Как живые организмы синтезируют токсичные вещества

Неприметные живые фабрики

Кандидат химических наук Антон Миндубаев, Федеральный исследовательский центр Казанского научного центра РАН.

Красная водоросль A. armata — природный продуцент четырёххлористого углерода. Этот опасный метаболит водоросль вырабатывает в качестве защитного механизма от хищников. С его помощью она отпугивает травоядных и предотвращает биообрастание. Водоросль обычно развивается на каменистых днищах на глубине около 40 м. Фото из статьи: Neto A. I. A., Prestes A. C. L. et. al, (2020). Biodiversity Data Journal 8: e57510, CC BY 4.0.

Знакомясь с трудами по химии природных соединений, невольно замечаешь следующее. Нередко подобные работы посвящены поиску отличий химии, изучающей природные вещества, от органической и неорганической химии, которые, в свою очередь, исследуют продукты переработки полезных ископаемых. Как правило, делается акцент на сложности природных структур и трудности их синтеза. Чтобы представить, насколько сложен синтез подобных молекул, можно вспомнить о работах выдающегося американского химика, нобелевского лауреата Роберта Вудворда, который синтезировал хлорофилл и кобаламин (витамин B12). Синтез хлорофиллов он завершил в 1960 году, начав его в 1956-м. Для воссоздания сложнейшей структуры зелёного вещества листьев понадобилось более 20 этапов. Ещё больше времени Вудворд затратил на синтез витамина В12. К данной работе он приступил в 1961 году, а закончил её и опубликовал в 1973-м. Синтез включал почти 100 стадий, каждая из которых тщательно планировалась и анализировалась. Оба блестящих исследования выполнены исключительно для демонстрации могущества науки, никакого практического значения они не имели, но стали поворотным пунктом в развитии органической химии. Нобелевскую премию Вудворду дали по совокупности работ за синтез многих природных соединений. Но именно синтезы кобаламина и хлорофилла были самыми трудными и потому вошли в историю науки.