Почему «натуральные» вещества радиоактивнее полученных в лаборатории и плохо ли это?

Истоки неприятия и боязни всего «химического», вероятно, следует искать в «манифесте экологов» — изданной в 1962 году книге Рейчел Карсон «Безмолвная весна». По мнению профессиональных ученых и специалистов в этой области, текст представляет собой скорее эмоциональное эссе, чем научный труд. Например, синтетические химикаты Карсон называет «зловещими и малопризнанными партнерами радиации», они «переходят от одного живого организма к другому в цепи отравления и смерти».

«Безмолвная весна», впрочем, сделала наш мир чуточку чище: под давлением общественных движений, организованных сторонниками Карсон, был введен запрет на применение свинецсодержащих присадок к бензину и ограничено использование ДДТ. Хотя злые языки поговаривают, что в последнем случае заслуга общественников не так и велика — просто у насекомых выработалась устойчивость к этому средству, и появились новые, более дешевые и эффективные инсектициды, а потому производство ДДТ свернулось само собой.

Однако ярлык «молчаливых убийц», некогда навешенный на синтезируемые в лабораториях вещества, никуда не делся, и общественное мнение предпочитает «натуральные» продукты, «органические» продукты или продукты «без химии».

Конечно, никаких «продуктов без химии» не существует: всё, что мы едим, пьем, вдыхаем, да и сам человек — результат множества химических процессов. В живых системах они протекают менее предсказуемо, чем в лаборатории, где мы можем влиять на конечный продукт, контролируя температуру синтеза, степень чистоты и концентрацию реагентов. А вот управлять количеством солнечных и пасмурных дней, периодичностью выпадения осадков и т. д. мы пока не научились. Меж тем именно от этих условий зависит содержание различных веществ в овощах, фруктах или злаках.

Популярная инфографика показывает, как выглядели бы упаковки самых обычных продуктов сельского хозяйства, если бы фермеров обязали указывать все химические компоненты, входящие в их состав. Впрочем, на такой картинке не отображены результаты «сюрпризов» природы.

Известны случаи хронического и острого отравления больших групп людей селеном и кадмием из-за потребления зерна или риса, выращенного на почве, под которой находились естественные природные залежи этих токсичных элементов.

Два абсолютно чистых образца одного и того же вещества, первый из которых «натуральный», а второй получен с помощью лабораторного синтеза, будут обладать одинаковыми характеристиками, в том числе и биохимическими.

Еще в 1806 году французский химик Жозеф Луи Пруст сформулировал закон, гласящий, что свойства веществ постоянны и не зависят от способа их получения и предыдущей обработки.

Адепты популяризации науки, не освоившие фактчекинг, говорят о том, что основной компонент эфирного масла жасмина — «натуральный» бензилацетат — и его аналог, синтезированный в лаборатории, невозможно различить в принципе. Они не правы.

В отличие от «искусственного», «натуральный» бензилацетат, выделенный из жасмина, будет слегка радиоактивен.

Дело в том, что цветы этого растения висели на ветке и до сбора участвовали в процессе углеродного обмена. А следовательно, в натуральном бензилацетате будет присутствовать содержащийся в атмосфере и земной коре радиоактивный изотоп углерода — C-14, причем в живых продуктах его столько же, сколько и в окружающей среде.

Период полураспада этого элемента составляет 5730 лет. Если сорвать цветы жасмина с ветки и выделить из них бензилацетат, углеродный обмен прекращается, и только теперь С-14 начинает распадаться, а его концентрация в веществе «природного происхождения» медленно, но неуклонно снижается.

В лабораторных же условиях бензилацетат синтезируется из нефтехимического сырья, не содержащего радиоактивного углерода. Ведь с момента смерти живых организмов, из которых образовались залежи «черного золота», прошло уже достаточно времени, чтобы весь С-14 распался.

Возможно, кто-то не ожидал такого подвоха от веществ натурального происхождения (обычно люди, подверженные хемофобии, также страдают и от радиофобии), но на самом деле ничего страшного здесь нет. Это один из тех маломощных источников β-излучения, что формируют естественный радиоактивный фон, и все организмы на Земле к нему уже адаптировались.

Более того, любой живой человек представляет собой слабый источник β-излучения.

Различить «натуральное» и «синтетическое» можно и методами химического анализа. Правда, в этом случае работники лаборатории будут исследовать не свойства или строение основного вещества (они абсолютно одинаковы), а присутствующие в образце микропримеси, которые разнятся в зависимости от способа его получения. Реакция организма на них часто бывает нежелательной, но где они опаснее — в синтетическом или натуральном продукте, — определить заранее невозможно.

Входящий в состав жевательных резинок и зубных паст карбамид (Е927b), известный также под менее благозвучным названием «мочевина», получают двумя способами. Первый, «химический», — реакция аммиака с углекислым газом. Второй, «натуральный», — переработка мочи крупного рогатого скота. И синтетический продукт в этом случае куда безопаснее, нежели тот, что добыт «естественным» путем.

В промышленности твердый карбамид-мочевину получают «в комплекте» с жидкой водой из газообразных аммиака и CO₂, которые благодаря разным агрегатным состояниям из образовавшейся смеси можно просто откачать.

