Алкалоїди - молекули не тільки життя, але і смерті. Це речовини лікарські, які рятують від хвороб, і кримінальні, замішані в безлічі трагедій: війнах, вбивствах, наркоманії.
Дещо про алкалоїди
Алкалоїди можна знайти не в будь-якому організмі. Зате виробники цих отрут живуть на всіх населених континентах. Є алкалоїди в мухоморах і в ріжків, в хвощах і плавунах, в голонасінних і покритонасінних рослинах. До недавніх пір вчені відносили до алкалоїдів тільки речовини рослин і грибів, однак схожі сполуки знайдені і у тварин (див. статтю «Ліки з отрути жаб»).
Більшість їх міститься в покритонасінних, причому в дводольних вони зустрічаються частіше, ніж у однодольних.
В одних родинах багато рослин з алкалоїдами, в інших - мало, в якихось вони не знайдені зовсім. Але якщо в рослині є алкалоїди, то найчастіше відразу кілька, часом до 50.
Алкалоїди класифікують за родами рослин, в яких вони знаходяться, або за хімічною структурою. Відомі алкалоїди аконіту, аспідосперми, хінного дерева, ріжків, ефедри, іпекакуани, люпину, опійного маку, раувольфии, хрестовника, картоплі, стрихнос (блювотного горіха), іохімбе і інші.
Хімічна їх класифікація заснована на будові азотно-вуглецевого скелета. Головні структурні класи включають піридінові, піперидинові, тропанові, хінолінові, ізохінолінові, індольні, імідазольного, стероїдні, дітерпеноідні, пуринові алкалоїди. Вони утворюються з амінокислот, а також з ацетатних і терпенових залишків.
Навіщо алкалоїди потрібні рослинам, незрозуміло. Можливо, вони знешкоджують небажані речовини, оскільки часто зустрічаються в «смітті»: листі, корі, плодах. Може бути, отрути захищають рослини від тварин або регулюють фізіологічні процеси.
Однак 85-90% рослин чудово обходяться без алкалоїдів.
Дія алкалоїдів
Виробляються алкалоїди в основному в грибах і рослинах, а діють на тварин, причому зазвичай вражають нервову і м'язову системи. Хімічні основи їх дії, в загальному, зрозумілі. Багато гормони та медіатори в організмі тварин - аміни або пептиди, також похідні амінокислот.
Це ацетилхолін, адреналін, норадреналін, серотонін, дофамін, ендорфіни та інші. Алкалоїди в хімічному відношенні схожі на них (див. Формули). Потрапивши в тіло тварини або людини, вони зв'язуються з рецепторами, призначеними для регуляторних молекул самого організму, і блокують або запускають різноманітні процеси, наприклад передачу сигналу (ацетилхоліну) від нервових закінчень м'язів.
Ацетилхолін передає нервові імпульси в деяких областях ЦНС, в вегетативних вузлах, в закінченнях рухових і парасимпатичних нервів. Холінорецептори нервів серця, гладкої мускулатури, залоз, розташованих за гангліями, активуються мускарином - отрутою з мухоморів і блокуються атропіном. Холінорецептори, розташовані в області гангліонарних синапсів і в соматичних нервово-м'язових синапсах, активуються нікотином і блокуються тубокурарином.
Наслідки отруєння алкалоїдами фізіологи описували вже в XIX столітті, а розбиратися в молекулярній кухні почали тільки в двадцятому.
Алкалоїди і криміналістика
У 1805 році Фрідріх Зертюрнер витягнув з опіуму морфій. У 1809 році Луї Воклен виділив з тютюну нікотин. У 1818 році П'єр Пельтьє і Жозеф Каванту виявили в блювотний горісі стрихнін. У 1819 році Фрідліб Рунге відкрив хінін в корі хінного дерева, а в 1821-м - кофеїн в каві. П'єр Робік відкрив наркотин в 1817-м і кодеїн в 1832-м.
Всі ці отрути давали лужну реакцію, реагували з кислотами і отримали назву алкалоїди - «схожі на луги». Знання про них поширювалися, і злочинці почали все частіше користуватися чистими алкалоїдами, наприклад морфієм, нікотином, стрихніном.
Вже в 1823 році у Франції підсудного звинувачували у вбивстві за допомогою морфію. Один з убитих помер після несподіваної, що почалася, блювоти і загальної слабкості; лікар помітив у нього слабкий пульс і дивно звужені зіниці. Лікарі та фізіологи, покликані в якості експертів, не зуміли допомогти слідству, не могли навіть точно сказати, звужує морфій зіниці або розширює. Обвинувальний вирок був винесений на підставі інших відомостей.
Криміналістам стало простіше шукати злочинців після того, як бельгієць Жан Серве Стас в 1850-1851 роках розробив метод виявлення алкалоїдів в тілі потерпілого. Він екстрагував тканини ефіром, а потім визначив, що в екстракті міститься гірка масляниста коричневе речовина із запахом тютюну. Це був нікотин, яким отруїли убитого.
Спосіб Стаса залишався головним методом визначення алкалоїдів в криміналістиці до середини XX століття. На додаток до екстракції хіміки розробили хімічні реакції на окремі алкалоїди, які давали з кожним речовиною певні відтінки кольору. Наприклад, суміш реактиву Меке з екстрактом, що містить морфій, забарвлюється спочатку в оливковий, потім в блакитно-фіолетовий колір, а пізніше знову стає оливковою з червоним паском.
