Royston M. Roberts: Serendipity Royston M. Roberts könyvében azokat a különlegesen izgalmas és érdekfeszítő felfedezéseket gyűjtötte egybe, melyek a véletlennek köszönhetik létüket. Erre utal a kötet címe is: Serendipity. Horace Walpole alkotta meg a szót, az ötletet pedig a Serendip három hercege című tündérmeséből merítette (Serendip vagy Serendib az ősi Ceylon, azaz a mai Srí Lanka elnevezése volt), annak szereplői ugyanis „véletlenül és bölcs belátásuk révén folyton olyan dolgokat fedeztek fel, amelyeket nem is kerestek...” Az olvasó a legkülönfélébb tudományterületekről, mint például biológia, kémia, fizika, csillagászat, régészet stb. találkozhat érdekesebbnél-érdekesebb történetekkel. A könyv nyelvezete világos és érthető, így azok számára is élvezetes olvasmány, akik csak alig vagy egyáltalán nem mozognak otthonosan a természettudományok világában.
A tudomány körül Sorozatszerkesztő: Prof. Braun Tibor
ROYSTON M. ROBERTS
SERENDIPITY VÉLETLEN FELFEDEZÉSEK A TUDOMÁNYBAN
AKADÉMIAI KIADÓ, BUDAPEST
A fordítás alapjául szolgáló mű Royston M. Roberts Serendipity. Accidental Discoveries in Science. New York, 1989, John Wiley & Sons, Inc.
Fordította BALIKÓ NÁNDOR A fordítást szakmailag ellenőrizte NAGY TIBOR
ISSN 1786-9358 ISBN 963 05 8242 2
Kiadja az Akadémiai Kiadó, az 1795-ben alapított Magyar Könyvkiadók és Könyvterjesztők Egyesülésének tagja 1117 Budapest, Prielle Kornélia u. 19. www.akkrt.hu
Első magyar nyelvű kiadás: 2005 Hungarian translation © Balikó Nándor, 2005 © Akadémiai Kiadó, 2005 © 1989 by John Wiley & Sons, Inc.
Minden jog fenntartva, beleértve a sokszorosítás, a nyilvános előadás, a rádió- és televízióadás, valamint a fordítás jogát, az egyes fejezeteket illetően is. All rights reserved. Authorised translation from the English language edition published by John Wiley & Sons, Inc. Printed in Hungary
Tartalom A sorozatszerkesztő előszava Előszó Bevezetés Köszönetnyilvánítás Márkajelzéssel ellátott és szabadalommal védett termékek listája 1. Arkhimédész - a meztelenül rohangáló matematikus 2. Kolumbusz - az Újvilág felfedezője 3. Beteg indián lázasan keres - és kinint talál 4. Sir Isaac Newton, az alma és a tömegvonzás törvénye 5. Az elem és az elektromágnes - avagy a békacombtól az iránytűig Az elem Elektromágnesesség 6. Védőoltás - Edward Jenner, a fejőnő és a himlő 7. A kémiai elemek felfedezése Oxigén Jód Hélium és más nemesgázok 8. Kéjgáz és éter - avagy az érzéstelenítők 9. Wöhler szintetizálja a karbamidot - kezdetét veszi a szerves kémia térhódítása 10. Daguerre és a fotográfia feltalálása 11. Gumi - természetes és mesterséges Vulkanizálás A mesterséges gumi 12. Pasteur - „balkezes” és „jobbkezes” molekulák 13. Mesterséges festékek és pigmentek Perkin és a mályva ruhafesték Graebe, Liebermann és az alizarin Egy törött hőmérő és az indigó Dandridge és a monasztralkék 14. Kekulé, aki megálmodta a molekulák felépítését 15. Nobel - az ember, a találmányok és a díjak 16. Celluloid és rayon - mesterséges elefántcsont és műselyem Celluloid Rayon 17. Friedel és Crafts - egy laboratóriumi balesetből a kémia ipari alkalmazásának új lehetőségei sarjadnak 18. Hogyan legyünk sikeres régészek? - Úgy, hogy meg sem próbálunk azzá válni! Ásatások - meglepő eredményekkel Kiszáradt tómedrek rejtélye Tárgyak, amelyek maguktól kerültek felszínre Amikor a természet nyújt segítő kezet Néha bombák segítettek a feltárásban Fiúk és barlangok Szivacshalászok 19. Déletlen csillagászati felfedezések A Nagy Bumm Pulzárok A Plútó holdja 20. Véletlenül felfedezett gyógyszerek Inzulin
Allergia, túlérzékenység és az antihisztaminok A nitrogén alapú mustárgáz és a rák kemoterápiás kezelése „A” tabletta LSD A rákszűrés A fény és a csecsemőkori sárgaság Koleszterinreceptorok 21. Röntgensugarak, radioaktivitás és atommaghasadás A röntgensugarak felfedezése Becquerel felfedezi a radioaktivitást Mesterséges radioaktivitás és atommaghasadás 22. Mesterséges édesítőszerek - édesek, mint a cukor, és mégsem hizlalnak 23. Biztonsági üveg 24. Antibiotikumok - a penicillin, a szulfonamidok és a magaininek A penicillin: Fleming, Florey és Chain Szulfonamidok. Domagk, Fourneau és a Trefouel házaspár Magaininek: antibiotikum egy béka bőréből 25. Nejlon - a hidegen húzás fortélya 26. Polietilén - hála a szivárgó és piszkos reakcióedényeknek! 27. Teflon - az atombombától a serpenyőig 28. Benzingyártás - virágos elképzelések és a földgáz benzinné alakítása Etilbenzin Metánból nyert benzin 29. Gyógyszerek, amelyek véletlenül másra hatottak, mint amire kitalálták őket Aszpirin Pszichoaktív gyógyszerek Antiaritmiás szerek: hogy éjnek évadján ki ne ugorjon helyéről a szívünk! Minoxidil: ez hajmeresztő! Interferon: a rák és az ízületi gyulladás ellenszere 30. Gyógyszerek szennyvízből és sárból Kefalosporinok Ciklosporin 31. Brown és Wittig - a bór és a foszfor szerepe szerves anyagok mesterséges előállításában Hidroboráció Alkénszintézis 32. Polikarbonát - ez aztán kemény! 33. A tépőzár és társai - a modern életvitel mindennapos kellékei és véletlen felfedezésük A tépőzár: a bojtorjánoktól az űrhajókig A lebegő szappan Kukorica- és búzapehely Post-it Scotchgard 34. DNS - az élet spirálja 35. Feltevések, tévképzetek és véletlen balesetek a szerves kémiai szintézisekben 36. Kémiai koronák Epilógus: Hogyan lesznek a véletlenekből felfedezések? Irodalomjegyzék Névmutató Tárgymutató
Phyllisnek, életem legnagyszerűbb „véletlenjének”
A sorozatszerkesztő előszava
A könyv címében szereplő serendipitynek nincs jó magyar megfelelője. (Az 1998-as nagy Országhféle angol-magyar szótárban csak a jelentését magyarázzák.) Sőt, 1959-ig angol szótárakban sem szerepelt. Több, angolul jól beszélő ismerősömön is kipróbáltam, nem ismerték. Bonyolult szó, kiejteni sem könnyű elsőre, de többszöri ízlelgetés után vonzóvá válik, és beigazolódik a bonyolult szavak esetében észlelt jelenség: könnyebben megjegyezhető, mint sok más szó. Jelentése egyszerű, mint az e könyv alcímében látható, de igazi vonzereje nemcsak varázsos csengésében, hanem keletkezésének történetében is van. E történetet elmondja e könyv szerzője a 15. oldalon és azt, remélhetőleg, sokan érdekesnek, sőt vonzónak találják majd. (Szellemi ínyencek esetleg többet is kívánnak megtudni róla. Ehhez ajánlható R. K. Merton és E. Berber: The Travels and Adventures of Serendipity. Princeton University Press, Princeton, 2004.) Mindennapi életünk során Fortuna jelenlétét lépten-nyomon tapasztaljuk, a tudományos kutatásban való szereplésével talán nem mindenki találkozott. Roberts professzor könyve rávezet bennünket erre a tényre, és rendkívül alaposan, részletekbe is beavat. Olvasás közben elismeréssel gondolunk majd Fortunára, és átlátjuk, hogy a véletlen segítségével néha milyen kacskaringós úton jön létre a tudás.
Braun Tibor
Előszó Egyetemi doktori képzésem első évében, 1940-ben történt velem az első olyan „véletlen”, amelynek életem egyik nagy felfedezését köszönhetem. Egy hadászati terven dolgoztam éppen, a vinil-klorid szintetizálásán, amiből azután a poli(vinil-klorid), vagyis a PVC készülhetett, a ma világszerte legelterjedtebb műanyag. Abban az időben a vinil-kloridot úgy állították elő iparilag, hogy az acetilénhez hidrogén-kloridot, azaz sósavat adagoltak. Én egy másik megoldási lehetőség kidolgozásán fáradoztam: etiléndikloridot vezettem át egy forró csövön. Ma világszerte ezzel a módszerrel készítik a vinil-kloridot. Eredetileg egyszerű desztillálással tisztítottam meg az etilén-dikloridot, de egyik nap - még desztillálás előtt- egy másik tisztítási eljárást is kipróbáltam, és azt tapasztaltam, hogy ettől a vinilkloridot sokkal gyorsabban, ráadásul alacsonyabb hőmérsékleten sikerült előállítani. Sajnos azonban nem tudtam nap mint nap ehhez foghatóan jó eredményeket elérni, és bevallom, nagyon idegesített, hogy fogalmam sem volt az időszakos kudarc okáról. Végül aztán rájöttem a dolog lényegére. A változó kimenetel először is az újonnan beiktatott tisztítóeljárásnak volt köszönhető, amelynek során egy, a reakciófolyamatot gátló anyag elillant a vegyületből, másodszor pedig - és itt jön az előre nem tervezett véletlen! - az általam használt felszerelés gyári hibájának: az eresztékeken át olykor oxigén áramlott a forró csőbe, az pedig katalizátorként felgyorsította a kívánt reakciót. Így történt hát, hogy véletlenül valami olyasmi zajlott le a szemem láttára, amiből aztán sikerült a vegyipar számára hihetetlenül fontos felfedezést kovácsolnom. 1940 óta gyakran estek meg velem hasonló véletlenek, amikor felkészültségemre és találékonyságomra volt szükség ahhoz, hogy a váratlan eseményeket egy felfedezés javára fordítsam. Ez a mű, Royston M. Roberts professzor szerzeménye efféle csodás, a legkülönfélébb emberi erőfeszítések és a véletlenek találkozásából született felfedezésekről szól. Nyelvezete tiszta és világos, így azok számára is közérthető, sőt felettébb élvezetes és szórakoztató olvasmányélményt nyújt, akik csak alig, vagy egyáltalán nem mozognak otthonosan a természettudományok világában. Különösen nagy örömömre szolgált, hogy a könyv elolvasása közben ráébredhettem, mennyire nem tervezhető meg előre egy-egy tudományos előrelépés. Amikor az ember pályázatokat ír, hogy a kutatásaihoz pénzt szerezzen, a rendelkezésére álló ismeretekre kell hivatkoznia, nem pedig a még feltáratlan ismeretlenre. Ugyanakkor a tudomány legérdekesebb jelenségei mindig az ismeretlenben rejtőznek. S vajon hogyan lehet eljutni az ismert világból az ismeretlenbe? Nos, szerintem a legjobb módszer erre az, ha az ember azokat keresi fel, azokhoz nyúl vissza, akiknek valamikor, valahogyan már sikerült ez az áttörés. Tapasztalatom szerint a legjelentősebb felfedezéseket - legyenek azok a véletlen szüleményei vagy gondosan előre tervezett kutatás eredményei - újra meg újra ugyanazok a tudósok teszik. Száz szónak is egy a vége, ajánlom ezt a nagyszerű könyvet minden korosztálynak, de közülük is különösen azoknak, akik még karrierjük elején állnak. Amikor az ember fiatal, sokszor azt szeretné, ha minden új felismerés beleillene a kor tudományosan elfogadott eszmerendszerébe, azaz megfelelne az „aktuális dogmáknak”. Szerencsére a való világban ez nem mindig történik így! Sir Derek H. R. Barton
Bevezetés Mi a közös a tépőzárban, a penicillinben, a röntgensugarakban, a teflonban, a dinamitban és a Holttengeri tekercsekben? Déletlen felfedezésük! Ezek az életünket megkönnyítő, kellemesebbé és egészségesebbé varázsoló, érdekes találmányok - és persze száz meg száz társuk - mind a szerencsés véletlen következtében váltak mindennapjaink részévé. A véletlen mellett ugyanakkor még valamire szükség volt ahhoz, hogy a találmányok találmányokká legyenek, és ne vesszenek a feledés homályába: a tudósoknak arra a képességére, hogy ott és abban is felfedezzék az értékeset, ahol és amiben az a legkevésbé sem valószínű. Az angol nyelvben erre a képességre létezik egy külön kifejezés: serendipity. A szót Horace Walpole alkotta meg és használta először, egy barátjának, Sir Horace Mann-nak címzett levelében, 1754-ben. Walpole a Serendip három hercege című tündérmeséből merítette az ötletet (Serendip vagy Serendib az ősi Ceylon, azaz a mai Srí Lanka elnevezése volt), annak szereplői ugyanis „véletlenül és bölcs belátásuk révén folyton olyan dolgokat fedeztek fel, amelyeket nem is kerestek...”. Walpole saját, véletlenül megesett felfedezéseinek jellemzésére alkotta meg a kifejezést, és bár a szó az 1939-es vagy 1959-es kiadású szótárakban még nem szerepelt, mióta újra felfedezték, mindenfelé egyre gyakrabban hallható, és 1974 óta általában minden új kiadású szótárban megtalálható. (Mivel magyar nyelven a szó csak körülírással fejezhető ki, fordítására - még ha az tartalmilag nem feltétlenül fedi is le teljesen jelentését - a „találékonyság” vagy „leleményesség” szavakat fogom használni. - A ford.) A legtöbben, akik rendelkeznek ezzel az istenadta tehetséggel, a találékonysággal, maguk sem győzik hangsúlyozni, mennyire szerencsések is egyben. Jobbára távol áll tőlük, hogy letagadják, felfedezéseikben milyen komoly szerepet játszott a véletlen, sőt sokkal inkább hajlanak arra, hogy beszámoljanak arról. Azt hiszem, azért tesznek így, mert maguk is belátják, hogy leleményességüket, tudós hozzáállásukat cseppet sem csorbítja a tény, hogy olykor a váratlan meglátások vezetik őket felfedezéseikre. Pasteur, aki a kémia, a mikrobiológia és a gyógyítás terén is úttörő jelentőségűt alkotott, tömören így fogalmazta meg mindezt: „A megfigyelés során a szerencse csak a felkészült, éles elmét támogatja.” Újabban a Nobel-díjas Paul Flory, midőn átvette az Amerikai Kémiai Társaság legmagasabb kitüntetését, a Priestley-érdemérmet, a következőket mondta: A jelentős találmányok nem pusztán a véletlen termékei, még ha ez a téves nézet széles körben elterjedt is, és azt sajnos természettudományos berkeken belül sem mindig igyekeznek eloszlatni. Persze a véletlen is része a mindennapoknak, ez tagadhatatlan, de egy találmány megszületése kapcsán azért sokkal többről van szó annál, mint amit a „derült égből a villámcsapás” népszerű szólama kifejez. A mélyreható tudás és a széles körű látásmód elengedhetetlen alapkövetelménye minden tudós tevékenységének. Ha a tudat nincs kellőképpen „feltöltve”, akkor hiába is villan meg a zsenialitás közmondásosan jól ismert szikrája, nem lesz mit lángra lobbantania. Pasteur és Flory kijelentései azt mutatják, hogy ők tisztában voltak vele, mit értett Walpole „a véletlen és a bölcs belátás” együttes megléte révén született „találékony” felfedezéseken. E könyv írása közben magam is alkottam egy kifejezést azoknak a véletlen felfedezéseknek a jellemzésére, amelyek megszületésében a puszta szerencse mellett a szorgos kutatás-keresés is szerepet játszott; mivel ezeket már nem feltétlenül tekinthetjük váratlan leleménynek, amibe csak úgy gyanútlanul belebotlik az ember, az efféle esetek leírására a pseudoserendipity [pszeudovéletlen] kifejezést fogom használni. Charles Goodyear például úgy fedezte fel a gumi vulkanizálását, hogy véletlenül egy kénes gumikeveréket ejtett a forró tűzhelyre. Mivel azonban már hosszú évek óta a gumi hasznosíthatóságát kutatta, a sikeres eljárás felfedezését „csak” a pszeudovéletlen számlájára írhatjuk. Ezzel szemben, mondjuk, George deMestralnak nem állt szándékában új rögzítésmódot - a
tépőzárat - feltalálni akkor, amikor mikroszkóp alatt vizsgálni kezdte, hogyan s miért ragadtak bojtorjánok a ruhájába. Bár könyvemben megpróbáltam különbséget tenni e kétféle eset között, nem szándékozom azt sugallni, hogy a pszeudovéletlen kevésbé volna fontos és nagyszerű. Sőt, olykor a kedves Olvasó megítélésére bízom majd: döntse el ő, mennyire tekint egy adott felfedezést valódi vagy pszeudovéletlennek. Végül is mindentől függetlenül, maga a találmány mindenképpen megérdemli az elismerést. A történetek sorát a pszeudovéletlen egyik első, írásban fennmaradt példájával fogjuk kezdeni: a Kr. e. 3. században Arkhimédész az uralkodó felkérésére azt próbálta meghatározni, hogy egy új koronában mennyi aranyat használnak fel. A megoldásra egy véletlenszerű megfigyelés vezette rá a siracusai közfürdőben, amitől annyira felvillanyozódott, hogy önfeledten, meztelenül rohant ki az utcára, azt kiabálva: „Heuréka!”, vagyis „Megtaláltam!”. Hasonló örömteli balesetek emberek ezreivel estek meg azóta, még ha a legtöbben valószínűleg nem is reagáltak rá olyan drámai módon, mint Arkhimédész. Ha azonban a véletlenből született valamilyen találmány, annak az egész emberiség hasznát látta. E könyvben az efféle felfedezéseknek igyekeztem emléket állítani - függetlenül attól, mennyire világrengetőek vagy éppenséggel triviálisak -, a kezdetektől egészen napjainkig. Írás közben folyamatosan arra törekedtem, hogy közérthető nyelvezetet használjak. Néha azonban elkerülhetetlen volt egy-két szakkifejezés közbeiktatása, ellenkező esetben a tudós szakértők ugyanolyan értelmetlennek tartottak volna bizonyos történeteket, mint a nem szakavatott olvasók másokat, ha azokat terminus technicusokkal meséltem volna el. Remélem, hogy a történeteket tanárok és diákok - általános iskolaitól egészen egyetemi szintig - egyaránt haszonnal forgathatják majd, segítségükkel életszerűbbé varázsolva néhány előadást, vagy vitára késztetve a hallgatóságot. Ennek érdekében néhol külön magyarázatokat, képleteket és ábrákat mellékeltem az esetleírásokhoz; azoknak pedig, akik még részletesebben szeretnének utánanézni egy-egy adott találmány hátterének, ajánlom figyelmükbe a könyv végén található Irodalomjegyzéket. Annak ellenére, hogy a legkülönbözőbb tudományterületekről igyekeztem példákat felmutatni, nyilvánvaló, hogy százával kerülték el figyelmemet hasonló jelentőségű lelemények. A teljességre törekvés helyett mindvégig sokkal inkább az lebegett a szemem előtt, hogy ösztönözzem olvasóimat, figyeljenek fel a váratlan történésekre, és ha velük is megestek hasonlók, vagy ismerőseik között akadnak találékony felfedezők, arról értesítsenek engem, hátha a későbbi kiadásokban új epizódokkal bővülhet e mű. Későbbi kiadások már csak azért is várhatók, mert a találékonyság örök érvényű emberi adottság - véletlenek pedig ugyebár nap mint nap történnek!
Köszönetnyilvánítás A legnagyobb hálával Sir Derek H. R. Bartonnak tartozom, aki a Texasi Egyetemen tartott egyik előadásában rámutatott arra, hogy a szerves kémiában a legfontosabb felfedezések véletlenül születtek. Saját rendkívüli munkásságát szerényen „feltevések, tévképzetek és véletlen balesetek” sorozataként jellemezte - ennek néhány példájával a 35. fejezetben találkozhatnak majd. Akkoriban éppen erre a bátorításra volt szükségem, hogy belevágjak a munkába, és végre felderítsem mindazt, ami már oly régóta foglalkoztatott. Érdeklődésem a véletlen eredetű felfedezések iránt akkor kezdődött, amikor tudományos munkám során velem is hasonló történt minderről a 17. fejezetben írok részletesebben. Másrészt sok évvel ezelőtt egyik diákom irányította rá figyelmemet e területre, amikor megajándékozott egy kis könyvecskével, aminek Véletlenszerű tudományos felfedezések (Accidental Scientific Discoveries) volt a címe. A diák, akinek a nevére bocsássa meg nekem - már nem emlékszem (már ha akkoriban tudtam egyáltalán), volt szíves azt mondani, hogy bár élvezi előadásaimat, e könyvecskében talán még én is találok néhány „érdekes morzsát”, melyek a jövőben a katedrán állva hasznosak lehetnek számomra. Remélem, hogy saját szerzeményem hasonló funkciót fog betölteni - hasznos forrásul szolgál bármely korosztályt tanító pedagógusnak. Az anyaggyűjtés során sokan siettek segítségemre, és osztották meg velem történeteiket, amelyekben a véletlenből találékonyságuk révén saját maguknak sikerült találmányt kovácsolniuk, vagy másvalaki fedezett így fel valamit. Közülük is hadd mondjak köszönetet kollégáimnak, az austini Texas Egyetem professzorainak: Allen Bardnak, ifj. R. Malcolm Brownnak, Joseph Carternek, Marye Anne Foxnak és G. Barrie Kittónak, valamint a Texasi Egyetem dallasi Egészségtani Központjában dolgozó dr. Michael S. Brownnak. Kémia tanszékünk könyvtárosa, Christine Johnson fáradhatatlanul és igen hatékonyan kutatta fel nekem azokat a cikkeket és írásokat, amelyek nem álltak rendelkezésemre. Köszönöm továbbá John Szilagyinak, kiadóm, a John Wiley & Sons, Inc. képviselőjének, akit megragadtak e véletlenre épülő történetek, és szerződést ajánlott a könyv megírására. Támogatásukért hálával tartozom a következő személyeknek: dr. Carol Jonesnak az IBM-től; ifj. Carl Heslernek; dr. E. Schoenwaldtnak a Merck és Tsa cégtől; Prescott Williams professzornak az Austini Presbiteriánus Teológiai Szemináriumról; A. T. Balaban professzornak a Bukaresti Műszaki Intézetből; dr. Georg F. Bassnak, a Texasi A&M Egyetem Tengerrégészeti Kara professzorának; Charles C. Price professzornak, aki jó barátom és igen tisztelt mentorom is egyben az Illinois Egyetemen; James G. Traynham professzornak a Louisianai Állami Egyetemről; Kenneth Shea professzornak, az irvine-i California Egyetem tanárának; A. G. M. Barrettnek, a Northwestern Egyetem professzorának; Robert G. Bergman professzornak a berkeleyi California Egyetemről; D. Seebach professzornak a zürichi E. T. H.-tól; dr. J. J. Kim Wrightnak a BristolMeyers Rt.-től; Rich Sandersnek és Judy Borowskinak a 3M Vállalattól; P J. Hannannek, aki egykor az Egyesült Államok Haditengerészeti Kutatólaboratóriumában tevékenykedett; és dr. C. C. Chengnek, egykori diákomnak, aki ma a Kansasi Egyetem Rákkutató Központjának kutatási igazgatójaként dolgozik. Különös tisztelettel gondolok a DuPont alkalmazásában álló dr. Roy Plunkettre, valamint a General Electric Vállalat részéről dr. Daniel W Foxra, akik személyesen és levélben osztották meg velem élményeiket ezekről lásd a könyv 27. és 32. fejezetét. Elnézést kérek ugyanakkor mindazoktól, akiknek a történeteit nem vettem bele ebbe a kötetbe. Volt, amit nem sikerült közérthető nyelvezettel megfogalmaznom, márpedig, mivel művemet a nem szakértő olvasóközönségnek szánom, e szemponttól nem tekinthettem el, de akadt olyan is, ami terjedelmi okok miatt maradt ki végül a könyvből. Szeretnék köszönetet mondani mindazoknak, akik a képeket és illusztrációkat rendelkezésemre bocsátották, és hozzájárultak közlésükhöz: Thelma McCarthynak a philadelphiai Nemzeti Kémiatörténeti Alapítványtól; Ann E. Kottnernek, a New York-i Amerikai Fizikai Intézet Niels Bohr Könyvtára alkalmazottjának; ifj. Justin M. Carisiónak, Terrence Cressynek és Dianne Currienek az E. I. DuPont de Nemours Rt.-től; R. Smelstornak és Richard G. Kuhlnak a Velcro USA Rt.-
től; és Joann Jedrusiaknek a Squibb Rt.-től. (A magyar kiadásból a képek technikai okok miatt kimaradtak-A szerk.) Végül, de nem utolsósorban hadd mondjak köszönetet David Sobelnek, tehetséges és mindig megértő szerkesztőmnek, akivel öröm volt együtt dolgozni.
Márkajelzéssel ellátott és szabadalommal védett termékek listája Aralen: a szabadalom a Sterling Gyógyszeripari Rt. osztályának, a Winthrop Laboratóriumnak a tulajdona Ciklosporin: a szabadalom a Sandoz Rt.-é Dakron: a DuPont Rt. védjegye „Elefántcsont” szappan: a Procter & Gamble védjegye Librium: a Hoffmann - La Roche Vállalat gyógyszermárkajelzése Minoxidil: a szabadalmat az Upjohn Vállalat birtokolja Mylar: a DuPont Rt. védjegye Novokain: a bejegyzett gyógyszermárkanév a Sterling Gyógyszeripari Rt. osztályának, a Winthrop Laboratóriumnak a tulajdona Nutrasweet: a NutraSweet Rt. Védjegye Orlon: a DuPont Rt. védjegye Post-it: a 3M védjegye Prontosil: a szabadalom az I. G. Farbenindustrie tulajdona Schotchgard: a 3M védjegye Silver Stone: a DuPont Rt. Védjegye Silver Stone Supra: a DuPont Rt. Védjegye Teflon: a DuPont Rt. védjegye Terilén: az Imperial Vegyipari Kft. bejegyzett márkaneve Válium: a Hoffmann - La Roche Vállalat gyógyszermárkajelzése Velcro tépőzár: a Velcro USA védjegye Wheaties búzapehely: a General Mills bejegyzett védjegye Xilokain: az AB Astra bejegyzett védjegye
1. Arkhimédész - a meztelenül rohangáló matematikus Arkhimédész, a görög matematikus a Kr. e. 3. században, Siracusában élt. Olyan találmányok fűződnek a nevéhez, mint az emelőrúd, az „archimedesi végtelen csavar” - amit Egyiptomban máig is használnak, hogy az öntözéshez szükséges vizet kiemeljék a Nílusból -, de ő alkotta meg a hidrosztatika törvényét is, amelyet ezért Arkhimédész törvényének is nevezünk. Egy fürdőházban tett felfedezése után ő futott végig Siracusa utcáin meztelenül, azt kiabálva: „Heuréka, heuréka!”, azaz „Megtaláltam!”. De mit is talált meg Arkhimédész? Vajon mi izgatta fel őt annyira, hogy még arról is megfeledkezett, hogy magára kapja a ruháit, mielőtt hazarohanna? Ahhoz, hogy válaszolni tudjunk erre a kérdésre, tudnunk kell, mi foglalkoztatta őt aznap, amikor a fürdőbe lépett. Hierón, Siracusa királya, aki Arkhimédész közeli barátja, sőt talán rokona is volt, egy ötvöst bízott meg azzal, hogy készítsen számára egy színarany koronát. Amikor azonban elkészült a mű, a királyban felébredt a gyanú, vajon az ötvös minden aranyat felhasznált-e hozzá, vagy netán valamilyen kevésbé értékes fémmel - ezüsttel, rézzel - helyettesítette az aranyat, és magának tartotta meg a maradékot? Az arany és az ezüst vagy réz ötvözésének technikája régóta közismert volt. Ha az aranyat ezekkel a fémekkel elegyítették, az anyag megőrizte az arany színét, még akkor is, ha a többi fémből tetemes mennyiséget kevertek bele. A tiszta arany huszonnégy karátos. A tizennégy karátos aranyötvözet 58% aranyat és 48% egyéb fémet tartalmaz, de még így is szinte a megtévesztésig hasonlít a tiszta aranyra - nem véletlen, hogy ékszerek készítésekor is általánosan ezt használják. Hierón tehát hívatta Arkhimédészt, és azzal a feladattal bízta meg a neves matematikust, hogy derítse ki, vajon az ötvös valóban felhasználta-e az összes aranyat a korona elkészítéséhez. A vegyelemzés akkoriban még korántsem állt olyan fejlettségi fokon, mint a matematika, Arkhimédész pedig mégiscsak korának kiváló matematikusa és mérnöke volt. Arkhimédész korábban már megalkotta azokat a matematikai képleteket, amelyekkel kiszámíthatóvá vált a szabályos mértani testek - például a gömb és a henger - térfogata. Tudta hát, hogy ha sikerülne megállapítania Hierón koronájának a térfogatát, az eredmény alapján megmondhatná, hogy az tiszta aranyból van-e, vagy más fémeket is kevert bele az ötvös. Ekkor lett figyelmes arra, hogy amint a vízbe lép, az túlcsordul a kád peremén, mégpedig éppen annyival, amennyit a teste kiszorított. Így jött rá, hogyan lehet kiszámítani egy szabálytalan tárgy térfogatát, legyen az akár a saját lába, akár egy királyi korona. Ha a koronát vízbe meríti, és megméri az általa kiszorított víz térfogatát, az egyenlő lesz a korona térfogatával. Tegyük fel, hogy Hierón egy 5 font súlyú aranytömböt adott az ötvösnek. Egy ekkora aranykocka éleinek hossza 4,9 cm lenne, térfogata pedig 118 cm3. Ha tehát az ötvös az összes aranyat felhasználta, és nem kevert bele más fémet, akkor a koronának pontosan 5 fontnyinak kell lennie, és a térfogatának is meg kell egyeznie az eredeti aranykocka 118 cm3-nyi térfogatával, még ha közben más formát öltött is. Ha azonban az ötvös csak az arany felét használta fel, és azt a korona elkészítéséhez egyenlő súlyú - 2,5 fontnyi - ezüsttel ötvözte, akkor, bár az ötvözet tömege továbbra is 5 font marad, a térfogata megváltozik. Ha most sikerül megmérnünk ennek a koronának a térfogatát, azt találjuk, hogy az több, mint 118 cm3, mert az ezüst sűrűsége csak nagyjából fele az aranyénak. A sűrűség egy adott anyag egy térfogategységre eső tömegének mértéke. Az arany sűrűsége az általánosan ismert fémek közül a legnagyobb - köbcentiméterenként 19,3 gramm -, szemben például az ezüsttel, amelynek sűrűsége csak 10,5 g/cm3, vagy a rézzel, amelyé még kevesebb - 8,9 g/cm3. Egy 5 font súlyú, 50%-ban aranyból és 50%-ban ezüstből készült korona térfogata ezért 167 cm3. Arkhimédésznek a fürdőben tett véletlen felfedezését követően már nem okozott gondot, hogy kiszámítsa Hierón új koronájának a térfogatát: egyszerűen csak bele kellett azt merítenie egy edénybe, és megmérnie az általa kiszorított víz mennyiségét. Amikor a király megtudta, hogy koronájának térfogata jóval nagyobb, mint amekkorának lennie kellene, ha tiszta aranyból volna,
nyomban ítéletet hirdetett: kivégeztette a becstelen ötvöst. Arkhimédész váratlan felfedezése így okozta az ötvös nem várt halálát. Ez a jelentős felismerés - bármely tömör tárgy térfogatának a meghatározása - izgatta hát fel Arkhimédészt annyira, hogy ruháiról is megfeledkezve meztelenül futott haza a fürdőből.
