# Праворукий мир: как невидимая симметрия управляет сексом и жизнью?

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=V3TtQGTYvaM
Канал: The Royal Institution
Опубликовано: 01.12.2025

---

Четвертая лекция профессора Чарльза Стирлинга из знаменитого цикла Рождественских лекций Королевского института посвященна удивительному феномену хиральности — «зеркальности» или «праворукости» и «леворукости» окружающего мира. На примере повседневных продуктов, гормонов и опасных ядов ученый демонстрирует, как пространственная ориентация мельчайших молекул определяет наши вкусы, управляет эмоциями и даже меняет ход биологических процессов. Это захватывающее погружение в химическую природу человека раскрывает глубокую связь между симметрией на микроуровне и нашей повседневной жизнью.

## 🍊 Зеркальный мир вкусов и запахов
[[JUMP:00:53]]

Мир, в котором мы живем, пронизан свойством «зеркальности» или хиральности. Человек по своей природе асимметричен: мы предпочитаем использовать одну руку вместо другой, и эта особенность прослеживается на протяжении всей истории человечества. Профессор Чарльз Стирлинг подчеркивает, что работа человеческого мозга и всего организма находится под строгим химическим контролем, который осуществляется посредством пространственно ориентированных, «зеркальных» молекул. В рамках лекции рассматривается влияние этих молекул, как поступающих в наш организм извне, так и являющихся его врожденной частью.

Удивительно, но даже самые привычные запахи и вкусы определяются пространственной формой молекул. Ярким примером служат апельсины и лимоны. В этих цитрусовых содержится одна и та же молекула — лимонен, однако в лимонах она присутствует в своей «леворукой» форме, а в апельсинах — в «праворукой». Таким образом, просто вдыхая аромат фруктов, мы поглощаем разные пространственные версии одного и того же вещества. 

Аналогичная ситуация складывается и с продуктами питания. Обычный мясной стейк содержит «праворукую» молочную кислоту, в то время как в бутылке обезжиренного молока находится ее «леворукая» копия. Потребляя эти продукты, человек принимает две разные версии одной молекулы.

## 👤 Эксперимент с перчатками: почему для распознавания симметрии нужен живой детектор
[[JUMP:03:53]]

Для того чтобы распознавать различия между правыми и левыми молекулами, нашему организму требуются специальные детекторы, которые сами должны обладать зеркальной асимметрией. Чтобы наглядно продемонстрировать этот принцип аудитории Королевского института, профессор Стирлинг пригласил на сцену юного волонтера по имени Ник. 

В рамках шуточного эксперимента Нику завязали глаза и предложили разобрать кучу «молекул», роль которых выполняли обычные левые и правые перчатки. Сначала мальчику выдали симметричный, «нехиральный» инструмент — лабораторные щипцы. С помощью щипцов Ник попытался вслепую разделить перчатки на правые и левые. Результат оказался предсказуемым: без собственного ощущения формы инструмента вероятность правильно определить перчатку была эквивалентна броску монеты (50 на 50). За три попытки Ник вытащил три одинаковые перчатки, не сумев распознать их пространственную ориентацию.

Ситуация кардинально изменилась, когда Нику разрешили использовать его собственные руки — «детекторы», которыми он успешно пользуется уже около 12 лет. Надевая перчатки на руки, волонтер мгновенно и безошибочно определил, где левая, а где правая перчатка. Этот простой, но элегантный опыт доказывает фундаментальное правило химии: для распознавания зеркальной симметрии детектор сам должен быть асимметричным.

## 🌿 Мята или тмин: как нос различает оптические изомеры
[[JUMP:07:38]]

Способность человеческого носа улавливать тончайшие нюансы запахов также напрямую связана с хиральностью. В следующем эксперименте, в котором принял участие волонтер Ричард, профессор продемонстрировал две бутылочки с изомерами одного и того же химического вещества под названием карвон. 

В оранжевых флаконах содержался «праворукий» карвон, который отвечает за характерный и свежий запах курчавой мяты. В синих флаконах находился «леворукий» карвон — источник узнаваемого аромата семян тмина. Ричард с завязанными глазами без труда смог отличить эти запахи друг от друга, безошибочно определяя, где находится «правая», а где «левая» молекула.

