Роман Потапов - Химия, изменившая мир

КОД: 2,4-Д

Что такое 2,4-Д? Секретный шифр, пароль? Полагаю, даже просвещенный читатель не ответит на этот вопрос, а меж тем, почти каждый агроном или фермер на любом континенте Земли расшифрует эту комбинацию.

Итак, 2,4-Д – это химическое соединение, открытое более 70-ти лет назад, по сию пору является основным компонентом множества современных гербицидов. Гербициды – это специальные химические препараты, предназначенные для борьбы с давними врагами землепашцев – сорняками. Новый послевсходовый гербицид на основе 2,4-Д позволял фермерам справляться с широколистными сорными растениями в зерновых культурах, не причиняя вреда последним. Открытие 2,4-Д стало однозначной победой науки над голодом, бедностью и тяжелым ручным трудом, послужило толчком к развитию как сельскохозяйственного производства, так и мировой химической промышленности. О том, как случилось это революционное открытие я с удовольствием расскажу…

Эта история началась в 1940-м году, в США, в городе Вестпорт штата Конектикут, в скромной лаборатории семейной химической компании Си Би Долдж, где 24-летний химик Роберт Покорни занимался созданием новых веществ. Роберт Покорни уроженец Нью-Йорка, окончивший университет четыре года назад, получил степень бакалавра в области химии. После чего устроился в небольшую химическую компанию в соседнем штате. Интересы компании Си Би Долдж, в которой работал Роберт, были довольно обширными: продажа гербицидов, борьба с насекомыми, производство моющих средств, химия для строительного бизнеса, средства гигиены и прочее, прочее. Видимо основатели Си Би Долдж, создав фирму в разгар Великой депрессии, уяснили, что не стоит «класть все яйца в одну корзину». Не менее широкими были интересы и самого Роберта, он увлекался живописью, игрой на скрипке и иностранными языками, однако главной страстью в его жизни была – химия. И так, в лаборатории Си Би Долдж из множества доступных химических веществ Роберт создавал новые соединения, область применения которых еще предстояло отыскать. Талант исследователя, удача и упорство сделали свое дело, Роберт Покорни в ходе опытов получил два новых неизвестных ранее соединения, одно из которых 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота или проще 2,4-Д.

Летом 1941 года воодушевленный успехом Роберт публикует короткую заметку в журнале Американского Химического Общества, в которой описал химический синтез 2,4-Д, впоследствии, Роберт станет почетным членом этого уважаемого научного сообщества, а описанный им метод получения 2,4-Д по сей день служит основой для промышленного синтеза. Однако, публикация сведений о новых соединениях была только половиной дела, ведь даже сам первооткрыватель не догадывался о свойствах и назначении открытых им соединений.

А между тем, в научном сообществе интерес к новинкам нарастал, в 1942 году соединения, полученные Р. Покорни классифицируют и относят к гормоноподобным веществам, тогда же появляются упоминания о 2,4-Д как о регуляторе роста растений. Все чаще в научной периодике тех лет встречаются статьи о положительном влиянии 2,4-Д на корни обработанных растений. Химический гигант Дюпон Де Немур патентует 2,4-Д в качестве регулятора роста. Казалось бы, область применения нового соединения найдена и теперь фермеры США смогут самостоятельно ускорять рост и развитие своих растений, раньше получать плоды и семена. Перспективы казались невероятными и не только для сельского хозяйства. Примечательно, что во многих отраслях промышленности в это время происходит настоящий «бум» открытий, в тоже же время за океаном – Европа полыхала в пожаре Второй мировой войны.

В условиях совершенной секретности под наблюдением военных, команда британских химиков из «Империал Кемикал Индастрис» (Ай-Си-Ай) исследует новые области применения гормоноподобных соединений. Группе химиков удается синтезировать 2,4-Д и еще одно соединение из этого класса – 2М-4Х. Руководит исследованиями Уильям Гладстон Темплмен, которому, как и Роберту Покорни посчастливилось стать первооткрывателем.

Уильям Гладстон Темплмен после окончания колледжа стал магистром, а затем кандидатом наук по ботанике и физиологии растений, в 1933 году в возрасте 22 лет устроился в Ай-Си-Ай. Молодому исследователю была поставлена задача при помощи химии ускорить рост культурных растений, тем самым помочь британским земледельцам. В ходе своих исследований У. Темплемен заметил, что если некоторые вещества, применяющиеся для стимуляции роста, использовать в повышенных количествах, то они становятся смертельно опасными для многих видов широколистных растений (таких как василек, ромашка, одуванчик, и многие другие известные читателю полевые сорные растения), при этом зерновые переносят такую обработку без потерь для урожая.

Спустя несколько месяцев, Темлемен с командой химиков опытным путем получили подтверждение, что 2,4-Д и 2М-4Х чрезвычайно эффективные, селективные гербициды против двудольных сорняков. Поделиться с мировой научной общественностью открытием и опубликовать результаты Уильям с коллегами не смогли, так как Британское правительство сразу же засекретило все материалы и патент. Стоит отметить, что позже, в знак признания работы, Темлемена наградили и произвели в офицеры Британской империи.

С чем же связано это свойство 2,4-Д, замеченное Темлеменом – убивать широколистные растения и не повреждать злаковые? Дело в том, что злаковые культурные растения, на которых применялся 2,4-Д имеют отличное от двудольных сорняков анатомическое строение. Во-первых, различна форма листьев и их положение относительно стебля. У злаков листья узкие, длинные и гладкие, направленны вверх, капля раствора гербицида, попадая на такую поверхность не задерживаясь скатывается вниз, не причиняя вреда растению. У двудольных растений листья широкие, нередко опушенные, капля раствора надежно удерживается ни них.

Есть и другое важное отличие: у злаков точка роста надежно защищена, она находится в узле кущения, внутри растения, тогда как у двудольных наоборот, точка роста – самая чувствительная часть, находиться на верхушке стебля и при обработке полностью открыта для ядовитого гербицида.

Впрочем, не только этими анатомическими различиями обусловлена устойчивость культурных однодольных растений к гербициду. Исследователи выяснили, что невосприимчивость злаков объясняется их защитной реакцией к 2,4-Д. Попадая в растение, гербицид связывается белками клеток и таким образом обеззараживаются. Затем, без негативных последствий яд выводится из организма растения. У двудольных, широколистных растений этот процесс происходит иначе – 2,4-Д без препятствий проникает внутрь, нарушает жизненный цикл, растения развиваются в неуправляемом режиме, ткани деформируются, после чего погибают. По такому принципу работают многие гормоноподобные гербициды.