2. Kolumbusz - az Újvilág felfedezője Köztudott, hogy Kolumbusz azért indult útnak, hogy kelet helyett nyugat felé hajózva érje el Indiát, de ehelyett az Újvilágot, Amerikát sikerült felfedeznie. Vajon puszta véletlennel állunk-e szemben, vagy többről van szó, nevezetesen arról, hogy Kolumbusz rendelkezett azzal a különleges képességgel, hogy értékes dolgot találjon ott, ahol az a legkevésbé valószínű? Kolumbusz históriájában számos véletlennel találkozunk, amelyekről sokkal kevesebbet tudunk, mint híres hajóútjáról. Kolumbusz Kristóf 1446 táján született Genovában. Tanulmányait Paviában folytatta - matematikát, természettudományokat és tengerészeti csillagászatot tanult. Fia, Fernando életrajzi írása szerint Kolumbusz tizenöt évesen szállt először tengerre, hogy elhajózzon Angliába, Írországba és Izlandra, majd Görögországba, Portugáliába és Spanyolországba. Portugáliában beházasodott egy hajóskapitány családjába. A kapitány az uralkodó, Tengerész Henrik szolgálatában állt, és elsőként térképezte fel az Afrikától és Európától nyugatra eső atlanti-óceáni területeket. Apósa és más tengerészek térképeit tanulmányozva egyre égetőbb vágy fogta el Kolumbuszt, hogy nyugati irányban hajózva új útvonalat találjon a Kelet kincsei felé. Napjaink modern felfedezője, Thor Heyerdahl elképzelése szerint Kolumbusznak tudomása lehetett azokról a levelekről is, amelyeket négy évszázaddal azelőtt írtak Grönlandon tartózkodó papok a Vatikánnak, még nyugatabbra fekvő szigetekről számolva be bennük. Kolumbusz tisztában volt vele, hogy egy olyan nagyszabású expedíció, amilyet ő tervezett, nem jöhet létre fejedelmi támogatás nélkül. Felkereste hát a kor uralkodóit, Portugáliától Spanyolországon és Franciaországon át Angliáig. VII. Henrik visszautasította a kérését, szemben Kasztíliai Izabellával és Aragóniai Ferdinánddal - így történt, hogy az Újvilág jelentős része angol helyett spanyol fennhatóság alá került. Az Újvilág felfedezésében egy másik véletlen is szerepet játszott, mégpedig az, hogy Kolumbusz rosszul mérte fel Földünk nagyságát. Azt jól sejtette ugyan, hogy a Föld gömb alakú, terjedelmét mégis alábecsülte, és azt hitte, hogy az ázsiai kontinens nagyobb, és közelebb is van Spanyolországhoz, mint valójában. Feltételezéseit a kor legjobb földgömbjére alapozta, csakhogy annak készítője, Martin Behaim a ptolemaioszi számításokat vette alapul, amelyek a Föld kerületét 25%-kal kisebbnek jósolták. (Behaim glóbusza máig fennmaradt - Németországban a nürnbergi múzeumban látható.) Miután Kolumbusz már körülbelül 3000 mérföldet hajózott, azt gondolta, valahogyan elvétette Japánt, és azok a szigetek, amelyekre rálelt, a Japántól délre fekvő, és a valóságban több ezer mérfölddel nyugatabbra található Kelet-Indiához tartoznak. (Ezért is nevezte el az őslakosokat „indiánoknak”.) De vajon mindent egybevetve mondhatjuk-e, hogy Kolumbusz különleges képességének köszönhette az Újvilág felfedezését? Nos, ahhoz, hogy valaki adott eseményekből kiindulva felfedezésre jusson, meglehetős bölcsességre van szükség. Kolumbusz azonban, bár bátorságához nem fér kétség, nem volt elég bölcs ahhoz, hogy felmérje saját felfedezésének horderejét. Abban a hiszemben halt meg, hogy a mesés Kelet egy addig ismeretlen darabkáját találta meg, nem pedig egy új kontinenst. Ezért is fordulhatott elő vele, hogy felfedezéséből nem tudott akkora hasznot húzni, mint azt remélte. Bár spanyol mecénásai körében eleinte zajos tetszést aratott, ám amikor a „keleti kincsekből” sem neki, sem pártfogóinak nem sikerült meggazdagodniuk, dicsősége hamar feledésbe merült. Csalódott emberként érte őt a halál. Egész életében abban bízott, hogy rövidebb
útra lel a Kelet és annak gazdagsága felé, de amire ténylegesen rátalált, annak nem tudta kiaknázni az előnyeit. Egyvalami talán mégiscsak igazolja Kolumbusz különleges képességét: ez pedig az Újvilág civilizációjának rohamos fejlődése, még ha az csak évszázadokkal a véletlen történelmi felfedezést követően teljesedett is ki.
3. Beteg indián lázasan keres - és kinint talál A kinin eredete olyan ködös távolba vész, hogy nehéz eldönteni, mennyi belőle a mese, és mennyi az igazság. Egy Európában széles körben elterjedt történet szerint Peru alkirályának a felesége, Chinchon grófné úgy gyógyult ki a maláriájából, hogy orvosságként egy perui fa kérgének a kivonatát vette be; gyógyulásának örömére pedig 1638-ban Spanyolországba visszatérve magával hozta a fakéreg egy darabját. Így vált ismertté Európában a kinin. A svéd botanikus, Carolus Linnaeus (Carl von Linné [1707-1778]) ennek a történetnek a hatására keresztelte 1742-ben Cinchona [kínafa] névre azt a fafajtát, melynek kérge gyógyhatásúnak bizonyult. A megnevezéssel csupán két probléma volt: egyrészt Linné, aki emléket kívánt állítani a grófnénak, rosszul betűzte a Chinchon nevet (kihagyta az első „h”-t), másrészt a grófnénak valójában sosem volt maláriája, és nem hozott Spanyolországba semmiféle fakérget, lévén Kolumbiában, Cartagenában halt meg a visszaút során. A kininnek mint a malária gyógyszerének használatáról szóló első megbízható feljegyzés a Limában állomásozó jezsuita szerzetesektől származik az 1630-as évekből. Innen ered az a „jezsuita kéreg” elnevezés, melyet Linné rendszertani besorolását megelőzően már száz éve használtak a gyógyszerre. Az talán sosem fog biztosan kiderülni, vajon a jezsuiták a bennszülöttektől lesték-e el a fakéreg malária elleni gyógyhatását, az azonban bizonyos, hogy létezik egy hihetően hangzó indián legenda, mely a kínafa gyógyhatásának véletlen felfedezését meséli el. E szerint egy lázas beteg indián eltévedt az Andok dzsungelében, ahol az 1500-2000 méter magas, Kolumbiától Bolíviáig húzódó hegyláncok nedves, meleg hegyoldalain számtalan különböző, az indiánok által quina-quinának nevezett kínafaalfaj tenyészik. Ahogy az indián ott botladozott a fák sűrűjében, egyszerre csak egy tavacskára lelt, és azonmód térdre rogyott, hogy igyon a hűsítő vízből. Egy korty, és a keserű íz máris elárulta neki, hogy a víz szennyezett volt, mégpedig a szomszédos quina-quina fák kérgétől, amiről akkoriban úgy tartották, hogy mérgező. Égető szomjúságában, láza csillapításának vágyától hajtva azonban az indián mit sem törődött a halálos fenyegetéssel, és nagyot kortyolt a tó vizéből. Legnagyobb meglepetésére azonban nemhogy belehalt volna tettébe, de még a láza is lelohadt, és életerejét visszanyerve hazatalált szülőfalujába. Csodás gyógyulását elmesélte rokonainak, ismerőseinek, akik attól fogva a quina-quina fa kérgének a kivonatát kezdték használni a rettegett betegség kezelésére. A lázat a malária okozta, a fakéregben található kémiai vegyület pedig a kinin volt. A felfedezés híre gyorsan elterjedt a bennszülött lakosság körében, és a 17. század elején a jezsuita misszionáriusokhoz is eljuthatott. Ez a legenda - már amennyiben igaz - azt látszik alátámasztani, hogy a primitív társadalmak józan paraszti bölcsessége is elégséges ahhoz, hogy egy véletlen eseményből világrengető felfedezés váljék. Bár a fenti legenda hitelességét nem lehet minden kétséget kizáróan igazolni, abban nem kételkedhetünk, hogy ehhez hasonló esetek rendszeresen előfordultak. A pozitív végkifejlet - mint jelen esetben is - sokszor csak a szerencsés véletlennek volt köszönhető, igaz, ennél jóval gyakrabban esett meg, hogy az illető, aki első ízben próbált ki valamilyen hatásosnak feltételezett természetes anyagot, belehalt a kísérletezésbe.
Utóirat A malária kininnel történő gyógyítása volt az első olyan eset, amikor egy kémiai vegyülettel sikeresen kezeltek fertőző betegséget. (A kinin mint gyógyszer európai történetével, illetve a DélAmerikában honos kínafa Délkelet-Ázsiába való áttelepítésével kapcsolatban lásd az Irodalomjegyzékben feltüntetett Silverman-féle könyv második fejezetét.) A kínafa kérgének aktív hatóanyagát, a kinint először 1820-ban izolálta két francia vegyész, Pierre Joseph Pelletier és Joseph Bienaimé Caventou, de a vegyület kémiai összetétele csak 1908-ban vált ismertté, a kinin laboratóriumi előállítására pedig egészen 1944-ig várni kellett. (William Perlon 1856-ban a kinin szintetizálására tett kísérletéről, melynek végtermékeként az első mesterséges ruhafesték, a mályvaszín keletkezett, könyvünk 13. fejezetében számolunk be.) A malária mindmáig a világszerte legelterjedtebb halálos betegség, még ha az utóbbi években a fejlett országokban szinte teljesen eltűnt is, hála a moszkitók elleni hatékony rovarirtó szereknek. (A malária kórokozója ugyanis a vér fertőzése útján, bizonyos moszkitófajok csípésével terjed.) Az emberiség írott történelme során vívott valamennyi háború nem szedett összesen annyi áldozatot, mint a malária, alig győzünk hát megfelelő jelentőséget tulajdonítani a borzalmas kór visszaszorításában szerepet játszó rovarirtóknak és permetezőszereknek. Tesszük ezt annak ellenére, hogy tisztában vagyunk mindazokkal a környezeti ártalmakkal, melyeket e szerek bizonyos madárpopulációk és más állatfajok életében okoztak, ugyanakkor viszont emberek százezrei köszönhetik életüket e rovarirtók használatának. Nem is beszélve arról, hogy a legújabb rovarölők - elődjeikkel ellentétben - már kifejezetten környezetbarátnak mondhatók. A kinin a világ politikai arculatának alakulásában is jelentős szerepet játszott. Mivel DélAmerikából szinte lehetetlen volt hozzájutni a kínafához, azt a világ más tájain, különösen az egykor holland fennhatóság alatt álló Kelet-Indiában kezdték termeszteni. Az első világháborúban elvágták a németeket kinin-utánpótlási útvonalaiktól, ez vezetett aztán a németek azon törekvéséhez, hogy mesterségesen előállított gyógyszerrel pótolják a hiányt. Az egyik legsikeresebb készítményük az Atabrin vagy quinacrine lett. A második világháborúban az Egyesült Államok csapatai harcoltak olyan területeken, ahol csak úgy hemzsegtek a maláriaterjesztő moszkitófajok gondoljunk akár Észak-Afrikára, akár a Csendes-óceán déltengeri szigeteinek őserdeire -, ugyanakkor a kínafaültetvények a japánok kezében összpontosultak. Amerikának is elő kellett hát állítania a maga hatékony, malária elleni szintetikus gyógyszereit. Észak-Afrikában az amerikaiak olasz katonákat ejtettek fogságba, akiknél malária elleni gyógyszert találtak, de az a fényes, sárga Atabrinhoz képest fehér volt. A tablettákat hazaküldték az Egyesült Államokba, és alapos vizsgálatnak vetették alá. Mint kiderült, azok hatóanyaga a klorokin volt, amit ugyanabban a német gyógyszergyárban állítottak elő, ahol az Atabrint, és ugyanazzal a szabadalommal védték le. Az amerikai gyógyszerészeti tesztek azt mutatták, hogy a fehér klorokin a quinacrine ugyanakkora dózisához képest tízszer hatékonyabb, ráadásul kevesebb mellékhatással jár. Az Egyesült Államok csendes-óceáni térségben harcoló csapatai ebben az időben a quinacrine-t használták, amit Atabrin néven a Winthrop cég, a tablettát kifejlesztő német gyógyszergyár amerikai fiókvállalata forgalmazott. A katonák ugyanakkor nem szedték rendszeresen a gyógyszert, mert a híres japán propagandarádió, a „Tokió Rózsája” arról győzte meg őket, hogy attól egyrészt besárgul a bőrük (ami valóban igaz is), másrészt elveszítik férfiasságukat (ami persze valótlan állítás). Ebből adódhatott, hogy az Új-Guineában partra szállt, gyógyszert nem szedő alakulatok 95%-át két héten belül ledöntötte lábáról a maláriás láz. Nekünk, akik az idő tájt a Gyógyszerkutatási Bizottságban az állami maláriaellenes programon dolgoztunk az Illinois Egyetemen, elmesélték mindezt, hogy érzékeltessék velünk munkánk fontosságát. Azzal érveltek, hogy ezer maláriában szenvedő tengerész katonai értelemben véve rosszabb, mint ezer halott tengerész, mert a betegek mellé külön katonai ápolószemélyzetet kell biztosítani. Körülbelül ekkor tudtuk meg, hogy a klorokin a dózis tekintetében előnyösebb, mint az Atabrin, ráadásul sárgaságot sem okoz, ez pedig szintén mellette szólt. A pletyka szerint az olaszok éppen azért használták Észak-Afrikában az Atabrin helyett a
klorokint, mert a német gyógyszerteszteken a klorokin bizonyult kevésbé hatékonynak, így azt előzékenyen átengedték a másik tengelyhatalomnak, és maguknak tartották meg az értékesebb Atabrint. Csakhogy mint az Amerikában kiderült, a németeknek jó kémikusaik voltak ugyan, de nem elég jó gyógyszerészeik. Amikor az Egyesült Államok gyógyszerkísérletein bebizonyosodott, hogy a klorokin kiváló tulajdonságokkal bír, malária elleni programunkban első számú kutatási tárggyá lépett elő. Mint fiatal kémikus doktoranduszt, engem bíztak meg azzal a feladattal, hogy új módszert találjak a klorokin szintetizálására. A német gyártási technológia révén ugyanis csak nehezen lehetett tiszta formában előállítani, ami talán szintén hozzájárult ahhoz, hogy a németek inkább az Atabrint részesítették előnyben. Máig is élénken emlékszem arra az izgalomra, amit egy kritikus kísérlet közben éreztem, amikor is megpillantottam a fortyogó oldatból kiváló első fehér kristályszemcséket. Ezek a klorokinszintetizálás egyik átmeneti vegyületének a kristályai voltak, de még mielőtt egy grammnyi tényleges gyógyszert produkálhattam volna belőlük, Charles C. Price professzorral már vonatra is szálltunk Buffalo felé, hogy az ottani gyógyszergyár kémikusaival megbeszéljük, hogyan alkalmazhatjuk szintézismódszeremet a nagyüzemi termelésben, hogy mielőbb elláthassuk a gyógyszerrel a csatatéren harcoló amerikai egységeket. A gyártási mód olyan sikeresnek bizonyult, hogy Price professzorral együtt az Egyesült Államok kormánya nevében szabadalommal védettük le az eljárást, és a második világháború végéig több tonna klorokint állítottak elő használatával. Egy másik alkalommal egész malária elleni kutatócsoportunk - úgy egy tucatnyian lehettünk, doktoranduszhallgatók és már ledoktorált vegyészek Price professzor vezetésével - váltott műszakban, napi 24 órában azon dolgozott, hogy megfelelő mennyiségű gyógyszert állítsunk elő egy kórház számára, ahol klinikai teszteknek vetették alá a szert. Pénteken késő délután telefonhívást kaptunk New Yorkból, hogy fogytán a készletük, engem pedig máig is kiráz a hideg, ha arra gondolok, micsoda kockázattal járt hevenyészett laboratóriumi tákolmányainkon hétfő hajnalra legyártani a gyógyszerből a kívánt mennyiséget. A klorokin csak egyike volt annak a sok ezer új vegyületnek, amit a második világháború idején és azt követően szintetizáltak és kipróbáltak. Más mesterséges malária elleni szerekkel együtt ezt alkalmazták például a koreai és vietnami háborúban is. A többévi használat következtében azonban hatékonysága egyre csökkent - nyilvánvalóan rezisztens maláriaterjesztő parazitatörzsek alakultak ki. Mivel efféle ellenálló képesség a kininnel szemben nem fejlődik ki a moszkitókban, a természetes hatóanyag fokozatosan visszanyerte fontosságát a malária ellen folytatott küzdelemben. Végezetül, rövidke utóirat gyanánt hadd osszak meg olvasóimmal egy szellemes észrevételt: állítólag a britek azért tudtak politikailag oly sokáig uralkodni India felett, mert folyton gin-tonikot vedeltek. A borókapálinkába kevert tonik tulajdonképpen nem volt más, mint kinin, ami megvédte a gyarmatosító briteket a malária átkától, ugyanakkor a hűsítő alkoholos italt nem igazán kedvelő indiaiakat leverte lábukról a láz, és elerőtlenedtek a maláriától.
4. Sir Isaac Newton, az alma és a tömegvonzás törvénye Nem minden bokorban terem olyan ember, aki egy teljesen hétköznapi történésből - mint például egy alma földre pottyanása - egyetemes törvényszerűséget képes levezetni. Sir Isaac Newton (16421727) azonban kétségtelenül ilyen ember volt. 1642 karácsonyának napján született az angol Lincolnshire megyei Woolsthorpe-ban. Apja még azelőtt meghalt, hogy fia világra jött volna, anyja pedig három év múlva újra férjhez ment, és gyermekét a nagymama gondjaira bízta, aki a Woolsthorpe-tól két-három kilométerre fekvő Granthamban íratta be őt iskolába. Isaac tizennégy éves korában anyja újra megözvegyült, és
visszatért a család birtokára, Woolsthorpe-ba. Mivel fia nem jeleskedett különösebben a tanulásban, az anya hazarendelte őt, hogy művelje a családi birtokot, de Isaacet mégiscsak jobban érdekelte a matematika és a különböző gépek bütykölése, mint a farmerkedés. Szerencsére nagybátyja, aki a Cambridge-i Trinity College-on végzett, felfigyelt a fiú képességeire, és azt tanácsolta, küldjék vissza őt az iskolába, hogy azután egyetemre mehessen. Isaac 1661-ben, tizennyolc évesen lett Cambridge-i növendék. A következő három évben matematikai és természettudományi zsenialitása egyre jobban kibontakozott, ám ekkor, 1665 nyarán Londonban kitört a pestis, és a járvány terjedését megakadályozandó az egyetem bezárta kapuit. Newton még az év elején főiskolai diplomát szerzett, úgyhogy visszatért Woolsthorpe-ba, ahol két teljes évet a csöndes szemlélődésnek és az elmélyült tanulásnak szentelt, hogy azután, amikor az egyetemet újra megnyitották, visszatérjen Cambridge-be. Valószínűnek látszik, hogy ekkorra már lefektette későbbi, az optika, a matematika, a gravitáció és a mozgás fizikai törvényszerűségeiről szóló monumentális művének alapjait. Ennek ellenére a tömegvonzás törvényét, amely egy alma földre esésének véletlen megfigyelése közben körvonalazódott benne, mégis csupán jó húsz évvel az esetet követően fogalmazta meg, amikor 1687-ben megírta csodálatos művét, A természettudományok matematikai alapjait (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica). (A késlekedés okait máig is vitatják a szakemberek. A különböző elképzelésekről Florian Cajori számol be könyvében - lásd az Irodalomjegyzéket.) Arról, hogy miként figyelte meg Newton a fájáról lepottyanó almát, és ebből milyen következteréseket vont le, többen is beszámoltak kortársai közül: például Martin Polkes, a Királyi Természettudományos Akadémia elnöke; Voltaire, aki állítólag Newton unokahúgától, Catherine Bartontól értesült az esetről; John Conduitt, Newton jó barátja, aki később a fent említett unokahúgot vette el feleségül; valamint dr. William Stukeley orvos, aki szintén Newton személyes jó barátja volt. Bár a legnagyobb népszerűségnek Voltaire anekdotája örvend, Stukeley Emlékiratok Sir Isaac Newton életéről című, 1752-ben megjelent művében sokkal megbízhatóbb beszámolót ad a történtekről. Stukeley egy alkalommal meglátogatta az akkor már idős Newtont, és így emlékezett vissza a közöttük lezajlott párbeszédre: Ebéd után, a délutáni melegben kiültünk a kertbe teázni, az almafák árnyékába. Ahogy ott beszélgettünk, egyszer csak azt mondta nekem, hogy nemrég épp így született meg benne a gravitáció gondolata. Csak ült ugyanott, ahol most is, eltöprengett valamin, amikor elmélkedését egy alma földre pottyanása zavarra meg. Vajon miért esik folyton függőlegesen lefelé az alma? tette fel magának a kérdést. Miért nem repül oldalirányban, vagy felfelé, miért tart mindig a Föld középpontja felé? Nyilvánvaló, hogy a Föld vonzza magához. Kell, hogy legyen valamilyen vonzóerő az anyagban: a Föld vonzóereje pedig ezek szerint a közepében keresendő, és nem a szélein. Ezért esik az alma mindenkor függőlegesen a Föld közepe felé. De ha az anyag vonzza az anyagot, akkor nyilván az alma is vonzást gyakorol a Földre, csakhogy méretével arányosan jóval kisebb erővel. Létezik tehát egy erőhatás - nevezzük ezentúl gravitációnak -, ami az egész világegyetemre kihat. Ettől kezdve fokozatosan alkalmazni kezdte gravitációs elképzelését, hogy kiszámolja általa a bolygók egymástól való távolságát, nagyságukat és szabályos keringési idejüket. Arra is rájött, hogy egy kezdeti, előreirányuló lendítőerőt alapul véve a gravitációval tökéletesen megmagyarázható a bolygók körpályán való mozgása, illetve az, hogy az égitestek nem zuhannak sem egymásba, sem egy közös középpontba. Így bontakoztatta ki az Univerzum addig ismeretlen titkait, páratlan felfedezésével szilárd alapokra helyezve a filozófiát, egész Európa legnagyobb csodálatára. L. T. More Isaac Newton életrajza című, 1934-es kiadású könyvében még a fentieknél is sokkal színesebben ecsetelte az almafás történetet, hangsúlyozva benne Sir Isaac azon „tudati fogékonyságát”, amivel e hétköznapi esemény mögött is képes volt meglátni az egyetemes érvényűt:
Épp hogy elvégezte a főiskolát, ráadásul elég tehetséges volt ahhoz, hogy egy ösztöndíj ajánlatával térjen haza. Ifjan még azzal töltötte idejét a farmon, hogy az őt érdeklő gyermeteg problémákon törte a fejét, de most már kész férfiként tért vissza, s bár ugyanott folytatta életét, ahol annak idején abbahagyta, elméje immár csupa mélyenszántó gondolattal volt tele. Meditatív töprengései eljuttatták oda, hogy alapjaiban változtassa meg a jövő gondolkodásmódját. Hosszú nyári délutánokon kint ücsörgött a kertben - a fák még mindig ott állnak a régi ház szürke kőfalainál -, mígnem azon az emlékezetes napon, egy alma pottyant tompa puffanással a lába elé. Jelentéktelen dolog, ezerszer megesik az emberrel, de most mintha egy apró fogaskerék kattant volna, mozgásba lendítve egy hatalmas gépezetet: agya lázasan zakatolni kezdett. Mint egy látomásban, felsejlett előtte, hogy ha a Föld rejtélyes vonzereje felér az almafák koronájáig, a hegycsúcsokig, sőt az égen tovaszálló madarakig és felhőfodrokig, akkor akár a Holdig is elérhet. Ha így volna, akkor a Hold úgy viselkedne, mint egy vízszintesen elhajított kő, ami folyton a Föld felé esik ugyan, de sosem éri el a talajt, mert gyors mozgása révén mindig a horizont fölött marad. Milyen egyszerű, és mégis - még magának Galileinek, akinek pedig sikerült megoldania a hajítógépek problematikáját, sem volt elég képzelőereje ahhoz, hogy rájöjjön, a Hold is csak egy elhajított kődarab, ami elég gyorsan mozog ahhoz, hogy elhagyja a Föld légterét. Hasonlóképpen, Huygens, a centrifugális erő és mozgás törvényének megalkotója sem tudta megfejteni a titkot. Newton páratlan zsenialitását jelzi az a tény is, hogy nemcsak megsejtette a tömegvonzás törvényét, de rögtön hozzá is látott a feladathoz, hogy kiszámítsa annak az erőhatásnak a nagyságát, amely pályáján tudja tartani a Holdat. Sir David Brewster életrajzi írásában (Emlékek Sir Isaac Newton életéről, munkásságáról és felfedezéseiről) további hitelt érdemlő bizonyítékkal támasztja alá az almafás történetet: „1814-ben magam is láttam a nevezetes almafát, és gyökerének egy darabját elhoztam emlékül. A fa idővel annyira lepusztult, hogy 1820-ban végül ki kellett vágni. Fáját egy Stoke Rocheford-i illetőségű bizonyos Turnor úr azóta is gondosan őrzi.” Így játszott hát szerepet a véletlen abban, hogy egy huszonhárom éves ifjú elméjében megszületett a gravitáció törvénye, ezzel a világ egyik legelismertebb tudósává emelve őt.
5. Az elem és az elektromágnes - avagy a békacombtól az iránytűig Az elem Az elektromos áramvezetés felfedezéséért és annak első demonstrációjáért a hagyomány szerint az olasz fiziológust, Luigi Galvanit (1737-1798) illeti a dicsőség. 1786-ban megfigyelte, hogy egy felboncolt béka lábának izmai összerándultak a boncasztalon, ami történetesen egy elektrosztatikus generátor mellett állt. (Mellesleg már harminc évvel korábban hasonló megfigyelést tett Floriano Caldani.) Galvanit további kutatásra ösztönözte az eset, és tanulmányozni kezdte az általa „állati elektromosságnak” nevezett jelenséget. Erkélye vasrácsára egy rézből készült kampóval békalábat akasztott, és azt észlelte, hogy az alsó lábszár izmai összehúzódnak, ha a békaláb a vasrácshoz ér. (Galvani figyelmét nyilvánvalóan ezúttal is elkerülte egy hasonló kísérleti eredmény, amit pedig csaknem egy évszázaddal korábban publikált holland kollégája, Jan Swammerdam.) Galvani híradása viszont felkeltette egy másik olasz tudós, a fizikus Alessandro Volta (17451827) figyelmét. Volta úgy gondolta, hogy az erkélykorláton csüngő békaláb nem az állati
elektromosságtól rángatózott, hanem mert az állati szövet által véletlenszerűen össze-összezárt két eltérő fém - a rézkampó és a korlát vasa - között potenciálkülönbség van. Volta úgy tekintett a béka izmaira és idegeire, mint egy különlegesen érzékeny elektroszkópra, ami korának egyéb rendelkezésre álló műszereihez képest ezt az igen csekély elektromos áramlást is képes volt kimutatni. Volta saját maga igazolta az eltérő fémek között fennálló elektromos töltéskülönbségről alkotott elméletét, mégpedig az első használható elem megalkotásával. Találmányáról 1800-ban számolt be a londoni Királyi Tudományos Akadémiának írt levelében. Volta eleme két egymástól eltérő fémből - ezüstből és cinkből - készült cellákból állt, melyeket nedves kartonkorongok választottak el egymástól, úgy voltak sorba kötve. Ezeknek a celláknak a sora alkotta tehát az elemet, aminek az erőssége a sorba kapcsolt cellák számától függött. Nem véletlen, hogy az ezen eljárással készült elemeket - melyek elsőként szolgáltak elektromos áramforrásul - azóta „galvánelemeknek” nevezzük, a feszültség mértékegysége pedig a „volt” lett. Korábban legfeljebb az elektrosztatikus generátorok voltak ismertek, amelyek nagy feszültségű elektromos kisüléseket produkáltak ugyan, de folyamatos áramot nem. Volta eleme már kezdeti formájában is alkalmasnak bizonyult olyan jelentős elektromechanikai kísérletek elvégzésére, amelyeknek következtében aztán további fontos felfedezések születtek - Sir Humphry Davy például így talált meg két elemi fémet, a nátriumot és a káliumot.