Этот эксперимент приводит к важному научному выводу: рецепторы в человеческом носу способны распознавать пространственную конфигурацию молекул. Подобное распознавание возможно только потому, что сам рецепторный механизм человека построен на основе гигантских зеркально асимметричных молекул белков.

## 💓 Гормоны под давлением: адреналин и химия выживания
[[JUMP:10:53]]

Зеркальные молекулы не только формируют наши ощущения, но и регулируют работу внутренних органов. Важнейшим классом таких веществ являются гормоны. Для демонстрации их действия на сцену была приглашена зрительница Хейли, которой подключили датчик измерения частоты сердечных сокращений.

Находясь перед большой аудиторией, Хейли испытывала естественное волнение, и ее пульс изначально составлял около 99–109 ударов в минуту. Когда ее состояние немного стабилизировалось и пульс опустился до 86 ударов, ассистент профессора, доктор Брайсон Гор, внезапно продемонстрировал ей огромный медицинский шприц с иглой, имитируя подготовку к инъекции. Пульс Хейли мгновенно подскочил выше 100 ударов в минуту.

Профессор Стирлинг объясняет этот всплеск мгновенным выбросом в кровь «праворукого» гормона адреналина, который вырабатывается надпочечниками. Адреналин разносится током крови по всему телу, включая сердце, и запускает эволюционную реакцию «бей или беги». Этот механизм повышает кровяное давление и делает мышцы более эффективными, позволяя организму либо храбро сражаться, либо быстро спасаться бегством.

## 🧬 Биология пола и скрытые опасности анаболиков
[[JUMP:14:44]]

Химический контроль на основе зеркальных молекул лежит и в основе половых различий. Профессор отмечает, что млекопитающие стали самым успешным видом на Земле благодаря своей теплокровности, адаптивности и половому размножению, за которым стоит чистая химия.

Главным мужским гормоном является тестостерон. Поступая в кровь, он вызывает развитие мужских вторичных половых признаков:

* Рост волос на лице;
* Понижение тембра голоса;
* Формирование крупных мышц, из-за чего мужчины в среднем крупнее женщин.

В женском организме ключевую роль играет гормон эстрон, который отвечает за репродуктивную функцию и регулирует выход яйцеклеток из яичников.

Оба этих половых гормона относятся к классу стероидов и представляют собой строго ориентированные зеркальные молекулы. Профессор Стирлинг предостерегает от опасности злоупотребления синтетическими аналогами тестостерона. По его словам, когда атлеты ошибочно принимают стероиды для ускоренного наращивания мышечной массы, это необратимо нарушает тонкий половой баланс в организме и вызывает вспышки неконтролируемой агрессии, что является прямым следствием гормонального сбоя.

## 🦷 Свидетели веков: как зубы помогают археологам определять возраст останков
[[JUMP:18:20]]

Переходя к вопросам археологии и цитируя шекспировского «Гамлета» («Увы, бедный Йорик!»), профессор Стирлинг демонстрирует, как хиральные свойства молекул помогают раскрывать тайны прошлого. В дентине человеческих зубов, который отличается невероятной прочностью и долговечностью, содержится хиральная аспарагиновая кислота.

В момент рождения человека (и в период формирования зубов) аспарагиновая кислота в дентине практически на 100% является «леворукой». Однако с течением времени в течение жизни и, что особенно важно, после смерти человека, часть «леворуких» молекул самопроизвольно превращается в «праворукие». Этот процесс называется рацемизацией, и он непрерывно продолжается на протяжении сотен лет.

Измеряя соотношение левых и правых изомеров аспарагиновой кислоты в зубах, ученые могут с высокой точностью устанавливать возраст человеческих останков. Этот метод неоценим для археологии в тех случаях, когда возраст находок составляет всего несколько веков. Традиционный радиоуглеродный анализ на таких коротких дистанциях не работает, в то время как «зубной» метод позволяет, к примеру, безошибочно датировать японский могильный курган IX веком нашей эры.

