Facebook - konwersja
Czytaj fragment
Pobierz fragment

Znikająca łyżeczka. Dziwne opowieści chemicznej treści - ebook

Format ebooka:
EPUB
Format EPUB
czytaj
na czytniku
czytaj
na tablecie
czytaj
na smartfonie
Jeden z najpopularniejszych formatów e-booków na świecie. Niezwykle wygodny i przyjazny czytelnikom - w przeciwieństwie do formatu PDF umożliwia skalowanie czcionki, dzięki czemu możliwe jest dopasowanie jej wielkości do kroju i rozmiarów ekranu. Więcej informacji znajdziesz w dziale Pomoc.
Multiformat
E-booki w Virtualo.pl dostępne są w opcji multiformatu. Oznacza to, że po dokonaniu zakupu, e-book pojawi się na Twoim koncie we wszystkich formatach dostępnych aktualnie dla danego tytułu. Informacja o dostępności poszczególnych formatów znajduje się na karcie produktu.
, MOBI
Format MOBI
czytaj
na czytniku
czytaj
na tablecie
czytaj
na smartfonie
Jeden z najczęściej wybieranych formatów wśród czytelników e-booków. Możesz go odczytać na czytniku Kindle oraz na smartfonach i tabletach po zainstalowaniu specjalnej aplikacji. Więcej informacji znajdziesz w dziale Pomoc.
Multiformat
E-booki w Virtualo.pl dostępne są w opcji multiformatu. Oznacza to, że po dokonaniu zakupu, e-book pojawi się na Twoim koncie we wszystkich formatach dostępnych aktualnie dla danego tytułu. Informacja o dostępności poszczególnych formatów znajduje się na karcie produktu.
(2w1)
Multiformat
E-booki sprzedawane w księgarni Virtualo.pl dostępne są w opcji multiformatu - kupujesz treść, nie format. Po dodaniu e-booka do koszyka i dokonaniu płatności, e-book pojawi się na Twoim koncie w Mojej Bibliotece we wszystkich formatach dostępnych aktualnie dla danego tytułu. Informacja o dostępności poszczególnych formatów znajduje się na karcie produktu przy okładce. Uwaga: audiobooki nie są objęte opcją multiformatu.
czytaj
na tablecie
Aby odczytywać e-booki na swoim tablecie musisz zainstalować specjalną aplikację. W zależności od formatu e-booka oraz systemu operacyjnego, który jest zainstalowany na Twoim urządzeniu może to być np. Bluefire dla EPUBa lub aplikacja Kindle dla formatu MOBI.
Informacje na temat zabezpieczenia e-booka znajdziesz na karcie produktu w "Szczegółach na temat e-booka". Więcej informacji znajdziesz w dziale Pomoc.
czytaj
na czytniku
Czytanie na e-czytniku z ekranem e-ink jest bardzo wygodne i nie męczy wzroku. Pliki przystosowane do odczytywania na czytnikach to przede wszystkim EPUB (ten format możesz odczytać m.in. na czytnikach PocketBook) i MOBI (ten fromat możesz odczytać m.in. na czytnikach Kindle).
Informacje na temat zabezpieczenia e-booka znajdziesz na karcie produktu w "Szczegółach na temat e-booka". Więcej informacji znajdziesz w dziale Pomoc.
czytaj
na smartfonie
Aby odczytywać e-booki na swoim smartfonie musisz zainstalować specjalną aplikację. W zależności od formatu e-booka oraz systemu operacyjnego, który jest zainstalowany na Twoim urządzeniu może to być np. iBooks dla EPUBa lub aplikacja Kindle dla formatu MOBI.
Informacje na temat zabezpieczenia e-booka znajdziesz na karcie produktu w "Szczegółach na temat e-booka". Więcej informacji znajdziesz w dziale Pomoc.
Wydawnictwo:
Tłumacz:
Data wydania:
8 listopada 2017
Czytaj fragment
Pobierz fragment
39,90
Cena w punktach Virtualo:
3990 pkt.

Znikająca łyżeczka. Dziwne opowieści chemicznej treści - ebook


Niezwykłe historie o pierwiastkach chemicznych i tym, co się za nimi kryje: nauce, historii, pieniądzach, mitologii, sztuce i medycynie.

Dlaczego Gandhi nie znosił jodu (I, 53)? W jaki sposób rad (Ra, 88) niemal zrujnował reputację Marii Skłodowskiej-Curie? I dlaczego gal jest ulubionym pierwiastkiem laboratoryjnych żartownisiów?*

Tablica Mendelejewa to jedno największych osiągnięć nauki, ale też skarbnica wiedzy o przygodach, zdradzie i obsesji. Za każdym elementem układu okresowego stoją fascynujące historie; każdy pierwiastek gra ważną rolę w historii ludzkości i w życiu (często) szalonych naukowców, którzy go odkryli. Znikająca łyżeczka jest doskonałym połączeniem rzetelnej wiedzy naukowej i fascynujących opowieści ukazujących ludzką inwencję, badania i odkrycia – od Wielkiego Wybuchu po nasze czasy.

*Wyobraź sobie, że odwiedzasz kumpla chemika, który częstuje cię herbatą. Gdy wkładasz do niej łyżeczkę, by zamieszać gorący płyn, ta znika ci w rękach… a kolega pęka ze śmiechu na widok twojej miny. To klasyczny dowcip nerdów pracujących w laboratorium: lepienie łyżeczek z galu, łatwo formowalnego metalu, który w temperaturze pokojowej ma formę stałą, ale już w 29 stopniach Celsjusza zaczyna się rozpuszczać.

