Михаил Васин - Два шага до чуда [Очерки]

Словом, все клетки кок-сагыза, выкупавшегося в колхицине, стали вдвое крупнее. Но если кирпичики, из которых сложено растение, увеличены, не будет ли более крупным и само растение? Именно это и произошло. Новый сорт кок-сагыза (ученые называют такие растения полиплоидными) имел более крупные листья и семена, его большой пуховый шар поднимался на прочной прямой ножке высоко над землей. Но, самое главное, у него были в полтора, а то и в два раза более крупные корни.

Этот великолепный урод — всякое отступление от нормы биологи считают уродством — гораздо быстрее рос, не боялся поздней засухи и приносил намного больший урожай корней и, следовательно, каучука, чем его дикий предок. И он стал теснить хилую «зеленую жвачку»: отвоевал себе сначала несколько гектаров земли, потом — несколько десятков, потом — несколько сотен гектаров. А затем, почувствовав свою силу, разлегся сразу на 7000 гектаров…

Профессор Навашин радовался: натуральный каучук, который даст его полиплоидный кок-сагыз в ближайшее время, будет значительно дешевле… Но мечтам профессора не суждено было осуществиться. Незаметно сгущавшаяся над кок-сагызом туча вдруг грянула молниями и громом. Разразилась катастрофа.

Молнии и гром грянули, конечно, из химической тучи, точнее говоря, из химической лаборатории. Вот как было дело.

Эта загадка — почему синтетический каучук оказывается не таким прочным и эластичным, как натуральный, — долго не давала никому покоя. Правда, сначала все казалось не таким уж непонятным. Ученым было известно, что молекула синтетического каучука — это длинная нить, цепочка, состоящая из множества одинаковых кусочков, звеньев. В каучуке Лебедева, например, каждое звено — не что иное, как маленькая молекула дивинила. Молекула же природного каучука состоит вовсе не из дивинила, а из совсем другого вещества — изопрена. Ну и все ясно: из разных химических веществ нельзя сделать одинаковые каучуки. И изопрен, наверное, больше, чем дивинил, подходит для того, чтобы каучук получался упругим и прочным…

Но если это так, то за чем же дело стало? Изопрен химики вырабатывать умеют. Надо, значит, только научиться без помощи природы соединять готовые изопреновые звенья в каучуковую молекулу-цепочку.

На это много времени не потребовалось. Новый синтетический каучук получен. Изопреновый. Точно такой же по химическому составу, как и природный. Победа? Сдерживая радость, стали испытывать и… увы! Изопреновый СК оказался еще хуже, чем дивиниловый.

Но теперь-то в чем причина? Ответа на этот вопрос долго никто дать не мог. И лишь только когда с помощью новейших приборов и методов удалось подробно исследовать каучуковые молекулы, все разъяснилось. Оказалось, различие искусственных и природного каучуков не столько в их химическом составе, сколько в том, как устроена большая молекула-пружинка. Молекула изопренового каучука, вырабатываемого гевеей, — это ровная, гладкая, идеальная цепочка. Все ее звенья строго направлены в одну и ту же сторону: к концу первого звена присоединено начало (и обязательно — начало!) второго звена; к концу второго — начало третьего. И так устроена вся цепь, вся молекула.

А вот молекула того же изопренового каучука, но синтезированного человеком в пробирке, — корявая, неаккуратная. К концу первого звена второе звено присоединяется не началом, а почему-то концом. Третье звено цепляется к первым двум не началом и даже не концом, а боком. Четвертое примкнуло к третьему тоже боком, но уже противоположным. Но это еще не все. Некоторые звенья выпятились из общего хоровода в стороны и торчат из цепи нелепыми отростками… Такую путаницу, такой беспорядок и нарочно не придумаешь! Этот хаос царит на протяжении всей цепочки-молекулы.

Когда такой каучук растягивают, его молекулы, распрямляясь, упираются друг в друга отростками, цепляются и не могут улечься рядышком стройными аккуратными пучками, как это происходит с молекулами природного каучука. Каждая корявая цепочка вынуждена выдерживать натяжение в одиночку. Но без помощи других, конечно, выдержать его долго не может, легко рвется. Рвется одна, затем другая, третья, десятая, сотая — пока не порвутся все. А значит, рвется и весь кусок каучука или резины…

Точно такая же картина предстала перед учеными, когда они исследовали дивиниловый каучук. Да и вообще у всех синтетических каучуков молекулы, как выяснилось, были устроены беспорядочно и не шли в этом отношении ни в какое сравнение со стройной и изящной цепочкой, созданной природой.

В этом и был секрет недостижимой для химии прочности природного каучука.

Итак, секрет ясен. Значит, надо воспользоваться им и научиться, наконец, вырабатывать такой СК, который будет достойным соперником сына гевеи.

Но как построить правильную, без недостатков каучуковую молекулу искусственно? Не будешь же брать каждое звено в руки и, рассмотрев, где у него начало, где конец, приделывать его нужным образом к общей цепочке? Не будешь потому, что любое из этих звеньев ничтожно мало. Но даже если бы его можно было и увидеть и взять в руки, все равно ничего из такой затеи не выйдет. Ведь каждая каучуковая молекула-цепочка состоит из тысяч звеньев, и самый ловкий, самый сноровистый работник вряд ли смог бы «собрать» за день больше десятка готовых молекул. Сколько же это будет каучука? Чтобы заметить такое количество, придется смотреть в мощный микроскоп… Конечно, нужен другой путь. Надо сделать так, чтобы звенья, как при обычном синтезе, сами собирались в цепочки, но собирались не кое-как, а в строгом порядке.

Впрочем, и этот путь не намного легче предыдущего: все равно ведь необходимо управлять крошечными звеньями, заставлять их, перед тем как они присоединятся к цепи, определенным образом поворачиваться в пространстве. И при этом не касаться их руками. И не видеть… Задача настолько сложная, что многие ученые считали ее невыполнимой.

Правда, науке было известно, что, в принципе, существуют катализаторы, способные не только изменять скорость химических реакций, но и влиять на архитектуру создаваемых гигантских молекул полимеров. Особенно широко такие катализаторы (их называют ферментами) природа применяет при сооружении сложнейших «живых полимеров» — белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов. И добивается, что эти высокомолекулярные изделия изготовляются внутри организма с невообразимой точностью: миллиарды молекул имеют совершенно одинаковые и одинаково расположенные в пространстве изгибы, витки, отростки, спиральные и решетчатые блоки.

Катализаторы, способные строить стереорегулярные полимеры (то есть с молекулами, все звенья которых располагаются в пространстве, строго подчиняясь определенной закономерности, — как это сделано, например, в белках), уже использовались в науке и технике. Но использовались вслепую. Когда, каким образом и какие именно вещества проявляют свои архитектурно-строительные способности, точно никто не знает. Вот и попробуй на ощупь найти среди сотен катализаторов как раз тот, который может осуществлять сборку первосортных каучуковых молекул! Да еще определить условия, наиболее благоприятные для его строительной деятельности.