Elektromágnesesség A 18. század végére Charles Augustin de Coulomb felfedezte, hogy az elektromos töltésű részecskék között fellépő vonzóerő távolságuk négyzetével fordítottan arányos, Galvani megfigyelte (bár helytelenül értelmezte) a különböző fémek között fennálló elektromos kölcsönhatást, Volta pedig helyes magyarázatot adott a jelenségre. A mágnesességet és az elektromosságot összekötő alapvető láncszem azonban még hiányzott, egészen 1820-ig, amikor is a dán fizikus, Hans Christian Oersted felfedezte az összefüggést. Oersted arra jött rá, hogy egy iránytű fölé helyezett elektromos vezeték - ha áram folyik át rajta eltéríti az iránytű tűjét. Oersted írásaiból nem derül ki egyértelműen, hogy vajon egyik előadásán, kísérletezés közben tette-e a felfedezést, avagy akkor mutatta be először hallgatóinak a jelenséget, az azonban bizonyos, hogy 1825-ben közvetlenül ez vezetett William Sturgeon találmányához, az első használható elektromágneshez. Az eredetileg cipészszakmát tanult angol Sturgeon találmányát 1831-ben az amerikai fizikus, Joseph Henry tökéletesítette, s azóta az elektromágnes életünk szinte minden területén megjelent, a kapucsengőtől kezdve a telegráfon át a villanymotorokig.
6. Védőoltás - Edward Jenner, a fejőnő és a himlő A penicillin, a szulfanilamid és társai, a baktériumölő gyógyszerek életek millióit mentették meg. (Mindezekről részletesen lásd a könyv 24. fejezetét.) De talán még ennél is többet köszönhet az emberiség a megelőző védőoltásoknak - ki hinné, hogy ennek a felfedezése is a véletlen műve volt? A 19. századig a himlő számított az emberiséget leginkább sanyargató betegségnek. Több áldozatot csak a pestis és a malária követelt. Könyvünk 3. fejezetében már beszámoltunk a malária kininnel és egyéb szintetikus, malária elleni szerekkel történő gyógyításáról, valamint a betegséget terjesztő moszkitók elleni hatékony rovarölők bevetéséről. A pestist pedig a közegészségügy javítása révén sikerült végül - legalábbis a világ fejlett térségeiben - megszüntetni, amikor rájöttek, hogy a betegséget a bolhák és a patkányok terjesztik.
Edward Jennert illeti viszont a dicsőség azért, amiért „megismertette a világot a védőoltással, amely emberek millióit mentette meg a himlő okozta szörnyű haláltól, és még többeket a maradandó hegek ijesztő rútságától” - írja 1957-es, Kutatások, véletlen lelemények és az ortopéd sebészet című cikkében E. L. Lompere. Hadd idézzek tőle még egy passzust: Jenner nem hosszas és fárasztó laboratóriumi munka árán fedezte fel a védőoltást. Még csak tizenkilenc éves volt, amikor egy fejőnő tudtára adta, hogy ő már sosem fogja elkapni a himlőt, mert előzőleg kigyógyult a tehénhimlő-fertőzésből. Ez a kijelentés ötlött eszébe jóval később, amikor már mint végzett orvos, hiába próbált megbirkózni a betegséggel. Utánajárt a dolgoknak, és rájött, hogy a fejőnők szinte sohasem lettek himlősek, még akkor sem, ha himlős betegek ápolásában segédkeztek. Ekkor támadt az az ötlete, hogy tehénhimlővel oltsa be betegeit, hátha így ők is megmenekülnek a halálos himlőtől. Micsoda zseniális lelemény! Jennernek semmiféle erőfeszítésébe nem került, hogy felismerje: a tehénhimlő védetté, immúnissá tesz a himlő ellen, és jó ítélőképességének hála, hasznát is vette értékes meglátásának. Edward Jenner 1749-ben született, a Gloucestershire megyei Berkeleyben. Apja anglikán lelkész volt, akit hatéves korában elveszített. Jennert idősebb bátyja nevelte fel; a helyi iskolákba járt, ahol korán érdeklődést mutatott a természettudományok iránt. Orvosi tanulmányokba Bristol közelében, a sudburyi illetőségű sebész, Daniel Ludlow irányításával kezdett. Ez idő alatt beszélt neki egy fejőnő a teheneket és az embereket megtámadó himlő összefüggéséről. Jenner huszonegy évesen Londonba utazott, hogy egy híres orvosnál, John Hunternél tanuljon tovább, majd két évig tanára házában vendégeskedett. Első testhezálló munkájával Sir Joseph Banks bízta meg: a Cook kapitány első felfedezőútjáról 1771-ben hazatért tudós állattani gyűjteményét kellett rendszereznie és preparálnia. Később ennek köszönhette a felkérést, hogy Cook második expedíciójában mint természettudós működjön közre, de ő visszautasította a megtisztelő ajánlatot, hogy idejét továbbra is az orvosi pályának szentelhesse: előbb Berkeleyben, majd Cheltenhamben praktizált. Bár érdekelte az ornitológia, a geológia, a zene és a költészet is, 1792-ben végleg úgy határozott, hogy a gyógyításnál marad. A Szent András Egyetemen szerzett orvosi diplomát. Mindeközben a védőoltás ötlete már ott érlelődhetett a fejében. Londonban említést tett Hunternek a kétféle himlő közti kapcsolatról, de tanárát nem sikerült lázba hoznia ezzel. Így aztán 1775-ben Jenner maga kezdett kutatásba: megpróbálta összegyűjteni a tehénhimlőről Gloucestershire-szerte terjengő néphiteket. 1780-ra rájött, hogy kétféle tehénhimlő létezik, de csupán az egyik nyújt védelmet az emberi himlő ellen, ráadásul az is csak akkor, ha a betegség egy bizonyos szakaszában kezelik vele a rászorulót. Mivel körzetében csak elvétve találkozott tehénhimlős fertőzésekkel, nem sok esélye volt elméletét a gyakorlatban is kipróbálni. Lerajzolta hát egy fejőnő tehénhimlőtől hólyagos kezét, és Londonba utazott, hogy az ottani orvosok szakvéleményét kérje. Kollégái azonban továbbra sem ismerték fel a leletek fontosságát. Ennek ellenére 1796-ban Jenner olyan anyaggal oltott be egy nyolcéves fiúcskát, bizonyos James Phippset, ami egy tehénhimlővel fertőzött fejőnő himlőhólyagjából származott. Egy évre rá, egy júliusi napon aztán emberi himlőoltást is adott kis páciensének, de mint azt előre megjósolta, a fiún nem mutatkoztak a fertőzés jelei, a kiütések. Máig is rejtély, hogyan sikerült Jennernek rávennie a gyermeket és szüleit, hogy vállalják a kockázatot. Talán éppen himlőjárvány dúlt akkoriban a környéken. Más lehetséges magyarázattal szolgál az Encyclopaedia Britannica „immunitás” címszava (1962, 12. Vol., 116.): „A himlőoltás 1796-os felfedezését megelőzően az emberek úgy próbáltak védettséget szerezni a fertőzés ellen, hogy a betegek bőrkiütéseiből származó anyaggal injekciózták be magukat. Bár egyesek így is megbetegedtek, az emberekben olyan nagy volt a félelem, hogy még mindig inkább vállalták az oltással járó esetleges halál kisebb kockázatát, mintsem hogy elkapják a szinte biztosan halálos kimenetelű fertőzést.” A Phippsszel folytatott kísérlet kedvező eredménye felbátorította Jennert, de sikeréről csak egy második próbát követően mert beszámolni a nyilvánosság előtt. Igaz, erre két évet is várnia kellett, mert Gloucestershireben időlegesen megszűnt a himlőjárvány.
Miután a második próbatétellel bebizonyosodott, hogy a tehénhimlőoltás védettséget nyújt az emberi himlő ellen, Jenner megszerkesztett egy rövid értekezést, amelyben hírül adta felfedezését, aztán mégis úgy határozott, hogy a közzététel előtt Londonba utazik, és ott is elvégzi a kísérletet. A fővárosban azonban a következő három hónap során egyetlen embert sem talált, akit képes lett volna rábeszélni, hogy vesse alá magát az oltásnak, ezért csalódottan hazatért. Otthonában érte utol a hír, hogy a Szent Tamás Kórház kiváló orvosa, Henry Cline több sikeres oltást is végrehajtott, és tájékoztatta az orvosi szakma helyi képviselőit arról a hatékony védelemről, amit a tehénhimlőoltás nyújt a himlő ellen. Jenner védőoltási eljárásának általános bevezetését azonban két dolog is hátráltatta. Az egyik kihívást egy kiváló sebész, J. Ingenhousz jelentette, aki hevesen kritizálta Jenner módszerét, és ezzel másokat is negatívan befolyásolt. A másik próbakövet egy magát járványügyi szakembernek kikiáltó kókler, bizonyos George Pearson jelentette, aki anélkül követelte magának a védőoltás felfedezésének dicsőségét, hogy a megfelelő tudással és gyakorlattal lett volna felvértezve. Így fordulhatott elő, hogy fertőzött oltóanyaggal kezelt betegeket, akik erre heves, himlőre emlékeztető kiütéseket produkáltak. Jennernek sikerült azonban bebizonyítania, hogy Pearson vakcinája fertőzött volt, és a tiszta tehénhimlős oltóanyag sikerének híre hamarosan az egész világot bejárta. Jenner végül is kivívta magának a közmegbecsülést; hírnevét mi sem bizonyítja jobban, mint a következő lista: 1803-ban a védőoltások szabályszerű alkalmazására Londonban megalakult a Királyi Jenneriánus Társaság; 1813-ban az Oxfordi Egyetem tiszteletbeli doktorává avatta Jennert; Németországban évtizedekig ünnepelték a James Phippsen végzett első sikeres védőoltás évfordulóját; az angol pénzügyminiszter 20 000 fontos jutalmat adományozott Jennernek; Indiában gyűjtést rendeztek Jenner tiszteletére, és így további 7383 angol fontnak megfelelő összeg folyt be az orvos számlájára; Gloucesterben és Londonban szobrot emeltek Jennernek; sőt a fáma szerint, amikor Napóleon arról értesült, hogy Jenner közbenjárt két angol hadifogoly érdekében, maga rendelte el szabadon bocsátásukat, mondván: „Hogyan is tagadhatnánk meg bármilyen kérést e név hallatán?!” Utóirat Jenner még nem használta a vaccination [védőoltás] kifejezést, csak az oltás vagy - latin kifejezéssel, mely szó szerint annyit tesz: 'a tehén (hólyagos) kiütései' - a variolae vaccinae elnevezést. Majdnem egy teljes évszázadon át a Jenner-féle tehénhimlőoltás jelentette az immunvédelmet szinte mindennemű fertőző betegség ellen. 1880-ban Louis Pasteur kifejlesztett csirkék számára egy kolera elleni védőoltást, miután egy járvány a francia baromfiállomány 10%-át kipusztította. Izolálta a bakteriális fertőzés egyik kórokozóját, és kitenyésztett belőle egy legyengített válfajt, amivel beoltva a jószágokat védetté tette őket a betegség újabb támadásaival szemben. Módszerében lényegét tekintve ugyanaz az elv érvényesült, mint Jenner tehénhimlőoltásai esetében: a himlő vírusa a tehén szervezetében legyengült, és csak ebben a formában került a fejőnő testébe. Pasteur ezután a marhákat és a birkákat fenyegető lépfene felé fordította figyelmét, és 1881-ben sikerült is izolálnia a bacilust. Az állati testhőmérsékletnél magasabb hőfokon kitenyésztett egy olyan oltóanyagot, amely csak mérsékelten gyengítette le az állatokat, de ugyanakkor egy időre védetté tette őket a lépfene súlyosabb támadásai ellen. A járványok kitörését megelőző orvosi eljárás általános elnevezésére is Pasteur javasolta a vaccination kifejezést, ezzel tisztelegve - ahogy ő maga fogalmazott – „a szolgálataival felbecsülhetetlen érdemeket szerzett legnagyobb angol, Jenner” emlékének. Négy évvel később Pasteur kifejlesztett egy védőoltást az ellen a betegség ellen, amely állatoknál - és olykor embereknél - veszettséget váltott ki. Pasteur úttörő immunológiai munkássága, mely Jenner véletlenszerű felfedezésén alapult, azóta gyakorlati tudománnyá nőtte ki magát, robbanásszerű fejlődést idézve elő a fertőző betegségek gyógykezelésében. Nincs még egy olyan felfedezés - talán az antibaktériumok kifejlesztését leszámítva -, amely ilyen jelentősen járult volna hozzá az emberi egészség megőrzéséhez. Ahogyan W R. Clark fogalmazott 1986-os, A modern
immunológia kísérleti alapjai című művében, a himlő végleges felszámolása „az immunizációs eljárás megfellebbezhetetlen sikerét” jelentette. A 20. század első felében még évente 2-3 millió himlős beteget regisztráltak. Az Amerikai Egyesült Államokban 1949-ben volt utoljára halálos kimenetelű himlőjárvány, világviszonylatban pedig 1977-ben, Szomáliából jelentették a himlő utolsó járványos méretű előfordulását.
7. A kémiai elemek felfedezése A kémia terén tett korai felfedezések szinte kivétel nélkül a véletlennek vagy a kutatók szerencsés találékonyságának voltak köszönhetők, hiszen még nem léteztek olyan elméletek, amelyek alapján kutatási terveket lehetett volna felállítani. A vegyészek szakmai előfutárai az alkimisták voltak, akik a legkülönfélébb anyagokból elsősorban nem nemes fémekből - próbáltak aranyat csinálni. Minden elképzelhető trükköt bevetettek, desztilláltak, szublimáltak, hogy az áhított változás bekövetkezzék, és bár sohasem jártak sikerrel, mindent megtettek, hogy az ellenkezőjéről győzzék meg kortársaikat. Az alkimisták még a tüzet, a levegőt, a földet és a vizet tekintették „elemeknek”. Ma már tudjuk, hogy alig valamivel több, mint száz olyan egyszerű anyagi előfordulás létezik, amit joggal illet az „elem” elnevezés; ezek alkotják egész világegyetemünket. Bizonyos elemek gyakoriak, mások viszont csak igen ritkán fordulnak elő. A Föld kérgét (körülbelül 15 km mélységig) javarészt (99,5%-ban) csupán 12 elem alkotja. Öt elem ezek közül is 91%-ban van jelen, ezek előfordulási arányuk szerint a következők: oxigén, szilícium, alumínium, vas és kalcium. Ha az óceánokat és tengereket, valamint a Földünket körülvevő atmoszférát is számításba vesszük, akkor a hidrogén és a nitrogén is előlép a leggyakoribb előfordulású elemek sorába, hiszen a vizet 11%-ban hidrogén, a levegőt pedig 76%-ban nitrogén alkotja. A történelmi korok az adott periódusban az eszközkészítéshez használt legfőbb anyagról kapták a nevüket: kőkorszak, bronzkor, vaskor. A bronz a réznek és az ónnak az ötvözete (elegye), amiben szennyező anyagként, kis mennyiségben egyéb fémek is előfordulhatnak. A réz és az ón széles körben hozzáférhető. Ha megolvasztjuk és elegyítjük őket, olyan ötvözetet alkotnak, amely mindkettejüknél keményebb. A réz, az ón és ötvözeteik mind ellenállnak a korróziónak, és mivel sem a levegőn, sem a vízben nem rozsdásodnak, kiválóan alkalmasak szerszámok, fegyverek, főzőedények és más használati tárgyak készítésére. A sárgaréz a réz és a cink ötvözete, és már évszázadok óta ismert. Ezzel szemben a vas és az acél (ez utóbbi a vas, a szén és más fémek ötvözete) viszonylag újabb keletűnek mondható, hiszen az ércekből való kinyerésük és előállításuk jóval bonyolultabb folyamat. A legelterjedtebb és legnagyobb mennyiségben rendelkezésre álló fém, az alumínium a sorban utoljára került általános felhasználásra, mivel ezt a legnehezebb kinyerni az ércből. Az alumínium ugyanis nem fordul elő a természetben tiszta, „elemi” formában, mert ahhoz túlságosan reakcióképes. Könnyedén vegyül el más elemekkel, nem úgy, mint a réz, az ezüst, vagy az arany. Az arany és az ezüst stabil állapotának köszönhetően elemi formában is megtalálható, és a legtöbb fémnél jobban megőrzi szépséges csillogását, fényét. Az elemi állapotban kevésbé gyakori vagy csak vegyületekben előforduló elemek közül több is a puszta véletlennek köszönheti felfedezését: ez alól a leggyakoribb elem, az oxigén sem kivétel.
Oxigén Az oxigén felfedezése egyszerre két tudós nevéhez is kötődik: az angol Joseph Priestleyéhez és a
svéd Carl Wilhelm Scheelééhez. Bár Scheele több mint egy évvel hamarabb tette felfedezését, eredményeit mégis csak azután publikálta, hogy Priestley 1774-ben nyilvánosságra hozta saját kísérleteit, és beszámolt az általa új „levegőnek” nevezett elem szokatlan sajátosságairól. Scheeléhez képest ezért is részesült több elismerésben ugyanazért a felfedezésért. Joseph Priestley (1733-1804) meglehetősen különc ember volt. 1773-ban született egy Leeds melletti kisvárosban, Fieldheadben. Szüleitől, akik eredetileg lelkészi pályára szánták fiukat, szigorú református nevelést kapott, ám túlságosan is szabadelvű gondolkodásmódja miatt hamarosan nemcsak az anglikán egyház, hanem maguk a református felekezet hívei is eretnekké nyilvánították őt. Ennek ellenére 1776-ban, harmincnégy éves korában Priestleyt mégis kinevezték egy kis leedsi szakadár gyülekezet lelkipásztorává. Ez idő tájt papi teendői mellett könyvtárosi feladatokat is ellátott, illetve irodalmi levelezésben állt Shelburne grófjával, aki William Pitt miniszterelnöksége idején az ország egyik miniszteri hivatalát töltötte be. Gyakori londoni látogatásai egyikén Priestley találkozott Benjamin Franklinnel, aki felkeltette érdeklődését a tudományok iránt, és akivel életük végéig jó barátok maradtak. Priestley belekóstolt hát a kémiába, s ez hamarosan költséges szenvedélyévé vált. Kísérletezőkedve jó megfigyelőkészséggel párosult ugyan, de mivel tudományos képzettséggel nem rendelkezett, eredményeiből gyakran szokatlan, sőt olykor kifejezetten helytelen következtetésekre jutott. Leedsben egy helyi sörfőzde mellett lakott, és a műhely működése felkeltette szunnyadó kíváncsiságát. Különösen az a gáz izgatta a fantáziáját, amely rendszerint ott lebegett az erjedő alkohol fölött. Megfigyelte, hogy ez a „levegő”, ahogyan ő nevezte a gázokat, kioltja a közelébe tartott égő faforgácsot, és az eközben az erjesztőkád fölött keletkező gázelegy és füst „alászáll a földre”. Ebből a megfigyelésből arra következtetett, hogy a gáz, ami egyébként nem volt más, mint szén-dioxid, nehezebb a közönséges levegőnél. Hamarosan otthoni laboratóriumában is elő tudta már állítani ezt a „nehéz levegőt”, és rájött, hogy az vízben oldva kellemes pezsgő ízhatást kölcsönöz a folyadéknak. A szénsavas üdítőitalok és ásványvizek azóta világszerte elterjedtek, ízüket ma már mindenki ismeri. A szódavíz feltalálásáért Priestleynek az angol Királyi Természettudományos Akadémia 1773-ban kitüntetést adományozott. Priestley szén-dioxiddal folytatott kísérletei mellett idővel más, otthonában is előállítható gázok tanulmányozásába mélyedt. Ekkortájt bocsátottak rendelkezésére egy nagyítóüveget, egy 30 cm átmérőjű „perzselő lencsét”, amivel hevítés céljából fókuszálni tudta a nap sugarait. Priestleynek a gázok - vagy ahogyan ő nevezte őket, a „levegők” - tanulmányozása terén bevezetett egyik újítása egy olyan eszköz volt, amivel össze tudta őket gyűjteni folyékony higany fölött. A vizsgált anyagot ráhelyezte a higany felszínére, és egy zárt üvegedényben hevíteni kezdte a nagyítólencsével bármilyen gáz szabadult is fel az adott anyagból, az összegyűlt a higany fölött, amely nem alkotott vele elegyet, szemben a vízzel, amely esetleg elnyelte volna a keletkezett gázt. A számtalan anyag közül, melyeknek hevítésével Priestley ily módon próbálkozott, az egyik a higany-oxid volt, amit ő „vörös higanyhamunak” nevezett. A vörös színű szilárd anyag a hevítés hatására felbomlott, és a folyékony higany fölött színtelen gáz gyűlt össze. Priestley egy gyertya lángjával tesztelte a keletkezett „levegőt”. A legtöbb általa előállított gáz eleddig kioltotta a gyertyalángot. Arról, hogy ezzel a „levegővel” hogyan alakult a próbatétel, Priestley egy később írt tanulmányában, a Különféle levegőkkel végzett kísérletek és megfigyelésekben számolt be a következőképpen: Ami azonban olyannyira meglepett, hogy azt alig tudom szavakba önteni, az volt, hogy a gyertya ebben a levegőben különösen élénk, mondhatni virgonc lánggal égett. [...] A közben eltelt hosszú idő távolából sajnos már nem tudom felidézni, vajon mi célból is fogtam bele a kísérletbe, de azt tudom, hogy arra semmi esetre sem számítottam, ami valójában bekövetkezett. [...] Arról nem is beszélve, hogy ha éppen nem lett volna kezem ügyében egy égő gyertya, talán sosem végeztem volna el vele a próbát. [...] Az izzó fadarab is fellángolt benne... és hirtelen elégett. [...] A leghalványabb elképzelésem sem volt, mivel magyarázhattam volna ezt a különleges esetet. Ugyanezen művének előszavában Priestley így írt:
Filozófiai jellegű írásaimban többször is kifejtettem már, de ezúttal sem győzöm elégszer hangsúlyozni, különösen mert ezzel is a filozofikus kísérletezésre szeretném buzdítani tisztelt olvasóimat, hogy a dolgokban rejlő igazság feltárása sokkal inkább köszönhető a puszta véletlennek, avagy filozofikus nyelvezettel szólva az ismeretlenből váratlanul felbukkanó események megfigyelésének, semmint bármilyen szabályszerűen tervezett eljárás eredményének, vagy előzetesen kigondolt elmélet beigazolódásának. Jelen művemben ezen állítás helytállóságát, mint látni fogják, számtalan illusztris példa igazolja majd. Ami engem illet, őszintén bevallom, hogy az elkövetkezőkben ismertetett kísérleteim során igencsak távol álltam attól, hogy bárminemű hipotéziseket fogalmaztam volna meg a várható felfedezéseket illetően. Sőt mi több, ha valaki előzetesen elárulta volna nekem az eredményeket, én tartottam volna azokat a legvalószínűtlenebbeknek, így magam is csak azután mertem hinni saját érzékeimnek, miután a csalóka tények hosszú távon, igen lassú folyamat eredményeként a kezdeti határozatlanságból végül mégis konkrét, kézzelfogható alakban körvonalazódtak. Priestley hamarosan azt is felfedezte, hogy az új „levegőben” egy kísérleti egér kétszerte hosszabb ideig is életben marad, mint azonos mennyiségű közönséges levegőben. Az eredményen felbátorodva maga is belélegezte az új „levegőt”, és élményét azon nyomban papírra vetette: Tüdőmben nem sok különbséget éreztem a közönséges levegőhöz képest, de mintha a mellkasom különlegesen könnyűvé vált volna, és ez a kellemes érzés még hosszú ideig megmaradt. Ki tudja, talán idővel ez a tiszta levegő divatos luxuscikké lesz majd, de egyelőre két egérkén és jómagamon kívül még senkinek sem adatott meg az a kiváltság, hogy belélegezhesse. Két hónappal később Priestley értesítette eredményeiről a kiváló francia kémikust, Antoine Laurent Lavoisier-t, aki megismételte Priestley kísérletét, és tovább tanulmányozta az új gázt. Kimutatta, hogy az a közönséges levegő egyik alkotóeleme, ami felhevített fémekkel vegyületet alkot. Rájött, hogy egy addig ismeretlen, új elemről van szó, és 1778-ban azt a javaslatot tette, hogy nevezzék el oxigénnek (a görög eredetű szó 'savképzőt' jelent, mert Lavoisier [tévesen] még azt gondolta, hogy minden sav tartalmaz oxigént). Lavoisier elsőként használt olyan érzékeny mérleget, amellyel mérni tudta a kiinduló és a kémiai reakció lejátszódása után keletkezett anyagok tömegét. Ezzel a módszerrel képes volt kimutatni, hogy a melegítés hatására a higany-oxid tömege csökkent, mégpedig éppen olyan mértékben, mint amennyi a belőle felszabaduló oxigén tömege volt. Bebizonyította továbbá, hogy az eset fordítottja is igaz: a felhevített fém tömege éppen annyival nő, mint amennyi oxigént a levegőből megköt. Ehhez hasonló megfigyeléseinek eredményeit egy állításban összegezte, amit azóta az anyagmegmaradás törvényeként ismerünk: „Az anyag nem keletkezik és nem vész el, csupán átalakul egyik megjelenési formájából a másikba.” (Persze ma már tudjuk, hogy ezt a kijelentést némileg módosítanunk kell, hiszen időközben Einstein és más modern kori tudósok igazolták az anyag energiává alakulásának lehetőségét.) Abból, hogy Priestley felfedezte az oxigént, Lavoisier rájött az égésfolyamatok valódi magyarázatára, és ezzel elvetette azt a „flogisztonelméletet”, amihez pedig egészen haláláig maga Priestley is csökönyösen ragaszkodott. A flogisztonelmélet legalább száz éven át uralkodott a kémiában, holott az égés helyes értelmezésével éppen ellentéteset állított. Az égés valójában az oxigén reakciója más anyagokkal, nem pedig a misztikus „flogiszton” keveredése a „flogisztonmentes levegővel” - ahogyan Priestley definiálta az általa felfedezett új gáznemű elemet. Sok mai tudós úgy tartja, hogy a modern kémia Lavoisier-vel vette kezdetét, azzal a tudóssal, aki helyes elméleti magyarázatot adott az égésfolyamatokra, és aki megfogalmazta az anyagmegmaradás törvényét. Priestley további két véletlenszerű megfigyelést tett az oxigénnel kapcsolatban. Bár az eseteket maga képtelen volt értelmezni, mégis olyan pontos leírást adott róluk, hogy azokból a nála képzettebbek később értékes megállapításokra juthattak.
Mielőtt a higany-oxid nagyítóüveggel való hevítése révén előállította volna az új gázt, Priestley összefüggést fedezett fel az égés, az állatok légzése és a növények élete között. Rájött ugyanis, hogy ha abba a levegőbe, melyben előzőleg egy gyertya égett, de az már magától kialudt, egy időre zöld növényeket helyez, azok az elhasznált levegőt újra alkalmassá teszik arra, hogy táplálja az égést, és életben tartsa a kísérleti egereket. Magyarán, megfigyelte, hogy a növények szén-dioxidot lélegeznek be, és oxigént állítanak elő, még ha a folyamat konkrét megértése és magyarázata másokra maradt is a későbbiek során. Priestley másik megfigyelését ő maga „váratlan felfedezései közül a legkülönösebbnek” tartotta. Azt tapasztalta, hogy a kísérleteihez használt üvegcsék és tégelyek falán napfény hatására egyfajta „zöld anyag” keletkezik, amely gázt termel. Felismerte, hogy ez a gáz ugyanaz, mint amit a higanyoxid hevítésekor nyert, még ha akkoriban nem tudhatta is, hogy elsőként volt szemtanúja a fotoszintézis által történő oxigéntermelésnek. A folyamatban a nap energiájának hatására a széndioxid és a víz elegyedése révén szerves anyag (Priestley „zöld anyaga”) keletkezik, és eközben oxigén szabadul fel. Fotoszintézis nélkül nem létezhetne élet a Földön. Utóirat Priestley liberális vallási és politikai nézetei miatt, melyeket nemcsak a szószékről, de írásban is hirdetett, komoly magánéleti nehézségekbe ütközött. A vallásos eretnekség vádját még csak-csak sikerült volna elkerülnie, de ő nyíltan kiállt a francia és az amerikai forradalom mellett. Erős érzelmi megnyilvánulásokat sem nélkülöző felszólalásaival feldühítette a tömeget, akik birminghami otthonán kívül azt a templomot is felgyújtották, ahol szolgálatot teljesített. Családjával az incidenst követően Londonba költözött, mivel azonban továbbra is üldöztetéseknek volt kitéve, három év múlva, 1794-ben végül áthajózott Amerikába. New Yorkban alighogy partra szállt, szívélyesen fogadta őt a kormányzó, Clinton, és más elöljárók. Teológiai és tudományos munkásságának, illetve szabadelvű gondolkodásmódjának híre őt megelőzve jutott el a volt gyarmati területekre, ahol a telepesek csak nemrég vívták ki függetlenségüket, és váltak az Amerikai Egyesült Államok szabad polgáraivá. Priestleyt számtalan megtiszteltetés érte: az Unitárius Egyház felajánlott számára egy lelkészi hivatalt; Pennsylvania egyeteme kémiaprofesszori állást kínált neki; Thomas Jefferson kikérte véleményét a Virginiai Egyetem alapítása ügyében; és maga az elnök, George Washington látta őt vendégül teára. Priestley visszautasította mind a lelkészi hivatalt, mind a professzori állást, és csöndes nyugalomba vonult - Northumberlandben telepedett le, ebben az úttörő telepesek által alapított kis falucskában Pennsylvania középső részén. Itt töltötte élete utolsó tíz évét, idejét a kertészkedésnek és a kísérletezésnek szentelve, egy kifejezetten neki épített laboratórium falai között. Bár a flogisztonelmélet valótlanságáról sosem sikerült őt meggyőzni, ahhoz eléggé nyitott gondolkodású volt, hogy elismerje, ő sem feltétlen tévedhetetlen. 1804-ben érte a halál, de még megérte, hogy barátját, Jeffersont az ország elnökévé választották. Lavoisier csillogó karrierjének ugyanakkor hirtelen véget vetett a guillotine - a francia forradalmárok még abban az évben kivégezték, amikor Priestley elhajózott Amerikába. Lavoisier ugyanis nemcsak vegyész volt, hanem egyben az uralkodó arisztokrácia adószedője is. Lavoisier tehát a forradalmároknak, Priestley pedig az ellenforradalmároknak esett áldozatul - sem az angolok, sem a franciák nem tudták kellőképpen értékelni a két tudóst, amikor azok karrierjük csúcsán álltak, igaz ugyan, hogy haláluk után mindkét nemzet tisztelettel adózott emléküknek, és posztumusz kitüntetést adományozott nekik.