Криміналісти вдавалися і до фізіологічних проб. Амбруаз Тардье в 1864 році отримував з тканин трупа екстракт і вводив його в кров собаці або жабі. Якщо спостерігалося відоме фізіологічна дія, це доводило наявність отрути. У XX столітті розробили методи ідентифікації алкалоїдів за формою кристалів їх солей, по точці плавлення кристалів, за допомогою ультрафіолетової і інфрачервоної спектроскопії, рентгенівського структурного аналізу, хроматографії.
Лікувальна дія алкалоїдів
Друге, гуманне, застосування алкалоїдів теж налічує тисячоліття. Як ліки вони були знайомі починаючи з знахарських часів. Китайці більше 5000 років під назвою «махуан» використовують надземні частини рослин роду Ephedra (до нашої фармакопеї до середини 80-х років минулого століття входив розчин ефедрину, виділеного з цієї рослини).
Серед алкалоїдів є знеболюючі засоби (морфін, кодеїн); стимулятори центральної нервової системи (стрихнін, бруцин), мидриатики, що розширюють зіницю (атропін, гиосциамин), міотікі, що звужують зіницю (фізостигмін, пілокарпін), і інші. Деякі алкалоїди діють, як адреналін: збуджують симпатичну нервову систему, стимулюють серцеву діяльність і підвищують кров'яний тиск (ефедрин, адреналін). Інші знижують кров'яний тиск (резерпін, протовератрин А). Іноді алкалоїди служать протиотрутами, наприклад атропін - при отруєннях морфієм і фосфорорганічними інсектицидами. Визначну роль зіграли препарати алкалоїдів, що вбивають паразитичних найпростіших, так, хінін став зброєю проти малярійного плазмодія.
Не дивно, що алкалоїди зацікавили не тільки хіміків і криміналістів, але і фізіологів, фармакологів, лікарів, а потім біохіміків. У XX столітті рослини - джерела цих речовин вже вирощували в спеціальних господарствах, а селекціонери виводили нові сорти маку, блекоти, пасльону, беладони і інших отруйних трав.
Стимулююча дія алкалоїдів на нервову систему
Третє застосування алкалоїдів - стимуляція нервової системи. Африка подарувала світу кави, Азія - чай, Америка - шоколад, мате і тютюн, а пізніше - кока-колу. Прихильність людства до кофеїну, теофіліну і теоброміну, що входять до складу що бадьорять напоїв, привела до важливих наслідків. На кавові плантації в Америці завозили чорних рабів, і це привело до змішання чорної, жовтої і білої рас. (А завойовувати і обживати спекотні райони планети європейцям допоміг ще один алкалоїд, відкритий індіанцями, - вже згадуваний хінін.)
Часом м'яка стимуляція перетворювалася в жорстку. Інки для зняття втоми при тривалих переходах жували листя коки з кокаїном; конкістадори, змушуючи індіанців працювати на рудниках, давали їм ці листи замість зарплати. В результаті підвищувалася працездатність, а потім і смертність.
Ця лінія застосування продовжилася в допінгах, до яких вдавалися спортсмени і працівники спецслужб. Зараз спортсмени вже не застосовують алкалоїди для стимуляції, але ще недавно чемпіон, який закапав в ніс ефедрин, міг попастися на допінгу.
Використання алкалоїдів в обрядах
Четверте застосування алкалоїдів - в обрядах. Шамани їли мухомори, щоб спілкуватися з духами, варязькі воїни - щоб підняти свій бойовий дух, індіанці Південної Америки вживали кактуси, в Азії курили гашиш і опіум. У давніх цивілізаціях обряди проходили під наглядом жерців і були, ймовірно, жорстко регламентовані. У середньовіччі відьми і чаклуни, безсумнівно, знали галюцинаційні рослини і використовували для приготування зілля дурман, блекоту і беладонну.
Потім з'явилася наркоманія. Першою її жертвою став Китай. Англійські купці ввозили туди опіум з Бенгалії в обмін на чай. У першій половині XIX століття наркоманія в Китаї досягла розмірів епідемії, почала серйозно загрожувати існуванню держави. Спроби чиновників захиститися від небезпеки призвели до воєн, в яких перемогли озбройні артилерією і рушницями армії Англії та її союзників. Тільки комуністичний режим зміг протистояти наркоманії в Китаї.
Європейське суспільство познайомилося з привезеними з Сходу наркотиками (гашиш, опіум) на початку XIX століття. Вони стали популярні як болезаспокійливі ліки і як засоби для подорожей в світ фантазії, обіцяючи творцям стимуляцію уяви і нові трудові успіхи на ниві творчості. Читачі, напевно, уявляють, чим їм довелося розплачуватися за «хімічне» натхнення. У XX столітті наркоманія поширилася в багатьох країнах світу.
Новий виток наркоманії почався в 1960-і роки, коли розвинені країни подолали наслідки війни і частина молоді перестала розуміти, в чому сенс життя. Когось захоплювала можливість нових відчуттів, когось - протест проти буржуазного благополуччя. З тих пір наркобізнес став найприбутковішим видом нелегальної діяльності.
*
Починаючи суперечки на медико-етичні теми, не зайвим буде згадати, що людство вже багато тисяч років знайоме з речовинами, які можуть служити і генію, і злодійству, за допомогою яких можна вбивати і рятувати. Очевидно, протиборство отруйника і криміналіста, наркоторговця і лікаря продовжиться і в новому столітті.
