Как происходила эволюция с точки зрения химии? Что сформировало мыслящую материю? Какая химия необходима миру сегодня, и какие важные проблемы ей предстоит решить? Об этом и многом другом рассказал Жан-Мари Лен, лауреат Нобелевской премии по химии 1987 года, профессор Страсбургского университета, член Французской Академии наук, иностранный член РАН, НАН США и Лондонского королевского общества, основоположник супрамолекулярной химии.
Роль химии в эволюции
«Химия – это основа жизни и мышления», - начал свою лекцию Жан-Мари Лен. Перед тем как обратиться к современной химии, он разъяснил слушателям контекст и рассказал о химических процессах со времен большого взрыва. Вернее, химические процессы начали зарождаться лишь 300 лет спустя после образования нашей планеты, так как Земля была очень горячая и, охлаждаясь, частицы только превращались в атомы. Атомы усложнялись и со временем превратились в живую материю. Потом возникло такое свойство живой материи, как мышление. Так чистая физика уступила место химии, которую сменила биология и дальнейшее появление осознанной мысли на Земле в лице человека.
«Благодаря мышлению мы можем исследовать пределы вселенной», - подчеркнул ученый, - «95% материи – это темнота. Мы все - лишь 5% видимого вещества. И это вещество, частью которого мы являемся, играет важную роль. Это сущность, которая может думать и создавать новое».
Возникает вопрос: «Как материя становится более сложной?». Проще говоря: «Как вселенная создала мозг, который умеет мыслить?»
«Человеческие существа развили такое понятие, как наука. Три главные области науки на сегодняшний день: физика, которая рассматривает фундаментальные законы вселенной; биология, которая изучает правила жизни; и химия, которая несет важную миссию – построить мост между физикой и биологией».
Вселенная имеет свойство организовывать материю таким образом, чтобы она могла производить живые и мыслящие организмы. Наша вселенная спонтанно и самостоятельно развивается в направлении сложной организации. Ответить на наш вопрос можно одним словом: самоорганизация.
Самоорганизация вселенной существует на двух уровнях: космическом (взаимодействие сил гравитации) и молекулярном (электромагнитные силы). По сути, химическая эволюция началась еще до зарождения жизни на Земле и постепенно привела материю к эволюции дарвиновской. Во многом биологическая эволюция зависит от химических сущностей.
Уровни самоорганизации вселенной
Постепенно от вопросов эволюции лектор перешел к таблице Менделеева, которая классифицировала отдельно существующие химические элементы с учетом атомного веса.
«Все, что мы имеем в видимой части вселенной, основано на этих элементах. Если где-то есть живые организмы, которые в другой части вселенной, то они будут сделаны из тех же элементов. Это невероятно», - объяснил значимость периодической таблицы ученый.
Новые свойства молекул
«Сводится ли все только к составу? Нет, конечно. Есть еще связи», - переходит ко второй части рассказа Жан-Мари Лен. Здесь ученый приводит пример из научной практики. В организме человека существуют клетки-убийцы, которые уничтожают раковые клетки и не трогают здоровые. Как клетки распознают друг друга? Между ними происходит «общение», объяснить которое можно только с помощью надмолекулярной или супрамолекулярной химии.
Рождение этой химии произошло в 1978 году через 50 лет после появления химии молекулярной, и Жан-Мари Лен был у его истоков. Эксперименты с механизмами молекулярного распознавания ученый проводил совместно с советскими коллегами во время работы над молекулой валиномицина. Ответ на второй вопрос весьма прост: молекулы способны узнавать друг друга, потому что они несут в себе информацию.
«Узнавание без информации невозможно. Ведь чтобы узнать какого-то человека, нам нужно иметь о нем какие-то сведения. Молекулы способны узнавать друг друга, поскольку они передают информацию».
О том, какая это информация, в чем она зашифрована и чем, с точки зрения химии, отличается «помидор от слона» смотрите в полной записи лекции.
Эволюция материи
Прикладное значение химии
Исследования способов взаимодействия молекул приводят к понятиям молекулярных ключей и замков.
«Многие лаборатории занимаются исследованиями этих процессов. Например, это может быть использовано в фармацевтике. Фармацевтические соединения могут являться ключом к этому замку. Исследования и создание новых лекарств заключается как раз в создании новых ключей для молекулярных замков», - объяснил на примере лектор.
Изучение этого направления позволяет лечить заболевание с помощью изменения и переноса генов, создавать новые растения и изготавливать сердечно-сосудистые импланты, которые спасают жизнь людям. Подробный рассказ о полимерной пленке, которая позволяет «писать» сразу в трех измерениях, и «эксперимент с котом» можно также увидеть в лекции.
Большой вклад химия внесла и в изучение структуры вирусов, что привело к осознанию: структура/архитектура химического объекта может меняться. Это заставило ученых разработать понятие адаптивной химии, позволяющей выстроить системы с адаптивными свойствами. Ученый пояснил:
«Эта область исследований позволяет создавать химические структуры, которые адаптируются и меняются под окружающую среду».
Ключи и замки в химии
Химия – это искусство
Финал лекции оказался окутан не только философскими концептами, но и мифологией, примерами из мира искусства.
«За счет химии можно создавать объекты в лабораторных условиях, которых нет в природе. Химия – это не только наука, за счет которой мы открываем новые существующие объекты, но и наука, с помощью которой мы можем создавать новые объекты. Книгу химии стоит писать не только за счет того, что существует вокруг нас, но можно давать новое выражение частицам материи. Мы можем расширить горизонты химии. У химии есть огромный творческий потенциал», - резюмировал Жан-Мари Лен.
После лекции ученый ответил на вопросы аудитории, где рассказал о своем отношении к нанороботам, о том, что его вдохновляет и дал советы молодым исследователям.
Жан-Мари Лен отвечает на вопросы слушателей
Советы от лауреата Нобелевской премии по химии Жана-Мари Лена:
- Не опоздайте на поезд (вы должны заметить то, что сейчас актуально);
- Сойдите с поезда, если он переполнен (многие ученые занимаются одним и тем же);
- Попробуйте мыслить иначе (в противоположном направлении).
Источники фото в материале: скриншоты из трансляции лекции фестиваля «Nauka 0+».
Фото на странице и на главной странице сайта: Скриншот из презентации спикера