Jód A jód mint kémiai elem a klórhoz áll a legközelebb. Alkoholos tinktúrája közismert fertőtlenítőszer. Véletlenszerű felfedezése Bernard Courtois nevéhez fűződik. Courtois eredetileg kémikusnak készült, de csak néhány évig tanult és kísérletezgetett a párizsi
Műszaki Egyetemen, mert 1804-ben úgy döntött, inkább édesapja nyomdokaiba lép: Párizs közelében felcsapott salétromgyárosnak. Üzlete hamar felvirágzott, mert Napóleonnak szüksége volt a salétromra (kálium-nitrátra) a lőszergyártáshoz. A salétromhoz való káliumot akkoriban fahamuból nyerték, a nitrátot pedig rothadó zöldségekből. Courtois szeretett volna olcsóbban hozzájutni a káliumhoz, és a szerencse mellé szegődött: felfedezte, hogy az Atlanti-óceán által partra sodort hínárok és moszatok ideális káliumforrásul szolgálnak. A kálium hínárhamuból való kinyerésére szolgáló tartályok falán azonban egyfajta nyúlós, iszapos réteg képződött, amit időről időre el kellett távolítani - savval marták le az üledéket. Történt egyszer, 1811-ben, egy szép napon, hogy a megszokottnál valamivel erősebb savat használtak a tartálypucoláshoz, és furcsa jelenségre lettek figyelmesek: lila gőzök szálltak fel a tartályok belsejéből, és ahol érintkeztek a hideg fémfelülettel, ott sötét, fémes kinézetű kristályszemcsék csapódtak ki. Courtois felismerte, hogy valami igencsak szokatlan történésnek volt szemtanúja, és további vizsgálat céljából begyűjtötte a különös kristályok egy részét. Addig kísérletezett velük, mígnem rájött, hogy oxigénnel nem elegyednek, de hidrogénnel és foszforral igen, az ammóniával pedig egyenesen robbanékony vegyületet képeznek. Mivel azonban az új anyag további vizsgálatát sem kezdetleges laboratóriumi felszerelései, sem a szoros üzletmenet nem tette lehetővé, felhagyott a próbálkozással, és párizsi barátainak, a Műszaki Intézet két munkatársának, C. Desormes-nak és N. Clement-nak adta át a maradék kristályokat. A két tudós kémikus 1813 decemberében egy közleményben számolt be a tengeri hínárból nyert új elem érdekességeiről. Ebben az időben éppen Párizsban tartózkodott Sir Humphry Davy, és Clement adott neki a különleges anyagból. A hír hallatán a kor egyik vezető francia vegyésze, Joseph Louis Gay-Lussac megakadályozandó, hogy egy nagyszerű felfedezés lehetőségével kecsegtető dolog angol kézre kerüljön - azonnal Courtois-hoz rohant, hogy mintát szerezzen a kristályokból, és máris lázas vizsgálatokba kezdett. Így történt, hogy Gay-Lussac jelentette be elsőként, hogy új elemről van szó, és ő javasolta rá a jód (iode) nevet, amely a görögben ibolyaszínűt jelent. Davy megerősítette, hogy valóban új elemet sikerült felfedezni, de ő az iodine elnevezés pártján volt, amelynek -in végződése hangzásban is közelít a korábban elkeresztelt kémiai rokon klórhoz (chlorine). De hogyan kerül vajon jód a tengeri hínárokba? Nos, a tenger vize a közönséges konyhasó (nátrium-klorid) mellett jóval kisebb mennyiségben ugyan, de számtalan egyéb sót is tartalmaz, így például nátrium-jodidot és kálium-jodidot. A hínárokban biokémiai folyamatok révén eleve koncentrálódnak a jód sói, amik azután a zöld növények elégetésekor keletkező hamuban még nagyobb töménységben gyűlnek össze. A sav hatására aztán, amit Courtois a tartályok tisztítására használt, a jódtartalmú sókból felszabadult az elemi jód, ami a savas reakció közben termelődött hő hatására azonnal lila gőzzé alakult, majd hideg felülettel érintkezve kristályos formában kicsapódott. Bár a felfedezés 1813-ban nagy feltűnést keltett, és sokakat lázba hozott, az igazi szenzációra, a jód gyakorlati alkalmazhatóságának felfedezésére még várni kellett néhány évet. 1820-ban aztán egy genfi orvosban, Jean Francois Coindet-ben feltámadt a gyanú, hogy a hínárból nyert új elem talán megegyezik azzal az anyaggal, ami a tengeri szivacsok hamujában is megtalálható, és amit akkoriban sikerrel használtak a golyva (strúma) gyógyítására. A tengeri szivacsok hamujának kémiai analízise igazolta feltevését: az égéstermék valóban jódot tartalmazott, ezért Coindet azt javasolta, próbálják ki a hínárból nyert jódot is a pajzsmirigytúltengés kezelésére. A golyvát jódhiány okozza. Ha a táplálékkal nem jut megfelelő mennyiségű jód a szervezetbe, akkor a pajzsmirigy nem tudja előállítani a tiroxin nevű hormont, ami számtalan, testünkben zajló biokémiai reakció zavartalan lezajlásáért felelős. Általánosságban elmondható, hogy minél több tiroxin termelődik, annál gyorsabban működik a test. Mármost, ha a táplálékból nem jut be elég jód a szervezetbe, a pajzsmirigy megnagyobbodik, hogy mégis elegendő mennyiségű tiroxint tudjon termelni - a megnagyobbodott pajzsmirigyet hívjuk golyvának. Megfigyelték, hogy a tengerpartok közelében élőknél viszonylag ritkán fordul elő ez a betegség, hiszen a lakosság a tengeri táplálékokból elegendő jódhoz jut, ezért ma már bevett szokásnak számít, hogy a közönséges konyhasóhoz, azaz a nátrium-kloridhoz kis mennyiségben nátrium-jodidot adagolnak, hogy a
partvidékektől távolabb élőket is megvédjék a golyva kialakulásától.
Hélium és más nemesgázok A héliumot nem a Földön, hanem a Napon fedezték fel, mégpedig véletlenül, ráadásul már 1868ban, amikor még híre-hamva sem volt az űrrepülésnek! 1859-ben két német tudós, Robert Wilhelm Bunsen kémikus és Gustav Robert Kirchhoff fizikus, a Heidelbergi Egyetem professzorai feltaláltak egy általuk spektroszkóp névre keresztelt optikai eszközt, amely kirajzolta az izzásig hevített elemek fényes színképét. (A szerkezet fényes csíkokat vetített egy sötét háttérre, a csíkok színe, száma és egymástól való távolsága pedig mint egyedi jellemző - spektrum - egyértelműen meghatározta az adott elemet.) Ezzel az eszközzel a német tudósok két új, a periódusos rendszer nátriumcsoportjába tartozó elemet is felfedeztek: 1860-ban a céziumot, 1861-ben pedig a rubídiumot. Valamivel később, 1868-ban a franciaországi Meudon város Asztrofizikai Obszervatóriumának vezető csillagásza, Pierre Janssen Indiába utazott, hogy tanulmányozza és lefényképezze az augusztus 18-i napkitörést. Még ugyanezen év októberében a londoni Királyi Tudományegyetem csillagászati fizikával foglalkozó professzorának, J. Norman Lockyernek sikerült egy speciális teleszkóp segítségével napkitörés nélkül rögzítenie a Napot körülvevő fénylő gázok spektrumát. A Napból távozó hatalmas mennyiségű gázelegy színképében felismerte a hidrogénre jellemző vonalakat, két további sárga vonalat, ami a gázokban a nátrium jelenlétére utal, de látott egy harmadik sárga vonalkát is, ami viszont egyetlen addig ismert elemre sem volt jellemző. Mindebből arra következtetett, hogy a Napot körülvevő gázok tartalmaznak egy olyan elemet, ami a Földön nem fordul elő. Felfedezéséről még aznap, 1868. október 20-án jelentést tett a Királyi Természettudományos Akadémián, három nappal később pedig Warren de la Rue a Francia Tudományos Akadémia tagjai előtt ismertette Lockyer felfedezését. De ne feledkezzünk meg Janssenről sem, aki időközben tanulmányozta augusztus 18-án készült indiai színképfelvételeit, és azokon szintén felfigyelt az új, sárga vonalkára. Október 20-án levelet írt hát a Francia Tudományos Akadémiának, amit csak pár perccel azután kézbesítettek, hogy elhangzott De la Rue ismertetése. Az eset kényes kérdést vetett fel: kié az elsőbbség, és ezzel a felfedezés dicsősége? Janssen megfigyelése származott ugyan korábbról, de Lockyer tudósított az esetről hamarabb. Ahelyett hogy a két csillagász hajba kapott volna az elsőségen, közeli barátokká váltak, és a Francia Tudományos Akadémia emlékérmét adott ki tiszteletükre, amelynek egyik oldalán Janssen, másik oldalán Lockyer arcképe és neve díszeleg. Lockyer a Manchesteri Egyetem kémiaprofesszorával, Edward Franklanddel folytatta megkezdett vizsgálatait, és hamarosan meggyőződött arról, hogy a színképben mutatkozó spektrumcsík valóban egy új elemhez tartozik, amit a görög héliosz szó alapján, amely Napot jelent, héliumnak nevezett el. Ezután lázas kutatás vette kezdetét, hátha a Földön is megtalálható a hélium, de elfogadható bizonyítékra csak huszonhárom év elteltével sikerült rábukkanni. 1891-ben az amerikai Geológiai Társaság egyik kutatója, W H. Hillebrand egy urániumérc hevítése közben keletkezett gáz spektrumában a nitrogén jellegzetes csíkjai mellett valami egyébre lett figyelmes. Amikor Londonban Sir William Ramsay elolvasta Hillebrand jelentését, felötlött benne a gyanú, hátha az ismeretlen vonalak az általa és Lord Rayleigh által egy évvel korábban a levegőben felfedezett ritka és közömbös gáznak, az argonnak a spektrumcsíkjai. Ő is beszerzett hát egy darab urániumércet, még ha más fajtát is, mint ami Hillebrand rendelkezésére állt, és megismételte a kísérletet. Reményeinek megfelelően megtalálta az argont, de a spektrumban egy további sárga csík is jelen volt, ami sem az argonra, sem a nitrogénre nem volt jellemző. Először arra gondolt, hogy a vonal a kriptontól származik (ahogyan később elnevezték az argonhoz hasonlóan közömbös, azzal általában együtt előforduló gázt), de amikor mintákat küldött a gázból Lockyernek és Sir William Crookesnak, az ő sokkal precízebb színképelemzéseikből kiderült, hogy a kérdéses sárga vonalka hullámhossza pontosan megegyezik a Nap légkörében
található héliuméval. Az egybehangzó visszaigazolásokat megkapva Ramsey tájékoztatót küldött az angol és a francia Akadémiának is, melyben beszámolt a földi hélium 1895. március 26-i felfedezéséről. Sir William Ramseyt 1904-ben kémiai Nobel-díjjal tüntették ki az argon, a földi hélium és más ritka gázok felfedezéséért. 1895 és 1898 között ő találta meg ugyanis a kriptont, a xenont és a neont, feltöltve ezzel a periódusos rendszer addig szinte üres nullás oszlopát a héliumcsoport elemeivel. Az orosz tudós, Dimitrij Mengyelejev által felállított periódusos rendszerben az elemek atomszámuk és ismétlődő, avagy „periódusos” hasonlóságaik szerint vannak sorba rendezve. E periódusos rendszer nullás oszlopa tartalmazza azokat a ritka vagy közismert nevükön „nemes” gázokat, amelyekről eredetileg úgy hitték, hogy nem képesek más elemekkel vegyülni (innen a nullás vegyérték, vagy más szavakkal zéró valencia, ami a táblázat oszlopának nevét adja). Ma már tudjuk, hogy még ezek a gázok is vegyíthetők, igaz, csak komoly nehézségek árán. 1904-ben a héliumot még ritkán előforduló gáznak tartották, de 1905-ben hirtelen megváltozott a kép: a véletlen ismét közbeszólt. Történt ugyanis, hogy lefojtottak egy kansasi kisváros, bizonyos Dexter közelében működő földgázkutat, és a gázt vezetéken egy gőzfejlesztőbe továbbították, hogy azt ott fűtőanyagként hasznosítsák. Mindenki legnagyobb meglepetésére azonban a gáz csak nem akart meggyulladni! A Kansas Egyetem kutatóinak az elemzése fényt derített rá, hogy a gáz elsősorban nitrogénből állt, de még érdekesebb volt az a felismerés, miszerint körülbelül 2% héliumot is tartalmazott. Ezután sorra vizsgálni kezdték a többi állam, Texas, Új-Mexikó, Utah, sőt még a kanadai kirendeltségek olajkútjait is, ezekből és kis mennyiségben az előtörő gázokból sikerült kimutatniuk a héliumot. Mai ismereteink szerint az egyik legbőségesebb héliumlelőhely Texas keskeny kinyúló földnyelve alatt, Amarillo közelében található - bár a hélium százalékos előfordulási aránya meglehetősen alacsony (átlagosan 1,8%), térfogatát tekintve a gázmező mégis olyan jelentős, hogy a területet a világ fő héliumellátójává teszi. Utóirat A 20. század kezdetén egy német gróf, név szerint Ferdinand von Zeppelin a levegőnél könnyebb, merev vázú kormányozható léghajókat tervezett, amelyekhez hidrogént használt hajtógáz gyanánt. Ezeket az alkotójáról zeppelineknek nevezett légi járműveket az első világháború során felderítésre és bombázásra, majd az 1930-as években kereskedelmi céllal, utasszállításra használták. Legalábbis addig, amíg 1936-ban, a New Jersey-i Lakehurstben épp leszálláshoz készülődő Hindenburggal katasztrófa nem történt: a léghajó felrobbant és a lángok martaléka lett. Az esetet azzal magyarázták, hogy a légkör elektromossága belobbantotta a hidrogén hajtógázt. Ez a harminchat halálos áldozatot követelő szerencsétlenség volt az első a légiutas-forgalom történetében. A németek azonban nem adták fel: megterveztek egy hasonló elven működő, de héliumtöltésű kormányozható léghajót. Csakhogy a feszült nemzetközi helyzetre hivatkozva az Amerikai Egyesült Államok, mely akkoriban monopóliummal rendelkezett a héliumkitermelés fölött, megtagadta a hélium exportját. A második világháborúban az amerikaiak kis, nem merev vázas léghajókat vetettek be a tengeralattjárók felderítésére és a tengerpartszakaszok szemmel tartására. A hajtógáz teljes egészében hélium volt, amely 93%ban rendelkezett a hidrogén felhajtóerejével, ugyanakkor egyáltalán nem kellett tartani a robbanásveszélytől, hiszen a hélium nem gyúlékony, és nem táplálja az égést. A légiutas-szállításban a levegőnél könnyebb légi járműveket hamarosan kiszorították a nehezebb repülőgépek. Az előbb a Napon, majd a Földön is véletlenül felfedezett, szokatlan tulajdonságokkal rendelkező elemet, a héliumot azonban így is minden alkalommal eszünkbe juttathatják azok a sportpályák fölött látható hőlégballonok, amelyek mindmáig remek közvetítési lehetőséget jelentenek a különböző tévétársaságoknak.
8. Kéjgáz és éter - avagy az érzéstelenítők Joseph Priestley még két évvel az oxigén felfedezése előtt (erről lásd az előző, 7. fejezetet), azaz 1772-ben talált meg és vett vizsgálat alá „pneumatikus apparátusával” egy másik gázt: a kéjgázt. Hamarosan felismerte, hogy a gáz nem mérgező, de különös hatásokat vált ki azokból, akik belélegzik: az emberek mintha megbolondultak volna, énekelni, verekedni vagy nevetgélni kezdenek. Innen ered a gáz, a dinitrogén-oxid közkeletű elnevezése, a „kéjgáz”. 1798-ban az akkor húszéves Humphry Davyt nevezték ki a dr. Thomas Beddoes alapította bristoli Gázkutató Intézet vezetőjévé, hogy a különböző gázok lehetséges egészségügyi felhasználását kutassa. Egy évre rá Davy felfedezte, hogy a kéjgáz hosszabb ideig tartó belélegzése időleges eszméletvesztést okoz. Davy saját magán is tesztelte a gázt, majd beszámolójában azt írta, hogy a hét perc alatt belélegzett tizenöt liternyi gáztól teljesen elkábult. Kísérleteiről szóló cikornyás, hivalkodó stílusú értekezéseivel rövidesen olyan népszerűvé varázsolta mind saját magát, mind az intézetet, hogy 1801-ben Londonba hívták a Királyi Tudományos Intézetbe, ahol hamarosan a professzori címig vitte. Hírnevét elsősorban különböző kémiai elemek felfedezésének és viselkedésük leírásának köszönhette. „Felfedezései” sorába tartozott ugyanakkor Michael Faraday is, a villamosság géniusza, akit Davy asszisztensévé fogadott, és aki szintén kiérdemelte a Királyi Tudományos Intézet professzori rangját. Addigra azonban Davy túltett rajta: harmincnégy évesen lovaggá ütötték. Bár Davy a kezdetektől fogva javasolta a kéjgáz használatát műtéti beavatkozásokra, ötletét minduntalan elvetették, így a 19. század első éveiben a kéjgázt csupán különös szórakoztató céllal alkalmazták. 1844-ben a connecticuti Hartford városában, egy vásári bemutató során is ezzel a gázzal szórakoztatták a nagyérdemű publikumot, amikor egy véletlen baleset következtében megszületett a felismerés: a műtéti érzéstelenítés lehetősége. Történt, hogy a bemutató szervezője, bizonyos Colton úr önkénteseket toborzott, akik vállalták a gáz belélegzését. A számos jelentkező között volt egy Samuel Cooley nevű fiatalember, aki barátjával, a fogorvos Horace Wellsszel érkezett a vásárba. Miután Cooley belélegezte a gázt, megvadult - dulakodni kezdett, de eközben megbotlott, és leesett a pódiumról. Az eséstől aztán kijózanodott, és immár lecsöndesedve helyet foglalt Wells mellett. Röviddel ezután valaki egy vértócsát fedezett fel a széke alatt, és kiderült, hogy az egy Cooley lábán éktelenkedő mély vágásból szivárog. Ő azonban nem is vette észre, hogy megsebesült, és mindaddig egyáltalán nem érzett fájdalmat, amíg a gáz hatása lassan el nem enyészett. Fogorvos lévén Wells azonnal felismerte az eset jelentőségét. Azokban az időkben a foghúzás még kifejezetten fájdalmas műveletnek számított. Wells úgy gondolta, ha a kéjgáz belélegzésétől az ember olyannyira érzéketlenné válik a fájdalmakra, hogy még a Cooleyéhoz fogható súlyos sebeket sem érzi meg, akkor talán a foghúzásban is hasznát vehetnék a szernek. Wells egy percet sem késlekedett, hogy kipróbálja elképzelését. Értesítette egyik kollégáját, és megkérte őt, húzza ki rég szuvas zápfogát oly módon, hogy Wells előtte kéjgázt lélegez be. A kísérleti operációnak több szemtanúja is akadt, akik később tanúsították, hogy az eszméletlen Wellsnek valóban kihúzták egy fogát. Amikor Wells magához tért, állította, hogy semmiféle fájdalmat nem érzett. Wells a sikeren felbuzdulva nyilvános bemutatót szervezett a bostoni Massachusetts Állami Kórház dísztermében. Talált egy pácienst, aki vállalta a gáz belélegzését, és azt követően fájó fogának eltávolítását. Wells, aki nyilvánvalóan felfokozott izgalmi állapotba került, idegességében arra utasította segédeit, hogy lássanak neki a foghúzásnak, még mielőtt az érzéstelenítő gáz hatni kezdett volna, nem csoda hát, hogy a beteg fájdalmas üvöltésben tört ki. Wellst kifütyülték az előadóteremben, és csúfos bukásának következtében rövidesen fel kellett adnia addigi hivatását is. 1846-ban, két évvel a balszerencsés próbálkozás után, Wells egyik tanítványa és későbbi társa, William T. G. Morton úgy döntött, kísérletileg alkalmazni kezdi betegein a kéjgázt. Tudta ugyanis,
hogy a kudarccal végződött bemutatót követően Wells többször is sikerrel használta azt páciensei érzéstelenítésére. Morton megkérdezte hát kollégáját, Charles T. Jacksont, honnan szerezhetne kéjgázt, de Jackson azt javasolta neki, hogy használjon inkább étert, ami állítólag szintén érzéstelenítő hatású. Morton megfogadta a tanácsot, és kísérletét siker koronázta: 1846. szeptember 30-án fájdalommentesen húzta ki egy éterrel elaltatott beteg fogát. Az esetet követően hamarosan engedélyt szerzett rá, hogy a Wells által is használt kórházi díszteremben bemutatót tarthasson - a jeles alkalommal egy nyaki daganatot távolított el, előzetesen éterrel érzéstelenítve páciensét. Történelmi sikerű demonstrációját hatalmas nézősereg kísérte figyelemmel, de talán éppen a széles körű nyilvánosság következtében rövidesen fellángolt a vita közte, Wells és Jackson között. (A Morton által használt illékony folyadék pontos kémiai elnevezése a dietil-éter. Ez a leggyakoribb azok közül a hasonló összetételű vegyületek közül, amelyeket összefoglaló néven étereknek nevezünk. Amikor egy kémiai végzettséggel nem rendelkező személy az éter szót használja, általában erre a dietil-éterre gondol.) Jackson azt állította, hogy ő győzte meg Mortont az éter használatáról, mert annak érzéstelenítő hatásáról személyesen sokkal korábban meggyőződött már. Előadott egy történetet, miszerint 18411842 telén egyik kísérletéhez klórt használt, a gázt tartalmazó tégely eltörött, ő maga pedig majdnem belehalt a mérgező klór gőzeibe, de amikor felváltva hol étert, hol ammóniát lélegzett be, azok nagyon jól csillapították a fájdalmát. Másnap nagyobb adagban újra kipróbálta az étert, és úgy találta, hogy attól egészen elmúlt addigi kínzó torokfájása, majd minden más kellemetlen testi tünete is, végül pedig elveszítette az eszméletét. „Tapasztalván e hatásokat, ráébredtem, ez az a felfedezés, amit oly régóta kerestem megtaláltam végre azt az érzőidegeket időlegesen érzéketlenné tévő szert, amely sebészeti beavatkozásokat tesz lehetővé, azáltal hogy a páciens nem érez közben fájdalmat” - nyilatkozta. Jackson még azzal is megpróbálkozott, hogy az érzéstelenítő felfedezésének elsőségét nemcsak Mortontól, de Wellstől, sőt Davytől is elvitassa. Pontatlanul idézte Davyt, aki szerinte kijelentette, hogy a kéjgáz alkalmatlan az érzéstelenítésre, és azt állította, hogy Wells is hasonló megállapításra jutott, amit aztán nyilvánosan is elismert. A Jackson, Morton és Wells közt dúló vita idővel teljesen elmérgesedett, és hullámai az őket támogatók körében még azután sem csillapultak, hogy Wells 1848-ban az öngyilkosságba menekült. A perpatvar végül az Amerikai Egyesült Államok Kongresszusa elé került, hátha a képviselők megnyugtató döntést hoznak az ügyben, de a helyzet csak még tovább bonyolódott, mert egy újabb jelentkező akadt, aki magának követelte a műtéti érzéstelenítés felfedezéséért járó elismerést. A negyedik személy a Georgia állambeli Jefferson városának orvosa, bizonyos dr. Crawford W. Long volt. Az 1840-es évek elején a déli államokban divatja volt azoknak a partiknak, ahol a meghívottak „jól érezhették magukat” a kéjgáztól - nagyjából hasonló hóbort volt ez, mint a connecticuti vásári mutatvány Hartfordban, amin annak idején maga Wells is részt vett. Long egyik barátja arra kérte az orvost, szerezzen kéjgázt egy ilyen összejövetelhez, de Longnak éppen kifogytak a készletei, így azt javasolta, próbálják ki inkább az étert, amiről tapasztalatból tudja, hogy „hasonlóan felemelő hatású”. A partin jelen lévők először saját magukon próbálták ki az étert, majd amikor kiélvezték annak hatását, úgy gondolták, remek ötlet lenne azt a frissítő italokat felszolgáló rabszolgával is belélegeztetni. A fekete fiúnak persze nem tetszett az ajánlat, de a körülötte támadt hirtelen csődületben olyan mélyet talált lélegezni az orra alá dugott éterből, hogy attól azonnal eszméletlenül rogyott össze. Persze a rémült tivornyázók menten szalajtottak Long doktorért, mert azt hitték, a fiú meghalt. A gondos kivizsgálás azonban kimutatta, hogy a rabszolga életben van, szabályosan lélegzik, a pulzusa is rendben van, éppen csak nem lehet talpra állítani. Amikor szegény fickó órákkal később magához tért, teljesen normálisan viselkedett, igaz, semmire sem emlékezett a történtekből. Wellshez hasonlóan Long is felismerte a lehetőséget, hogy az ily módon - ezúttal kéjgáz helyett éterrel - érzéstelenített betegeken sebészeti műtéteket lehetne végrehajtani fájdalommentesen. Elméletének igazolására 1842. március 30-án adódott alkalma, amikor is éterrel elaltatott betegének nyakából két tumort távolított el anélkül, hogy az illető bármit is érzett volna a beavatkozásból. Mindez négy évvel azelőtt történt, hogy Bostonban Morton szintén sikerrel alkalmazta volna
operációjához az étert mint érzéstelenítőt. Long állítólag mind ez idő alatt rendszeresen használta a szert, de tartózkodó, szerény ember lévén, felfedezését eszébe sem jutott nagydobra verni. Amikor Jackson, Morton és Wells között kirobbant a vita, Long ismerősei szintén a Kongresszus elé járultak, hogy elismertessék barátjuk elsőségét, a képviselő-testület azonban megtagadta a hivatalos határozathozatalt. Az Amerikai Fogorvosok Szövetsége 1864-ben végül Wellsnek ítélte oda az érzéstelenítés feltalálásáért járó (posztumusz) díjat, amit 1870-ben az Amerikai Egészségügyi Társaság is megerősített, azzal a kitétellel, hogy Wellst csupán az Egyesült Államok területére vonatkozóan illeti meg ez az elsőség. Morton és Long operációik során továbbra is használták az étert, de az alkalmazása közben éppen elég baleset történt ahhoz, hogy az orvosi és fogorvosi kamara érzéstelenítést ellenző, ultrakonzervatív tagjai addig zaklassák Mortont, míg az végül feladni kényszerült karrierjét. 1868ban eszméletlenül találtak rá a New York-i Central Parkban, és pár nappal később belehalt sérüléseibe, amiket egy ismeretlen támadó ejtett rajta. Jackson sem járt sokkal jobban: be kellett érnie azzal, hogy Poroszország kitüntette a Vörös Sas Érdemrenddel. Az elfeledett orvost 1880-ban egy elmegyógyintézetben érte utol a megváltó halál. Crawford Long 1878-ban természetes körülmények között hunyta le örökre a szemét, ráadásul Georgia államban szobrot is emeltek a tiszteletére. A fővárosban, Washington D.C.-ben látható emlékműre a következő szöveget vésték: „Állíttatta Georgia állam, Crawford W Long tiszteletére, aki 1842. március 30-án, a georgiai Jackson megye Jefferson városában felfedezte a műtéti beavatkozás közben használt kénes éter érzéstelenítő hatását.” (Valójában, kémiai szaknyelven szólva a dietil-éterről volt szó.) Máig is kevés véletlenszerűbb, de az emberiség történetében oly fontos szerepet játszó felfedezésről tudunk, mint a kéjgáz és az éter érzéstelenítő hatásának feltalálása, az pedig szinte bizonyosra vehető, hogy a találmánnyal járó elismerés odaítélése egyetlen más esetben sem volt ennyire megkérdőjelezhető. Utóirat Ismerjük a mondást: „Nincs új a nap alatt.” Létezik ugyanakkor egy másik szólás is: „Amilyen az adjonisten, olyan a fogadjisten.” Nos, a kéjgáz mint érzéstelenítő felfedezésére és használatára mindkettő igaz. Ahogyan a 19. század elején összejöveteleken szórakoztatták vele magukat a fiatalok, úgy a mai tizenévesek is felismerték, hogy „el lehet szállni” tőle. Ez ugyanis a hajtógáz a tejszínhabflakonokban, amikhez a legközönségesebb élelmiszerboltban vagy gyorsétteremben is könnyűszerrel hozzá lehet jutni. Rendőrségi jelentések szerint ezt kihasználva sokan ma is visszaélnek az illékony gázzal.
9. Wöhler szintetizálja a karbamidot - kezdetét veszi a szerves kémia térhódítása A laboratóriumi körülmények között valaha előállított legbonyolultabb természetes anyag valószínűleg a B12 vitamin (lásd az 1. ábrát). Teljes és sikeres szintetizálását 1972-ben jelentette be Robert B. Woodward és Albert Eschenmoser, miután a Harvard és a Zürichi Egyetem 19 országból érkezett 100 kémikusának 11 évig tartó együttes munkája végre meghozta gyümölcsét. Bár a vitamin gyakorlati előállítására a továbbiakban nem ez a laboratóriumi módszer lesz a legcélravezetőbb, az eljárás sikerét mégis mérföldkőnek tekinthetjük a szerves kémia történetében, hiszen a munkafolyamat során rengeteg új reakciót, technikát és elméletet fejlesztettek ki a tudósok.
1. ábra. A B12-vitamin molekuláris szerkezete A szintetikus úton, alkotóelemeiből legelőször előállított természetes anyag, a karbamid képlete sokkal egyszerűbb (lásd a 2. ábrát). Első ízben Friedrich Wöhlernek (1800-1882) sikerült szintetizálnia berlini laboratóriumában 1828-ban, mégpedig véletlenül.
A karbamid 1828-ban már közismert szerves anyagnak számított. A szerves [organikus] kifejezést Jons Jacob Berzelius, a hírneves svéd kémikus használta elsőként, valamikor 1807 táján. A szó jelentését a következőképpen definiálta: minden anyag szervesnek minősül, amit élő növényi vagy állati - szervezet [organizmus] állít elő, szemben az élettelen, azaz ásványi forrásokból származó, éppen ezért szervetlennek nevezett anyagokkal. A 19. század elején minden akkor ismert kémiai anyagot e két kategória valamelyikébe soroltak be.