Kolejny bestseller autora Dziwnych przypadków ludzkiego mózgu

Kategoria: Popularnonaukowe
Zabezpieczenie: Watermark
Watermark
Watermarkowanie polega na znakowaniu plików wewnątrz treści, dzięki czemu możliwe jest rozpoznanie unikatowej licencji transakcyjnej Użytkownika. E-książki zabezpieczone watermarkiem można odczytywać na wszystkich urządzeniach odtwarzających wybrany format (czytniki, tablety, smartfony). Nie ma również ograniczeń liczby licencji oraz istnieje możliwość swobodnego przenoszenia plików między urządzeniami. Pliki z watermarkiem są kompatybilne z popularnymi programami do odczytywania ebooków, jak np. Calibre oraz aplikacjami na urządzenia mobilne na takie platformy jak iOS oraz Android.
ISBN: 978-83-7229-710-5
Rozmiar pliku: 2,2 MB

FRAGMENT KSIĄŻKI

Wstęp

WSTĘP

Pamiętam, że kiedy byłem mały, czyli na początku lat osiemdziesiątych, dosłownie nic nie mogło zahamować potoku słów wydobywającego się z moich ust. Wszystko jedno, czy akurat coś jadłem, czy siedziałem z dentystyczną łopatką między zębami, czy miałem w buzi koniec sznurka od balonu, nic mnie nie mogło powstrzymać. Nie przeszkadzał mi nawet brak słuchaczy. Zresztą właśnie dzięki temu nawykowi mówienia narodziła się moja fascynacja układem okresowym pierwiastków – a stało się to w dniu, w którym po raz pierwszy zostałem sam w pokoju z termometrem umieszczonym pod językiem. W pierwszych klasach podstawówki zapalenie gardła miałem co najmniej kilka razy w roku, a ból towarzyszący przełykaniu w zasadzie nigdy się nie kończył. Przyznam szczerze, że chętnie zostawałem w domu i nie miałem szczególnych oporów przed leczeniem się lodami waniliowymi z polewą czekoladową. W dodatku za każdym razem miałem nową szansę na stłuczenie termometru rtęciowego, no wiecie, takiego, jakiego używało się przed laty.

Wystarczyło, bym nieco się zapomniał i spróbował głośno odpowiedzieć na postawione w myślach pytanie, a termometr wymykał mi się z ust i roztrzaskiwał na drewnianej podłodze, po której we wszystkie strony rozbiegały się natychmiast maleńkie kuleczki rtęci. Dosłownie moment później moja matka, mimo swoich chorych stawów biodrowych, lądowała na podłodze i rozpoczynało się widowisko pod tytułem zaganianie kuleczek. Używając wykałaczki niczym zminiaturyzowanego kija hokejowego, popychała pierwszy z brzegu drżący paciorek w stronę innego. Wreszcie, zachęcone ostatnim szturchańcem, kuleczki łączyły się ze sobą – i tam, gdzie przed chwilą znajdowały się dwa koraliki, widać było już tylko nieskazitelnie gładką kulę. Moja rodzicielka ponawiała tę magiczną sztuczkę z kolejnymi koralikami, przetaczając stale rosnącą kulkę po całej podłodze.

Kiedy rtęć była już zebrana, nadchodził czas na plastikową buteleczkę po tabletkach, znajdującą się na półce z durnostojkami w kuchni, między starym pluszowym misiem z wędką w łapce a niebieskim ceramicznym kubkiem, przywiezionym w 1985 roku z rodzinnego zjazdu. Kulka była wtaczana na papierową kopertę i po chwili najnowsza porcja rtęci dołączała do większej kulki – wielkości orzecha – już zebranej w butelce. Czasami, zanim butelka wróciła na półkę, matka nalewała trochę rtęci do zakrętki i pozwalała, bym razem z rodzeństwem przyglądał się przez chwilę, jak futurystyczny metal krąży po okręgu, bez końca rozdzielając się na mniejsze strużki i łącząc się z powrotem. Zawsze było mi okropnie żal dzieciaków, których matki bały się rtęci do tego stopnia, że trzymały je z dala nawet od tuńczyka. A przecież średniowieczni alchemicy, choć owładnięci żądzą złota, za najbardziej potężną i poetycką siłę we wszechświecie uważali właśnie rtęć. W dzieciństwie w pełni podzielałem ten pogląd. Wierzyłem, że to, co dotyczy rtęci, przekracza zwykłe, prozaiczne podziały na płynne i stałe, metal i wodę albo piekło i niebo. Nie miałem wątpliwości, że rtęć kryje w sobie tajemniczą, nieziemską siłę. Dopiero później dowiedziałem się, że zachowuje się tak dziwnie, ponieważ jest pierwiastkiem.

Inaczej niż wodę czy dwutlenek węgla, czy niemal wszystko, z czym stykamy się na co dzień, rtęci nie da się podzielić na składowe. Właściwie rtęć to jeden z wyjątkowo sekciarskich pierwiastków: jej atomy lubią przebywać w swoim towarzystwie, a kontakty ze światem zewnętrznym ograniczają jak tylko się da, zwijając się w kulkę. Większość cieczy, które rozlewałem w dzieciństwie, tak się nie zachowywała. Woda płynęła szeroką strugą, podobnie olej, ocet czy słabo ścięta galaretka. Ale nie rtęć. Rodzice zawsze przestrzegali mnie, bym nie chodził boso po podłodze, na której wcześniej rozbiłem termometr, bo niewidoczne drobiny szkła łatwo mogą wbić mi się w stopę. Nie przypominam sobie jednak, by mówili coś podobnego o rtęci.