## 🍲 Секрет соевого соуса и заблуждения о вреде «химии»
[[JUMP:21:06]]

Во время лекции профессор Стирлинг решил немного перекусить прямо на сцене, воспользовавшись услугами импровизированного ресторана Королевского института и палочками для еды. Главным объектом внимания в его тарелке с азиатской лапшой стал соевый соус. В японской культуре уникальный вкус этого соуса описывается словом «умами», что означает «восхитительный». 

По мнению лектора, так называемые «пищевые фанатики» совершают огромную ошибку, когда используют слово «химикат» как ругательство и требуют полностью исключить подобные добавки из рациона. Профессор называет эти заявления абсолютной чепухой. 

Активным ингредиентом соевого соуса является глутамат натрия — соль глутаминовой кислоты. Данная кислота выступает важнейшей составной частью природных белков, из которых состоит и наше собственное тело. Таким образом, добавляя соус в пищу, мы лишь подпитываем организм тем веществом, которое в нем уже заложено природой.

## 🏴‍☠️ Путешествия капитана Блая и смертельный яд плодов аки
[[JUMP:23:00]]

Профессор переносит слушателей на 200 лет назад, во времена великих географических открытий, когда исследователи сочетали мореплавание с ботаникой. Одним из таких людей был капитан Уильям Блай (знаменитый капитан корабля «Баунти»), бывший, как и Джеймс Кук, членом Королевского общества. Блай занимался транспортировкой растений по всему Тихому океану, в частности, перевез хлебное дерево из Таити в Вест-Индию, где оно стало основой рациона. Капитан Блай был жестким человеком и заботился о сохранности саженцев в трюмах сильнее, чем о матросах, выделяя растениям больше пресной воды, что в итоге и привело к легендарному бунту на «Баунти».

Среди растений, которые перевозил Блай, было дерево аки, получившее в его честь ботаническое название *Blighia sapida*. Его плоды выглядят крайне аппетитно, однако в незрелом виде они таят в себе смертельную опасность. В незрелых плодах содержится небольшая хиральная молекула сильнейшего яда. 

Этот растительный токсин связывает историю капитана Блая с исследовательскими лабораториями Шеффилда, где работает профессор Стирлинг. Попадая в организм ребенка, яд блокирует работу ферментов, отвечающих за производство глюкозы, и критически снижает уровень сахара в крови, что может привести к летальному исходу. Спасти отравленного ребенка можно простым и своевременным введением раствора глюкозы. В Шеффилде команда Стирлинга совместно с биохимиком профессором Полом Энгелем, экспертом в энзимологии, ведет работу по изучению того, как именно эта маленькая хиральная молекула блокирует «фабрику» по производству глюкозы.

## 🚬 Bryson Special: из чего состоит сигарета и как никотин отравляет легкие
[[JUMP:27:09]]

Еще одним общеизвестным примером опасного хирального яда является никотин, содержащийся в табаке. Для демонстрации последствий курения доктор Брайсон Гор собрал специальный аппарат — «Брайсон Спешл». Эта курительная машина наглядно имитирует губы, горло и легкие человека.

В процессе быстрого выкуривания сигареты аппаратом зрители смогли увидеть, как на стенках стеклянной трубки мгновенно конденсируется густая коричневая смола. Профессор напоминает, что именно эта смола оседает в легких курильщика, а содержащиеся в ней канцерогенные вещества напрямую вызывают рак легких. Сам же никотин, будучи хиральным ядом, проникает в кровоток, резко увеличивает частоту сердечных сокращений и разрушает печень. Но самое опасное свойство никотина заключается в том, что он вызывает сильнейшее привыкание, заставляя человека снова и снова вдыхать канцерогенный дым.

Кроме того, при частичном сгорании табака выделяется угарный газ (монооксид углерода). Он необратимо связывается с гемоглобином — гигантской хиральной молекулой нашей крови, лишая ее способности переносить кислород к тканям и органам. 

Чтобы продемонстрировать этот эффект, на сцену пригласили некурящего волонтера Джонни. Тест его дыхания на специальном приборе показал минимальный, безопасный уровень угарного газа, что подтвердилось зеленым сигналом индикатора. Затем аналогичный тест прошел доктор Брайсон Гор, предварительно выкуривший одну сигарету. Показания прибора на его выдохе устремились далеко вверх по шкале. Это наглядно доказало, что после единственной сигареты кровь человека на некоторое время становится гораздо менее эффективной в транспортировке кислорода.