2. ábra. A karbamid molekulaképlete A szervetlen anyagok, mint például a fémes elemek vagy ezek ásványi formában megtalálható vegyületei kifejezetten egyszerű felépítésűeknek számítottak, nem úgy, mint a szerves anyagok, amilyen a cukor, a keményítő vagy az állati zsír. Ez utóbbiaknak különleges „életerőt” [vitalitást] tulajdonítottak, ami növények és állatok között is átörökíthető. Ez az életerőtan (vis vitalis elv) azon a feltevésen alapult, hogy a szervetlen anyagokkal ellentétben szerves anyagokat nem lehet laboratóriumban, mesterségesen előállítani - legalábbis szervetlen alkotóelemekből biztosan nem. De térjünk vissza a karbamidra, ami ugyebár 1828-ban már közismertnek és tipikusan szerves anyagnak számított. Wöhlert, aki akkoriban a Heidelbergi Egyetem diákja volt, az foglalkoztatta, hogyan kerül a karbamid a vizeletbe; kísérleteket véglett hát kutyákon és saját magán is, hogy a karbamid képződését felderítse. Friedrich Wöhler 1800-ban született egy kicsiny német faluban, a Frankfurt melletti Eschersheimben. A frankfurti gimnázium nebulójaként még nem igazán jeleskedett a tanulásban; mint később bevallotta, már akkor is jobban érdekelték a kémiai kísérletek, így minden idejét azoknak szentelte, nem törődvén a napi leckékkel. Valószínűleg édesanyjának is sok gondot okozhatott, mert szobáját laboratóriummá változtatta át, és a konyhai széntüzelésű kályha tetején melengette ásványait és vegyszereit. Miután az ifjú Wöhler leérettségizett, Marburg egyetemére ment továbbtanulni, de hamarosan ottani szállásadójával is összetűzésbe került, ráadásul ugyanazon okból kifolyólag, mint hajdanán a szülői házban - túl sokat kísérletezgetett szobájába zárkózva! Egy év után kénytelen volt hát átjelentkezni Heidelbergbe, ahol Leopold Gmelin, a kor neves német kémikusa vette őt szárnyai alá. Bár Wöhler az egyetemen orvosi diplomát szerzett, Gmelin, aki valamikor maga is orvosként kezdte pályafutását, azt tanácsolta neki, végleg hagyjon fel a gyógyítással, és szentelje magát teljes egészében a kémiának. Gmelin áldásával Wöhler Stockholmba utazott, hogy tanuljon és Berzelius mellett dolgozzon. Bár csak egy évet töltött a svéd fővárosban, ő és Berzelius örök életre szóló barátságot kötöttek. Wöhler ezután rövid időre visszatért Heidelbergbe, majd elfogadta egy berlini műszaki szakközépiskola tanári kinevezését. Az intézmény nem nyújtott ugyan egyetemi szintű katedrát, sőt
leginkább egy lepusztult esti iskolára emlékeztetett a nagyváros dzsungelében, de legalább volt saját laboratóriuma, ahol Wöhler végre kiélhette szenvedélyét. 1827-ben ő volt a világon az első, aki szabad fém állapotban tudta előállítani az alumíniumot. Mivel azonban módszerét a gyakorlatban nem lett volna éppenséggel kifizetődő alkalmazni, az alumínium ipari méretekben zajló kinyerésére még hatvan évet várni kellett, amikor is egy amerikai diák az ohiói Oberlin Főiskolán felfedezte az elektrolízis révén működő folyamatot. (Minderről lásd a fejezet végén lévő Utóiratot.) 1828-ban berlini laborjában Wöhler végrehajtotta azt a kísérletet, amivel örökre beírta nevét a szerves kémia történetének nagykönyvébe. Tiszta ammónium-cianátot
3. ábra. Az ammónium-cianát molekulaképlete szeretett volna előállítani (a vegyület molekuláris szerkezetét a 3. ábra mutatja), mégpedig káliumcianátból és ammóniumszulfátból, két tipikus szervetlen sóból. Felmelegítette hát a két sót, majd elpárologtatta az oldatot, ami reményei szerint az ammónium-cianátot tartalmazta volna, de a folyamat végeredményeként pontosan olyan fehér kristályszemcsék maradtak hátra, mint a karbamid, amit korábbi kísérletei során emberi és kutyavizeletből is gyakran kinyert már! Tesztelte a kristályokat, melyekről percek alatt bebizonyosodott, hogy valóban karbamidszemcsék. Wöhler később „figyelemre méltó tényként” jellemezte a nem várt eredményt, mert mint mondta, „ez a példa azt mutatja, hogy egy szerves, úgynevezett állati eredetű anyag szervetlen anyagokból is előállítható mesterséges úton”. Az eredmény azonban nem csak emiatt volt „figyelemre méltónak” nevezhető. Wöhler és a felfedezésről azonnal értesülő Berzelius is felismerte, hogy az ammónium-cianát és a belőle előállított karbamid egymás „izomerjei” - a görög eredetű szóösszetétel jelentése: 'egyenlő részek', maga Berzelius alkotta azoknak a vegyületeknek a jellemzésére, amelyek ugyanazokat az alkotóelemeket tartalmazták, ugyanakkora mennyiségben. Az ammónium-cianát és a karbamid egyaránt egy szénatomból, egy oxigénatomból, két nitrogénatomból és négy hidrogénatomból áll. Wöhler és Berzelius a felfedezés ezen aspektusára még nagyobb hangsúlyt is fektetett, mint arra, hogy a szerves anyag szervetlen sókból történt mesterséges előállítása révén megdőlni látszott a vitalizmuselmélet. Ennek ellenére, Wöhler véletlen sikere kezdetét jelezte annak a kornak, amikor az életerőtan már nem sokáig tarthatta vissza a szénvegyületek kémiájának fejlődését. Persze a kor vegyészei között többen is akadtak tiltakozók, akik szerint Wöhler az általa használt kálium-cianátot és ammóniumszulfátot éppenséggel szerves anyagokból - szaruból és vérből - nyerte, így szintézise mégsem jelentheti a vis vitalis elv végét, de amikor 1845-ben Hermann Kolbe ténylegesen elemeiből (szénből, hidrogénből és oxigénből) állította elő az ecetsavat, a tan legvérmesebb védelmezői is beadták a derekukat. A szerves kémia máig is elfogadott meghatározása ettől kezdve „a
szénvegyületek kémiájára” módosult, függetlenül attól, hogy az adott összetevőket természetes forrásból nyerték, vagy mesterségesen, laboratóriumilag állították elő. Wöhler szerves kémiai karrierje valószínűleg tovább ívelhetett volna felfelé, de a tudós ásványok iránti érdeklődése a felfedezést követően sem csökkent, ezért élete hátralévő részében inkább visszatért a szervetlen anyagokkal való foglalatossághoz. 1831-ben elhagyta Berlint, rövid ideig Kasselben tanárkodott egy másik műszaki szakközépiskolában, végül 1836-ban megkapta álmai állását: a német felsőoktatás fellegvára, a Göttingeni Egyetem professzori kinevezését. Kutatómunkája itt érte el csúcspontját; olyan neves szakemberrel és baráttal dolgozhatott együtt, mint például a Giesseni Egyetem professzora, Justus Liebig. A göttingeni kémia tanszék felvirágzását látva hamarosan a világ minden tájáról özönleni kezdtek az egyetemre a kémikusok. Wöhler élete végéig, 1882-ig itt tanított, képezte a jövő kutató vegyészeit, tankönyveket írt, és kémiai kutatásokkal foglalkozó szaklapokat szerkesztett. Wöhlernek legalább nyolcezer göttingeni tanítványa volt, egyikük az a Rudolph Fittig, aki később a Tübingeni Egyetem professzora lett, s akitől egy amerikai diák, Ira Remsen is elsajátította a kémia fortélyait. Tübingeni tanulmányainak befejeztével Remsen visszatért az Egyesült Államokba, és a Johns Hopkins Egyetem kémia tanszékét hamarosan európai színvonalú oktatóközponttá szervezte át: ez a tanszék vált Amerika következő kémikus generációinak legfőbb bázisává. (Remsen hopkinsi laboratóriumában állították elő például az egyik mesterséges édesítőszert, a szacharint - e szintén véletlen felfedezésről a 22. fejezetben számolunk be.) A számtalan elismerés közül, amelyben Wöhler kiemelkedő munkásságáért részesült, mégis az ammónium-cianát hevítése közben véletlenül keletkezett egyszerű szerves anyag, a karbamid előállítását tekinthetjük élete legfontosabb teljesítményének, jóllehet a nevezetes alkalommal a tudós még csak huszonhét éves volt. Felfedezéséről szinte minden szerves kémiával foglalkozó szakkönyv megemlékezik. E tipikusan szerves vegyület szervetlen alkotóelemekből történt előállítása jelentette a vis vitali elv alkonyát és a szerves kémia térhódításának kezdetét. Utóirat Az annak idején Wöhler miatt a világ minden részéről Göttingenbe csábult kémikusok egyike volt Frank F. Jewett, aki, miután visszatért az Egyesült Államokba, az ohiói Oberlin Főiskolán kezdett tanítani. Az 1880-as évek során számtalanszor felhívta diákjai figyelmét arra a sajnálatos dologra, hogy bár a leggyakrabban előforduló fém az alumínium, érceiből való kinyerése gyakorlatilag még senkinek sem sikerült. Elmesélte, hogy német professzora, Wöhler volt az, aki először tudott előállítani elemi alumíniumot, de az általa alkalmazott eljárás túlságosan bonyolultnak és költségesnek bizonyult, így a tiszta fém mintegy múzeumi tárgyként azóta is, már vagy ötven éve érintetlenül hevert a polcon. Jewett egyik oberlini hallgatóját, egy helybeli fiút, bizonyos Charles Martin Hallt annyira lenyűgözte az alumínium problematikája, hogy nem riadt vissza a nagy kihívástól: úgy döntött, megtalálja a módját a fém kinyerésének, és végzősként ezt a témát választotta vizsgafeladatául. Meg volt győződve róla, hogy az alumíniumércek feltárásának kulcsa az elektromosságban rejlik, ezért a házuk háta mögötti fáskamrában összetákolt egy elemet meg egy kazánt, a kazánban megolvasztott egy kriolit nevű ásványt, és hozzáadta az alumínium ércét, a bauxitot, ami cseppfolyóssá vált az olvadt kriolitban. Ezután áramot vezetett az elegybe, és legnagyobb örömére elemének negatív elektródája körül alumíniumgömböcskék kezdtek gyülekezni. Mihelyt a fémes golyók eléggé kihűltek ahhoz, hogy kézbe vegye őket, már rohant is velük Jewett professzorhoz, hogy megmutassa neki őket, és diadalittasan beszámoljon a műveletről. Mindez 1886. február 23-án történt, ötvenkilenc évvel azután, hogy Wöhler először tudott tiszta alumíniumot produkálni. A fiatalember pedig, aki az alumíniumgyártás gyakorlati eljárását felfedezte, Wöhler tanítványának egyik tanítványa volt! Pár hónappal később egy fiatal francia kutató, P. L. T. Heroult is lefolytatta ugyanazt az elektrolízises eljárást, de addigra Hall már szabadalomért folyamodott módszere levédésére, így övé lett az elsőbbség. Az Amerikai Alumíniumipari Vállalat (ALCOA) Hall kezdetleges kísérletét
alapul véve kezdte meg a fémtermelést, tulajdonképpen ugyanazt az elektrolízises folyamatot alkalmazva nagyüzemileg. Charles Martin Hall, akit felfedezése mérhetetlenül gazdaggá tett, halálakor egykori alma materére, az Oberlin Főiskolára hagyta vagyona egy jelentős részét. Ha ma ellátogat valaki az iskola területére, láthatja, hogy az egyik legszebb előadóterem Hall végakaratából édesanyja nevét viseli, találkozhat továbbá Hall szobrával a kémia fakultáson (ahol azt jelenleg elzárva őrzik, mert a diákság korábban abból űzött csínyt, hogy a műalkotást mindig máshová csempéssze!), valamint megcsodálhatja az egykori hallgató otthonát, csupán néhány saroknyira a főiskolától. A szobor és a Hall-ház falát díszítő emléktábla természetesen nem készülhetett másból, mint abból a fémből, amit maga Hall tett elérhetővé a világ számára.
10. Daguerre és a fotográfia feltalálása Mindenki látott már fényképet, ugye? Talán megszámolni sem tudjuk, hányszor lapozgattuk a családi fotóalbumokat, és hány felvételt csodáltunk meg, elrévedezve a felidézett emlékeken! Az első sikeres fotográfiai eljárást a francia L. J. M. Daguerre dolgozta ki 1838-ban. Mindaddig a művészek kézügyességére kellett hagyatkoznia azoknak, akik élethűen szerették volna megörökíttetni arcvonásaikat. Daguerre első felvételét egy camera obscurával készítette. Az eszköz tulajdonképpen nem más, mint egy doboz, egyik végén egy lencsével, a másikon pedig egy matt üveggel, amelyen fókuszálni lehet. A camera obscurát már évszázadokkal korábban feltalálták; Leonardo da Vinci például már 1519 előtt leírta működési elvét, 1573-ban pedig E. Danti egy lencse mögé helyezett tükörrel oldotta meg, hogy a feje tetején álló kép megforduljon. Daguerre idejében már odáig jutottak, hogy a camera obscura hátsó üveglapja elé vékony papírlapot helyeztek, amin kirajzolódott a tárgyak és jelenetek képe. (A camera obscura eredeti formájában a doboz egyik oldalán egy kicsi lyuk volt, az ezen áthaladó fénysugarak képezték le az előtte levő tárgyat a doboz hátsó falán. Az így kapott kép éles, de elég sötét. Első leírása Della Porta Magfia naturalis című könyvében jelent meg 1553-ban. Leonardo titkos jegyzetei még sokáig ismeretlenek maradtak. Daniel Barbaro 1568-ban (Velence) jött rá, hogy ha a lyuk helyett gyűjtőlencsét illeszt a doboz előlapjába, a kép sokkal világosabb lesz. - A szerk.) A camera obscura képének rögzítésére tett első kísérletek egyike szintén egy francia feltaláló, J. N. Niepce nevéhez fűződik, aki a kátrányt vagy akkori nevén a „júdeai aszfaltot” használta, az ugyanis a fény érte helyeken bizonyos oldószerekben oldhatatlanná válik. Ezzel a módszerrel már 1822-ben többé-kevésbé maradandó lenyomatot kapott, s bár mondhatnánk, hogy ez a camera obscurával készített kép volt a világ első fényképe, az eredmény mégsem volt igazán kielégítő, és a módszer sem elég gyakorlatias. Ez idő tájt Daguerre az ezüst sóival kísérletezett, melyek tudvalevően érzékenyek a fényre - annak hatására lebomlanak. Amikor tudomást szerzett Niepce munkájáról, felvette vele a kapcsolatot, és hamarosan társult vele. Niepce azonban röviddel ezután (1833-ban) elhunyt, így Daguerre egyedül folytatta tovább a munkát, igaz, pénzügyileg elkötelezte magát Niepce fiával, Isidore-ral. Daguerre fényesre csiszolt, ezüstbevonatú rézlemezekkel dolgozott, amelyeket jódgőzzel kezelt, így a fémlap felületén vékony réteg ezüst-jodid keletkezett. Ezeken a lapokon aztán halványan megmaradtak a camera obscurával készített felvételek, de egyelőre bárhogy igyekezett megerősíteni a képet, csak nem járt sikerrel. Egy napon aztán az egyik ilyen, igencsak halovány felvételét őrző fémlemezt betette vegyszertároló szekrényébe, hogy később majd letisztítsa és újra felhasználja, ám amikor néhány nap elteltével az ismét kezébe akadt, legnagyobb meglepetésére azt tapasztalta, hogy felerősödött rajta a kép! Ez volt hát a véletlen. De hogy mindebből találmány született, ahhoz már Daguerre bölcs
éleslátására és a problémára kihegyezett elméjére volt szükség: arra a következtetésre jutott, hogy a szekrényben tárolt egy vagy több vegyszer okozta a kép megerősödését. Elkezdte hát kipakolni a vegyszereket, naponta egyet-egyet, és minden alkalommal egy új ezüst-jodidos fémlapot rakott a szekrénybe. Csakhogy már az utolsó tégelyt is eltávolította, és az adott kép még akkor is megerősödött! Gondosan megvizsgálta hát a polcokat, és az egyik eldugott sarokban egy törött hőmérőből kifolyt pár csepp higanyt talált. A higany párolgó gőzei felelősek hát a kép határozott kirajzolódásáért, ismerte fel, és egy gyors kísérlettel rögtön meg is győződött igazáról. Az eredmény az első „dagerrotípia” volt, attól kezdve pedig a fényképészek úgy hívták elő láthatatlan felvételeiket, hogy egy csésze higany fölé helyezték a fémlemezt, és addig melegítették a higanyt (körülbelül 75 °C-ig), míg ki nem rajzolódott a kép. Találmányáról és korábbi, különböző higanyvegyületekkel folytatott kísérleteiről Daguerre így számolt be: „Már csak egy kis lépés hiányzott, hogy eljussak a tiszta, folyékony higany gőzeihez, és jó szerencsémnek hála, meg is tettem.” (Sajnálatos tény, hogy a dagerrotípiát alkalmazó első fényképészek közül sokan súlyosan megbetegedtek, sőt néhányan fiatalon bele is haltak a higany gőzének belélegzésébe, akkoriban még nem tudván, hogy az felettébb mérgező.) A dagerrotip eljárás egyetlen pozitív fényképet ad [azaz nincs negatívja, amiről aztán sokszorosítani lehetne a felvételt]. A higany amalgámot alkot az elemi ezüsttel, ami azokon a területeken keletkezett, ahol az ezüst-jodid a beérkező fény hatására fotokémiailag lebomlott, így maga a kép egy fényes amalgámrajzolat lett. A maradék ezüst-jodidot, ott, ahol nem érte fény a fémlapot, egy későbbi lépésben egyszerűen leoldották. Az ezüstös-higanyos amalgámterületek fekete háttér előtt, az eredeti ezüstbevonatú fémlapokon tükröződő, fényes képet rajzoltak ki. (Ha a dagerrotípiát fényes háttér - világos égbolt vagy lámpafény - előtt tanulmányozzuk, a kép átfordul negatívba.) A maradék ezüst-jodidot eredetileg forró sóoldattal (közönséges nátrium-kloriddal, azaz konyhasóval) oldották le, de hamarosan rájöttek, hogy a nátrium-tioszulfát (vagyis a fixírsó) használatával a kép még jobban rögzül (fixálódik). A dagerrotip fényképészeti eljárás azonnali sikernek bizonyult, különösen mert több vezető párizsi kémikus is felfigyelt a találmányra. Egyikük, Francois Jean Arago, a Francia Tudományos Akadémia titkára volt az, aki az Akadémia 1839. augusztus 19-i ülésén ismertette a találmányt, és azzal az indítvánnyal fordult a képviselőház felé, hogy tüntessék ki Daguerre-t és Niepce-et. A kormánytagok, valószínűleg a nemzeti büszkeségtől is hajtva, de még inkább abbéli félelmükben, hogy az eljárás idegen kezekbe kerül, megszavazták az elismerést. Az eset természetesen nagy port kavart a korabeli sajtóban, így az új fotográfiai módszer hamarosan Franciaországon kívül, Angliában és Amerikában is divatossá vált. Sőt az Egyesült Államokban az eljárást némileg tökéletesítetve megpróbálták a találmány jogát is megszerezni, beigazolva ezzel a francia honatyák aggályait. Daguerre úttörő munkásságát követően a fotográfia gyors fejlődésnek indult, amit számtalan újítás fémjelzett; ezek közül a legfontosabb talán a negatív-pozitív képelőhívás volt. A dagerrotípia iránti össznépi rajongás a 19. század közepére tetőfokára hágott, újabb lökéseket adva ezzel a további fejlesztéseknek. De mint láttuk, a dagerrotípiát és annak feltalálóját a világhírnévig repítő felfedezés ismét csak a találékonysággal párosult véletlennek volt köszönhető.
11. Gumi - természetes és mesterséges Vulkanizálás A 16. század hajnalán Kolumbusz és a spanyol hódítók azt találták, hogy a dél-amerikai indiánok valami golyóbissal űztek különböző játékokat, egy olyan labdával, ami egyes fák által termelt
növényi nedvből, a latex nevű anyagból készült. Az indiánok ugyanezt az anyagot többek között heveának is hívták, innen ered annak a fafajtának a latin elnevezése (Hevea brasiliensis), amely a fő latexforrásul szolgált az őslakosoknak. Bár a spanyol hódítók magukkal hoztak valamennyit ebből az „indián gumiból” Európába, mindaddig semminemű gyakorlati hasznát nem vették, míg Joseph Priestley, az oxigén felfedezője rá nem jött, hogy a gumi képes kitörölni a ceruza által hagyott grafitnyomokat. Innen kapta máig is használatos nevét a törlőgumi, vagyis a radír, ez a látszólag jelentéktelen, de mégis igen hasznos kis találmány. Európában több mint kétszáz éven át szinte semmire sem használták a gumit, egyrészt mert magas hőmérsékleten hamar ellágyult, és ragacsossá vált, másrészt mert alacsony hőfokon viszont megmerevedett, és törékennyé lett. Az indián gumi sokáig egyetlen valamirevaló felhasználási módját a skót Charles Macintosh találmánya jelentette, aki arra használta a felmelegített, ragacsos gumit, hogy bevonta velük két vászondarab felszínét, és azokat gumival bevont felükkel egymáshoz ragasztotta. A dupla vászon ezáltal vízhatlanná vált, amiből Macintosh esőkabátokat kezdett gyártani. Angol nyelvterületen azóta is mackintoshnak neveznek minden vízálló esőköpenyt, még ha már más, modern anyagokból készült is. Angliában készültek az első gumicsizmák vagy gumibevonatú lábbelik is, melyeket aztán az Egyesült Államokba importáltak, az 1830-as évektől pedig már Amerikában is gyártották őket. Az amerikaiaknak azonban hamarosan elegük lett a télen megkeményedő, nyáron pedig meglágyuló, alakját vesztő lábbelikből - s ekkor lépett színre Charles Goodyear. Goodyear 1800-ban született, a connecticuti New Havenben, egy sikertelen kereskedő és feltaláló gyermekeként. Az ifjú Goodyeart szenvedélyesen érdekelte, hogyan tehetné a gumit ellenállóvá a hőmérséklet-változásokkal szemben, hogy az ezáltal minél szélesebb körben alkalmazhatóvá váljon. A szenvedély rövid idő alatt olyan kényszerré nőtte ki magát, ami már nemcsak a család 1830 és 1839 között felhalmozott kevéske vagyonát, de Goodyear egészségét is felemésztette. Ez idő alatt többször is ült az adósok börtönében, rokonai vittek neki ennivalót, és alkalomadtán ők adtak szállást neki, de megszállottsága az évek során mit sem csökkent. Az egyik legnagyobb megpróbáltatás, amit el kellett szenvednie, egy az amerikai kormánnyal kötött szerződés felmondása volt, melyben elvileg arról állapodtak meg, hogy Goodyear nagy tételben szállít gumival bevont, s ily módon vízállóvá tett (impregnált) postástáskákat, de a kész táskák hő hatására már a gyárban összeragadtak és deformálódtak. A gumi kezelésére tett további számtalan sikertelen és tudománytalan próbálkozás után aztán beütött a véletlen: az egyik keveréket, ami az olvadt gumi mellett ként tartalmazott, Goodyear ráejtette a forró tűzhelyre. Legnagyobb ámulatára a gumi nem folyt szét, csak kissé megpörkölődött, mint egy bőrdarab tenné, és egyben maradt. Goodyear azonnal felismerte a véletlen baleset jelentőségét. Lánya később így számolt be a történtekről: Ki-be járkáltam a szobából, amikor egyszerre csak arra lettem figyelmes, hogy apám egy kis gumidarabkát szorongat a tűzhely mellett, és szokatlanul lelkes valamitől, amit éppen akkor fedezett fel. Kiszögelte a gumidarabot a konyhaajtó elé, a kegyetlen hidegbe. Reggel behozta, és diadalittas ujjongással a magasba emelte. A gumi tökéletesen rugalmas maradt, éppen olyan, mint amikor kitette a ház elé. (Peirce: Egy feltaláló megpróbáltatásai: Charles Goodyear élete és találmányai) Néhány további teszt következett, melyek során Goodyear meghatározta a gumi stabilizálásának optimális hőfokát és melegítési idejét, majd szabadalomért folyamodott, amit 1844-ben meg is kapott. Eljárását vulkanizálás néven jegyeztette be, a tűz római istenének, Vulcanusnak a neve alapján. Utóirat Amikor a gumit kénnel együtt melegítjük fel, a kénatomok hozzákapcsolódnak a gumi hosszú polimer molekuláihoz, így stabilizálják azt, azaz az eredményül kapott gumi állománya kevésbé
lesz érzékeny a hőmérsékletváltozásokra. Goodyear gumivulkanizálási eljárásának a felfedezését a szó szoros értelmében nem tekinthetjük a vakvéletlen művének. Goodyear ugyanis nem váratlanul botlott bele valamibe, hanem hosszas és fáradhatatlan keresés eredményezte az oly hőn áhított sikert. Ahogyan arról könyvünk bevezetőjében is szó esett, számos példa van szerencsés véletlenekre, amelyek valamely találmány létrejöttét eredményezték, ha olyan emberekkel estek meg, akik e véletlen bekövetkeztéig - hiába bár, de kitartóan - kutattak valami után. Ez ugyan nem pontosan az, amit eddig Walpole-lal a véletlen szerencsés beavatkozásának neveztünk, ám talán mégis elég erős a hasonlóság ahhoz, hogy ezeket az eseteket pszeudovéletlennek nevezzük. Azt hihetnénk, hogy felfedezését követően Goodyearra végre rámosolygott a szerencse, és boldogan élt, míg meg nem halt - de sajnos nem így történt. Belebonyolódott szabadalma megvédésébe, és csak Daniel Webster (A kor neves ügyvédje és szónoka, az amerikai hazafiasság szószólója. - A ford.) segítő szándékának köszönhette, hogy nem indult ellene szabadalomsértési eljárás, ráadásul 1860-ban bekövetkezett haláláig sem tudott kilábalni hatalmas adósságaiból. Ugyanakkor a vulkanizálás óriási fellendülést hozott a gumiiparban. A legnagyobb gumigyárak köztük a Goodyear Vállalat is - az ohiói Akron városában nyíltak meg 1870-ben és az azt követő években, de a gumiból készült árucikkek éves forgalma már 1858-ban meghaladta az ötmillió dollárt. S mindez még arra az időre esett, amikor sem autók, sem traktorok, sem repülőgépek nem léteztek, holott ma világszerte e járművek kerekeihez használják el a legtöbb gumit.