Długo byłem wyczulony na wszelkie wzmianki o pierwiastku 80., czy to w książkach, czy w szkole, tak jak inni zwracają uwagę na nazwisko dawnego szkolnego kolegi pojawiające się w prasie. Pochodzę z Wielkich Równin i na lekcjach uczyłem się o wyprawie Lewisa i Clarka i o tym jak przemierzali Dakotę Południową i pozostałą część Luizjany¹ wyposażeni w kompasy, mikroskop, sekstanty, trzy rtęciowe termometry i inne instrumenty. Nikt nie powiedział mi jednak wówczas, że podróżnicy mieli ze sobą także około sześciuset środków na przeczyszczenie zawierających rtęć, każdy wielkości czterech dzisiejszych aspiryn. Środki te nosiły nazwę Pigułek Przeciwbiegunkowych Doktora Rusha, na pamiątkę Benjamina Rusha, sygnatariusza Deklaracji Niepodległości i bohaterskiego medyka, który pozostał w Filadelfii podczas epidemii żółtej febry w 1793 roku. Jego ulubionym lekarstwem, które zapisywał na niemal każdą chorobę, był mętny koktajl z chlorku rtęci. Mimo sporego postępu medycyny, który dokonał się w ciągu czterech stuleci poprzedzających XIX wiek, licznym ówczesnym medykom wciąż bliżej było do znachorów niż do przedstawicieli służby zdrowia. Jako zwolennicy tzw. magii sympatycznej² twierdzili, że piękna i pełna powabu rtęć, wywołująca nieprzyjemne skutki, doskonale służy pacjentom – opierając się na założeniu, że „trucizna zwalcza truciznę”. Doktor Rush zmuszał pacjentów do przyjmowania płynnego koktajlu z rtęcią aż do chwili, gdy pojawiał się u nich ślinotok. Jeśli kuracja trwała kilka tygodni, pacjentom zaczynały wypadać zęby i włosy. Dziś nie ma wątpliwości co do tego, że to cudowne lekarstwo ostro zatruło czy wręcz zabiło całe rzesze ludzi, którzy przetrwaliby zakażenie żółtą febrą. Ale nic to; po przetestowaniu swej terapii na pacjentach w Filadelfii i dopracowaniu składu leku dziesięć lat później doktor przygotował dla Meriwethera Lewisa i Williama Clarka spory zapas osobno zapakowanych pigułek. Przyjmowanie „lekarstwa” przez członków słynnej wyprawy miało pewien korzystny skutek uboczny, choć nie dla pacjentów. Dzięki jego stosowaniu archeolodzy mogą obecnie namierzyć dawne obozowiska. Jako że członkowie ekspedycji żywili się dość przypadkowymi produktami i pili wodę z niepewnych źródeł, właściwie zawsze któryś z nich miał problemy żołądkowe. Do dziś w wielu miejscach, w których odkrywcy wykopali latrynę, wykrywa się spore stężenia rtęci. To właśnie skutek świetnego działania pigułek doktora Rusha – nazywanych też pigułkami piorunującymi.

Oczywiście o rtęci wspominano również w szkole. Kiedy nauczyciel pokazał nam plakat z układem okresowym pierwiastków, rzuciłem się, żeby odnaleźć na nim rtęć, ale nigdzie jej nie dostrzegłem. Rzecz jasna, jest tam, na swoim miejscu, między złotem – tak jak ona miękkim i gęstym, oraz talem – tak jak ona trującym. Tyle tylko, że symbol rtęci, Hg, składa się z dwóch liter, które nawet nie występują w jej nazwie. Znalazłszy rozwiązanie tej zagadki (skrót pochodzi od łacińskiego słowa hydragyrum, czyli „płynnego srebra”) dostrzegłem, jak ogromny wpływ na układ okresowy wywarły starożytne języki i mitologia – co zresztą nie zmieniło się do dziś: najlepszym dowodem są nazwy nadawane nowo odkrywanym superciężkim pierwiastkom z dolnego rzędu tabeli.

Ale informacje o rtęci pobrzmiewały też na zajęciach z literatury. Wiadomo, że wytwórcy kapeluszy używali roztworu azotanu rtęci (II) do oddzielania futra od skóry, a ponieważ niemal stale przebywali w oparach rtęci, stopniowo tracili włosy i władze umysłowe. Szalony Kapelusznik z Alicji w Krainie Czarów nie wziął się znikąd. W końcu dotarło do mnie, jak bardzo trująca jest rtęć, co przy okazji pomogło mi zrozumieć, dlaczego pigułki przeciwbiegunkowe doktora Rusha tak dobrze działały na przeczyszczenie: organizm zawsze stara się jak najszybciej pozbyć trucizny, także rtęci. Ale choć jej połykanie jest szkodliwe, wdychanie oparów okazuje się jeszcze groźniejsze w skutkach. Opary rtęci niszczą „kabelki” w ośrodkowym układzie nerwowym i dosłownie wypalają dziury w mózgu, wywołując objawy podobne do zaawansowanego alzheimera.

Im więcej dowiadywałem się o niebezpieczeństwach związanych z rtęcią, tym bardziej fascynowało mnie jej destrukcyjne piękno. „Tygrysie, błysku w gąszczach mroku” – jak napisał William Blake³. Kilka lat później moi rodzice odnowili kuchnię, a półka z buteleczką oraz misiem trzymającym wędkę zniknęły ze ściany. Przedmioty trafiły do kartonowego pudła. Kiedy niedawno odwiedziłem dom rodzinny, przekopałem zawartość kartonu. Na dnie znalazłem butelkę z zieloną naklejką. Otworzyłem ją i zajrzałem do środka. Poruszając nią nieco na boki, wyraźnie poczułem, jak zmienia się ciężar wewnątrz, wprawiony w ruch po okręgu; a kiedy zerknąłem do środka, mój wzrok natychmiast przyciągnęły drobiny rozchlapane na ściankach. Połyskiwały ze środka niczym maleńkie krople wody, tak doskonałe, że aż nierzeczywiste. W dzieciństwie kropelki rtęci kojarzyły mi się jedynie z gorączką. Tym razem, dobrze już rozumiejąc skupioną grozę ich symetrii – poczułem nagły chłód.

Zaciekawiony tym jednym pierwiastkiem zgłębiałem historię, etymologię, alchemię, mitologię, literaturę, psychologię i dowiedziałem się sporo o truciznach1. A przecież podobnych niezwykłych opowieści jest dużo więcej – wiele z nich poznałem w trakcie studiowania przedmiotów ścisłych, także dzięki profesorom, którzy dawali się podpuszczać i zaniedbując swoją pracę naukową, opowiadali mi przeróżne smakowite anegdoty.

