладовых с зерном, а мух в мясе в наше время кажутся просто забавными, продержалась в науке больше тысячи лет. Идеи доисторических времен о некоей жизненной силе, которая есть у живых и отсутствует у неживых объектов, перекочевали в работы древних греков, а оттуда и в науку Нового времени (подробнее о самозарождении жизни и многом другом читайте в нашем интервью с Михаилом Никитиным). Витализм менял лицо, воплощаясь то в гуморах Гиппократа, то в энтелехиях Аристотеля, то в «неделимых элементах всего сущего» — монадах Лейбница.

Большой популярностью пользовались опыты Франца Месмера, утверждавшего, что живые тела наделены особым «животным магнетизмом». По мнению Месмера, его чувствуют особенно восприимчивые люди, и с его помощью можно телепатически общаться, а действие этой силы объяснялось перетеканием особых «флюидов». При Людовике XVI даже созывались комиссии для проверки этой гипотезы. Во главе первой стоял Жозеф Гильотен, чья фамилия увековечена в названии небезызвестного изобретения, второй — Бенджамин Франклин. Участвовал в экспериментах и великий химик Лавуазье. Комиссия постановила, что «флюиды без воображения бессильны, однако воображение без флюидов может произвести эффект флюида».

261699113dc3d8e250094affd368ad9e658d11e5
Воздействие «животного магнетизма» Франца Месмера на женщину
Общественное достояние

Позднее витализм трансформировался в «одическую силу» — так немецкий естествоиспытатель Карл фон Райхенбах назвал жизненную силу, которая якобы присутствует у живых организмов в виде ауры, неких биологических электромагнитных полей. Райхенбах даже опубликовал статью «Исследования магнетизма, электричества, тепла и света в их связи с витальными силами» в журнале Annalen der Chemie und Physik. В этой статье он также заявил, что одическая сила (которую он назвал в честь скандинавского бога Одина) может иметь темную и светлую стороны, а также позитивный и негативный потоки. В 1852 году, когда европейский высший свет развлекался спиритическими сеансами и общением с медиумами, эта идея нашла немало сторонников.

Повелитель мух, бульон и пицца

Мы можем воспринимать это как исторический курьез, но в те времена биологам и химикам витализм ставил целых две важных преграды. Мысль о том, что живые организмы не появляются от живых организмов, а самозарождаются, вносила в естественные науки некоторый уровень безответственности, позволяя своим сторонникам не думать о том, как же на самом деле эти организмы размножаются и проникают туда, где их нашли. Однако опыты Франческо Реди с мясом, закрытым от мух, показали, что личинки не возникают в продукте сами, даже если доступ воздуха открыт и преграждает путь насекомым только слой марли, через который невидимая сила вполне могла бы просочиться.

Тогда виталисты обратили свой взор на анималькулей: трудно уследить, как размножаются микроорганизмы, а потому они и стали новой надеждой на возрождение прекрасной идеи. Однако все их притязания отверг Пастер, на уровне микромира доказавший в опыте с колбами с бульоном то же самое, что Реди продемонстрировал для видимых невооруженным глазом живых существ. Такие победы над витализмом позволили ученым постичь несколько фундаментальных для наук о жизни постулатов, важнейший из которых — что живое происходит только от живого. Поскольку это утверждение оказалось справедливым даже на уровне отдельных клеток, оно было добавлено Рудольфом Вирховым к клеточной теории Шлейдена и Шванна.

7068d9690d6c7ea55837e3a53598a65ed8cbd492
Луи Пастер
Wikimedia Commons

Но было и другое виталистическое ограничение: поскольку жизнь происходит только от жизненной силы, то она не могла появиться на Земле миллиарды лет назад сама по себе. И только многие годы изысканий все же позволили ученым преодолеть эту преграду и доказать, как при определенных условиях происходит синтез органики из простых и встречающихся повсюду на нашей планете элементов: углерода, водорода, кислорода, азота и фосфора — и как органические молекулы могли перейти к воспроизводству самих себя. В данное время есть несколько теорий, где они могли этому научиться, некоторые даже имеют интересные гастрономические названия: первичный бульон (в воде), первичная пицца (на небольших глиняных «блюдцах»).

Витализм не умер, но ему нездоровится

Но всех этих открытий (и теории РНК-мира о том, как первые биомолекулы начали катализировать собственное производство, «размножаясь») не было бы без многочисленных аргументов в пользу несостоятельности витализма. Нужно было не только доказать отсутствие самозарождения «от противного», но и создать органическое вещество из неорганического, чтобы показать, что никакой фундаментальной границы между живыми и неживыми объектами на уровне химии нет.

386a8c3ea9ed141dd535f6a8d332fb0e4fb274f5
Якоб Берцелиус
Общественное достояние

Впервые мочевину из мочи выделил французский химик Руэль в 1773 году. В 1779 году Фуркуа и Воклен, изучая мочевину, дали ей химической название карбамид (амид угольной кислоты). Карбамид в чистом виде впервые выделил великий химик Якоб Берцелиус (сторонник витализма) в 1808 году. И вот на этом веществе реакция была воспроизведена в лаборатории Велера, который с горечью написал своему учителю Берцелиусу, что стал свидетелем «великой трагедии в науке — убийства прекрасной гипотезы уродливым фактом». Прекрасной гипотезой, однако бесплодной и бесплотной, как сам «жизненный дух», стал витализм, а «уродливым фактом» оказался случайно открытый Велером изомер, в который при нагревании до 60°C превращается цианат аммония.

5f92a6d61155176b85544b8c1ffe4b311b53124c
Марка ФРГ, на которой увековечен Фридрих Велер
Wikimedia Commons

Синтез мочевины, вопреки некоторым мифам, не стал последним гвоздем в крышку гроба, где похоронили жизненную силу (скорее семенем дерева, из которой сделают его доски). Виталисты быстро утешились мыслью, что так можно получить только продукт отходов живого организма, но никак не полезное для него вещество. Однако эта работа показала, что научный факт, лишенный некоторой эстетичности в первом приближении, при взгляде через призму других фактов и уложенный в канву анализа, становится красив своей сложностью и благороден трудами исследователей, благодаря которым он был добыт.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram.

Комментарии

Все комментарии
САМОЕ ЧИТАЕМОЕ
Обсуждаемое