A mesterséges gumi Az első két, kereskedelmi forgalomba került műgumi, a Neoprene és a Thiokol szintén a véletlennek köszönheti létrejöttét. A Thiokol esetében valódi véletlen szükségeltetett a felfedezéshez, a Neoprene esetében inkább csak pszeudovéletlenről beszélhetünk. A kémikusok úgy ismerték meg a gumi molekuláris szerkezetét, hogy szigorúan ellenőrzött körülmények között melegítették azt, és egyenként azonosították felbomló részeit. Az egyik ily módon talált alkotóelem az izoprén volt, egy öt szénatomból álló vegyület, melyben két kettős kötés is található. 1920-ban Hermann Staudinger írt egy híres dolgozatot, melyben magyarázatot próbált adni olyan fontos természetes anyagok szerkezeti felépítésére, amilyen a gumi, a cellulóz, a fehérjék és más, hasonló tulajdonságokkal rendelkező szintetikus anyagok. Azzal állt elő, hogy ezek az egyszerűbb szerves vegyületektől furcsa mód sok mindenben eltérőnek látszó anyagok polimerek. (A kifejezés két görög eredetű szó összetételéből ered; a polü jelentése 'sok', a merosz pedig annyit tesz, 'részek'.) A polimerek tehát sok-sok ismétlődő egységből álló óriásmolekulák, amiket ugyanolyan kémiai kötések tartanak össze, mint amilyenek az egyszerűbb szerves vegyületek atomjait. A gumi molekulaképletét Staudinger úgy képzelte el, hogy a gumifában rengeteg „monomer” (azaz „egyrészes”) izoprén kapcsolódik össze bioszintézis útján, s így alakul ki maga a gumi, ez a gigantikus méretű polimer molekula. Miután a természetes gumi képlete feltárult a tudósok előtt, rengeteg kísérlet történt olyan mesterséges gumi előállítására, amely hasonló molekulaszerkezettel és rugalmassággal rendelkezne, mint fából nyert, természetes párja. Különböző katalizátorokkal kezelték például az izoprént, hátha polimerizálódik, és valami gumihoz hasonló jön létre belőle. Bár a kísérletek csak részleges sikereket hoztak, ahhoz elég meggyőzőek voltak, hogy igazolják Staudinger elméleti feltevését. A molekuláris szerkezet végső finomságai azonban csak azután váltak nyilvánvalóvá, hogy Karl Ziegler 1953-ban felfedezte a kettős állású sztereoszelektív katalizátorokat. (Erről a véletlenszerű felfedezésről könyvünk 26. fejezetében teszünk majd említést részletesebben.) A természetes gumiról ezáltal az derült ki, hogy abban az izoprén monomerek mind cisz-elrendezésben állnak, azaz a mesterséges gumi előállításához is olyan katalizátorra van szükség (szemben a régebbi kísérletek katalizátoraival), amely a szintézist úgy irányítja, hogy a cisz- és transz-kötések véletlenszerűen váltogassák egymást. Ezek után végre megnyílt az út a mesterséges gumigyártás előtt, s az új készítményeket szinte már lehetetlen megkülönböztetni a természetes gumitól. Hogy
például az autógumi-iparban a kettő közül melyikre esik a választás, a természetes vagy a mesterséges alapanyagra, ma jobbára az olaj ára szabja meg, ami a mesterséges gumigyártás kiinduló eleme. Dr. W. S. Calcott, a DuPont gumigyár Jackson Laboratóriumának munkatársa figyelt fel a Notre Dame Egyetem tanára, a francia Nieuwland atya feljegyzéseire. Nieuwland katolikus pap volt, a Notre Dame igazgatója, és mellesleg vegyész, aki kutatási eredményeiről szóló beszámolójában kimutatta, hogy az acetilén, ez az egyszerű szénhidrogén-vegyület, melynek képlete C2H2, kétszeresen, sőt háromszorosan is egymás után állítható, s így létrejön a vinilacetilén (diacetilén), azaz a C4H4, illetve a divinilacetilén, vagyis a C6H6 képletű molekula. Calcott úgy gondolta, ezek a dinerek és trimerek elég hasonlóak lehetnek a természetes gumit alkotó polimerhez, az izoprénhez, legalábbis ahhoz, hogy érdemes legyen megpróbálni mesterséges gumit előállítani belőlük. Ráállította hát a munkára a DuPont gyár néhány kémikusát, de ők nem jártak sikerrel, ezért Calcott felkereste Wallace Carotherst, a DuPont kísérleti állomásának csoportvezetőjét, aki laboratóriumukban a fő polimerkutatási területek felelős irányítója volt. Carotherst érdekelte az ötlet, és megkérte egyik vegyészét, Arnold Colliost, hogy a Nieuwland eljárásával készült, acetilénből nyert finomítatlan vegyületmintát tisztítsa meg. Collins a munka során elkülönített pár csepp folyadékot, ami sem a vinilacetilénre, sem a divinilacetilénre nem emlékeztetett, és ami Nieuwland leírásában sem szerepelt. Ahelyett azonban, hogy kiborította volna a felesleges löttyöt a lefolyóba, félretette a hétvégére. Hétfőn aztán azt vette észre, hogy a folyadék megszilárdult, és amikor közelebbről is megvizsgálta, kiderült, hogy az egészen gumiszerű, sőt még pattog is, ha leejti a padlóra. Persze mondhatnánk, hogy szó sem volt véletlenről, hiszen Calcott éppen ebben reménykedett, mi több, ezt várta. Amikor azonban elemezni kezdték a gumiszerű anyagot, kiderült, hogy az nem egy acetilén alapú szénhidrogén-polimer, mert klórt is tartalmaz, ami viszont teljes mértékben váratlanul érte a tudósokat. Hamarosan rájöttek, hogy a klór abból a sósavból (HCl) került a vegyületbe, amely Nieuwland eljárásában az acetilén dinerjének és trimerjének előállításához kellett, és amely hozzákötődött a vinilacetilénhez. Az így keletkezett vegyületet az izoprénhez való hasonlósága miatt kloroprénnek nevezték el. A két vegyület közti egyetlen különbség a klóratom volt, ami egy metilgyök (azaz egy szénatomból és három hidrogénatomból álló molekula, a CH3) helyett állt a monomer molekulában. Collins laboratóriumának polcán a folyékony kloroprén egy hétvége leforgása alatt spontán módon polimerizálódott, s ennek révén keletkezett az a gumiszerű szilárd anyag, amit a DuPontnál Neoprene névre kereszteltek el. Ez az új mesterséges gumi, ellentétben a természetes gumival, kiváló ellenálló képességet mutatott az olajjal, a benzinnel és az ózonnal szemben. Ezek a tulajdonságok vezettek hát a termék piacra dobásához az 1930-as években, jóllehet előállítása sokkal költségesebb volt, mint a természetes gumié. A DuPont terméke máig is hasznos és értékes; tartósságát olyan nagy igénybevételnek kitett használati tárgyak bizonyítják, mint az ipari tömlők, cipősarkak, ablaktömítések, biztonsági övek és az elektromos vezetékek burkolatai. Érdekes mai fejlesztés továbbá az a kétrétegű bőröv, amelyben egy fekete és egy barna bőrcsíkot varrás nélkül, pusztán Neoprene felhasználásával rögzítenek tartósan egymáshoz, forgatható, kétszínű övet kapva. 1924-ben J. C. Patrick feltett szándéka volt, hogy valami értékes dolog előállítására használja fel a nagy mennyiségben rendelkezésre álló etilént és azokat a klórgázokat, amelyek különböző ipari folyamatok során melléktermékként keletkeznek. Ezekről az alkotóelemekről tudta, hogy etiléndikloriddá állnak össze, amiből aztán reményei szerint etilén-glikolt lehetett volna gyártani, ami fagyásgátlóként már eladható lett volna a piacon. Az egyik anyag, amit Patrick tesztelt, a nátriumpoliszulfid volt, ám ennek hozzáadása révén nem az óhajtott folyadék, a glikol jött létre, hanem egy gumihoz hasonló, ruganyos, félig szilárd anyag. Patrick azonnal felismerte a váratlanul előállt gumiszerű vegyületben rejlő lehetőségeket, és kiterjedt kutatásba fogott, melynek eredményeként hamarosan szabadalmaztatta az új mesterséges gumit, és egy új céget is alapított annak gyártására. A Thiokol Vegyi Művek, melynek Patrick volt az elnök-vezérigazgatója, 1929-ben dobta piacra a „Thiokol A” nevű mesterséges gumit. (A Thiokol két görög szó összetételéből származik: a 'kénkő' jelentésű theion és a 'gumi' jelentésű kommi szavakból. - A ford.) Az anyag molekulaképlete teljesen
más volt, mint a természetes gumié, de mégis nyúlékonynak bizonyult. Ráadásul volt egy hatalmas előnye a természetes gumival szemben: akárcsak a Neoprene, ez is ellenállt az olajoknak. Ugyanakkor egy jelentős hátrányára is fény derült: borzasztó kellemetlen szaga volt! Ennek ellenére a Thiokol Művek és más gumigyárak is sok poliszulfid alapú mesterséges gumit állítottak elő, hiszen a kőolajszármazékokkal szembeni ellenálló képessége és kiváló tömítőképessége miatt rengeteg dologra volt alkalmas - ebből készültek például az autók szélvédőinek tömítései, valamint a repülőgépek szárnyába épített benzintankok belső bélése. Mi több, mivel a Thiokol gumik alacsony hőmérsékleten is vulkanizálhatók voltak, egy időben Thiokolt használtak azoknak a szilárd állagú rakétaüzemanyagoknak a megkötésére, illetve azok egyik összetevőjeként, amelyekkel a műholdakat és az űrhajókat pályára állították. 1982-ben a Morton Sóüzem megvette a Thiokol Vegyi Műveket, így megalakult a Morton Thiokol Részvénytársaság; korábban mindkét cég speciális vegyszereket gyártott, és ez folytatódott az egyesülés után is. A Morton Thiokol Rt. akkor került a nagyközönség látóterébe, amikor elnyerte a később szerencsétlenül járt Challenger űrrepülőgép fő beruházói jogát. Az űrjármű felrobbanásáért ugyanakkor nem a poliszulfid alapú Thiokol mesterséges gumi, hanem egy másik rugalmas, gumiszerű anyag, a kémiailag a teflonhoz sokkal közelebb álló Viton nevű elasztomer volt a felelős, amelyből a gyár az űrrepülőgép tömítőgyűrűit készítette.
12. Pasteur - „balkezes” és „jobbkezes” molekulák Louis Pasteur neve a mikrobiológia terén folytatott munkássága révén vált közismertté, de azt csak kevesen tudják róla, hogy a kémiában is jelentőset alkotott. Bár pályafutását vegyészként kezdte, mégis azzal vált híressé, hogy elsőként magyarázta meg, miként idézik elő baktériumok az erjedést (kutatásai felbecsülhetetlenül értékesek voltak a bor- és söriparban), az élelmiszerek megromlását (ő javasolta a tej pasztörizálását, ezt a máig is alkalmazott fertőtlenítő eljárást), a sebek elfertőződését (a később Lord Lister által bevezetett műtéti sterilizáció forradalmasította a sebészeti gyakorlatot), valamint különböző betegségeket (a selyemhernyókat megtámadó kórokozókon végzett kutatómunkája révén menekült meg a csődtől a francia selyemipar, a veszettség elleni védőoltás felfedezésével pedig emberek ezreinek életét mentette meg a halálos kórtól). Mindezek ellenére pusztán a kémia terén végzett, igaz, kevésbé közismert munkássága is elégséges lenne ahhoz, hogy hírneve örökre fennmaradjon. 1848-ban, az akkor huszonöt éves Pasteur doktori diplomát szerzett a párizsi Sorbonne Egyetemen, és azonnal kutatásba kezdett: a racémsav egyik sóját vette vizsgálat alá, azt az anyagot, ami a fa boroshordók oldalán ütközött ki az alkoholos erjedés közben. (A racémsav neve a 'szőlőfürt' jelentésű latin racemus szóból ered.) Ugyanebben az időben egy másik kémikus, Eilhard Mitscherlich bejelentette, hogy a racémsav egyik sója (az a nátrium-ammónium-só, ami a racémsavból szóda és ammónia hozzáadásával keletkezik) szinte tökéletesen azonos az ugyancsak a boroshordók oldalán megtalálható borkősavval, csakhogy a borkősav optikailag aktív, szemben az optikailag inaktív jellegű racémsavval. (A borkősav káliumsója egyébként mint tisztított borkő ismeretes.) Optikailag aktívnak tekintünk egy anyagot, ha az a poláros fénysugár síkját elcsavarja vagy elforgatja. A hullámelmélet szerint a közönséges fény hullámokból áll, amelyek minden irányban rezegnek. Bizonyos kristályok képesek úgy megszűrni ezeket a fényhullámokat, hogy csak az egy bizonyos irányba rezgő sugarak hatolnak át rajtuk. Az így megszűrt fénynyalábot nevezzük polárosnak. 1848-ban arról már tudtak a kutatók, hogy léteznek olyan természetes anyagok (mint például a kvarckristályok, a terpentinolaj vagy bizonyos cukoroldatok), amelyek szintén elforgatják a poláros
fényt, de a jelenség működésére akkoriban még senki sem tudott magyarázattal szolgálni. A poláros fény síkjának elfordulását és annak mértékét egy polariméter nevű eszköz segítségével mérték. Ha a vizsgált anyag az óramutató járásával megegyező irányba forgatja el a poláros fényt, akkor azt jobbra forgatónak, vagyis pozitív rotációjúnak tekintjük, szemben azzal az anyaggal, ami az óramutató járásával ellentétes irányba téríti el a poláros fényt, mert azt balra forgatónak, vagyis negatív rotációjúnak mondjuk.
4. ábra. A borkősav jobb- és balkezes kristálysói Pasteurt elfogta a kíváncsiság: hogyan lehetséges az, hogy a borkősav és a racémsav sója kémiai összetételük és kristályszerkezetük tekintetében állítólag teljesen azonosak, de a poláros fényre mégsem egyformán vannak hatással? Hogyan lehetséges, hogy a racémsav sója nem forgatja el a poláros fényt, a borkősav sója viszont jobbra forgató tulajdonsággal rendelkezik? Amikor Pasteur megvizsgálta a Mitscherlich által felvázolt kísérlet mintájára keletkezett racémsav sókristályait, felfedezett valamit, ami Mitscherlich figyelmét elkerülte: valójában kétféle kristályt kapott, melyek úgy hasonlítottak egymásra, mint az ember jobb és bal keze. Pasteur kis csipesszel, mikroszkóp alatt óvatosan különválogatta hát a bal- és jobbkezes kristályokat, majd amikor mindkettőből elég összegyűlt, talán az ösztöneire, talán egy zseniális megérzésre hallgatva olyasmit művelt velük, ami aztán a nagy felismeréshez vezetett. A kristályokat külön-külön feloldotta vízben, egyenként a polariméterbe helyezte őket, egyenesen a poláros fénysugár útjába, és mit tapasztalt? Azt, hogy a balkezes kristályok oldata balra, a jobbkezesek oldata pedig jobbra forgatta el a poláros fényt. Rene Vallery-Radot 1902-es kiadású, Pasteur élete című műve szerint a fiatal tudóst olyan izgalomba hozta saját felfedezése, hogy „Arkhimédészhez hasonlóan”, ordibálva rohant ki laboratóriumából: „Megvan!” Amikor az oldatkészítés közben gondosan megmérte a kétféle sókristályadagot, azt tapasztalta, hogy az egyenlő mennyiségű kristályok oldata pontosan egyenlő mértékben forgatta el a poláros fényt, csak éppen egymással ellentétes irányba; ráadásul a jobbkezes kristályok ugyanakkora elfordulást idéztek elő, mint az azonos mennyiségű borkősav sójának oldata. Pasteurnak így sikerült bebizonyítania, hogy jobbkezes racémsav sói tulajdonképpen azonosak a borkősav jobbra forgató sójával, míg a balkezes racémsav-sókristályok ugyanennek a borkősav sónak egy addig ismeretlen
tükörképei. Pasteur végül készített egy oldatot, melybe egyenlő mértékben rakott mindkét kristályból, és várakozásához hűen azt tapasztalta, hogy az oldat optikailag inaktív. A racémsav kétféle kristályszerkezetű sójának különválasztásával Pasteur az első és leghíresebb példát szolgáltatta arra a jelenségre, amelyet a kémikusok azóta a racém típusú keverék rezolválásának neveznek. (A racémsav neve, amivel Pasteur dolgozott, azóta fogalommá vált: minden olyan anyagot „racemát”-nak neveznek, amely tükörképmolekulák keveréke.)
5. ábra. A kesztyű jól szemlélteti a kiralitás jellegzetességét Pasteur szokatlan kristálytani kísérletei hamarosan a párizsi tudós körök egyik kedvenc beszédtémájává váltak, és a hír az akkoriban nagy tiszteletnek örvendő fizikus, Jean Baptiste Biot fülébe is eljutott, aki korábban már alapvető felfedezéseket tett a különböző kristályok polárosfényforgató tulajdonságairól. A Tudományos Akadémia hetvennégy éves öregje gyanakodva vette tudomásul Pasteur eredményeit, és mielőtt hajlandó lett volna beszámolni róluk akadémikus társai előtt, ragaszkodott hozzá, hogy Pasteur ismételje meg a kísérleteit az ő jelenlétében. Pasteur eleget tett a kérésnek, ráadásul hagyta, hadd készítse el a kristályok oldatait maga Biot. Amikor az öreg kémikus meglátta, hogy a balkezes kristályok balra forgatták el a poláros fényt, több sem kellett neki, abbahagyta a méricskélést, karon ragadta az ifjú Pasteurt, és érzelmektől elcsukló hangon így szólt hozzá: „Drága fiacskám, egész életemben rajongásig szerettem a tudományt, de ez még engem is szíven üt!” (lásd Valley-Radot 54. o.) Szűk értelemben véve persze nem tűnik eget rengető felfedezésnek a különböző alakú kristályok különválasztása, sem az, hogy oldataik más-más irányba forgatják el a poláros fényt. Okosnak okos kísérlet, de az eredmény meglehetősen jelentéktelen, mondhatnánk. Hiszen mi haszna annak, ha tudjuk, hogy egy polariméterbe helyezett anyag az egyik vagy épp a másik irányba forgatja el a poláris fényt? Tágabb értelemben azonban Pasteur felfedezésének óriási jelentőséget kell tulajdonítanunk. Ő volt az első, aki megmutatta, hogy bizonyos szerves vegyületek molekuláris szinten egymás tükörképformájában is létezhetnek, azaz a molekulák rendelkeznek a „kezesség”, avagy szakszóval élve a kiralitás tulajdonságával. A kifejezés a görög „kéz” szóból származik, és
annál inkább kifejező, mivel a tükörképformára talán az ember jobb és bal keze a legjellegzetesebb példa. Kiralitás tekintetében nemcsak molekulák, hanem közönséges tárgyak is jellemezhetők: a kesztyű például királis, a zokni ellenben akirális, hiszen mindegy, melyik felét melyik lábunkra húzzuk fel. Pasteur kutatásait megelőzően a tudósok a kvarckristályok alakjával magyarázták a poláris fényre gyakorolt hatást, mert a megolvasztott kvarckristályok már nem mutattak optikai aktivitást. A bizonyos folyadékok - például a terpentinolaj vagy egyes cukoroldatok - által jellemzően kiváltott optikai hatásra azonban már nem volt magyarázat, legalábbis Pasteurig, aki munkájával kimutatta, hogy a racémsav sókristályainak alakbeli eltérése a sómolekulák alakjának különbözőségéből adódik, mert bár a kristályok vízben oldva a megolvasztott kvarchoz hasonlóan elveszítik eredeti alakjukat, maguk az oldatok mégis optikai aktivitást mutatnak. Pasteur később a racémsav különválogatott sókristályaiból savakat képzett, és kimutatta, hogy azok egymás izomerjei: balkezes, avagy (-)-borkősav, és jobbkezes, avagy (+)-borkősav (lásd a 6. ábrát).
6. ábra. A borkősav jobb- és balkezes változatai Utóirat Pasteur felismerte, hogy felfedezése révén közvetlen összefüggés tárult fel a molekuláris geometria és az optikai aktivitás között. Azt állította, hogy a poláros fényt egyik vagy másik irányba forgató molekulák ugyanúgy rokonságban állnak egymással, mint egy tárgy és annak tükörképe. Ennek ellenére további huszonöt év kutatásba került, mire két fiatal kémikus, Jacobus van't Hoff és Joseph
LeBel meg tudta magyarázni, hogyan rendeződnek el az atomok ezekben a molekuláris szerkezetekben. Időközben Pasteur elfordult a kémiától, és a fejezet elején említett biológiai problémák nagy sikerű megoldásával hívta fel magára a figyelmet. A racémsav felbomlásának (rezolválás) feltárásában végzett úttörő munkássága azonban így is hozzájárult ahhoz, hogy a kémikusok későbbi nemzedékei meg tudják magyarázni a kapcsolatot a molekuláris szerkezet kiralitása és bizonyos élettani jelenségek között, és tulajdonképpen ebben rejlik Pasteur munkásságának legnagyobb jelentősége. Bár az valóban lényegtelen, hogy a racémsav balkezes molekulái (a (-)-borkősav) a poláris fény síkját az óramutató járásával ellentétes irányba forgatják el, az már korántsem mindegy, hogy megértsük, miként lehetséges, hogy a C-vitamin jobbkezes molekulái (a (+)-aszkorbinsav) vitaminnak minősülnek, ugyanakkor a (-)-aszkorbinsav nem mutat biológiai aktivitást, azaz nem nevezhető vitaminnak. Mint ahogy az sem mindegy, hogy a (+)-szőlőcukor (dextróz vagy glükóz) tápláló élelmiszer, de a (-)-szőlőcukornak semmilyen tápértéke nincsen; vagy hogy a (-)kloromicetin erős antibiotikum, szemben a (+)-kloromicetinnel, és a (-)-adrenalin éppenséggel sokkal aktívabb hormonális hatás kiváltására képes, mint a (+)-adrenalin. A molekulák kiralitásának fontosságát jól szemlélteti egy sajnálatosan tragikus példa. A Thalidomide nevű gyógyszerben, amit a terhes nők az 1950-es években rendszeresen használtak a reggeli rosszullét és hányás kivédésére, felváltva fordultak elő annak a molekulának a (+) és (-) formái, amelyekről a kémikusok csak később mutatták ki, hogy bár a (+) alakok valóban biztonságosak és hatékonyak a terhesség kezdeti szakaszában fellépő rosszullétek kezelésére, addig a (-) alakok aktív mutációt kiváltó tulajdonságot hordoznak magukban. Így fordulhatott elő, hogy a gyógyszer mellékhatásaként súlyos születési rendellenességek léptek fel. (Európában Contergan néven forgalmazták. - A szerk.) A különböző alakú kristályok megfigyelése, szétválasztásuk és a poláros fényre gyakorolt eltérő hatásukból levont következtetések kétségkívül Pasteur zsenialitását bizonyítják, felfedezésében mégis óriási szerepe volt a véletlennek, mégpedig kétszeresen is. Először is, a racémsavnak az a nátrium-ammónium-sója, amit Pasteur használt, szinte az egyetlen a racémsav sói közül, amely olyan tükörkép jellegű kristályokat formáz, amit egy ember szabad szemmel is meg tud különböztetni és kézzel szét tud választani. Másodszor, a két eltérő formában történő kristályosodás csakis 26 °C alatt megy végbe, 26 °C fölötti hőmérséklet esetén a kristályok mind egyformák lesznek, és egyikük sem mutat optikai aktivitást. Pasteur szerencséjére a sóoldatokat tartalmazó tégelyeket laboratóriuma hideg ablakpárkányára rakta, és másnap reggelig otthagyta őket, hadd kristályosodjanak. Az éppen megfelelő só véletlen kiválasztásán és Párizs hűvös éghajlati viszonyain múlt tehát, hogy Pasteur e jelentős felfedezésre jutott. Pasteur - másokhoz hasonlóan, akik a véletlenül adódott lehetőségeket találékonyságuknak és leleményességüknek köszönhetően képesek voltak kihasználni - megkülönböztette a puszta véletlent a véletlenszerű felfedezéstől. Ahogyan azt saját nyelvén ékesszólóan megfogalmazta: „Dans les champs de 1'observation, le hasard ne favorise que les esprits prepares.” [A megfigyelés során a szerencse csak a felkészült, éles elmét támogatja.] Hasonló megállapításra jutott a kiváló amerikai fizikus, Joseph Henry is, aki a következő szavakkal összegezte ebbéli nézetét: „A nagy felfedezések magvai minduntalan körülöttünk keringenek, de csak azokban képesek gyökeret ereszteni, akik elméjüket megfelelően előkészítették befogadásukra.”
13. Mesterséges festékek és pigmentek Perlon és a mályva ruhafesték
1856-ban a tizennyolcadik életévét alig betöltött William Perkin nagyszabású feladat megvalósításába vágta a fejszéjét: úgy döntött, míg tart az egyetem kémia fakultásának húsvéti szünete, ő otthoni laboratóriumában a kinin mesterséges előállításával fogja elütni szabadidejét. Az angol Királyi Egyetemen William a híres német kémikus, A. W. Hofmann növendéke volt, akit Albert herceg nevezett ki az újonnan alapított iskola igazgatói tisztének betöltésére. Egyik előadásában, az egyébként bonni illetőségű, Hofmann azon merengett, milyen nagyszerű is lenne mesterséges úton előállítani a kinint, hiszen a gyógyszert - amely akkoriban a malária egyetlen ismert ellenszere volt - amúgy csak a távoli Kelet-Indiában tenyésző kínafa kérgéből lehetett kivonni. (A természetes kinin hatóanyag véletlenszerű felfedezéséről lásd a 3. fejezetet.) Perkin úgy gondolta, az acélipar egyik olcsó melléktermékének, a kőszénkátránynak egyik származéka, a toluidin éppen jó lesz kiindulásnak a kinin szintetizálásához, melynek során az akkoriban igen népszerű „hozzáadás és kivonás” elvet készült követni. Ez a módszer azon alapult, hogy a kiinduló anyag egyszerű molekulaszerkezetéhez csak hozzá kell adni mindazt, ami ahhoz hiányzik, hogy megkapjuk a kívánt vegyületet. Perkin ismerte a toluidin és a kinin képletét, és úgy okoskodott, hogy ha a toluidinhez hozzáad bizonyos számú szén- és hidrogénatomot, valamint sikerül elérnie, hogy azokhoz megfelelő számban és a megfelelő helyekre oxigénatomok kötődjenek, akkor már készen is van a mesterséges kinin. (Történt mindez évekkel azelőtt, hogy Kekulé megálmodta volna a molekulákat alkotó atomok háromdimenziós szerkezeti struktúráját de minderről bővebben majd könyvünk 14. fejezetében.) Perkin tervének naivitását mi sem mutatja jobban, mint az a tény, hogy a kinin szerkezeti felépítése csupán 1908-ban vált ismertté, és a mesterséges előállítására tett kísérletekkel a legjobb kémikusok is egészen 1944-ig csődöt mondtak. Perkin azonban nekilátott, és elkezdte adagolni a toluidinhoz a szükségesnek vélt anyagokat: először három szénatomot és négy hidrogénatomot, mégpedig egy úgynevezett „allilcsoport” formájában, majd bevetette az erős oxidáló hatásáról ismert vegyszert, a kálium-dikromátot. Az eredmény azonban elmaradt, leszámítva egy baljós kinézetű pirosas-barnás kotyvalékot. Perkint azonban nem olyan fából faragták, hogy itt feladta volna, épp ellenkezőleg! Úgy határozott, megpróbál egy egyszerűbb vegyületből, az anilinból kiindulni. (Valójában a Perkin által használt anilin nyomokban toluidint is tartalmazott, ami feltétlenül szükségeltetett ahhoz, hogy a mályvafesték majdan megszülessen.) Ezúttal egy még kevesebb jóval kecsegtető fekete masszához jutott, ám mielőtt kidobta volna, feltűnt neki, hogy a pép az üvegcse elmosására használt alkoholt és vizet is lilára festette. A fiatal kémikuspalánta a váratlan eredménytől elbűvölten letesztelte a lila oldatot, és arra a megállapításra jutott, hogy az megfesti a ruhaszövetet. Perkin gyorsan megtalálta a módját, hogyan nyerje ki a lila festéket a fekete végtermékből, majd azonmód mintát is küldött belőle az egyik ismert angol kelmefestő gyárba, próbálnák ki mesterséges festékét selymen és gyapjún. A válasz nem váratott soká magára: a selyemmel végzett próbák eredményei igen kecsegtetőek voltak, nem úgy mint a gyapjú esetében. A festéküzem vegyészei azonban hamarosan rájöttek, hogy ha kémiailag előkezelik a gyapjút, Perkin festéke azt is befogja. A kinin szintetizálására tett gyermeteg kísérlet így vezetett az első mesterséges ruhafesték véletlenszerű feltalálásához. Ifjonti lelkesedésétől hajtva Perkin úgy döntött, szabadalommal védeti le festékét, és gyárat épít, hogy a ruhafestékiparban kamatoztassa tehetségét. Tanára, Hofmann professzor természetesen nem támogatta az elképzelést, hiszen ő azt szerette volna, ha az ifjú feltaláló folytatja akadémiai pályafutását, és inkább a kutatómunkának szenteli magát, arról nem is beszélve, hogy a festékgyár ötletét eleve bolondságnak tartotta. Magam is egyetemi oktató lévén nem szívesen vallom be: Hofmann kollégám tévedett. A fiatal Perkin szerencséjére apja elég tehetős volt, ráadásul nagyon bízott is fia ragyogó képességeiben, így az ő, valamint Perkin bátyjának támogatásával megépült az üzem, és az eljárás ipari méretű alkalmazhatóságának óriási problémáit sikeresen leküzdve hamarosan ontani kezdte a szabadalmaztatott ruhafestéket. A fejlesztés kezdeti stádiumában gyakran következtek be kisebbnagyobb robbanások; az öntöttvas tartályok mellett munkások őrködtek, és locsolócsővel permetezték a hideg vizet, ha a vegyületek vészesen fortyogni, bugyborogni kezdtek - így „kontrollálták” a lejátszódó kémiai reakciót.
Mindezek ellenére Perkin üzlete nagy sikernek bizonyult. Festéke hihetetlen népszerűségre tett szert, és több nevet is kapott - Perkin-ibolya, anilinbíbor, mályva; az idők során aztán ez utóbbi, francia eredetű elnevezés vált aztán a legelterjedtebbé. Perkin felfedezéséig a tartós bíbor- vagy levendulaszínt eredményező festékek hihetetlenül drágák voltak, mert a már Kr. e. 1600-ban is ismert, akkor tirrénbíbornak nevezett természetes festék egyedül a Földközi-tenger mellett élő bíborcsigákból volt kinyerhető. Az apró állatkákat egyrészt igen nehéz volt begyűjteni, másrészt 9000 csiga kellett egyetlen gramm festék előállításához, úgyhogy csak a leggazdagabb uralkodói réteg engedhette meg magának ezt a színt. Innen ered a szín egy másik elnevezése, a királybíbor is. Perkin csodaszép, kőszénkátrányból nyert bíborszín festéke ezzel szemben olyan olcsó volt, hogy az azzal festett kelméket szinte bárki megvehette. További előnye volt tartóssága, a régebben használatos, illékony bíborutánzatok ugyanis „olyan rövid életűek voltak, hogy ha egy hölgy reggel ibolyakék szalagot kötött a kalapjára, az estére jobbára már csak pirosan lobogott a fejfedőn”. A mályvaszín sikere előre jelezte a mesterséges ruhafestékgyártás fellendülését, igaz, ebben elsősorban nem az angolok, hanem a németek láttak fantáziát, így ők kezdték elképesztő méretekben fejleszteni az iparágat. Emellett persze Perkin jóvoltából és vezetésével azért az új angol festékgyártás is rohamosan fejlődött, olyannyira, hogy hat évvel első gyárának megnyitása után a Kémiai Társaság felkérte Perkint, tartson előadást a kőszénkátrány származékaiból nyerhető különböző festékekről. Perkint élete hátralevő részében elhalmozták díjakkal és kitüntetésekkel: beválasztották a Királyi Természettudományos Akadémia tagjai közé, lovaggá ütötték, megkapta a Davy-medált, a Hofmann-érdemérmet, a Lavoisier-rendjelet, 1906-ban az első mesterséges festékgyár alapításának ötvenedik évfordulója emlékére rendezett gálaünnepségen a kor legkiválóbb kémikusai is tiszteletüket tették, a Brit Vegyipari Társaság amerikai szekciója pedig róla nevezte el azt a kitüntetést, amellyel a legkiemelkedőbb teljesítményt nyújtó amerikai kémikusokat jutalmazza. Perkin mályvafestékének felfedezése jó példája a szerencsés véletlennek: belekezdett valamibe, de egy váratlan fordulat révén valami egészen máshoz, talán sokkal fontosabbhoz érkezett. 1856ban amúgy sem lett volna semmi esélye a kinin mesterséges előállítására, de még ha sikerrel járt volna is, esetleges felfedezése valószínűleg kevésbé jelentős szerepet játszott volna, mint az általa alapított első mesterségesruhafesték-gyár. Amikor 1944-ben R. B. Woodward és William von E. Doering zsenialitásának köszönhetően végül sikerült szintetizálni a kinint, az eljárás még mindig nem volt elég praktikus a gyógyszer sorozatgyártásához, így - bár az amerikaiak Japán ellen vívott második világháborús csatái éppen a Csendes-óceán maláriával fertőzött térségeiben zajlottak, a természetes kininutánpótlástól el volt vágva a hadsereg - a Woodward-Doering-féle módszert sosem alkalmazták a gyakorlatban a kinin mesterséges előállítására. Utóirat Perlon egy másik festéket is előállított kőszénkátrányból kiindulva, az alizarint, azt a vörös kelmefestő anyagot, amit évszázadokig szárított buzérgyökérből nyertek ki. 1868-ban két német tudós, Carl Graebe és Carl Liebermann bejelentették, hogy sikerült szintetizálniuk az alizarint, mégpedig antracénból, a kőszénkátrány egyik származékából. Ámbár eredeti módszerük nem volt alkalmas az ipari felhasználásra, felkeltették vele Perkin érdeklődését, aki még Hofmann professzor diákjaként ismerte meg az antracént. Egy év sem kellett neki, hogy újra csak a kőszénkátrány egyik származékából, az antracénból kiindulva, most már kereskedelmileg is alkalmazható mesterséges módot találjon az alizarin előállítására. Az 1869. év végére Perkin festékgyára egy tonna alizarint gyártott, 1871-re pedig a termelés elérte az évenkénti 220 tonnát. 1874-ben aztán Perkin eladta festéküzemét. Harminchat évesen elég gazdag volt már ahhoz, hogy élete hátralévő részét kizárólag a kutatásnak szentelje. Vásárolt egy új házat, de továbbra is régi laboratóriumában dolgozott, ahol annak idején felfedezte a mályvafestéket. Itt sikerült előállítania a kumarint, az első kőszénkátrányból nyert parfümöt, valamint a fahéjsavat (mint a vegyület neve is mutatja, ez adja a fahéj jellegzetes illatát); ez utóbbit ráadásul egy olyan
általánosan használható módszerrel, ami azóta Perkin-reakcióként vált ismertté. 1882-ben Adolf von Baeyer is ennek a módszernek az egyik változatát alkalmazta, hogy előállítson egy olyan kiinduló anyagot, amelyből aztán az indigófestéket sikerült szintetizálnia, híressé vált találmányával újabb mérföldkövét jelölve ki a mesterséges ruhafestékek történelmének. A kőszénkátrány-származékokból nyert mesterséges festékek nem csak a ruhaiparban használatosak; mikrobiológiai kutatásokban is ezeket vetik be színezőanyagként. A kutatóknak ezzel a megfestő technikával fedezték fel a tuberkulózis és a kolera bacilusát. A 19. század második felében a szerves kémia terén tapasztalható - különösen Németországban mutatkozó - hatalmas fellendülés kiindulópontjának Perkin felfedezését tekintjük. Ennek a robbanásszerű előrelépésnek volt köszönhető az is, hogy Hofmann hazatért, meg persze annak a ténynek, hogy a szintén német Kekulé által felfedezett kémiai szerkezet nagy lendületet adott az „aromás vegyületek” kémiájának. Az újonnan felfedezett mesterséges festékanyagok ugyanis javarészt a benzol aromás vegyi származékai voltak.