## 💊 Трагедия талидомида и рождение асимметричного синтеза
[[JUMP:33:15]]

После продуктов питания вторыми по объемам потребления химикатами, которые человек вводит в свое тело, являются лекарства. За исключением аспирина, большинство современных медицинских препаратов состоят из хиральных молекул. Они позволяют успешно контролировать такие тяжелые состояния, как артрит, гипертония и астма, колоссально повысив качество жизни человечества за последние 50 лет.

Однако история знает и примеры катастроф, вызванных игнорированием зеркальной природы молекул. Профессор Стирлинг продемонстрировал архивные кадры с людьми, родившимися без рук или ног. Все они стали жертвами медицинского препарата под названием талидомид, который массово прописывали беременным женщинам в 1960-х годах как эффективное средство от утренней тошноты. 

Последующее расследование причин массовых врожденных дефектов показало, что талидомид поставлялся в виде смеси двух зеркальных изомеров. «Праворукая» молекула талидомида успешно выполняла лечебную функцию и снимала тошноту, тогда как ее «леворукий» зеркальный двойник оказывал страшное тератогенное воздействие на развивающийся плод. 

Эта трагедия заставила мировую науку и фармацевтическую индустрию кардинально пересмотреть стандарты создания лекарств. Возникла острая необходимость синтезировать и тестировать каждый зеркальный изомер строго изолированно друг от друга. Так зародилось направление, получившее название асимметричный синтез.

## ⚙️ Молекулярные машины и золотые зеркала Шеффилда
[[JUMP:37:24]]

Суть проблемы классического синтеза заключается в том, что при добавлении нового химического компонента к симметричной молекуле-предшественнику реакция с одинаковой вероятностью (50 на 50) идет как с правой, так и с левой стороны, создавая смесь изомеров. Чтобы получить только один конкретный изомер, можно искусственно заблокировать одну из сторон молекулы. Но такой путь долог, экономически невыгоден и оставляет много отходов, поскольку блокирующую группу затем приходится удалять.

Идеальным решением стал каталитический асимметричный синтез. С помощью специального демонстрационного макета — механической «молекулярной машины» — Чарльз Стирлинг показал, как хиральный катализатор позволяет непрерывно и избирательно направлять новые элементы строго на нужную (правую или левую) сторону молекулы-мишени, штампуя чистые изомеры без лишних стадий. Этот подход сегодня находится на передовой коммерческой фармацевтической химии.

В завершение химического блока профессор поделился результатами текущих исследований своей лаборатории в Шеффилде. Ученые создают тончайшие пластины из стекла, покрытые идеально гладким слоем золота, на которое «насаживаются» хиральные молекулы со специальным липким концом. На одном квадратном сантиметре такого золотого зеркала помещается около миллиарда зеркально ориентированных молекул. 

Эта конструкция представляет собой рукотворную модель биологической клеточной мембраны. Для иллюстрации ее работы на сцену вышли шесть волонтеров, изображающих поток молекул над мембраной. Проходя мимо демонстрационного стенда с закрепленными правыми перчатками, волонтеры должны были попытаться пожать им руки своей естественной рукой. В результате полноценное рукопожатие смогли зафиксировать только три «праворукие» молекулы, тогда как «леворукие» беспрепятственно пролетели мимо. Данный эксперимент моделирует работу естественных биологических рецепторов нашего тела, избирательно улавливающих только компоненты с правильной пространственной ориентацией.

## 🧪 Превращение пигмеев в гигантов: революция полимеров
[[JUMP:45:38]]

До сих пор речь шла исключительно о малых молекулах, которые лектор в шутку назвал «пигмеями». Однако в химии огромную роль играют и «хиральные гиганты». Человек научился создавать их самостоятельно, хотя природа занимается этим гораздо дольше.