Muszę przyznać, że jako student fizyki wiążący swoją przyszłość raczej z pisarstwem niż z pracą badawczą czułem się nieco głupio wśród uzdolnionych kolegów kochających ten przedmiot i doświadczenia w stopniu, który nigdy nie stał się moim udziałem. Spędziłem pięć chłodnych lat w Minnesocie i ukończyłem fizykę z wyróżnieniem, ale mimo strawienia setek godzin w laboratorium, mimo wykucia na blachę tysięcy wzorów, mimo rysowania dziesiątków tysięcy schematów z pozbawionymi tarcia bloczkami i równiami pochyłymi – tarcie można pominąć – najwyżej ceniłem historie opowiadane przez moich ulubionych profesorów. Historie dotyczące Gandhiego, Godzilli czy pewnego wyznawcy eugeniki, który podkradłszy cudze odkrycie związane z germanem, chciał się załapać na Nagrodę Nobla. Albo te o kawałkach wybuchowego sodu, które wrzucone do rzeki, zabijały ryby, zapewniając obfity połów; czy o technikach w wahadłowcu, którzy w poczuciu nieziemskiej błogości przenieśli się na tamten świat wskutek uduszenia azotem. Była też niezwykła opowieść o profesorze, byłym pracowniku mojej uczelni, który przeprowadzał eksperymenty na swoim własnym rozruszniku serca, zasilanym plutonem – profesor na zmianę przyspieszał i spowalniał działanie rozrusznika, stojąc obok gigantycznego uzwojenia i odpowiednio przy nim majstrując.

Z wypiekami na twarzy pochłaniałem tego typu opowieści i jakiś czas temu, rozmyślając podczas śniadania o rtęci, uświadomiłem sobie, że właściwie z każdym pierwiastkiem wiąże się jakaś historia – zabawna, dziwaczna czy mrożąca krew w żyłach. Przy tym stworzenie układu okresowego pierwiastków to jedno z największych dokonań ludzkości. Krótko mówiąc, jest to zarówno wielkie osiągnięcie naukowe, jak i prawdziwa kopalnia rozmaitych historii. Właśnie dlatego napisałem tę książkę – by ukazać różne perspektywy, z których można patrzeć na ten uporządkowany zbiór pierwiastków. To trochę tak jak z rycinami w atlasie anatomii, ukazującymi różne wycinki tej samej całości. Na najbardziej podstawowym poziomie układ okresowy pierwiastków to po prostu katalog najprzeróżniejszych rodzajów materii w naszym wszechświecie, około setki aktorów, których silne indywidualne cechy osobowości decydują o kształcie otaczającego nas świata. Pewne cechy układu dają nam naukowe wskazówki, jak poszczególne osobowości odnajdują się w tym tłumie. Na troszkę bardziej skomplikowanym poziomie zakodowane są informacje dotyczące tego, skąd pochodzą poszczególne atomy i które z nich stosunkowo łatwo mogą zmienić swą postać lub przekształcić się w atomy innego pierwiastka. Oczywiście, atomy tworzą też dynamiczne układy, na przykład organizmy żywe, a tabela z okresami pierwiastków daje nam wiele podpowiedzi co do tego, jak się to odbywa. Można się też z niej dowiedzieć, jakie kombinacje co bardziej perfidnych pierwiastków szkodzą światu ożywionemu czy wręcz zabijają jego wytwory.

No i najważniejsze – układ okresowy to prawdziwie cudowny wytwór ludzkiej myśli, lustro, w którego odbiciu możemy dostrzec zarówno nasze najwspanialsze, jak i nieco mniej szlachetne cechy. Wreszcie, to historyczny zapis tego, jak odnajdujemy się w otaczającym nas świecie, historia naszego gatunku ujęta w krótkim i przejrzystym skrypcie. Warto więc spojrzeć na układ okresowy ze wszystkich tych perspektyw, zaczynając od podstaw i stopniowo odkrywając jego złożoność. Wiążące się z nim historie nie tylko dostarczą nam rozrywki, lecz także ukażą pewne sprawy zupełnie inaczej, niż tłumaczą to podręczniki. Żywimy się pierwiastkami układu okresowego, oddychamy nimi, ale niektóre z nich nas trują; stawiamy na nie wielkie sumy i przegrywamy fortuny; filozofowie z ich pomocą próbują dociec znaczenia nauki; z ich powodu wszczynamy wojny. Gdzieś między wodorem – tkwiącym w lewym górnym rogu układu okresowego – i rzeczami niemożliwymi, a jednak stworzonymi ludzką ręką, czającymi się w dolnych rzędach tabeli, odkryjemy bąbelki i bomby, zbrodnie i trucizny, historyczne dokonania i przyziemną politykę, pieniądze i miłość. A czasem może nawet coś związanego z nauką.

1. Chodzi o francuską Luizjanę, w przybliżeniu obszar dorzecza Missisipi, sprzedany USA w 1803 roku (przyp. tłum.).

2. Pojęcie pochodzące z antropologii kulturowej, wprowadzone przez Jamesa Frazera, według którego działanie analogiczne wywołać powinno analogiczny efekt (przyp. tłum.).

3. Tygrys, William Blake, przekł. Stanisław Barańczak (przyp. tłum.).Rozdział 2. Czarne owce i niemal bliźniacy – pochodzenie pierwiastków

ROZDZIAŁ 2

Czarne owce i niemal bliźniacy – pochodzenie pierwiastków

Szekspirowi udało się całkiem nieźle z jego honorificabilitudinitatibus, oznaczającym – w zależności od tego, kogo zapytamy – „stan wielkiego poważania” lub też anagram, według którego to Francis Bacon, a nie najsłynniejszy z dramatopisarzy jest autorem szekspirowskich dzieł1. Ale słowo to, długie na dwadzieścia siedem liter, nawet się nie zbliża do najdłuższych w języku angielskim.

