1900 год
Лаборатория Михаила Семёновича Цвета. Учёный очищает хлорофилл. Зачем? После того, как в 1878 была опубликована тимирязевская «Жизнь растений», хлорофиллом «заболели» многие его коллеги. Ведь Климент Аркадьевич показал, что благодаря этому пигменту растения кормят и себя, и все остальные организмы на планете, так что переоценить роль хлорофилла невозможно, она воистину космическая! А если так, то необходимо этот пигмент изучить, а для начала – извлечь его из растения и очистить от посторонних примесей. Этим и решил заняться российский ботаник М.С. Цвет.
Извлечь не проблема. Михаил Семёнович измельчил и тщательно растёр листья в ступке, затем залил получившуюся зелёную массу эфиром с примесью спирта. Вот он хлорофилл – в буро-зелёном экстракте.
Остаётся его очистить. Как? Цвет берёт стеклянную трубку и набивает мелом, планируя пропустить через неё экстракт, чтобы внизу на выходе получить очищенный хлорофилл.
Экстракт хлорофилла он налил в трубку (вверху образовалось буро-зелёное пятно), затем на это пятно накапал бензол, чтобы растворитель захватил молекулы хлорофилла и протащил их через мел вниз, где очищенный пигмент планировалось собрать в отдельную склянку.
М.С. Цвет в ожидании. И что он видит? Буро-зелёное пятно ведёт себя как-то неожиданно! Да, сначала оно стекает вниз по меловой колонке, но потом разделяется, давая при этом удивительную картину – столбик мела окрасился в разные оттенки, причём каждый оттенок находится строго в своей зоне: в самом верху три жёлтых полоски разного подтона, затем жёлто-зелёная, потом зелёная и внизу – сине-зелёная.
Исследователь предположил, что в буро-зелёной смеси, которую он планировал очистить, содержался не один пигмент, а несколько. Эти несколько пигментов и разделились на группы в меловой колонке. Предположил и оказался абсолютно прав. Позже уже другими учёными каждый из этих растительных пигментов был изучен, описан и получил своё название.
Михаил Семёнович разделение пигментов по цветам сравнил с разделением солнечного луча в радуге, а случайно открытый им метод разделения смеси на отдельные компоненты назвал хроматографией (цветописью), остроумно зашифровав в наименовании свою фамилию, оставив, так сказать, автограф.
Принцип хроматографии следующий:
1. Вещества, которые требуется разделить, помещают в подвижный (способный к перемещению) носитель (он может быть жидким или газообразным). Подвижный носитель называют элюент.
В опыте у М.С. Цвета элюентом был бензол
2. Элюент с растворённой в нём смесью веществ пропускают через неподвижную часть установки, называемую сорбент. Сорбент может быть твёрдым или жидким.
В опыте у М.С. Цвета сорбентом был мел
3. Молекулы разных веществ, растворённые в элюенте, обладают разной скоростью движения-«пробирания» через сорбент из-за разного строения, размера, склонности вступать в химические связи. С чем это можно сравнить? С соревнованиями по бегу. Стартуют спортсмены одновременно, но к тому моменту, когда самый быстрый из них пересечёт финишную прямую, прочие окажутся на разном расстоянии от заветной черты. И зависеть это будет от их физической подготовки, состояния здоровья, психологического настроя и иных факторов.
Вот и молекулы растительных пигментов в опыте М.С.Цвета оказались на разном удалении от финиша
«Призовые места» между пигментами разделились следующим образом:
1️⃣ самый шустрый тот, кто оказался дальше прочих от старта, – сине-зелёный (феофитин);
2️⃣ второе место у зелёного (хлорофилл А);
3️⃣ третье - у жёлто-зелёного (хлорофилл В).
Самые медлительные – жёлто-оранжевые пигменты (три вида ксантофиллов):
4️⃣ лютеин;
5️⃣ виолаксантин;
6️⃣ неоксантин.
0️⃣ Позже выяснилось, что там в смеси был ещё и седьмой вид пигмента – ярко оранжевый (каротин), так он вообще прошёл через сорбент полностью, нигде не задержавшись и не наследив.
Получается, в зелёном листе не один лишь хлорофилл содержится, есть ещё и жёлтые, оранжевые, красные, вплоть до синеватых, пигменты? Именно так. Теперь вам понятно, почему осенью листья желтеют-оранжевеют-краснеют? Хлорофилл к этому времени разрушается, вот и становятся видны прочие растительные красители. У каждого вида растений их соотношение разное, как и разный оттенок осеннего наряда.
1903 год
Заседание Варшавского общества естествоиспытателей. Звучит доклад Михаила Цвета об открытом им способе разделения смесей методом хроматографии. Принято холодно. Может быть потому, что способ уж очень прост? Или же не поняли, зачем и кому это нужно?
1918 год
М.С. Цвет номинирован на Нобелевскую премию. Номинирован, но не награждён. Всё ещё не осознали и не поняли?
У-у-у-У!!!
«Этапы в истории многих научных открытий:
1 - могли бы открыть, но не открыли;
2 - открыли, но не заметили;
3 - заметили, но не поверили;
4 - поверили, но не заинтересовались;
5 - у-у-у-У!!!»
(«Физики продолжают шутить». М.: «Мир», 1968, с. 20.)
Когда же началось то самое «у-у-у-У!» в истории хроматографии?
Спустя 10 с лишним лет после смерти автора метода (в 30-е годы прошлого века). И тут-то пошли-посыпались новые открытия в этой области. За многие из них были получены и Нобелевские премии. Перечислю лишь несколько имён: Р. Кун, Е. Ледерер, Н.А. Измайлов, М.С. Шрайбер, А. Дж. П. Мартин, Р. Л. М. Синг, Н.Ф. Гордон, Г. Шваб, Е.Н. Гапона, Т.Б. Гапона, Ф.М. Шемякин, А.Т. Джеймс, С. Мур, В.Х. Штейн, М. Голей, Е. Клеспер, А.Х. Корвин, В.А. Даванков…
В общем, стало ясно, что хроматография годится для эффективного разделения практически любых смесей практически любых веществ. Надо только подобрать правильные условия.
Что сказать? М.С. Цвет не первый и не последний учёный, опередивший своё время.
А вы знаете, где используется хроматография?
А ведь она сегодня буквально везде:
❗ до 80% всех химических исследований;
❗ ядерные исследования;
❗ нефтедобыча;
❗ определение следовых количеств загрязняющих веществ в местах экологических катастроф;
❗ борьба с промышленными вредными выбросами;
❗ создание новых сверхчистых и композитных материалов;
❗ производство лекарств, в том числе интерферона и инсулина;
❗ производство пищевых продуктов;
❗ парфюмерия;
❗ криминалистика;
❗ нанотехнологии;
❗ расшифровка генома человека и других организмов;
❗ ДНК-тесты для определения отцовства;
❗ экспресс-диагностика заболеваний в медицине
и это ещё не всё!
В общем, даже делая тест на беременность или на коронавирус, мы не обходимся без открытия Михаила Семёновича Цвета.