Graebe, Liebermann és az alizarin Az alizarint, ezt a vörös festéket ősidők óta ismerte az emberiség. Az egyiptomiak ezzel festették meg a gyolcsokat, amikbe a múmiákat csavarták. Eredetileg egy világszerte előforduló növénynek, a festőbuzérnak (Rubia tinctorum) a gyökeréből vonták ki ezt a festékanyagot. 1868-ban még senki sem ismerte a festék kémiai összetételét, berlini laboratóriumában éppen ezért ennek kutatásával kezdett foglalkozni Adolf von Baeyer. Néhány évvel korábban ő dolgozta ki az indigószín mesterséges előállításának módszerét is (erről lásd a következő alfejezetet), és eközben új eljárást fedezett fel az oxigén olyan bonyolult szerves vegyületekből való eltávolítására, amelyek ezáltal egyszerűbb, és remélhetőleg ismert vegyületekké bomlottak fel. Ezt a módszert, a kérdéses anyag porrá tört cinkkel történő melegítését javasolta kipróbálásra az alizarin esetében is. Két fiatal tanítványa, Carl Graebe és Carl Liebermann nekilátott a kísérletnek, és hamarosan kezükben volt egy vegyület, amiről kiderült, hogy az nem más, mint a kőszénkátrány egyik szénhidrogén-alkotóeleme, a már jól ismert antracén. Éppen csak néhány évvel korábban történt, hogy Kekulé felismerte a benzol gyűrűs szerkezetét: így tudták ők három benzolgyűrű egyesítése révén előállítani az antracént. Amint azt a Kekulé-féle történetben látni fogjuk, az ő képszerű molekulaelmélete tette lehetővé számos szerves anyag stuktúrájának az elképzelését - különösen az olyan aromás vegyületekét, mint amilyen az alizarin is. Graebe és Liebermann ezt követően megpróbálta megfordítani a folyamatot - úgy akartak alizarint készíteni, hogy oxigént adnak az antracénhoz. Terveiket egy olyan lehetséges reakcióra alapozták, amelyről ma már tudjuk, hogy nem tud bekövetkezni, de a véletlen az ő esetükben is közbeszólt. Annak ellenére, hogy teljesen illogikus lépéseket követtek, hamarosan mégis kezükben volt egy szintetikus anyag, amely azonosnak bizonyult a természetes alizarinnal! Ez volt az első alkalom, hogy valakinek laboratóriumi körülmények között sikerült mesterségesen előállítania egy természetes festékanyagot. (Perkin mesterséges mályvaszíne új anyagnak számított, mert bár hasonlított a bíborcsigákból nyert természetes tirrénbíborhoz, de kémiai összetétele egészen más volt.) A két német tudós teljesítménye már csak szerencséjükből adódóan is figyelemre méltó volt, ám laboratóriumi szintézisük teljesen alkalmatlan volt az alizarin ipari méretekben történő előállítására. A Badeni Anilin- és Szódaüzem Rt. (BASF) technikusának, Heinrich Carónak a közreműködésével ezért más, a gyakorlatban is alkalmazható módszereket kerestek, és bár kezdetben kudarcot vallottak, Caro egy teljesen akaratlanul végrehajtott kísérlet során felfedezett egy azonosítatlan, közbülső vegyületet, ami jó hatásfokkal igazi alizarinná volt alakítható. Ez a véletlenül felismert, de leleményesen felhasznált eljárás volt az, amit Angliában, a németektől függetlenül, de velük szinte egy időben Perkin is kidolgozott. A mesterséges alizarin a szigetországban és az európai kontinensen is 1871-ben került piacra, és hamarosan ki is szorította onnan a természetes festéket.
Egy törött hőmérő és az indigó Az alizarinhoz hasonlóan az indigófestéket is ismerték és használták már a legősibb civilizációkban is. A 19. század utolsó évtizedéig csakis növényekből vonták ki az anyagot; ezzel magyarázható, hogy 1897-ben Indiában még több mint 800 000 hektárnyi területen termelték az indigócserjét (Indigofera tinctoria). Ezzel körülbelül egy időben egy német vegyi üzemben kifejlesztettek egy eljárást a festék mesterséges előállítására, és olcsóbban kezdték árusítani terméküket, mint amennyibe a természetes festékanyag került, gazdasági zavart idézve elő ezzel mind Indiában, mind más, természetes indigót előállító országokban. Bármilyen hihetetlenül hangozzék is, ha utánajárunk a dolgoknak, kiderül, hogy mindezen gazdasági és kulturális felbolydulás hátterében egy laboratóriumi kísérlet közben véletlenül eltörött hőmérő áll. Adolf von Baeyer még a Berlini Egyetemen kezdte tanulmányozni az indigófesték kémiai szerkezetét, 1865-ben. 1883-ra odáig jutott, hogy elégedetten hátradőlhetett - sikerült meghatároznia a pontos képletet. S mint jól nevelt szerves kémikus, mi mással is bizonyíthatta volna igazát, ha nem az indigószín mesterséges előállításával: szintetizálta az anyagot, és megmutatta, hogy annak minden tulajdonsága egyezik a természetes festékével, azaz azonos azzal. Valójában több különböző eljárást is kidolgozott - ezek egyikében még a Perkin-reakciót is alkalmazta -, de közülük egyiket sem lehetett átültetni az ipari alkalmazhatóság szintjére úgy, hogy a mesterséges festék ára vetekedhetett volna a természetes indigóéval. Az első, iparilag is sikeres szintézist Karl Heumann hajtotta végre a BASF-nél, 1893-ban. Művelete azért járt sikerrel, mert kiinduló alapanyagul a naftalint használta, a kőszénkátrány egyik összetevőjét, amely akkoriban gyakorlatilag az acélipar egyik felesleges mellékterméke volt. (A nyersvas acéllá nemesítéséhez kokszot használnak; amikor a hőszenet hevítve előállítják belőle magát a kokszot, melléktermékként egy sűrű, ragacsos és pokolian büdös fekete massza, kőszénkátrány keletkezik, amit elvezetnek, és külön tárolnak. Régebben azt gondolták róla, hogy teljesen értéktelen hulladék, de a mesterséges festékek és pigmentek felfedezése óta bebizonyosodott, hogy szerves kiinduló anyagokban gazdag, hasznos anyag.) De mi volt az a véletlen baleset, ami az indigószín sikeres szintéziséhez vezetett? Nos, a BASF egyik kémikus alkalmazottja, bizonyos Sapper úr éppen naftalint forralt füstölgő kénsavval, amikor véletlenül eltört egy hőmérőt, és az abból kifolyó higany belecsöppent az alant fortyogó üstbe. Sappernek feltűnt, hogy a reakció emiatt nem a szokásos módon folytatódott, és rájött, hogy a naftalin átalakult ftálsavanhidriddé. A további vizsgálatok kiderítették, hogy a kénsav hatására a higanyból higanyszulfát keletkezett, ami katalizátorként elősegítette a naftalin oxidációját ftálsavanhidriddé, amiből pedig még egy lépéssel elő lehetett állítani az indigókéket. A BASF 1897-ben kezdte árusítani a természetes festékanyagnál jóval olcsóbb mesterséges indigót, és bár a gyártási folyamat azóta sokat fejlődött, sőt meg is változott, a természetes növényi festékkivonat már soha többé nem nyerte vissza régi pozícióját.
Dandridge és a monasztralkék A mesterséges festék- és pigmentanyagok történelmében számtalan további példáját találjuk a véletlenen alapuló felfedezéseknek. Ezek egyike, mely jóval a mályva, az alizarin és az indigó előállítása után következett be, egy gyönyörű kék pigment felfedezése volt 1928-ból, A. G. Dandridge jóvoltából. A pigment annyiban különbözik a festéktől, hogy átlátszatlan és oldhatatlan, porával más anyagokat színeznek. A pigmenteket általában védő és díszítő bevonatként, nyomdafestékekben, műanyagok, illetve gumik megfestésére használják. Dandridge annak a Skót Festék Kft.-nek a kémikusa volt, amelyben ftálimidet állítottak elő oly módon, hogy a nagy vasüstökben tárolt olvadt ftálsavanhidridbe ammóniát vezettek. (Mind a ftálimid, mind a ftálsavanhidrid annak köszönheti különleges nevét, hogy egyaránt előállíthatók naftalinból.) Dandridge az üstök falán és fedelén kék kristályszemcséket vett észre, és kíváncsi
természet lévén vizsgálat céljára begyűjtött belőlük egy adagot. Kollégáival közösen végzett kísérletei oda vezettek, hogy a kék kristályokról bebizonyosodott: a vasüstök és a bennük tárolt anyag között lejátszódó kémiai reakció révén keletkeznek, ráadásul a folyamat akkor is lejátszódik, ha a vasat más fémmel - például nikkellel vagy rézzel - helyettesítik, igaz, ekkor a kristályok más színűek lesznek. 1929-ben a Brit Birodalmi Vegyi Üzem, a Skót Festék Kft. anyavállalata mintákat küldött a pigmentekből R. P. Linsteadnek, a londoni Brit Birodalmi Főiskola professzorának, aki alapos kivizsgálásnak vetette alá őket, hátha „tudományos érdeklődésre tarthatnak számot”. Nos, fején találta a szöget! Linstead és munkatársai feltárták a pigmentanyagok kémiai szerkezetét, és ftalocianinoknak nevezték el őket, melyekről 1934-ben több tudományos publikációban beszámoltak. Ezek a kutatási anyagok, kiegészülve J. M. Robertson 1935-ös röntgensugaras kristályvizsgálatának eredményeivel vezettek el oda, hogy már olyan szerkezeti képleteket is fel tudtak írni, amilyen egy réztartalmú pigmentanyagé. C. J. T. Cronshaw így számolt be 1942-es Kísérlet című művében a ftalocianinok felfedezéséről: Bár a ftalocianinok létezését még csak nem is gyanítottuk, sőt, talán nem is volt előre megjósolható, most mégis felfedeztük őket, s mivel molekulaszerkezetüket is sikerült feltárnunk, ma már senki nem kételkedhet valóságukban. Egyszerűen joguk van a létezéshez! Különösen figyelemreméltó, hogy a reakció lejátszódásához szükséges megfelelő hőfokon és olyan fémek jelenlétében, mint amilyen például a réz, milyen könnyedén áll össze a négy alapvető alkotóelem - mintha csak egy láthatatlan kéz rántaná őket a helyükre. A ftalocianinok képlete hasonlít a vérben és a zöld növényekben található heminhez és a klorofillhez, azzal a különbséggel, hogy a ftalocianinok központi rézatomja (Cu) helyett a vér hemin nevű pigmentjében vasatom (Fe) található, a zöld növények színét adó klorofill pigment központi fématomja pedig a magnézium (Mg). A pigmentek nemcsak akadémikus szempontból voltak érdekesek, de gyakorlati hasznuk is akadt. Linstead és társai csak 1933 és 1942 között huszonhat terméküket szabadalmaztatták, azóta pedig még többet védettek le. Mint kiderült például, az eredeti vegyület vasatomját rézre cserélve még szebb kék pigmentek keletkeznek, ez kapta aztán a „monasztralkék” nevet, ami a létező legjobb festékanyagnak számít a háromszín-technikával működő színes nyomtatók esetében. Ugyanakkor a réz alapú ftalocianinban néhány hidrogénatomot klóratommal helyettesítve ragyogó zöld pigment nyerhető. A ftalocianin pigmentek mára az egyik legértékesebb festékanyagokká nőtték ki magukat a színes nyomdafestékek, művészfestékek, falfestékek és fedőlakkok piacán. Még a műselyem és az acetát műszál is megfesthető velük. Ezek az értékes pigmentek újabb kiváló bizonyítékát szolgáltatták hát a furcsa véletlen és a felkészült, találékony elme találkozásából született nagyszerű felfedezéseknek.
14. Kekulé, aki megálmodta a molekulák felépítését A 18. század elején a londoni színházakban és középületekben még bálnaolajból nyert gázzal világítottak. Amikor szállításakor a gázt összepréselték, a tartályokban egy illékony aromás folyadék keletkezett. A híres tudós, Michael Faraday megvizsgálta a folyadékot, és 1825 táján megállapította róla, hogy az csak szén- és hidrogénatomokat tartalmaz, mégpedig egyenlő mennyiségben. A benzol névre keresztelt folyadékról később kimutatták, hogy a kokszgyártás melléktermékeként keletkező kőszénkátrány egyik alkotóeleme. Sok más természetes anyagban
találtak hasonló aromás vegyületeket. Mind közül azonban a benzol okozta a legnagyobb fejtörést a kémikusoknak: szokatlan tulajdonságai miatt kifejezetten problematikus elméleti kérdéseket vetett fel. A legtöbb csak hidrogénből és szénből álló vegyület, amelyben a hidrogénatomok számaránya a szénatomokéhoz képest alacsony volt, nem úgy viselkedett, mint a benzol, amelyben ugyebár a kétfajta atomi összetevő éppen 1:1 arányban fordult elő. (A benzol molekulaképlete C6H6.) A többi efféle szénhidrogén általában telítetlen volt, azaz lehetett hozzájuk még hidrogénmolekulákat adni, nem úgy a benzol esetében. Ráadásul a benzolnak nem ez volt az egyetlen különlegessége, nem csoda hát, hogy egészen 1865-ig senki sem tudta megmondani, miféle struktúrában helyezkedhetnek el benne az atomok. A tudós, akinek sikerült megálmodnia a vegyület felépítését, Friedrich August Kekulé volt. Kekulé a németországi Darmstadtban született 1829-ben. Eredetileg a Giesseni Egyetem építészeti szakára iratkozott be, de ott rövidesen Justus von Liebig báró hatása alá került, akinek szenvedélyes előadásai meggyőzték, hogy életét inkább a kémiának szentelje. Giessenből előbb Párizsba ment hát, hogy ott Jean Baptiste André Dumas és Charles Adolphe Wurtz irányításával folytassa tanulmányait, majd Angliába utazott, ahol a kor legnevesebb kémikusaival együttműködve mélyíthette tovább ismereteit. Végül visszatért Németországba - Heidelbergben kapott tanári állást -, majd 1858-ban a belgiumi Gentben telepedett le mint kémiaprofesszor. 1865-ig ott is maradt, de ekkor Bonnba hívták, hogy töltse be az A. W. Hofmann távozásával megüresedett posztot. Ezt az állását aztán már megtartotta egészen 1896-ban bekövetkezett haláláig - ugyanabban az évben hunyt el, mint Alfred Nobel. Az első öt Nobel-díjjal jutalmazott kémikus közül három Kekulé tanítványa volt, név szerint (a díjak elnyerésének sorrendjében): Jacobus van't Hoff (1901), Emil Fischer (1902) és Adolf von Baeyer (1905). Nem véletlen, hogy Kekulét a 19. század egyik legnagyobb kémiatanárának tartották! Tanítási módszerének zsenialitása ellenére azonban mégis inkább úgy ismerjük őt, mint a szerves vegyületek molekulastruktúrájának elméleti szülőatyját. 1858 előtt a szerves kémikusok, hogy finoman fejezzük ki magunkat, leginkább a sötétben tapogatóztak. Persze így is belebotlottak néhány jelentős felfedezésbe, de igazából nem volt képük arról, hogyan is néznek ki molekulaszerkezetük szintjén azok az anyagok, amelyekkel dolgoznak. Friedrich Wöhlernek 1828-ban például sikerült kimutatnia, hogy a karbamid különbözik az ammónium-cianáttól (minderről lásd a 9. fejezetet), annak ellenére, hogy mindkét vegyület teljesen azonos, 1:4:1:2 arányban tartalmaz szenet, hidrogént, oxigént és nitrogént. Arról azonban, hogy ezekben az „izomereknek” nevezett anyagokban az azonos számú és típusú atomok hogyan s miként is kapcsolódnak össze különböző módon, akkoriban még senkinek sem volt fogalma. A benzol szerkezeti felépítésének első kielégítő magyarázatát, melyet 1865-ben Kekulé fogalmazott meg, éppen ezért olyan jelentős felismerésnek ítélte meg a kor tudományos közvéleménye, hogy 1890-ben, a képlet ismertetésének 25. évfordulója emlékére a Berlini Városháza dísztermében hatalmas ünnepséget rendeztek. A németországi mesterséges ruhafestékgyártás és a 19. század második felében felvirágzó szerves kémia valóban hihetetlenül sokat köszönhetett Kekulé és tanítványai, valamint kollégái strukturális elméleti munkásságának. Az ünnepségen maga Kekulé is felszólalt, és beszédét a legnagyobb német kémiai szaklap teljes egészében leközölte. Innen származik a következő, hosszabb lélegzetű idézet, amelyet éppen 1958ban fordítottak angolra, abban az évben, amikor Kekulé általános szerkezetelméleti felfedezésének melyről beszédében beszámolt - 100. évfordulóját ünnepelte a világ. Önök most benzolelméletem jubileumát ünneplik. De hadd mondjam el rögtön, hogy számomra ez a felismerés teljesen nyilvánvalóan következett azokból a nézeteimből, amelyeket az atomok vegyértékeiről (valenciájáról) és kötéseik természetéről alkottam. Azokból a nézetekből tehát, amelyek alapján ma vegyértékekről és atomszerkezeti struktúrákról beszélünk. Hiszen mi mást tehettem volna a kihasználatlan vegyértékekkel? Tudják, londoni tartózkodásom idején a Clapham Roadon szálltam meg, [...] de estéimet leggyakrabban barátomnál, Hugo Muellernél töltöttem. [...] Számtalan dologról beszélgettünk, de legtöbbször persze szeretett kémiánk került
szóba. Egy kellemes nyári estén aztán éppen hazafelé tartottam az utolsó buszjárattal, és szokásomhoz híven az emeleti ablakból néztem a város kihalt utcáit. [...] Ahogy ott révedeztem, egyszerre csak ficánkolni, ugrándozni kezdtek szemem előtt az atomok. Igaz, eddig is, ha megjelentek előttem ezek a parányi lények, mozgásban voltak, kergetőztek, táncoltak, de eladdig még sosem sikerült kivennem, milyen rend szerint tették mindezt. Ekkor azonban kifigyeltem, hogy a kisebb atomok gyakran kettesével párba álltak, a nagyobbak pedig mintegy magukhoz ölelték ezeket a kisebbeket, s a még nagyobbak három, de olykor akár négy ilyen kisebb társaságot is összefogtak, így ötvénylettek szédítő táncban. Láttam, ahogy a legnagyobb atomok láncot alkottak, és húzták maguk után a kisebbeket, de csak a lánc végén. [...] A kalauz rikkantása ébresztett fel ábrándos álmomból – „Clapham Road!” -, de az éjszaka nagy részét azzal töltöttem, hogy legalább valamelyest megpróbáljam vázlatosan papírra vetni ezeket az álomképeket. Ez hát az eredete az atomok szerkezetelméletének. Valami ehhez hasonló történt a benzol esetében is. Éppen Centben tartózkodtam, elegáns egyetemi lakosztályomban, a város főutcájában. Dolgozószobám ablaka viszont egy szűk kis mellékutcára nyílt, úgyhogy alig sütött be rajta a nap. [...] Egyik tankönyvemen dolgoztam éppen, de nemigen haladtam a munkával, mert a gondolataim folyton elkalandoztak. Asztalomtól odafordítottam hát székemet a kandalló felé, és elszunyókáltam. Nosza, az atomoknak sem kellett több, máris ott termettek előttem, és mint mindig, most is virgoncan szaladgáltak. Ezúttal a kisebb csoportok szerényen meghúzódtak a háttérben, így a sok hasonló látomástól már megedződött, kifinomult szellemi látásommal kivehettem, milyen sokrétű felépítésben kapcsolódnak egymáshoz a nagyobb szerkezeti egységek. Hosszú soraik néha egészen szorosan összetapadtak, egymásba gabalyodtak, és kígyószerűen ide-oda tekeregtek. És akkor egyszerre csak mit látok? Az egyik kígyó beleharapott a saját farkába, és gúnyosan rám nevetve kacskaringózott a szemem előtt! Mint akibe villám hasított, azonnal felébredtem, és az éjszaka hátralévő részét ezúttal is azzal töltöttem, hogy kidolgozzam meglátásom elméleti következményeit. (Benfey Journal of Chemical Education, 35. 1958, 21. o.) Kekulé látomásából a londoni emeletes busz tetején, és álmából a genti kandalló tüzénél a szerves vegyületek molekulaszerkezetének mélyreható elmélete született meg, ami felbecsülhetetlenül értékesnek bizonyult a kémia ezen ágának fejlődése szempontjából. Kekulé az első álomkép alapján - ahol „az atomok párba álltak”, „a nagyobbak magukhoz ölelték a kisebbeket”, s „a még nagyobbak három, de olykor akár négy kisebb társaságot is összefogtak” - vetette fel, hogy bizonyos szénatomok képesek egymáshoz kapcsolódni, s hozzájuk további hidrogén- vagy egyéb atomok kötődnek. A metil-alkohol (CH40) és az etil-alkohol (C2H6O), e két ismert, egyszerű képletű vegyület szerkezeti felépítését mutatja a 7. és a 8. ábra.
7. ábra. A metil-alkohol molekulaképlete
8. ábra. Az etil-alkohol molekulaképlete Hasonló formában felírva, a karbamid atomszerkezetét a 9., az ammónium-cianátét pedig a 10. ábrán mutatjuk be.
9. ábra. A karbamid molekulaképlete
10. ábra. Az ammónium-cianát molekulaképlete
A második álomból, amelyben a kígyó a saját farkába harapott, Kekulé azt a következtetést vonta le, hogy a benzol gyűrűs szerkezetű, azaz a hat szénatom egy körben kapcsolódik össze benne. Amint azt az előző ábrák mindegyikén láthatjuk, a szénatomok négy vonallal kapcsolódnak más atomokhoz úgy, hogy olykor két vonallal is kötődnek például egy oxigén vagy egy nitrogénatomhoz. Kekulé ezért azt állította a szénatomról - függetlenül attól, hogy milyen vegyületben szerepel -, hogy az négy vegyértékű, amint az első látomásában kibontakozott előtte. A benzol esetében azonban, ahol a hat szénatom gyűrűt alkot, és mindegyikhez egy-egy hidrogénatom kapcsolódik, a szénatomokból csak három vonal (vegyérték-kötés) indult ki: kettővel a szomszédos szénatomokhoz, eggyel pedig a maguk hidrogénatomjához kapcsolódtak. A maradék „kihasználatlan vegyértékekkel” Kekulé úgy számolt el, hogy bizonyos szénatomokat kettős kötéssel kapcsolt össze, amint azt a 11. ábrán is láthatjuk.
11. ábra. A benzol molekulaképlete Bár a legtöbb kémikus elfogadta és nagyra értékelte a benzol gyűrűs szerkezetét, egyesek felhívták a figyelmet egy lehetséges hiányosságára. Ha a képletben két egymás melletti hidrogénatomot két másik atomra cserélnénk (a 12. ábrán ezeket X-szel jelöltük), akkor elvileg két különböző „izomert” kellene kapnunk: az egyikben a két atom kettős kötésben álló szénatomokhoz kapcsolódik, a másikban viszont két olyan szénatomhoz, amelyeket csak egy vegyértékvonal kapcsol össze.
12. ábra. Gyorsan egyensúlyba kerülő Kekulé-izomerek Kekulé módosította a gyűrűs szerkezetről alkotott elképzelését, hogy számot tudjon adni arról, miért is nem léteznek a fentebb felvázolt izomerek. Azt állította, hogy az előzőekben bemutatott benzol és más vegyületek gyűrűs szerkezeteiben a gyűrűt alkotó szénatomok közti egyes és kettős kötések folytonosan felcserélődnek, ezért az utolsó ábrán látható izomerek állandóan egymásba alakulnak át, azaz nem különíthetők el egymástól. 1865 és 1890 között számos további javaslat született még a benzol lehetséges szerkezeti felépítését illetően, de ezek egyike sem állta ki olyan biztosan a kísérleti teszteket, mint Kekulé modellje. Kekulé benzolgyűrűs és egyéb aromatikus vegyületek szerkezeti képletét érintő nézetei egyébként egybeesnek a legmodernebb kvantummechanikai elképzelésekkel is, miszerint az atomok elektronhéjakkal kapcsolódnak egymáshoz; holott annak idején az elektronok fogalma - a kvantummechanikáról nem is beszélve! - teljesen ismeretlen volt, még évekkel azt követően is, hogy Kekulé felfedezésének 25. évfordulójára fényes ünnepséget rendeztek. Néhány szerző bírálta, sőt kétségbe vonta Kekulé álmokról szóló beszámolóit, és azok szerepét a részecskeszerkezetek feltárásában (lásd Chemical and Engineering News, 1985/9. 22. o.; 1986/1. 3. o.), többnyire arra hivatkozva, hogy Kekulé 1860-as publikációiban egyáltalán nem utalt felfedezéseinek álomeredetére. Igaz, a tudósok hivatalos írásaikban általában nem közlik, honnan származtak ötleteik, ráadásul az adatokat is szinte fordított sorrendben sorakoztatják fel ahhoz képest, mint ahogyan az események a valóságban követték egymást. A véletlenül bekövetkezett balesetek, a képzelet szülte látomások és az álmok gyakran voltak fontos részei a nagy felfedezéseknek, de még gyakrabban szolgáltak azok kiindulópontjául. Ha Kekulé kezdeti írásaiban nem tartotta is fontosnak megemlíteni álmait, melyek a molekulaszerkezet-tan alapját adták, és az évfordulós ünnepségen elhangzott beszédére tartogatta ezt a vallomást, akkor sem lepődhetünk meg, nem gyanakodhatunk az álmok valódiságát illetően. Ennek alátámasztására álljon itt még egy rövid részlet az ünnepi felszólalásból, amely oly jellegzetes arra az emberre nézve, aki egyszerre volt hatalmas tudós és nagy álmodozó: Tanuljunk meg álmodni, uraim, akkor talán meglelhetjük az igazságot. De óvakodjunk elhamarkodottan közzétenni álmainkat, még mielőtt teszteltük volna őket éber, nappali tudatunkkal is! (Benfey, 21. o.) Sajnos Kekulé nem részesülhetett Nobel-díjban, hiszen az első kitüntetéseket csak halála után adták át, pedig éppen ilyen emberekre gondolt Alfred Nobel. A díjalapító svéd feltaláló néhány hónappal halála előtt így nyilatkozott: „Az álmodozókon szeretnék segíteni, azokon, akik az életben nehezen boldogulnak.” A mesterséges ruhafestékeken kívül az olyan gyógyszerek, mint például a szulfanilamid és az aszpirin, a magas oktánszámú benzin, a szintetikus tisztítószerek, a műanyagok, vagy a dakronhoz hasonló poliészterszálas textíliák mind-mind olyan termékek, amelyek az aromás vegyületek kémiájának fejlődése révén születtek meg, Kekulének hála, aki megálmodta a benzol gyűrűs
szerkezeti képletét. Utóirat 1921-ben a fiziológus Otto Loewi felfedezte, hogy az idegimpulzusok átviteléért kémiai anyagok felelősek. U. Weiss és R. A. Brown szerint (Journal of Chemical Education, 1987/9. 770. o.) Loewi megálmodta a dolgot, ráadásul rögtön kétszer is. Első álmából felébredve még visszaaludt, és amikor újra felébredt, már nem emlékezett tisztán az álomképekre. Amikor azonban másodszor is megálmodta ugyanazt, nem késlekedett, azonnal laboratóriumába sietett, és elvégezte azokat az egyszerű, de kulcsfontosságú kísérleteket, amelyek álmában megjelentek neki. Kekuléhez hasonlóan hivatalos körökben Loewi sem tette közzé rögtön, mi késztette őt a felfedezésre. Ugyanakkor Kekulével ellentétben barátainak és családjának egyszer beszámolt álmairól, így az esetről több hiteles beszámoló is született. Loewi lánya (aki később az 1987-es cikk egyik szerzőjének, Weissnek a felesége lett) élénken emlékezett arra, ahogyan apja előadta álmait és az azokból levont következtetéseit, mint ahogyan arra is, hogy Loewi munkatársai megjósolták: kollégájuk Nobel-díjat fog kapni álmaira alapuló felfedezéséért. Nos, igazuk lett. 1936-ban H. H. Dale-lel megosztva ő kapta az orvosi Nobel-díjat, még ha köszöntő beszédében nem említette is álmait. Weiss és Brown idézett cikkükben úgy folytatják, hogy „a Loewi felfedezésének hátteréről szóló igaz történet teljesen egyértelműen azt bizonyítja, hogy a legjelentősebb tudományos kutatómunkák alapötletei igenis megjelenhetnek az ember álmában, ahogyan azt már Kekulé is állította”. A szerzőpáros talált továbbá egy kijelentést a 19. századi nagy filozófus és fiziológus, Hermann von Helmholtz tollából, miszerint a gyümölcsöző ötletek „gyakran [...] hajnalok hajnalán lepik meg az éppen ébredező embert”. Engedjék meg, hogy e téren megosszam önökkel saját tapasztalataimat is! Szerintem a képzelet és az emlékezet valóban az álom vagy a félálom (a napközbeni szendergés) állapotában a legélénkebb. Aligha tudok felidézni olyan emlékezetes pillanatot, sokat ígérő elképzelést, ami egyetemi íróasztalom mögött ücsörögve pattant volna ki a fejemből. Az ilyesmi sokkal inkább a kora reggeli órákban érkezik, mint ahogy azt Helmholtz is megfogalmazta; a homlokunkra csókot lehelő múzsa a legváratlanabb helyeken érheti utol az embert, a repülőn vagy a buszon, egy kellemes vagy éppen kellemetlen séta közben, a zuhany alatt, vagy éppenséggel egy komolyzenei koncert kellős közepén. Melvin Calvin, aki 1961-ben a növényi fotoszintézis magyarázatáért kapott Nobel-díjat, a következőképpen meséli el, hogyan találta meg a rejtély kulcsát: Szeretném elmesélni azt a pillanatot - higgyék el nekem, valóban egyetlen szempillantás műve volt az egész -, amikor felismertem a fotoszintézis szén-dioxid-körének egyik alapvető láncszemét. Egy szép napon az autómban várakoztam a feleségemre, aki látogatóban járt valakinél. Akkoriban már hónapok óta foglalkoztattak azok a hírek, amiket a laboratóriumból kaptam, és amelyek egyáltalán nem illettek bele abba a kirakós játékba, amelynek képe egészen addig körvonalazódni látszott bennem. És én csak vártam, várakoztam a kormánykerék mögött, talán éppen a tilosban is parkoltam, amikor egyszerre hirtelen belém hasított a felismerés: megvan a hiányzó láncszem! Egészen váratlanul jött, a semmiből, és másodpercek alatt már láttam is magam előtt a szén-dioxid-kört. [...] Az egész nem tartott tovább 30 másodpercnél. Ha tehát engem kérdeznek, én biztos vagyok abban, hogy létezik inspiráció, no persze nem ári, ha fel van rá készülve az ember! (Journal of Chemical Education, 1958/9. 428. o.) Charles H. Townes, az 1964-ben szintén Nobel-díjjal jutalmazott fizikus is úgy nyilatkozott, hogy „a lézer ötlete egy csodálatos tavaszi reggelen fogant meg bennem, amint Washingtonban egy park padján ücsörögtem, a Franklin Square előtt. Éppen az azáleákat csodáltam, amikor rájöttem, hogyan is lehetne gyakorlati módon tiszta elektromágneses hullámokat előcsalogatni a részecskékből.”