Oczywiście próba ustalenia, które słowo jest najdłuższe, to jak brodzenie w rwącym strumieniu – w końcu zwali nas z nóg, stracimy kontrolę, ponieważ język jest płynny i wciąż się zmienia. Mało tego, czasem nawet ustalenie, które słowo należy do angielskiego, nie jest łatwe i zależy od kontekstu. Słowo wymienione wyżej, wypowiedziane przez pajaca Łepaka w Straconych zachodach miłości, wywodzi się z łaciny. Ale może obce słowa, nawet te pojawiające się w angielskich zdaniach, nie powinny się liczyć? Przyrostki i przedrostki, upchnięte w jednym słowie (np. antidisestablishmentarianism, 28 liter), to też forma oszukiwania czytelników, tak samo jak słowa nonsensowne, jak „superkalifradalistodekspialitycznie” (35 liter). Jeśli jednak przyjmiemy sensowniejsze założenie, że poszukujemy najdłuższego słowa zapisanego w języku angielskim, w dodatku stworzonego bez intencji bicia rekordów, to odnajdziemy je w słowniku dla chemików z 1964 roku Chemical Abstracts. Słowo to opisuje białko pierwszego odkrytego wirusa, wirusa mozaiki tytoniu, zidentyfikowanego w 1892 roku. Radzę wziąć głębszy oddech:

Acetylseryltyrosylserylisoleucylthreonylserylprolylserylglutaminylphenylalanylvalylphenylalanylleucylserylserylvalyltryptophylalanylaspartylprolylisoleucylglutamylleucylleucylasparaginylvalylcysteinylthreonylserylserylleucylglycylasparaginylglutaminylphenylalanylglutaminylthreonylglutaminylglutaminylalanylarginylthreonylthreonylglutaminylvalylglutaminylglutaminylphenylalanylserylglutaminylvalyltryptophyllysylprolylphenylalanylprolylglutaminylserylthreonylvalylarginylphenylalanylprolylglycylaspartylvalyltyrosyllysylvalyltyrosylarginyltyrosylasparaginylalanylvalylleucylaspartylprolylleucylisoleucylthreonylalanylleucylleucylglycylthreonylphenylalanylaspartylthreonylarginylasparaginylarginylisoleucylisoleucylglutamylvalylglutamylasparaginylglutaminylglutaminylserylprolylthreonylthreonylalanylglutamylthreonylleucylaspartylalanylthreonylarginylarginylvalylaspartylaspartylalanylthreonylvalylalanylisoleucylarginylserylalanylasparaginylisoleucylasparaginylleucylvalylasparaginylglutamylleucylvalylarginylglycylthreonylglycylleucyltyrosylasparaginylglutaminylasparaginylthreonylphenylalanylglutamylserylmethionylserylglycylleucylvalyltryptophylthreonylserylalanylprolylalanylserine

Ta anakonda liczy 1185 liter2.

A teraz, ponieważ przestaliście zapewne czytać po dwóch słowach lub przebiegliście wzrokiem kilka pierwszych zbitek literowych i końcówkę wyrazu, spójrzcie na całość raz jeszcze. Dostrzeżecie coś ciekawego, jeśli chodzi o rozmieszczenie liter. Najczęściej pojawiająca się w języku angielskim litera „e” w tekście użyta jest 65 razy; rzadziej spotykana „y” występuje 183 razy. Kolejna litera, „l”, tworzy 27 procent całego długiego słowa (255 powtórzeń). Warto zauważyć, że „y” i „l” często występują obok siebie (166 razy, mniej więcej co siedem liter). To nie przypadek. Przytoczone wyżej długie słowo opisuje białko, a białka zbudowane są z węgla – najbardziej wszechstronnego pierwiastka w układzie okresowym, o liczbie atomowej 6.

Dokładniej, węgiel tworzy szkielet aminokwasów, czyli cegiełek, które połączone w łańcuch tworzą białka (rzeczone białko wirusa mozaiki tytoniu liczy 159 aminokwasów). Ponieważ niektóre łańcuchy są długie, a wówczas trzeba wymienić bardzo dużo aminokwasów po kolei, biochemicy wpadli kiedyś na pomysł, by ucinać końcówkę „-ine” w angielskich nazwach aminokwasów, zmieniając ją na „-yl” (po polsku brzmi to na przykład tak: „glutamylo-seryna”). W latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych powszechnie używano tego rodzaju „kodowania”, gdyż pozwalało ono precyzyjnie opisać strukturę białka już za pomocą samej nazwy; był to niewątpliwie dokładny system nazewnictwa, choć może nieco męczący w odbiorze. Cóż, popularność takiego systemu świadczy o tym, iż na język chemii swego czasu silny wpływ miał język niemiecki, w którym takie złożenia są częste.

Ale wróćmy do bardziej zasadniczej kwestii, czemu w ogóle aminokwasy chętnie się ze sobą łączą. Dzieje się tak z racji miejsca, jakie węgiel zajmuje w układzie okresowym, i jego potrzeby zapełnienia najbardziej zewnętrznej powłoki ośmioma elektronami – co opisuje tzw. reguła oktetu. Na skali ukazującej, na ile agresywnie oddziałują ze sobą atomy i cząsteczki poszczególnych pierwiastków, aminokwasy lokalizują się w dość cywilizowanych rejonach. Każdy aminokwas zawiera atomy tlenu z jednego końca, azotu z drugiego, a także dwa łączące wszystko atomy węgla w środku (po prawdzie, jest tam jeszcze jeden wodór oraz odchodząca od interesującej nas grupy atomów boczna gałąź, która może zawierać nawet dwadzieścia połączonych ze sobą cząsteczek; ale ani wspomniany wodór, ani boczna gałąź nas tu nie zajmują). Tak węgiel, jak i azot oraz tlen chciałyby mieć osiem elektronów w najbardziej zewnętrznej powłoce, jednak nie każdemu z nich zgromadzenie kompletu przychodzi z łatwością. Tlen, o liczbie atomowej 8, ma osiem elektronów. Dwa należą do pierwszej, najgłębiej umieszczonej powłoki, która zapełnia się w pierwszej kolejności. Na zewnętrznej powłoce znajduje się sześć elektronów, więc atomy tlenu zawsze rozglądają się za brakującą parką. Znaleźć dwa atomy nie jest wielką sztuką, a tlen zachowuje się dość agresywnie, dyktuje swoje warunki i prześladuje inne atomy. Tymczasem biedny węgiel (l.a. = 6) po zapełnieniu wewnętrznej powłoki potrzebuje do obsadzenia kolejnej aż czterech dodatkowych elektronów. Ich zdobycie nastręcza znacznych trudności i w związku z tym węgiel nie wybrzydza. Chętnie przyczepi się, do czego tylko może.