Процесс превращения молекул-пигмеев в гиганты профессор продемонстрировал в реальном времени. В стеклянную трубку с подвижной, легко текучей жидкостью, состоящей из малых молекул (примерно по 20 атомов в каждой), добавили каплю синего катализатора и тщательно перемешали. После того как на пробирку направили луч яркого света, жидкое вещество мгновенно затвердело. 

Произошла реакция полимеризации: от 1 000 до 10 000 малых молекул «взялись за руки», образовав единую гигантскую молекулярную цепь. Такие вещества называют полимерами (от греческого *poly* — много, и *meros* — часть). Превращение жидких мономеров в твердые полимеры легло в основу колоссальной полимерной индустрии (производство ПВХ, полиэтилена и т.д.), которая за последние 50 года полностью изменила наш быт и интерьер кухонь. Масштабы этой сферы огромны: по статистике, треть всех дипломированных химиков в мире работают именно в области полимеров.

## 🥔 Природные резервы: крахмал, гликоген и полисмен по имени инсулин
[[JUMP:49:34]]

В то время как человечество производит синтетические полимеры всего около полувека, природа успешно занимается этим уже более трех миллиардов лет. Ее главным и излюбленным «кирпичиком» для построения полимеров является молекула глюкозы. Соединяя молекулы глюкозы в длинные цепи, растения создают крахмал. Разрезав обычный картофель, лектор демонстрирует крахмальные гранулы — это стратегический запас питания, который растение использует весной для роста своего стебля.

Человеку тоже необходим резерв глюкозы, но наш организм трансформирует ее не в крахмал, а в полимер под названием гликоген. Продемонстрировав анатомическую модель скелета с внутренними органами по имени Эндрю, профессор вынул печень. Печень — самый крупный внутренний орган человека, и примерно 8% ее массы занимает именно гликоген. 

Гликоген — это наше топливо для физических нагрузок. Когда человек пробегает короткую дистанцию в 100 ярдов, он полностью сжигает весь запас чистой глюкозы, растворенной в крови (около 5 граммов). Если бежать дальше, печень начинает расщеплять накопленный гликоген обратно до глюкозы, выбрасывая ее в кровь для поддержания сил. Именно поэтому марафонцы перед забегами усиленно едят пасту, богатую растительным крахмалом, чтобы максимально заполнить свои гликогеновые депо в печени.

Контроль за уровнем сахара в крови осуществляет строгий «полисмен» — гигантская хиральная молекула белка под названием инсулин. Если этот регулятор перестает выполнять свои обязанности, у человека развивается тяжелое заболевание — сахарный диабет, требующее постоянного внешнего контроля за уровнем глюкозы и своевременного приема пищи.

## 🍬 Оксфордский глюкометр и финальный кулинарный эксперимент
[[JUMP:53:42]]

Для экспресс-мониторинга уровня сахара в крови используется специальный портативный прибор, который изобрел старинный друг профессора Стирлинга — оксфордский профессор Алан Хилл. Чтобы показать его работу, лектор снова обратился за помощью к своему бессменному ассистенту с говорящей для донорства фамилией — доктору Брайсону Гору.

У Брайсона взяли крошечную каплю крови и нанесли ее на специальную тест-полоску, внутри которой находится «хиральный гигант» — фермент, реагирующий исключительно на глюкозу и посылающий электрический сигнал в прибор. Через 30 секунд прибор выдал результат: 3.8 миллимоля на литр. Профессор пояснил, что у здорового человека нормальные показатели составляют от 4 до 6 ммоль/л, поэтому результат Брайсона слегка занижен, что неудивительно, учитывая его тяжелую и изнурительную работу в качестве ассистента на протяжении всей лекции.

В финале лекции, проходящей в праздничные рождественские дни, авторы решили провести забавный кулинарный эксперимент по созданию «вкусного хирального гиганта». Защитившись специальной одеждой, Брайсон Гор начал активно нагревать и перемешивать обычную глюкозу на открытом пламени горелки. Спустя некоторое время химическое превращение мономера в полимер завершилось, подарив залу кондитерское лакомство — домашнюю ириску (тоффи). На этой сладкой ноте профессор Стирлинг объявил о завершении четвертой лекции, пообещав в следующий раз еще глубже вторгнуться на территорию удивительных молекулярных гигантов.