А вот «натуральный» способ производства того же продукта представляет собой куда более сложный процесс. В моче есть аминокислоты и мочевая кислота. Они твердые, растворяются в воде примерно так же, как и мочевина, и избавиться от них полностью труднее, чем от углекислого газа. При этом отложение солей мочевой кислоты в суставах приводит к развитию подагрического артрита, так что лучше специально не потреблять — со жвачками ли, зубной пастой ли — тот продукт обмена веществ, который из организма выводится.

Конечно, можно практически полностью удалить мочевую кислоту из мочевины, но для этого нужно несколько (а то и несколько десятков!) стадий очистки. Так что тюбик зубной пасты с натуральным карбамидом будет стоить столько же, сколько эквивалентная по массе банка натуральной же черной икры.

Но иногда верно обратное, и в ряде случаев биологическое сырье служит более дешевым источником продукта.

Сегодня химики могут получить в лаборатории любое вещество, если его формула установлена. Лауреат Нобелевской премии 1975 года Роберт Вудворд в 1973-м сумел провести 100-стадийный химический синтез витамина В₁₂, структура которого была «аналогична натуральной».

Десятки и сотни килограммов сырья, 100 стадий — и лишь несколько миллиграммов целевого вещества. Очевидно, что описанная методика в данном случае лишена практического смысла и проще «добывать» B₁₂ из биологических источников.

Но зачастую получение и последующая очистка продукта в лаборатории обходятся дешевле, и тогда в дело вступает его величество синтез. В любом случае именно от строения вещества и свойств различных возможных примесей зависит решение о способе его получения.

Помимо «синтетических» и «натуральных», в последнее время (особенно в медицинской химии) популярность набирают «полусинтетические» продукты: часть элементов их структуры производит живой организм, а потом эту «биологическую» заготовку модифицируют в лабораториях и на промышленных предприятиях, придавая ей новые свойства. Так был получен самый популярный лекарственный препарат — ацетилсалициловая кислота, или аспирин.

Ивовая кора широко применялась в народной медицине как средство против жара и боли. В конце XIX века нашли ее активный компонент и назвали его «салициловой кислотой» (от лат. salix — «ива»). В 1897 году Феликс Хоффманн разработал способ получения производного этого вещества — ацетилсалициловой кислоты, которую запатентовали как «аспирин». Он оказался более эффективным жаропонижающим и болеутоляющим. В наше время салициловую кислоту проще и выгоднее синтезировать, а не выделять из ивовой коры. Однако есть множество лекарственных препаратов, которые дешевле производить полусинтетическим методом.

Противовирусное средство озельтамивир (торговая марка «Тамифлю») получают, модифицируя шикимовую кислоту, выделяемую из растительного сырья — китайского бадьяна (Illicium verum). Это более дешевый по сравнению с полным синтезом способ производства.

Противопоставление свойств одного и того же вещества природного и синтетического происхождения зачастую приводит к плачевным последствиям. Один из примеров — беспочвенные страхи по поводу формальдегида в вакцинах. Это соединение присутствует в самой обычной еде (фруктах, овощах, мясе, морепродуктах, зелени), в утке по-пекински (120 миллионных частей), копченом лососе (50 миллионных частей) и колбасах (20 миллионных частей). Оно образуется там в результате реакций, протекающих в ходе приготовления пищи. В организме здорового человека содержится около двух миллионных долей формальдегида — в нашем обмене веществ он играет важную роль и принимает участие в репликации ДНК.

Формальдегид применяют в фармацевтической и косметической промышленности в качестве консерванта. Хотя люди ничего не имеют против природных источников этого вещества, крошечные количества его «синтетического» аналога в лекарственных препаратах и косметике вызывают огромный общественный резонанс.

Однако в одной дозе вакцины формальдегида в сотни раз меньше, чем в обычной груше (100 микрограмм против 12 000).

После попадания этого «страшно опасного» вещества в кровь при инъекции его концентрация в организме и взрослого человека, и ребенка не изменится, не говоря уже о появлении каких-либо проблем со здоровьем. А вот отказ от вакцинации чреват серьезными последствиями: европейские СМИ говорят уже о десятках тысячах заболевших и десятках смертей от кори, которые можно было бы предотвратить, если бы люди согласились пройти эту медицинскую процедуру.

Хемофобия — одна из форм страха неизвестного. Противостоять ему сложно, но можно. Ведь равно как техно-, гомо- и ксенофобия, это не отклонение с точки зрения психологии и психиатрии, а приобретенные предубеждения.

Длительная разъяснительная работа, открытые лекции, книги, аудио- и видеоподкасты, возможно, позволили бы людям преодолеть страх перед синтетическими веществами и понять, что не всё «натуральное» прекрасно: ботулотоксин, компоненты смертельно ядовитых грибов и змеиного яда имеют природное происхождение. Тем не менее пока усилиями маркетологов агрессивная реклама продуктов питания или медикаментов строится на слоганах а-ля «Только из натуральных компонентов!», «Не содержит консервантов!» или «Никакой химии!», польза от таких разъяснений будет минимальной.