Rozwiązłość węgla to zarazem jego cnota. Inaczej niż tlen węgiel tworzy wiązania z innymi atomami we wszystkich kierunkach. Często uwspólnia swoje elektrony z czterema różnymi atomami jednocześnie. To z kolei sprawia, że może budować skomplikowane łańcuchy, a nawet trójwymiarowe sieci cząsteczek. Ponieważ zaś węgiel nie może kraść elektronów, lecz dzieli je z innymi, wiązania, które tworzy, są dość trwałe. Jeśli chodzi o azot, to on także potrzebuje kilku wiązań do pełni szczęścia, choć jest mu trochę łatwiej niż węglowi. Białka, choćby takie jak opisana wyżej anakonda, po prostu wykorzystują potrzeby węgla i azotu. Jeden z dwóch atomów węgla danego aminokwasu (z grupy charakterystycznej dla aminokwasów) współdzieli elektron z atomem azotu z drugiego aminokwasu, a białka powstają właśnie wskutek łączenia się ze sobą w ten sposób kolejnych aminokwasów ad infinitum.

Obecnie naukowcy odczytują sekwencje znacznie dłuższych cząsteczek niż wspomniana anakonda. Współczesny rekord dzierży gigantyczne białko, którego nazwa, sformułowana według dawnych reguł, liczyłaby 189 819 liter. W latach sześćdziesiątych, gdy pojawiły się nowe, szybkie metody sekwencjonowania aminokwasów, do naukowców dotarło, że używając obowiązujących dotychczas zasad terminologii, wkrótce będą tworzyć nazwy długości tekstu niniejszej książki (samo sprawdzenie ich ortografii byłoby nie lada wyzwaniem). Zrezygnowano więc z niewygodnego niemieckiego systemu i przerzucono się na krótsze i mniej bombastyczne nazwy, nawet dla naukowych celów. Białko o nazwie liczącej 189 819 liter dziś – na szczęście – nazywa się znacznie prościej: tytyna3. Wątpliwe, by ktokolwiek spróbował jeszcze kiedyś pobić rekord z białkiem wirusa mozaiki tytoniu.

Nie oznacza to, że aspirujący leksykografowie powinni obrażać się na biochemię. Medycyna zawsze była bogatą skarbnicą absurdalnie długich słów. Tak się złożyło, że najdłuższe nietechniczne słowo w Oxford English Dictionary bazuje na najbliższym chemicznie kuzynie węgla, kuzynie wskazywanym często jako podstawę alternatywnego życia, które mogłoby się narodzić gdzieś w odległych galaktykach. Chodzi o krzem, pierwiastek 14.

Drzewo genealogiczne czyta się pionowo, a zamieszczone nań fotografie ujawniają podobieństwo dzieci do rodziców. Na tej samej zasadzie węgiel ma więcej wspólnego z pierwiastkiem znajdującym się pod nim, krzemem, niż ze swoimi najbliższymi sąsiadami po lewej i prawej, czyli borem i azotem. Wiemy już dlaczego. Węgiel ma liczbę atomową równą sześć, krzem zaś – czternaście; różnica ośmiu elektronów (kolejny oktet) nie jest przypadkowa. W wypadku krzemu dwa elektrony zapełniają pierwszą powłokę, a osiem kolejną. Zostają cztery elektrony, co stawia krzem w sytuacji podobnej do tej, w jakiej jest węgiel. Oznacza to jednocześnie, że krzem, tak jak i węgiel, dysponuje też pewną sytuacyjną elastycznością. Ponieważ chemiczne właściwości węgla bezpośrednio wiążą się z jego zdolnością do tworzenia życia, podobieństwo krzemu do węgla zapładniało wyobraźnię całych pokoleń fanów science fiction, zainteresowanych odkryciem w kosmosie alternatywnej formy życia. Rzecz w tym, że pochodzenie dzieci nie determinuje ich przyszłości; mało tego, dzieci, choć podobne, nigdy nie są identyczne jak ich rodzice. Chociaż węgiel i krzem to bliscy krewniacy, każdy z nich jest odrębnym pierwiastkiem i tworzy osobne związki. Muszę rozczarować fanów SF, ale krzem nie potrafi robić tak cudownych sztuczek jak węgiel.

Może to dość dziwne, ale ograniczenia krzemu najłatwiej wytłumaczyć, przywołując kolejne rekordowe słowo, absurdalnie długie z podobnych powodów, dla których wyraz opisujący białko składa się z 1185 liter. Cóż, wyraz ten powstał wskutek stosowania się do utartego schematu, wzbudzając podobne zainteresowanie jak rozwinięcie dziesiętne liczby π, obejmujące bilion miejsc po przecinku. Najdłuższe nietechniczne słowo w Oxford English Dictionary to czterdziestopięcioliterowe pneumonoultramicroscopicsilicovolcanoconiosis, oznaczające chorobę i mające w sobie rdzeń angielskiej nazwy krzemu (silico). Fascynaci palindromów i innych zabaw słownych często mówią w tym wypadku o „p45”, choć od strony medycznej nie jest do końca jasne, czy można uznać p45 za prawdziwą chorobę. Jest to bowiem tylko odmiana nieuleczalnego schorzenia płuc o nazwie pneumonoconiosis¹. Pylica, bo o niej tu mowa, pod względem wielu objawów przypomina zapalenie płuc, a rozwija się na przykład w wyniku wdychania azbestu. Ale może ją też wywołać wdychanie dwutlenku krzemu, głównego składnika szkła i piasku. Najbardziej zagrożeni pylicą płuc są robotnicy zajmujący się piaskowaniem oraz pracownicy tych fabryk, w których wnętrzach unosi się szklany pył. Ale ponieważ dwutlenek krzemu SiO2 to minerał najpowszechniej występujący w skorupie ziemskiej, jest jeszcze jedna grupa osób szczególnie zagrożona pylicą – ludzie żyjący w pobliżu aktywnych wulkanów. Najpotężniejsze z nich ścierają SiO2 na drobny proszek, wyrzucając do atmosfery megatony pyłu. Maleńkie drobiny łatwo dostają się do pęcherzyków płucnych. Ponieważ zaś nasze płuca stale mają kontakt z dwutlenkiem węgla, bez oporów wchłaniają SiO2 – co jednak może mieć dla nich katastrofalne skutki. Bardzo możliwe, że z powodu pylicy na tamten świat przeniosło się też całkiem sporo dinozaurów, gdy 65 milionów lat temu w Ziemię uderzyła potężna planetoida lub kometa.

Kiedy się ma całą tę wiedzę, wydzielenie cząstek składowych p45 nie powinno nastręczać szczególnych trudności. Pylica spowodowana wdychaniem pyłu wulkanicznego, zaobserwowana u ludzi, którzy w popłochu uciekali z okolic strzelającego w niebo wulkanu, nazywa się: pneumono-ultra-microscopic-silico-volcano-coniosis². Zanim jednak chcąc zabłysnąć w rozmowie, użyjecie tego słowa, weźcie pod uwagę, że wielu językowych purystów szczerze go nienawidzi. Czterdziestopięcioliterowe słowo p45 ktoś stworzył tylko po to, by wygrać konkurs w 1935 roku, i w opinii wielu była to forma oszustwa. P45 oczerniają nawet szacowni redaktorzy Oxford English Dictionary, określając je jako „dziwaczne” i dodając, że znaczenie nadano mu nieco na siłę. Niezadowolenie bierze się stąd, że p45 niejako żeruje na „prawdziwym” słowie. Krótko mówiąc, p45 nie narodziło się naturalnie, z potrzeby wzbogacenia codziennego języka, lecz zostało powołane do istnienia tak jak sztuczne życie.

A gdy przyjrzymy się krzemowi jeszcze bliżej, przekonamy się, że twierdzenia dotyczące alternatywnej formy życia opartej na krzemie nie bardzo dają się obronić. Choć koncepcja krzemowego życia to motyw równie zgrany jak laserowe pistolety, mimo wszystko daje do myślenia, ponieważ pozwala nam zmienić nieco naszą węglowocentryczną perspektywę, z której patrzymy na początki życia. Entuzjaści krzemu wskazują na pewne (nieliczne) ziemskie zwierzęta, których ciała częściowo składają się z krzemu, na przykład niektóre jeżowce stroszące krzemowe kolce czy promienice, planktonowe jednokomórkowce o krzemionkowych szkieletach. Osiągnięcia informatyki i specjalistów od sztucznej inteligencji wskazują, że z krzemu można by budować „mózgi” o równym stopniu złożoności co te oparte na związkach węgla. Teoretycznie rzecz biorąc, zastąpienie poszczególnych neuronów w naszej głowie krzemowymi tranzystorami wydaje się możliwe.

Ale p45 daje nam lekcję praktycznej chemii, która niweczy nadzieje na krzemowe życie. Niewątpliwie tego typu organizmy musiałyby znaleźć sposób na transport krzemu do i z organizmu, choćby w celu naprawy tkanek, tak jak to robią organizmy węglowe w odniesieniu do węgla. Na Ziemi stworzenia będące podstawą łańcucha pokarmowego (być może najważniejsze spośród znanych nam organizmów) wykorzystują gazowy dwutlenek węgla. Krzem także bardzo chętnie wiąże się z tlenem, dając dwutlenek krzemu. Ale inaczej niż gazowy dwutlenek węgla, SiO2 jest ciałem stałym (nawet w postaci drobnego pyłu wulkanicznego), a przynajmniej jest tak w zakresie temperatur ogólnie rzecz biorąc przyjaznych dla życia. (Zamienia się w gaz dopiero w temperaturze około 2200°C!). Na poziomie komórkowym oddychanie ciałami stałymi jest nieosiągalne, ponieważ takie ciała kiepsko się przemieszczają. Nie przepływają płynnym strumieniem, co dla wielu procesów zachodzących w komórce jest kluczowe ze względu na konieczność zapewnienia wygodnego dostępu do cząsteczek. W tej sytuacji spore kłopoty z oddychaniem miałyby nawet bardzo proste formy życia, powiedzmy jakieś odpowiedniki alg – nie wspominając już o bardziej wyspecjalizowanych formach tkankowych. Bez wygodnego sposobu na wymianę gazową ze środowiskiem roślinne życie padłoby z głodu, a zwierzęce zatruło się odpadami, trochę podobnie jak nieużyteczny krzem i p45 wykańcza nasze płuca, których białka zawierają węgiel.

A gdyby te hipotetyczne mikroorganizmy mogły wydalać lub wsysać krzem w inny sposób? To niewykluczone, ale należy pamiętać, że krzem nie rozpuszcza się w wodzie, która jest – jak się dziś sądzi – najobficiej występującą w kosmosie cieczą. Prawdopodobnie więc obce stwory nie mogłyby skorzystać z ewolucyjnych zalet krwi czy innych płynów umożliwiających dostarczanie składników odżywczych i odbiór odpadów. Życie oparte na krzemie musiałoby polegać na ciałach stałych, które niechętnie tworzą mieszaniny. Trudno więc wyobrazić sobie, by było w stanie robić cokolwiek, co uznajemy za cechę organizmów żywych.

Ale to jeszcze nie koniec. Zauważmy, że atomy krzemu zawierają więcej elektronów niż węgiel, są więc cięższe – jak węgiel, który mocno przybrał na wadze. Na pozór to nie problem, w marsjańskich odpowiednikach tłuszczów czy białek zamiast węgla pewnie mógłby wystąpić krzem. Węgiel ma jednak pewną przewagę: potrafi mianowicie wygiąć się na tyle śmiało, że tworzy cząsteczki, które formują się w pierścienie, na przykład cukry. Pierścienie to układy, w których występują silne naprężenia (zgromadzona jest w nich spora energia), a krzem nie jest na tyle giętki, by je zbudować. Częściowo łączy się z tym kolejny problem – atomy krzemu nie są w stanie zmusić elektronów do utworzenia wiązań podwójnych, które pojawiają się niemal w każdej bardziej złożonej cząsteczce biochemicznej. (Kiedy dwa atomy uwspólniają parę elektronów, mamy do czynienia z pojedynczym wiązaniem. Kiedy współdzielą cztery elektrony, powstaje wiązanie podwójne). Krzemowe życie miałoby więc bez porównania mniej możliwości przechowywania energii w postaci chemicznych wiązań czy wytwarzania chemicznych hormonów. W tej sytuacji tylko skrajnie odmienna biochemia mogłaby podtrzymać życie zdolne do wzrostu, reagowania na bodźce czy reprodukcji (jeżowce i promienice wykorzystują krzem jedynie do tworzenia podpór czy stałych elementów, ale nie w procesach oddychania czy przechowywania energii). No i jeszcze jedna istotna sprawa – to, że na naszej planecie narodziło się życie oparte na węglu, mimo że pierwiastek ten występuje w przyrodzie zdecydowanie rzadziej niż krzem, mówi samo za siebie4. Nie jestem aż takim ryzykantem, by twierdzić, iż biologia oparta na krzemie nie ma prawa zaistnieć, ale jeśli Obcy nie wydalają piasku i nie żyją w pobliżu wulkanów stale wyrzucających krzemionkowy pył, to jakoś trudno mi uwierzyć, że ten właśnie pierwiastek mógłby stać się zaczynem życia.

