Кровь: река жизни. От древних легенд до научных открытий

Азимов Айзек

В 1930 году, после трех лет работы, Кон и его коллеги выделили фракцию печени, эффективную при борьбе со злокачественной анемией в дозе всего 140 миллиграммов. Эта фракция была по крайней мере в сто раз мощнее обычной печени. Больные злокачественной анемией, получавшие лечение этим экстрактом, избавлялись от необходимости постоянно включать печень в рацион.

Работа по очистке антианемического фактора приостановлена, так как единственным способом обнаружить фактор оставалась реакция на него самих больных злокачественной анемией. Из-за неизбежных потерь на каждой стадии очистки и дополнительных потерь во время анализов

оставались слишком малые количества вещества. К счастью, в 1940-х годах ученые из американской компании «Мерк», а также из нескольких английских лабораторий независимо друг от друга обнаружили, что даже ничтожное количество фактора (измеряемое в пикограммах— миллионной доле одной миллионной части грамма) ускоряет рост определенных бактерий.

Это неудивительно, хотя у бактерий и нет красных клеток. Давно существовали подозрения, что антианемический фактор является витамином. Когда витамины были впервые открыты, их считали всего лишь загадочными веществами неизвестного состава, которые присутствовали в пище в малых количествах и были необходимы для поддержания здоровья человека. Сначала были известны два витамина: витамин А, растворимый в жире, но нерастворимый в воде, и витамин В, который, наоборот, растворялся только в воде. Дальнейшие исследования показали, что витамин В был на самом деле смесью многих компонентов, которая получила название витаминного комплекса В.

Различные компоненты этого комплекса стали называться витамином В ₁, В ₂и так далее. Постепенно, по мере установления химической структуры разных витаминов, они все получили названия. Например, витамин В ₁стал называться тиамином, а витамин В ₂— рибофлавином.

У витаминов группы В есть одна общая черта: они необходимы для нормального химического функционирования всех известных клеток животных, растений и бактерий. Если клетка сама не может вырабатывать этот витамин, значит, она должна получать его с пищей.

Антианемический фактор вел себя как витамин В, поэтому его называли витамином В ₁₂. Подобно другим витаминам В-комплекса, он нужен всем клеткам. У человека дефицит витамина В ₁₂может привести к прекращению выработки красных клеток, но это только вершина айсберга. Более серьезная опасность кроется в том, что нарушается течение химических реакций во всех клетках организма. Бактериальные клетки также страдают от дефицита витамина В ₁₂, и бактерии, не способные самостоятельно вырабатывать этот витамин, при недостатке его в пище перестают расти. Если витамин В ₁₂добавлять в питательную среду, то рост бактерий возобновляется, что можно использовать для распознавания наличия антифактора.

К 1948 году с помощью нового метода были наконец выделены крошечные дозы чистого витамина В ₁₂. Это было сделано почти одновременно теми же независимыми исследовательскими коллективами: «Мерк» в Америке и несколькими лабораториями в Англии.

Витамин В ₁₂оказался красным веществом. Этот цвет был необычен, и поначалу ученые были уверены, что он присутствует только у недостаточно очищенного вещества. Однако и в процессе очищения цвет витамина оставался неизменным.

Это удивило исследователей. Витамин напоминал по цвету

некоторые известные соединения, содержащие кобальт (металл, сходный по свойствам с железом). Казалось, что это простое совпадение, потому что кобальт никогда не был обнаружен в веществах, выделенных из живой ткани. Тем не менее некоторое количество витамина В ₁₂было сожжено (медленно, но интенсивно нагревалось, пока не остался лишь легкий минеральный осадок). Произвели анализ пепла и пришли к выводу, что он содержал кобальт!

Поскольку витамин В ₁₂необходим для функционирования всех клеток, а кобальт входит в его состав, значит, он принадлежит к жизненно важным элементам. Так как человеку требуется ничтожное количество кобальта, он называется незаменимым микроэлементом. В организме взрослого мужчины содержится не более 12 миллиграммов кобальта. Это эквивалентно кубику из кобальта, грани которого едва превышают миллиметр. Столь незначительное количество элемента так необходимо для жизни.

С другой стороны 12 миллиграммов — это не так мало, как вы можете подумать. В них содержится более 100 000 000 000 000 000 000 (100 миллионов триллионов) атомов. Если все эти атомы распределить равномерно между всеми клетками человеческого тела, то на каждую клетку придутся сотни тысяч атомов кобальта.

В процессе изучения витамина В ₁₂выяснилось, что на его основе можно приготовить несколько сходных между собою соединений. Они получили название витаминов В _12a, В _12bи так далее. Вместе они получили имя «кобаламинов», потому что все содержали кобальт (буква «т» в слове «кобальт» была опущена в целях благозвучия). В состав витамина В ₁₂также входит цианогруппа, поэтому он называется цианокобаламином. Цианиды ядовиты, но в цианокобаламине цианогрупп слишком мало, чтобы нанести вред, к тому же они так прочно прикреплены к молекуле витамина, что не могут оторваться и присоединиться к атомам железа.

Как только удалось выделить цианокобаламин в чистом виде, ученые предприняли попытки выяснить его структуру. Какие еще атомы помимо кобальта находились в молекуле? Их было много, и они соединялись в сложную структуру, настолько сложную, что для ее установления понадобилось еще восемь лет.

Сначала молекулу цианокобаламина обрабатывали сильнодействующими химическими веществами для расщепления ее на более мелкие фрагменты. Была выявлена более простая структура отдельных фрагментов. В результате в начале 1950-х годов химикам стало почти точно известно, что молекула цианокобаламина состоит из 63 атомов углерода, 88 атомов водорода, 14 атомов кислорода, 14 атомов азота, 1 атома фосфора и 1 атома кобальта. Большинство атомов удалось расположить в определенном порядке, однако общая модель всей молекулы оставалась неясной.

Доктор Дороти Ходжкин из Оксфорда изучала поведение рентгеновских лучей при пропускании их сквозь кристаллы цианокобаламина. Некоторые из этих лучей преломлялись. То, как они преломлялись, — степень и угол преломления — можно было определить, дав лучу попасть на фотопластинку после его прохождения через кристалл. Если бы кристаллов не было, то на месте попадания луча появилось бы одно затемнение. Но когда на пути находились кристаллы, на всей пластинке появлялись очаги затемнения в тех местах, куда попали преломленные лучи.