Химия, как известно, это наука, которая изучает превращение веществ, изменение их состава или строения. Выделение металлов из руд, крашение тканей, выделка кожи, скисание молока — все это результат химических реакций, известных людям с глубокой древности, то есть результат взаимодействия молекул различных веществ. Но как молекулы находят среди множества других молекул наилучшего партнера для взаимодействия?
Познанием этого и занимается новая область науки — супрамолекулярная химия, которая начала свое развитие с работ лауреата Нобелевской премии по химии 1987 года, французского ученого Жана Мари Лена. В Страсбурге он создал международный центр, где занимаются этим направлением.
Одна из главных особенностей супрамолекулярных систем — способность молекул к самоорганизации и самосборке, за счет которых, как известно, существует и функционирует живая природа.
Французский ученый Жан Мари Лен .
«Иногда кажется, что молекулы обладают своего рода разумом и ищут себе партнера столь же целенаправленно, как это делают живые организмы, например, насекомые», — подчеркивает один из учеников нобелевского лауреата, профессор химии Страсбургского университета Александр Варнек.
Однако ученые лишены предрассудков. Они изучают закономерности, позволяющие предугадать, из каких молекулярных «кирпичиков» сама собой будет возведена химическая структура того или иного соединения, какие в нем будут достоинства и недостатки. В итоге можно получить материалы с заранее заданными свойствами.
Ученые выяснили, что в основе процесса распознания молекулами друг друга лежит принцип «ключ — замок». Сколько бы у вас ни было ключей, каждый подходит только к своему замку. То же происходит и в биологических системах: самосборка элементов выполняется на основании молекулярной информации, которую молекулы и умеют читать.
Супрамолекулярные ансамбли бывают очень красивы.
Схемы супрамолекулярных соединений напоминают калейдоскопные узоры.
Способность молекул к самосборке и избирательному взаимодействию друг с другом обеспечивает, к примеру, образование двойных спиралей ДНК или возникновение иммунных реакций.
Процессы распознавания также успешно изучались такими известными российскими учеными, как Михаил Шемякин, Юрий Овчинников, и другими. Свой вклад в эту отрасль науки внесли и американцы Дональд Крам, Чарлз Педерсен, которые вместе с Жаном Мари Леном получили Нобелевскую премию. Несколько лет назад было создано российско-французское научное объединение SupraChem — «Супрамолекулярные системы в химии и биологии». Это очень удачный пример сотрудничества ученых двух стран в отдельно взятой научной области.
«Живая природа давно использует супрамолекулярный принцип, — говорит профессор Варнек. — Однако в ней число молекулярных кирпичиков сравнительно мало, и это не дает возможности варьировать формы бесконечно. Конечно, как показывает опыт, даже из 20 аминокислот или пяти нуклеотидов можно создать немало биологических систем. Но представьте, каким бесконечно многообразным может стать мир, если число таких кирпичиков увеличить?..
Не исключена даже возможность создания новых форм жизни, основанных совсем на других исходных веществах и принципах»…
В. ВЛАДИМИРОВ