Цвет Михаил Семенович и открытие хроматографии

Когда говорят о ситуации в России до 1917 г., о том, что при нормальном "эволюционном" развитии, при сохранении интеллектуального потенциала страны, уничтоженного большевиками, мы пришли бы к процветанию, важно не идеализировать историю. В предыдущих очерках я пытался показать, сколь далеки от совершенства были условия интеллектуальной жизни в России в начале века. Требовались коренные реформы школьного и высшего образования, совсем иная организация научных исследований, всей "научной жизни". Все это только начало налаживаться перед первой мировой войной . Именно война стала катастрофой, погубившей Россию. Она сделала возможной Октябрьскую революцию. Она - основная причина несчастий страны, власти большевиков, гибели миллионов людей, разрушения интеллектуально- нравственного потенциала страны.

Жизнь Михаила Семеновича Цвета пришлась как раз на последний предреволюционный период - конец XIX - начало XX века. Наиболее важные свои результаты он получил незадолго до начала войны. И вместо славы и общего признания умер от болезней и голода во время послереволюционной разрухи и террора. А если бы... Так много в XX веке обязано открытому Цветом методу хроматографического анализа. Так много выдающихся исследователей обязаны ему своими успехами. Так часто эти успехи отмечались Нобелевскими премиями...

Трагична биография Цвета - она отражает трагическую судьбу России нашего времени. В самом деле, использование принципа хроматографического разделения веществ - основа большинства достижений в науке и технике XX века. На этом принципе основаны анализы аминокислотной и нуклеотидной последовательности в белках и нуклеиновых кислотах, выделение и очистка антибиотиков и множества других веществ. На этом же принципе основано разделение изотопов и, следовательно, создание ядерного оружия и атомных электростанций. Этот принцип лежит в основе множества разнообразных методов хроматографического и электрофоретического анализа. Однако все это множество основано на общей идее. Эта идея проста. Это, в сущности, идея геометрической прогрессии. Пусть имеются два вещества очень близкие по всем своим свойствам. Ни осаждением, ни экстракцией, ни адсорбцией их не удается разделить в заметной степени. Пусть одно вещество адсорбируется на поверхности, например, карбоната кальция, т. е. мела, всего на 1 % менее прочно чем другое. Иными словами, его концентрация на адсорбенте составит 0,99 от содержания первого. Обработаем адсорбент каким-либо растворителем так, чтобы произошла десорбция = элюция, и оба вещества перешли бы с адсорбента в растворитель, и перенесем этот получившийся раствор на свежую порцию адсорбента. От 0,99 доли первого вещества адсорбируется 0,99 х 0,99 = 0,98 часть исходного количества. Еще раз проведем элюцию и снова адсорбцию - теперь первое вещество составит 0,98 х 0,99 = 0,97 от содержания второго. Чтобы содержание первого вещества на очередной порции адсорбента составило всего 1 % от содержания второго потребуется повторить цикл адсорбции-элюции около 460 раз (0,99я = 0,01; п = 460). Идея многократной "пере-адсорбции" для разделения веществ может быть модифицирована в многократное "перераспределение" смеси веществ в системе несмешивающихся растворителей = распределительная хроматография. Та же идея находится в основе современных методов электрофореза, когда смесь веществ движется с разной скоростью в электрическом поле по различным адсорбентам. Тот же принцип используется при разделении изотопов при диффузии через множество пористых перегородок. Эта идея давно получила физическое и математическое обоснование. Здесь меня интересуют не столько тонкие проблемы приоритета, сколько механизм восприятия научным сообществом нового знания и, особенно, личности пионеров, их судьбы, их зависимость от "места и времени". Вообразите себя в довольно большой и почти пустой комнате с железной кроватью в углу. Осень. Холодно. Сумрачно. Который день идет дождь, и протекает крыша. В противоположном углу по потолку медленно расползается мокрое пятно, капли падают в подставленное ведро. Жаловаться квартирной хозяйке нельзя - все равно денег на уплату долга нет. Остается разглядывать образующиеся на потолке странные узоры. А если разглядывать внимательно - видны замечательные вещи - узоры состоят из красивых довольно ярких колец - сине-зеленого (купорос?), коричневого (ржавчина с крыши?), розового (старая краска?). Полосы разной окраски четко отделены друг от друга и образуют причудливые фигуры. Теперь такое трудно увидеть. Новые технологии - бетонные перекрытия, непротекающие крыши, синтетические материалы, никакой штукатурки и купороса. А когда-то...

Кто первый увидел подобные "хроматограммы"? В XIX веке чрезвычайное интеллектуальное удовлетворение доставляло обнаружение смысла зеленой окраски растений. "Оказывается, растения поглощают свет и поглощенную энергию используют для синтеза питательных веществ!" Нужно было выделить и очистить пигменты зеленого листа - хлорофиллы. А они так близки по свойствам, что разделить их не удавалось. Кроме того, в листьях есть и другие, и очень яркие пигменты - каротиноиды. Каротиноиды создают краски осени - желтые, оранжевые, багровые листья. Но до осени, пока хлорофиллы не разрушатся - отделить их от каротиноидов также было трудно.

М. С. Цвет бился над задачей разделения пигментов зеленого листа. Он взял стеклянную трубку, наполнил ее порошком мела и на верхний слой налил немного спиртового экстракта листьев. Экстракт был буро-зеленого цвета и такого же цвета стал верхний слой меловой колонки. А затем М. С. начал по каплям лить сверху в трубку с мелом чистый спирт. Капля за каплей очередная порция растворителя элюировала пигменты с крупинок мела, передвигаясь вниз по трубке. Там свежие крупинки мела адсорбировали пигменты и в свою очередь отдавали их новым порциям растворителя. В силу несколько разной прочности адсорбции (легкости элюции) разные пигменты двигались по меловой колонке, увлекаемые подвижным растворителем, с разной скоростью и образовывали однородные окрашенные полосы чистых веществ в столбике мела. Это было прекрасно. Ярко-зеленая полоса, полоса чуть желтее зеленого - это два вида хлорофиллов, и яркая желто-оранжевая полоса каротиноидов. Цвет назвал эту картину хроматограммой. (Трудно удержаться от улыбки: цвет - хромое, хроматограмма - цветограмма.)

Была решена ранее казавшаяся неразрешимой задача. Метод был так странно прост, так не похож на громоздкие, требовавшие большого числа реактивов сложные процедуры, применяемые его предшественниками и современниками, так прост, что большая часть современников или не восприняла это удивительное открытие или, что еще печальнее, резко восстала против его автора. Молчание длилось почти 20 лет. И не потому, что русский язык был непонятен большинству исследователей - М. С. Цвет публиковал свои основные работы на русском, французском и немецком языках [ 8_1 , 8_2 , 8_3 , 8_4 , 8_5 , 8_6 , 8_7 , 8_8 ].

В чем же дело? Почему так произошло? Совсем ли остались незамеченными работы Цвета? Не совсем. В таинственной жизни науки часто новые идеи надолго уходят "под поверхность" и живут подспудно. За это время они проникают в головы и работы разных людей и вдруг в разных обличьях появляются "одновременно и независимо" в статьях публикуемых разными авторами. За разделением веществ "при протекающей крыше" наблюдали много раз до Цвета - у него было немало предшественников,

Почему именно ему удалось (или довелось?) превратить эти наблюдения и множество ранних попыток в могучий современный метод разделения веществ? Попробуем найти ответ в его судьбе [ 8_9 ]. См, Михаил Семенович Цвет

Ссылки: