Бородатые мидии
дают урок химии

Съедобные двустворчатые моллюски водятся в Белом, Черном, Балтийском и многих других морях. Их колонии образуют друзы, покрывают подводные камни, причалы, сваи, бетонные сооружения и днища судов. Мидии очищают морскую воду, пропуская ее через себя и задерживая многие вредные вещества. В то же время мидии – ценный пищевой, даже диетический продукт, они содержат больше животного крахмала (гликоген), чем творог, почти все витамины, множество микроэлементов и биологически полезный жир. Недавно они привлекли внимание химиков.

Сначала посмотрим в знаменитую книгу «Жизнь животных» немецкого естествоиспытателя, путешественника и автора многих научных работ А.Э.Брэма (1829–1884), точнее, в 3-й том сокращенного издания книги «для школы и домашнего чтения». Полное 2-е немецкое издание
1868–1878 гг. «Illustriertes Tierleben» в 10 томах было предназначено для специалистов, а выпущенный в Санкт-Петербурге в 1909 г. трехтомник с его великолепными гравюрами и цветными литографиями уже почти столетие является лучшим пособием для начинающих изучать животный мир. Вот что написано там о съедобной ракушке: «У основания пальцеобразного (прядильного) отростка лежит так называемая биссусная железа. Из ее углубления по середине прядильного отростка тянется желобок, кончающийся глубокой поперечной бороздкой. В этой бороздке лежит серповидная пластинка с семью отверстиями на переднем вогнутом крае. Когда нужно прясть, животное прикладывает пластинку к биссусной железе и затем отнимает ее. Приставшая к прядильной пластинке масса вытягивается в нить и ложится в открытый желобок отростка. Остается только приложить конец нити, имеющей вид еще мягкой пластинки, к какому-нибудь предмету; обыкновенно ракушка приклеивается массой нитей, и все они составляют так называемую бороду. Всякому приходится изумляться твердости нитей бороды, когда случится отрывать съедобную ракушку от ее места прикрепления».
Эта «твердость», необычная прочность природного клея, вырабатываемого моллюсками, заинтересовала химиков из университета г. Пардью в американском штате Индиана. Для исследований потребовались мидии. Поскольку Индиана находится довольно далеко от Атлантического и еще дальше от Тихого океана, для 800 мидий в лаборатории университета соорудили бак на 150 галлонов (более 680 л) морской воды. Воду в баке подогревали и постоянно прокачивали, используя дополнительный бак на 300 галлонов.
Исследования показали, что перед затвердеванием клей содержит белки с 3,4-дигидроксифенилаланином. Известно, что аланин (альфа-аланин, или альфа-аминопропионовая кислота) СН₃СН(NH₂)COOH входит во многие белки, содержится в крови человека, но особенно богат им фиброин шелка. Фенилаланин (2-амино-3-фенилпропионовая кислота) С₆Н₅СН₂СН(NH₂)COOH тоже встречается во всех организмах в составе белков, входит, например, в состав гемоглобина и инсулина, а впервые был выделен из ростков люпина. Оба вещества – аланин и фенилаланин – производятся в промышленных масштабах.
Строение 3,4-дигидроксифенилаланина ненамного сложнее фенилаланина: в ароматическом кольце содержатся две расположенные рядом гидроксигруппы. Значит, и это соединение можно при желании выпускать в нужных количествах.
Как же оно «работает», когда моллюск приклеивается своей бородой? Об этом сказано в статье, опубликованной в журнале «Angewandte Chemie. International Edition» («Прикладная химия. Международное издание», 2004, т. 43, с. 447–450). Оказывается, решающая роль принадлежит ионам Fe3+, которые еще в организме мидии связываются с атомами кислорода ароматических колец. При этом каждый ион Fe³⁺ оказывается соединенным с несколькими белковыми цепочками и способствует образованию своеобразной молекулярной сетки.
Было также показано, что ионы Fe³⁺ при взаимодействии с кислородом образуют в белке органические радикалы, а эти радикалы, как подозревают исследователи, и реагируют с поверхностью, к которой прикрепляется моллюск.
Возникают вопросы: а так ли все это важно, нужно ли было тратить время, средства и усилия на подобные химические исследования? В действительности выявление механизма действия такого прочного клея имеет немалое практическое значение.
Во-первых, биологически безвредный, прочный и действующий в водной среде клей нужен хирургам, которые могли бы навсегда отказаться от хирургической иголки с шелковой ниткой и тем более от серебряных скрепок.
Во-вторых, знание механизма приклеивания позволит решить проблему борьбы с нежелательным обрастанием днищ судов, погружаемых в море приборов, подводных сооружений. До сих пор для этого использовали яды или механические скребки.
Поэтому американские ученые не только не прекращают разведывать «химию мидий», но и надеются перенести исследования на другие морские организмы.

Э.Г.РАКОВ