Станислав Зигуненко - Величайшие загадки человека

«Таким образом у Гейджа скорее всего была повреждена центральная часть лобных долей, ведающая социальным и эмоциональным поведением», — пришел к выводу доктор Донасио.

Заодно он рассудил, что у гангстера Маккалузо скорее всего были повреждены боковые доли, ведавшие предвидением, абстрактными и конкретными вычислениями. Оттого‑то он и стал беспечен, словно бабочка.

Тут есть, конечно, чему удивиться: никто как‑то не привык считать себя кристаллом. Ведь кристалл — это нечто твердое, застывшее. Но вот ученые города Иванова рассуждают совсем по–другому.

Наш разговор с кандидатом медицинских наук, научным сотрудником и преподавателем медицинского факультета Ивановского государственного университета Надеждой Усольцевой начался довольно необычно. Моя собеседница сняла с полки томик Эдгара По и процитировала несколько строк одного из романов известного американского писателя–фантаста. Они оказались настолько неожиданными, что их, наверное, стоит привести и здесь.

Во время своих странствий вблизи Антарктиды литературные герои наткнулись на ручей с необыкновенной водой. «Она отнюдь не была бесцветна, — отмечает писатель, — но не имела и какого‑то определенного цвета; она переливалась в движении всеми возможными оттенками пурпура, как переливаются тона у шелка…»

Когда же путешественники набрали в посудину этой необыкновенной воды и дали ей отстояться, то заметили, «что вся она расслаивается на множество отчетливо различимых струящихся прожилок, причем у каждой был свой определенный оттенок, что они не смешивались и что сила сцепления частиц в той или иной прожилке несравненно больше, чем между отдельными прожилками. Мы провели ножом поперек струй; и они немедленно сомкнулись, как это бывает с обыкновенной водой, а когда вытащили лезвие, никаких следов не осталось. Если же аккуратно провести ножом между прожилками, то они отделялись друг от друга, и лишь спустя некоторое время сила сцепления сливала их вместе…»

«Каким образом Эдгару По удалось удивительно точно описать некоторые свойства жидких кристаллов, более чем за полвека до их открытия, трудно судить, — сказала Усольцева. — Видимо, этот факт следует отнести к той же области литературного предвидения, свойственного большому таланту, как и упоминание Джонотаном Свифтом спутников Марса за 150 лет до того, как их впервые заметили астрономы. Но факт, как говорится, налицо: эта замечательная вода перед вами», — и она указала на одну из пробирок, стоявших на лабораторном столе.

Итак, кристалл — это не обязательно что‑то твердое. Вещества, соединяющие в себе свойства твердого тела и жидкости, используются сегодня во многих отраслях науки и техники. Взгляните на свои электронные часы — их жидкокристаллический индикатор лишний раз подтвердит вам это.

Но какое все‑таки отношение кристаллы, пусть даже и жидкие, имеют к нашему организму?

«Самое непосредственное, — говорит Усольцева. — Их присутствие в организме нетрудно заметить при помощи несложных опытов…»

И дальше я узнал вот что. Жидким кристаллам, как и всяким кристаллам, присуще свойство лучепреломления. То есть луч света, пропущенный сквозь слой жидкокристаллического вещества, обязательно изменит свою траекторию, поменяет плоскость поляризации.

Но точно такие же свойства Надежда Усольцева и ее мама — доктор химических наук, профессор Валентина Алексеевна Усольцева — обнаружили у некоторых биологических препаратов. Например, миелиновая оболочка нервного волокна, хрусталик глаза, растворы многих биологически важных соединений — нуклеиновых кислот, ферментов, сократительных белков обладают теми же оптическими свойствами, что и жидкие кристаллы.

При более глубоких исследованиях выяснилось, что такое, казалось бы, чисто внешнее свойство вовсе не случайно. Дело в том, что далеко не каждое вещество может существовать в жидкокристаллическом состоянии, обладать определенными, в том числе и оптическими, свойствами. Прежде всего оно должно иметь органическую природу. Предпосылкой возникновения жидкокристаллического состояния является также удлиненная линейная структура молекулы.

К настоящему времени открыто или синтезировано более 5000 веществ, имеющих как бы промежуточную, базу, то есть состояние, в котором эти вещества проявляют свойства как жидкости, так и твердого кристалла. У одних веществ мезафаза возникает при изменении температуры — это так называемые термотропные жидкие кристаллы. У других — при растворении, это лиотропные жидкие кристаллы.

Термотропные виды жидких кристаллов хорошо изучены, широко используются в науке и технике. Что же касается лиотропных жидких кристаллов, то лишь сравнительно недавно выяснилось, что по их принципу организованы такие важнейшие элементы всех живых систем, как биологические мембраны, — перегородки, отделяющие жизненно важные центры живой клетки друг от друга и от внешней среды.

Лиотропные жидкие кристаллы могут образовывать длинные цепочки полимеров. Это тоже важно в биологическом отношении. Такие молекулы организма, как ДНК, РНК, некоторые белки, в том числе и участвующие в мышечном сокращении, как раз и представляют собой подобные образования.

Ученые предполагают также, что жидкие кристаллы сыграли важную роль и на первых этапах возникновения жизни на Земле. Согласно теории, выдвинутой академиком А. И. Опариным, жизнь на нашей планете возникла в водах первичного океана. Так вот, когда первые органические молекулы стали сцепляться между собой, они прошли и через стадию образования жидких кристаллов.

Выявленные факты имеют интерес не только с точки зрения «чистой науки». Например, в Ивановском текстильном институте не так давно создан термоиндикатор на жидких кристаллах для изменения температуры движущейся ткани.

Дело в том, что при многих технологических процессах, скажем, при крашении ткани, весьма важно строго выдерживать температуру процесса. Раньше для контроля применялись датчики на основе термоЭДС. По поверхности ткани скользило кольцо из специального сплава. В зависимости от температуры в нем наводилась ЭДС, по проводам бежал ток и по отклонению стрелки гальванометра можно было судить о температуре.

Но такая система отличается достаточной сложностью, не столь уж точна, а главное, не позволяет наглядно судить о перегреве или недогреве. Когда же на смену этому устройству на движущееся тканное полотно поместили ролик с нанесенным на его поверхность слоем жидкого кристалла, все нарушения технологии стали видны воочию. Все идет нормально — ролик зеленого цвета. Температура повысилась на две–три десятые градуса — ролик синеет, понизилась на столько же — краснеет, словно бы просит добавить жару…