Szczęśliwie krzem potrafił inaczej zapewnić sobie nieśmiertelność. Tak jak wirus, cząstka quasi-żywa, wcisnął się do ewolucyjnej niszy i przetrwał dzięki pasożytowaniu na pierwiastku zlokalizowanym w tabeli układu okresowego bezpośrednio pod nim.

Jest jeszcze kilka innych genealogicznych historii dotyczących pierwiastków z kolumny, do której należy węgiel i krzem. Pod tym ostatnim w układzie okresowym występuje german, a pod nim z kolei cyna. Jeszcze niżej zaś – ołów. Poruszając się w kierunku od góry do dołu tabeli, zaczynamy od węgla, pierwiastka, na którym opiera się życie; następnie trafiamy na krzem i german, pierwiastki kluczowe dla współczesnej elektroniki; potem napotykamy cynę, z której wytwarza się puszki do przechowywania kukurydzy, a wreszcie ołów – pierwiastek bardziej lub mniej szkodliwy dla życia. Idąc krok po kroku, możemy zauważyć, że choć pierwiastki te mają pewne cechy wspólne, stopniowo nieco się zmieniają.

Jak w każdej rodzinie jest też czarna owca. W tym wypadku będzie to german – pierwiastek, który naprawdę nie miał szczęścia. Krzem wykorzystujemy dziś w układach scalonych komputerów i kalkulatorów, samochodów i samolotów. Dzięki krzemowym półprzewodnikom działa Internet, a ludzie postawili stopę na Księżycu. Ale niewiele brakowało, by ponad sześćdziesiąt lat temu wypadki potoczyły się nieco inaczej. A gdyby tak się stało, mówilibyśmy dziś o „Dolinie Germańskiej”, a nie krzemowej.

Współczesny przemysł półprzewodnikowy narodził się w 1945 roku w Bell Labs w stanie New Jersey, zaledwie kilkanaście kilometrów od miejsca, gdzie siedemdziesiąt lat wcześniej swoje laboratorium miał Thomas Alva Edison. William Shockley, fizyk i inżynier elektryk próbował skonstruować mały wzmacniacz, który mógłby zastąpić lampy elektronowe w ówczesnych komputerach. Inżynierowie nie przepadali za lampami elektronowymi, ponieważ były one nieporęczne, delikatne i łatwo się przegrzewały. Choć denerwujące w użyciu, lampy elektronowe były jednocześnie niezbędne, ponieważ nie było niczego, co mogłoby spełnić ich podwójną funkcję: wzmacniania sygnału, tak by nie zanikł po drodze, oraz przepuszczania elektronów tylko w jednym kierunku, tak żeby w obwodzie nie mogły popłynąć w drugą stronę. (Jeśli wyobrazicie sobie, co by się stało, gdyby w waszym domu nieczystości przesuwały się rurami kanalizacyjnymi także w przeciwnym kierunku, zrozumiecie szczególną rolę lamp elektronowych). Shockley zamierzał rozprawić się z lampami elektronowymi jak kiedyś Edison ze świecami i wiedział, że droga do celu wiedzie przez półprzewodniki: tylko one mogły zapewnić pożądaną równowagę, pozwalając inżynierom wpuścić do obwodu trochę elektronów (tutaj chodzi o część „przewodnik”) – ale nie za dużo, bo nie da się nad nimi zapanować (a tutaj chodzi o przedrostek „pół”). Sam Shockley był jednak bardziej wizjonerem niż inżynierem i jego krzemowy wzmacniacz nigdy niczego nie wzmocnił. Po dwóch latach nieudanych prób, sfrustrowany przekazał projekt swoim asystentom, Johnowi Bardeenowi i Walterowi Brattainowi.

Bardeen i Brattain, jeśli wierzyć jednemu z biografów, „stanowili tandem idealny (…) byli jak jeden organizm, którego Bardeen był głową, a Brattain rękami5”. Był to wygodny układ dla każdego z nich, jako że Bardeen, którego zdjęcie mogłoby ilustrować w słowniku hasło „jajogłowy”, nie był szczególnie uzdolniony manualnie. Tandem badaczy szybko ustalił, że krzem jest zbyt kruchy i trudny do oczyszczenia, by nadawał się do budowy wzmacniacza. Obaj panowie B wiedzieli też, że atomy germanu, którego najbardziej zewnętrzne elektrony rezydują na wyższym poziomie energetycznym niż w krzemie (a więc łatwiej je oderwać), będą lepiej przewodzić prąd elektryczny niż atomy krzemu. Bardeen i Brattain skonstruowali pierwszy na świecie wzmacniacz niepróżniowy w grudniu 1947 roku. Nazwali go tranzystorem³.

1. Także pneumoconiosis, czyli pylica płuc (przyp. tłum.).

2. W wolnym tłumaczeniu: pylica-płucna-spowodowana-ultramikroskopijnymi-drobinami-krzemu-pochodzenia-wulkanicznego (przyp. tłum.).

3. Był to tzw. tranzystor ostrzowy (przyp. tłum.).

Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki
mniej..

BESTSELLERY

Kategorie: