Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева - Кин Сэм. Страница 48

Осязательные рецепторы у вас во рту предупредят вас, что необходимо выплюнуть ложку с горячим бульоном, прежде чем вы обожжете язык. Но оказывается, что в перце чили и соусе сальса содержится вещество капсаицин, раздражающее те же самые рецепторы. Перечная мята освежает полость рта потому, что ментол воздействует на холодовые рецепторы. Вы даже вздрагиваете, как будто вам в рот ворвался арктический ветер. Химические элементы вытворяют подобные фокусы с запахом и вкусом. Если вы высыплете на себя мельчайшую щепотку теллура, он будет несколько недель вонять, как самый едкий чеснок, и люди даже через несколько часов безошибочно поймут, что вы заходили в комнату. Еще более странно, что бериллий, элемент № 4, на вкус напоминает сахар. Люди нуждаются в сахаре больше, чем в каком-либо другом питательном веществе, поскольку он быстро дает нам энергию, необходимую для жизни. Казалось бы, спустя тысячелетия поисков пищи человек обладает всем необходимым для обнаружения настоящего сахара. Но бериллий – бледный тугоплавкий нерастворимый металл с мелкими атомами, которые ничуть не походят на кольцевые молекулы сахара, тем не менее раздражает те же вкусовые рецепторы, что и сахар.

Это «притворство» может показаться даже забавным. Но бериллий сладок только в микродозах, а в сколь-нибудь заметных количествах очень токсичен [102]. По некоторым оценкам, до десяти процентов представителей человеческого рода обладают гиперчувствительностью к так называемому острому бериллиозу, напоминающему по своим проявлениям аллергию на арахис. Но и оставшиеся девяносто процентов могут серьезно повредить легкие, вдыхая бериллиевый порошок. Из-за этого развивается химическая пневмония, как и при вдыхании порошкообразного кремния. Это свойство бериллия обнаружил один из величайших ученых всех времен и народов, Энрико Ферми. В молодости самоуверенный Ферми использовал бериллиевый порошок в экспериментах с радиоактивным ураном. Бериллий отлично подходил для этих опытов, поскольку при смешивании с радиоактивной породой он замедляет частицы, испускаемые ураном. Более того, бериллий не дает частицам просто так разлететься в стороны, а отражает их обратно в кристаллическую решетку урана.

В результате высвобождается еще больше частиц. Позже, переехав из Италии в США, Ферми поднаторел в проведении этих опытов. Именно ему удалось создать первый ядерный реактор и запустить в нем цепную реакцию. Установка Ферми располагалась на теннисном корте Чикагского университета. К счастью, Ферми оказался достаточно умен, чтобы остановить эту реакцию. Но, пока Ферми укрощал ядерную энергию, неприметный бериллий подтачивал его здоровье. По неосторожности еще в молодости великий ученый слишком надышался этим химическим «кондитерским порошком». В возрасте пятидесяти трех лет Ферми умер от пневмонии, проведя последние дни подключенным к аппарату искусственного дыхания. Легкие Ферми были изорваны в клочья.

Бериллий может усыпить внимание людей, которые, казалось бы, должны разбираться в таких вещах. А все дело в том, насколько необычным чувством вкуса наделила нас природа. Некоторые из пяти вариантов вкуса мы различаем сравнительно уверенно. Вкусовые рецепторы, воспринимающие горечь, не дают нам проглотить еду, в особенности растительного происхождения, содержащую ядовитые соединения азота. Так, например, в яблочных зернышках есть цианиды. Рецепторы, воспринимающие вкус чабера (называемый также японским словом «умами»), реагируют на глютамат. Аминокислота глютамат входит в состав белков, поэтому данные вкусовые рецепторы узнают пищу, богатую белками. Но вот рецепторы, реагирующие на сладкое и кислое, довольно часто обманываются. Их может обхитрить не только бериллий, но и особый белок, содержащийся в ягодах и некоторых видах растений. Этот белок, метко названный миракулином, маскирует неприятную кисловатость этих растений и ягод, не изменяя при этом нюансов вкуса. Поэтому уксус из яблочного сидра по вкусу неотличим от яблочного сидра, а соус табаско кажется таким же, как маринара [103]. Миракулин оказывает такое действие, одновременно искажая ощущения рецепторов кислого и связываясь с рецепторами сладкого. В результате этого связывания рецепторы сладкого начинают остро реагировать на рассеянные ионы водорода (Н⁺), отщепляющиеся от кислот. По той же причине люди, случайно вдохнувшие пары соляной или серной кислоты, ощущают острую зубную боль, как если бы их насильно кормили сырыми, очень кислыми ломтиками лимона. Но, как доказал Гилберт Льюис, кислый вкус связан с наличием электронов и других заряженных частиц. На молекулярном уровне кислый вкус возникает, когда в наш вкусовой рецептор попадают ионы водорода. Наш мозг ассоциирует электричество (поток заряженных частиц) на языке с кислым вкусом. Алессандро Вольта, в честь которого была названа физическая единица «вольт», продемонстрировал эту связь еще около 1800 года в одном красивом эксперименте. Вольта попросил группу добровольцев встать цепочкой и ухватить соседа пальцами за кончик языка. Два человека, стоявших по краям цепочки, при этом положили руки на контакты батареек. В мгновение ока всем стоящим в цепочке людям показалось, что пальцы соседа кислые.

Рецепторы, различающие соленый вкус, также подвержены действию электрических зарядов, но не всех, а исходящих лишь от некоторых элементов. Натрий вызывает наиболее сильный соленый вкус, но калий, химический собрат натрия, также кажется нам соленым. Оба этих элемента существуют в природе только в виде заряженных ионов, и наш язык обнаруживает именно заряд, а не сами калий и натрий. У нас развились такие вкусовые ощущения, поскольку натрий и калий помогают нервным клеткам рассылать сигналы, а мышцам – сокращаться. Вот и оказывается, что без электрического заряда, сообщаемого натрием и калием, наш мозг отключился бы, да и сердце не смогло бы биться. Другие физиологически важные ионы – например, магния и кальция [104] – наш язык также воспринимает как слегка соленые.

Учитывая, насколько сложен соленый вкус, он не сводится к восприятию всего нескольких элементов, как можно было бы заключить из предыдущего абзаца. Другие ионы, физиологически совершенно бесполезные, но «подражающие» натрию и калию, также кажутся нам солеными (таковы, в частности, ионы лития и аммония). В зависимости от того, в соединении с каким элементом нам попадутся калий и натрий, даже они могут показаться сладкими или кислыми. В некоторых случаях (типичный пример – хлорид кальция) одни и те же молекулы при низкой концентрации кажутся горькими, но становятся солеными, если концентрацию повысить. Калий также может «выключить» язык. При жевании чистого гимнемата калия (это вещество содержится в листьях гимнемы лесной) нейтрализуется миракулин – тот чудесный белок, который превращает кислое в сладкое. Факты говорят сами за себя: после приема гимнемата калия пропадает «сладкая накачка», которой наши язык и сердце подпитываются из глюкозы, сахарозы или фруктозы. Даже если насыпать на язык горку сахара, мы будем ощущать обычный песок [105].

Все приведенные факты подсказывают, что вкус – очень ненадежный индикатор при исследовании элементов. Странно, почему нас обманывает обычный калий, но в целом представляется, что питательные вещества «стараются» максимально подействовать на расположенные у нас в мозгу центры удовольствия. Что касается бериллия, то он, вероятно, обманывает нас лишь потому, что ни один человек не сталкивался с чистым бериллием вплоть до конца XVIII века, когда вскоре после революции этот металл в Париже смог получить один французский химик. У нас просто не было возможности развить здоровое неприятие к бериллию. Суть в том, что отчасти мы сформировались из-за воздействия окружающей среды. Хотя наш мозг идентифицирует различные вещества во время опытов в химической лаборатории и мы умеем ставить химические эксперименты, органы чувств не подчиняются разуму. Поэтому мы ощущаем чеснок в теллуре и сахар в бериллии.