(Science ’84, Vol. 5. 153. o.) Vagy itt van a neurobiológus Roger Sperry, a Kaliforniai Technikai Intézet professzora, az 1981es év orvosi Nobel-díjas kitüntetettje, aki olyan epilepsziás betegeket tanulmányozott, akiknek a két agyféltekéjét összekötő idegpályáit műtétileg átvágták. Kutatása arra irányult, hogy igazolja: az olyan típusú ötletek és inspiratív sugallatok, mint amilyenekről könyvünknek ebben a fejezetében szóltunk, az agy jobb féltekéjéből erednek, és egyesek szerint ezt a fajta jobb agyféltekés gondolkodást tudatosan is el lehet sajátítani, meg lehet tanulni. (Englebardt Reader's Digest, 1988/2. 41. o.) Mindazonáltal, bármily értékesek legyenek is álmaink és ábrándjaink, egyet kell értenünk Kekulé fentebb idézett mondatával - az álmokat ki kell tennünk a nap fényének, úgy kell meggyőződnünk mondanivalójukról. Egy az éjszaka kellős közepén vagy éppen napközben villámcsapásként érkező ötlet gyakorlatba történő átültetése sokszor napok, hónapok vagy akár hosszú évek kitartó és fáradságos munkáját igényelheti. Ezen álmokon alapuló felfedezéseket azért bátorkodtam belevenni könyvembe, mert - bár az álmok és inspirációk véletlen volta vitatható - ha az olyan nagyságok, mint Kekulé, Loewi, Calvin és Townes mégis ezekre támaszkodva jutottak korszakalkotó felismeréseikhez, akkor érzésem szerint mindenképpen helyük van az előre nem látott találmányok sorában.
15. Nobel - az ember, a találmányok és a díjak A könyvünkben szereplő, véletlenen alapuló találékony felfedezések legtöbbje kiérdemelte a Nobeldíjat. De annak az embernek az életében is szerephez jutott a szerencsés véletlen, akinek vagyona és öröksége megalapozta e díjat. Igaz, legismertebb találmányát, a dinamitot illetően megoszlanak a vélemények, vajon a véletlennek tudható be vagy gondos tervezés eredményeként született-e meg, de bárhogyan történt is, annyi bizonyos, hogy Nobel az atombomba feltalálása előtti idők legnagyobb hatásfokú robbanószerének köszönhette hatalmas vagyonát, s a feltaláló kivételes jellemének hála, közvetve ez vezetett magának a Nobel-díjnak a megalapításához is. Annak ellenére, hogy a Nobel-díjról nagy valószínűséggel már mindenki hallott, hiszen a kitüntetések híre évről évre bejárja a világot, magáról Nobelről, életéről, találmányairól és szándékairól az átlagember vajmi keveset tud. Pedig mint úttörő feltaláló és iparmágnás igazán megérdemli, hogy megismerjük őt. Annak ellenére, hogy hatalmas vagyont halmozott fel, és élete végére nemzetközi elismerést vívott ki magának, Nobel életét mindvégig megpecsételte a labilis egészségi állapot, a tragédia, a magány és a depresszió. Az az ember, aki korábban elképzelhetetlen mértékű pusztításra képes robbanószereivel közvetve emberéletek sokaságáért volt felelős, hagyatékával megpróbálta helyrebillenteni a mérleget: az utókor nagyjai közül is azokat kívánta jutalmazni, akik az emberiséget az adott évben a legértékesebb kultúrkincsekkel ajándékozták meg, akár a természettudományok, akár az orvostudomány, az irodalom vagy a nemzetközi béketeremtés terén. Alfred Bernhard Nobel 1833-ban született Stockholmban, abban az évben, amikor apja, Immanuel Nobel vállalkozása éppen csődbe jutott. Életét már kora gyermekkorától megkeserítették a betegségek; csakis anyja különleges gondoskodásának köszönhette, hogy egyáltalán életben maradt. A négy testvér közül, akik megélték a felnőttkort, egyértelműen Alfred volt anyja kedvence, s a fiú a maga módján mindvégig viszonozta a szeretetét. Az apa ellenben, aki maga tanulta ki a mérnökséget, és lett feltalálóvá, saját érdekeit mindig is a családi érdekek fölé helyezte. Amikor stockholmi üzletei csődbe jutottak, az adósok börtöne elől, feleségét és három gyermekét hátrahagyva, előbb Finnországba, majd Oroszországba, Szentpétervárra menekült, hogy ott próbáljon szerencsét: hátha sikerül anyagilag összeszednie magát.
Több év elteltével Immanuel a családját is Szentpétervárra költöztette, ahol az orosz kormánynak szállított harcászati robbanóanyagok árán újra meggazdagodott, és résztulajdonosa lett egy műhelynek és egy öntödének. Alfred így csak két évet járt Stockholmban iskolába, igaz, ez idő alatt osztályában mindenből a legjobb jegyeket szerezte. Oroszországban, apja jómódjának köszönhetően rövid ideig magántanárok foglalkoztak vele és idősebb testvéreivel, de aztán ennek az időszaknak is hirtelen vége szakadt. 1856-ban ugyanis véget ért a krími háború, ezért az orosz kormány felmondta szerződéseit, és ezzel a haditengerészeti aknák fejlesztésében úttörő munkát végző Nobel apuka megint csak a csőd szélére jutott. Feleségével és legkisebb fiával, Emillel hazautazott hát Svédországba, Alfredet és két bátyját, Robertet és Ludwigot pedig Oroszországban hagyta, hadd tanuljanak tovább. Alfred egy orosz professzor vezetésével a kémia rejtelmeibe kapott bevezetést, de ennél sokkal gyakorlatiasabb gépészeti és mérnöki ismeretekre tett szert apja üzemében. A szentpétervári műhely megmentése érdekében még Párizsba is elutazott, hátha sikerül pénzt kölcsönöznie, de üres kézzel tért vissza Oroszországba. Így aztán 1861-ben ő is hazautazott Svédországba, és apjának segített nitroglicerint gyártani - ezt az új, folyékony robbanószert néhány évvel korábban egy olasz kémikus, Ascanio Sobrero állította elő először. Alfred második párizsi útján végre sikerült kölcsönt szereznie, így Svédországban szerény keretek között megindulhatott a robbanószer termelése. Két évvel később az akkor harmincéves Alfred megalkotta és szabadalmaztatta első nagy találmányát, egy higany-fulminát robbanógyutacsot, ami a nitroglicerin felrobbantására szolgált. Ez a találmány nem a véletlen műve volt: amint azt a ránk maradt feljegyzések igazolják, Alfred több mint ötven akkurátusan megtervezett kísérletet hajtott végre apja hevenyészve összetákolt, Stockholm külvárosi heleneborgi laboratóriumában és gyárában. 1864-ben azonban katasztrófa történt: egy robbanás a föld színével tette egyenlővé a kis gyárat, és a balesetnek öt halálos áldozata is volt, egyikük Alfred öccse, Emil Nobel. Ez a családi szerencsétlenség annyira megviselte az apát, hogy szélütést kapott, és ettől kezdve élete hátralévő nyolc évében Immanuel Nobel mozgásképtelenségre kárhoztatott. Ugyanez a tragédia ösztönözte szinte kényszeresen Alfredet arra, hogy mielőbb biztonságos gyártási, szállítási és felhasználási módot találjon a nitroglicerinnek, annál is inkább, mert ezentúl családi vállalkozásuk minden terhe az ő vállára nehezedett. Szerencsére sikerült meggyőznie a Svéd Állami Vasúttársaságot arról, hogy a nitroglicerint sokkal hatékonyabban alkalmazhatnák az épülőfélben lévő vasútvonalak hegyi alagútjainak kirobbantásánál, mint a puskaport. A robbanás miatt, amelyben Alfred saját testvérét is elveszítette, senki nem akarta engedni, hogy az új nitrogliceringyárat a közelükbe telepítsék, sőt, Stockholm tanácsa egyenesen megtagadta az engedélyt, hogy a város körzetében robbanószertelep létesüljön. Alfredet azonban a tiltás sem tántorította el szándékától, és egy, a város melletti tavon horgonyzó uszályra építette fel gyárát. Hamarosan a segítségére sietett egy gazdag stockholmi kereskedő, bizonyos J. W. Smitt, akinek bőkezű támogatásával végre egy rendes üzem nyithatta meg kapuit Stockholm egyik elhagyatott kerületében, ahol aztán több mint ötven éven át gyártották a nitroglicerint. Később egy ehhez hasonló második üzem is kiépült a németországi Krümmelben, Hamburg közelében. Ezzel kezdetét vette a nitroglicerin egyre szélesebb körű felhasználása, már nemcsak Svédországban, de a világ minden táján. Ennek a robbanóanyagnak a segítségével építette például az amerikai Central Pacific vasúttársaság a Sierra Nevada hegyvonulatán keresztül vezető vonalait. Bár néha előfordultak balesetek, a bányászati és alagútfúrási munkálatok megspórolásából nyert idő és pénz egy időre elfogadottá tette a hihetetlenül hatékony folyékony robbanószer használatát. Ez a sikeresnek mondható időszak sem tartott azonban soká. Részben a munkások hiányos vegyi ismereteinek, részben a biztonsági intézkedések figyelmen kívül hagyásának, de leginkább mégiscsak a nitroglicerin instabilitásának következtében világszerte egyre több helyről érkeztek aggasztó hírek borzalmas robbanásokról. Érzékenysége miatt a nitroglicerint valóban megillette a „kiszámíthatatlan” jelző: olykor attól is berobbant, ha csak egy tollpihével megérintették, máskor viszont azt is elviselte, hogy a legelképesztőbb módokon bánjanak vele - például hogy a bőrcsizmákat fényesítsék, vagy a lovaskocsik tengelyét olajozzák vele -, mégsem következett be baleset.
A végső robbanás 1866-ban következett be a krümmeli telepen - a teljes gyár odaveszett a katasztrófában. Ez arra ösztökélte Nobelt, hogy még elszántabban kutassa a nitroglicerin stabilizálásának módját, míg végül törekvését siker koronázta. A probléma megoldásának, ami aztán a dinamit feltalálásához vezetett, két különböző leírását is megtalálhatjuk. Abban mindenki egyetért, hogy Nobel különböző eljárásokat keresett a nitroglicerin megszelídítésére. Szabadalmaztatott is egy módszert, a metil-alkohol hozzáadását, amit a robbanószer használata előtt egyszerűen ki lehetett mosni belőle, de ez nem bizonyult túlzottan praktikusnak. Ezért legközelebb már szilárd porokkal és rostos anyagokkal próbálkozott fűrészporral, faszénnel, papírral, sőt még téglaporral is -, de ezek egyike sem vált be a gyakorlatban. Az éghető anyagok ugyanis könnyen tüzet fogtak a nitroglicerin hatására, a semlegesek viszont, mint például a téglapor, csökkentették a robbanóanyag hatékonyságát. Az egyik verzió szerint a nitroglicerin egyik fémtartálya megrepedt, és a folyadékot beitta a tartályok közti tömítést szolgáló anyag, a kovaföld, ez az olcsó, könnyű, porózus ásvány, ami Németország nyugati felén úton-útfélen megtalálható volt. Nobel véletlenül megvizsgálta a kilyukadt tartályból szivárgó folyadéktól keletkezett masszát, és nyilvánvalóan felötlött benne, hogy letesztelje az anyagot. Így jött rá, hogy az veszélytelenül összepréselhető, megőrzi a nitroglicerin robbanékonyságát, és csak akkor robban fel, ha egy gyutaccsal begyújtják. Amennyiben ez a történet igaz, szép példája annak a fajta pszeudovéletlennek, amikor a feltaláló - jelen esetben Nobel - olyasmit talált meg véletlenül, amit régóta keresett. Van azonban egy eléggé meggyőző érv, ami ez ellen a történet, azaz a dinamit véletlenszerű felfedezése ellen szól, s ezt maga Nobel szolgáltatta: ő ugyanis váltig állította, hogy gondosan megtervezett tudományos kísérletek eredményeként talált rá a kovaföldre, mint ideális elnyelő anyagra (adszorbensre). Valójában semmi okunk kételkedni szavaiban, hiszen minden róla szóló információ szerint - leszámítva gátlástalan és pénzsóvár üzleti ellenfelei rágalmait, amelyek ellen folyton küzdenie kellett - Nobel szigorúan becsületes és őszinte ember volt. Pár évvel a dinamit felfedezése után - félig tervszerűen, félig véletlenül Nobel újabb találmánnyal rukkolt elő, mégpedig a robbanó zselatinnal. 1875-ben maga mesélte el, hogyan történt a felfedezés. Egy szép napon a laboratóriumban dolgozgatott, amikor egy üvegdarabbal megvágta az ujját. Abban az időben bevett gyakorlat volt, hogy ilyenkor kollodiummal kezelték a sebet, Nobel is ezt tette hát. A kollodium egyfajta sűrű, ragacsos paszta, a cellulóz-nitrát alkoholos oldata, ami a seb fölött időleges bevonatot képez, mihelyt az oldószer elpárolog belőle. Ezek a sebbevonatok azonban igencsak gyúlékonyak voltak; ha a cellulózhoz egy kicsivel több nitrátot adunk, hatékony robbanószer lesz a kezünkben: a lőgyapot. Nobel aznap éjjel nem tudott aludni, mert fájt az ujja, úgyhogy egy problémán kezdett töprengeni, amit egészen addig nem sikerült kielégítően megoldania: hogyan kombinálhatná a nitrocellulózt a nitroglicerinnel úgy, hogy mindkét anyagnál erősebb robbanószert kapjon, de az olyan biztonságos legyen, mint a dinamit. A lőgyapottal már kísérletezett, de egyelőre eredménytelenül: nem tudta nitroglicerinnel elegyíteni. Kollodiummal bevont fájó ujja révén azonban rájött, hogy kevesebb nitráttal talán a lőgyapot is jobban elegyedne. Az ötlettől hajtva hajnali négykor lesietett a laboratóriumba, és addig-addig kísérletezgetett a nitroglicerinnel és a különböző töménységű kollodiumokkal, hogy mire munkatársai megérkeztek a reggeli műszakkezdéshez, Nobelnek már a kezében volt egy átlátszó, zselészerű anyag, ami az akkor ismert, két leghatásosabb robbanószer elegye volt. A tesztek azt bizonyították, hogy az új anyag valóban erősebb hatásfokú, mint két alkotóeleme külön-külön. Néhány gondosan megtervezett és kivitelezett robbantási kísérlet következett még, melyek során Nobel meghatározta az optimális összetételt, hogy találmánya a legnagyobb hatásfokot és biztonságfokot érje el, majd szabadalmaztatta a robbanó zselatint, előbb Angliában, 1875-ben, majd egy évre rá, 1876-ban az Egyesült Államokban is. Az ötletet, ami a találmányhoz vezetett, a véletlen szülte, hiszen az elvágott ujj gyógyítására használt kollodium juttatta Nobel eszébe azt a megoldási lehetőséget, ami addig elkerülte a figyelmét. Felkészült tudatában így vált a kollodium a probléma megoldásának kulcsává. A találékonyság képessége ugyanakkor abban nyilvánult meg, ahogyan Nobel felismerte az
összefüggés jelentőségét, és azonnali cselekvésre készen megvalósította ötletét. Miután a dinamittal és a robbanó zselatinnal, valamint azok szabadalmaztatott további módosításaival Nobelnek sikerült a nitroglicerint a biztonságos felhasználhatóság keretei közé szorítania, robbanószerüzlete hihetetlen gyorsasággal virágzott fel, mind a hadiipar, mind a nem hadászati célú alkalmazások terén. A svájci Alpokba robbantott vasúti alagutak - Szent Gotthárd, Simplon, Arlberg - nem épülhettek volna meg a hatalmas erejű dinamit és az új robbanó zselatin nélkül. Utóirat Bár Alfred Nobel mérhetetlenül meggazdagodott, életét mégis magányosan és kiábrándultan élte le. Az egyetlen tény, amit az emberek tudnak róla, hogy hatalmas vagyont hagyott hátra, ami máig is az alapját képezi azoknak az évente kiosztásra kerülő Nobel-díjaknak, amelyekkel a különböző tudományterületek legkiemelkedőbb eredményeit jutalmazzák. De vajon elgondolkodott-e már valaki azon, miért is nem került az örökség inkább a család és a leszármazottak tulajdonába? Nobelt élete során végigkísérték a betegségek, és gyakori - ha nem állandó - problémát jelentett neki a depresszió leküzdése is. Sosem nősült meg, 1896-ban bekövetkezett halála idején nem volt ismert egyetlen nővel való kapcsolata sem, édesanyját leszámítva. A rossz nyelvek ebből arra következtettek, hogy Nobel talán homoszexuális beállítottságú. A cáfolatra több mint ötven évet kellett várni, amikor is végre feloldották az addig titkosított dokumentumokat, s kiderült, hogy Alfred Nobelt három hölgyhöz is érzéki szálak kötötték. A Nobel Alapítvány különösen egyiküket óvta a lelepleződéstől, s csak 1950-ben lebbentette fel a titokról a fátylat, amikor az illető utolsó rokona is elhunyt. Az első nővel Nobel még Párizsban találkozott, tizennyolc évesen. Ez derül ki legalábbis ifjúkori verseiből, melyekben egy „jóságos és csodaszép” leányzóról ír, aki viszonozta szerelmét, és ezzel addigi „kietlen, sivár” életét boldogsággal virágoztatta fel. „A mennyországot jelentjük egymásnak” - áradozott Nobel, s a lány hirtelen halála talán élete első keserű csalódását jelentette. Ez a korai, tragikusan végződött szerelmi ügy aztán láthatóan nyomot hagyott a fiatal és érzékeny Alfred további életén. Negyvenhárom évesen, amikor aztán újra Párizsban járt, szüksége volt egy hölgyre, aki egyszerre lehetett a titkárnője és a házvezetőnője. Hirdetésére Berta Kinsky grófnő válaszolt, egy nemesi származású, művelt és elbűvölő fiatal teremtés, akinek osztrák családja elszegényedett. A hölgy azért került a francia fővárosba, mert bécsi szerelme, Arthur von Suttner családja ellenezte házasságukat. Berta szép is volt, okos is volt, tehetséges a zenében és a nyelvekben - egyszóval, minden adottsága megvolt ahhoz, hogy lenyűgözze a félénk és zárkózott Alfred Nobelt. Azt szinte biztosra vehetjük, hogy Nobel nem romantikus szándékkal keresett magának titkárnőt, mégis első látásra beleszeretett a jelöltbe, és mielőtt alkalmazta volna, megkérdezte, „szabad-e a szíve”. A grófnő természetesen nemmel válaszolt, és bár Alfredet ez iszonyú csalódással töltötte el, azért életük végéig igazi jó barátok maradtak. Berta rövid időn belül visszatért Ausztriába, és hozzáment von Suttnerhez, akinek családja végül csak beleegyezett a házasságba, és befogadta a nemesi születésű lányt. Berta von Suttner később a nemzetközi béke szószólójaként hívta fel magára a figyelmet, Nobel pedig osztozott a nő nézeteiben, még ha a megvalósítás terén más elképzeléseik voltak is. Sűrűn leveleztek egymással, és Berta kétségkívül erős befolyást gyakorolt Alfredre, amit mi sem igazol fényesebben, mint a Nobel-békedíj, amelynek egyébként 1905-ben - akkor ötödik alkalommal került kiosztásra - maga Berta von Suttner is díjazottjává vált. Miután Berta elhagyta Párizst, Nobelnek rövidesen belépett életébe talán legnagyobb szerelme, aki legnagyobb csalódását is jelentette egyben. 1876 őszén az akkor negyvenhárom éves Nobel, aki egy osztrák üdülőfaluban virágcsokorral szeretett volna kedveskedni vendéglátója és üzletfele nejének, a virágüzletben összeismerkedett a szépséges Sofie Hess-szel, egy bécsi zsidó munkáscsalád húszéves leányával. 1950-ig titkosított levelezésükből és egyéb, kapcsolatukról szóló dokumentumokból meglehetősen szokatlan szerelem története bontakozik ki előttünk. Egyfelől ott
volt az intelligens, művelt, fegyelmezett és gazdag férfi, aki társra és nyugalomra vágyott, kényelmes családi fészekre, másfelől az iskolázatlan, féktelen, bájos fiatal leányzó, aki élvezni szerette volna az életet, amennyire csak lehet. Nobel előbb fényűző apartmant vásárolt neki Párizsban, ahol szolgák lesték minden kívánságát, majd egy villát a Bécs melletti Ischlben, de világ körüli utakra szólító üzleti ügyei miatt a legtöbbször magára kellett hagynia Sofie-t. Kapcsolatuk megromlott, de még így is tizennyolc év telt el hosszabb-rövidebb boldog pillanatokkal, míg végül - ahogy az várható volt - végleg szakítottak. Madame Sofie Nobel, ahogy Alfred levelek százaiban szólította kedvesét - noha hivatalosan sosem kötöttek házasságot -, fiatal hódolóival múlatta az időt Európa divatos szórakozóhelyein, fittyet hányva Nobel törekvéseire, aki megpróbált az élvhajhász, kokett nőcskéből intelligens, kulturált hölgyet varázsolni, sikertelenül. Amikor Sofie bejelentette neki, hogy gyermeket vár egy fiatal magyar katonatiszttől, Nobel végleg feladta terveit, és tetemes éves járadék biztosítása mellett beletörődött, hogy sosem látja viszont egykori imádottját. Sofie megházasodott, de nem élt együtt a férjével, így viszont mindketten megpróbáltak minél több pénzt kicsikarni szegény Nobelből. Egészen a haláláig, 1896ig zaklatták őt, és Sofie még ezután sem nyughatott - azzal fenyegetőzött, hogy eladja a birtokában lévő 216 levél kiadási jogát, ha nem kap több pénzt annál, mint ami az örökség szerint hivatalosan megilletné őt. Hosszas tárgyalások után Sofie végül hiánytalanul átadta levelezésüket, annak fejében, hogy továbbra is a Nobel életében folyósított éves járadékot kapja kézhez. Alfred Nobel 1896-ban, San Remó-i villájában halt meg Olaszországban. Öregkorában több szívinfarktuson is átesett, és gyakran kínozták mellkasi fájdalmak. Röviddel halála előtt egy levélben azt írta: „A sors iróniájának tűnik, hogy belsőleg, orvosságként kell nitroglicerint szednem. A gyógyszert Trinitrinnek hívják, csak hogy ne rémisszék meg vele a gyógyszerészeket és az átlagembereket.” Utolsó két évében depressziója alábbhagyott, aminek több oka lehetett. Szakított Sofie-val, de anyagi támogatásával biztonságban tudhatta őt; örült San Remó-i otthonának és annak, hogy jó áron eladta a svéd Bofors gyártelepet, ahol az üzem közelében egy uradalmi kastélyban külön lakosztálya és laboratóriuma is volt a kísérleteihez; végül pedig talált maga mellé egy megbízható, fiatal asszisztenst, Ragnar Sohlmant, aki aztán végakaratának beteljesítője is lett. 1895 őszén Nobel két hónapot Párizsban töltött. Ekkor dolgozta ki végrendeletének alapjait, amire aztán a Nobel Alapítvány és a későbbi díjak épültek. Mivel azonban mindezt egyedül tette meg, ügyvédek segítsége nélkül, saját kezűleg, svédül megszövegezve a dokumentumot, az halála után sok kritikus hangvételű bírálatnak lett kitéve, már csak a hagyaték nagysága miatt is. Több évnek kellett eltelnie, mire végrendelkezéseit teljesítették. Halálakor Nobelnek nem volt sem felesége, sem gyerekei, anyja és testvérei is halottak voltak már, így az ingóságok egy jelentős hányada az unokatestvérekre és azok családjára szállt. A végrendelet a rokoni szálak tisztázása után a következőképpen folytatódott: Az anyagi tőkéből végakaratom teljesítői nyissanak biztonságos befektetéseket, és hozzanak létre egy alapítványt, amely az éves kamatokból díjazza azokat, akik a megelőző évben az emberiség legnagyobb szolgálatára voltak. A fent említett kamatokat osszák öt egyenlő részre, és ítéljék oda öt személynek a következőképpen: az első rész jusson annak a személynek, aki az adott évben a legfontosabb felfedezést tette a fizika tudománya terén; a második rész ítéltessék oda annak, aki a kémia terén érte el a legkimagaslóbb eredményt; a harmadik rész a legfontosabb orvosi találmány jogos tulajdonosát illesse meg; a negyedik részt kapja az, aki az irodalom terén alkotta a legkiemelkedőbbet idealista irányultságú művével; s végül az ötödik rész legyen azé, aki a legtöbbet tette a nemzetek közti barátság megteremtése, a fennálló hadseregek eltörlése vagy létszámcsökkentése, illetve békekongresszusok megszervezése és lebonyolítása érdekében. Nobel egyik legnagyobb célkitűzése, a díjak nemzeti hovatartozástól független odaítélése nagy port kavart és heves vitákat váltott ki rögtön azt követően, hogy végrendeletét nyilvánosságra hozták. A svéd újságok azt szajkózták, mennyire hazafiatlan cselekedet egy született svédtől, hogy a svéd nép érdekeit semmibe véve nemzetközi érdekeket tekint feljebbvalónak, különösen mert Nobel a Béke-
díjra a Norvég Parlamentet, a Stortingot javasolta elsőként, ami - ismerve a két nép között akkoriban uralkodó feszült viszonyokat - valóban ízléstelen lépésnek tűnhetett. A végakarat teljesítői és a család között kibontakozott viharos összetűzések lecsengése után, évekkel később végre megalapult a Nobel Alapítvány, hogy az örökül hagyó szándékainak megfelelően betöltse feladatát. A díjak odaítélését hivatalosan a svéd kormány felügyeli, de a jelöltek állításába, illetve a díjazottak kiválasztásába nincsen beleszólásuk. Az első kitüntetéseket 1901-ben adták át. Alfred Bernhard Nobel azt remélte, hogy tetemes vagyonát örökül hagyva az utókorra megvalósulhat álma, melyet maga képtelen volt élete során beteljesíteni: arra ösztökélni a kutatókat, hogy „a lehető legnagyobb hasznára” legyenek az emberiségnek, különösen ami a béke és „a nemzetek közti barátság” megteremtését illeti. Különös, de mint a leghatásosabb harcászati robbanóanyag felfedezője és terjesztője abban bízott, hogy találmánya véget vet majd a háborúknak. Amikor 1892-ben Berta von Suttner arra kérte Nobelt, csatlakozzon hozzá az akkor Svédországban megrendezésre kerülő békekonferencián, Nobel visszautasította a kérést, és így válaszolt: „Az én gyáraim által hamarabb szűnnek majd meg a háborúk, mint az Ön kongresszusa által. Azon a napon, amikor két szemben álló hadsereg egy másodperc alatt képes lesz majd megsemmisíteni egymást, minden civilizált nemzet be fogja látni a háborúk hiábavalóságát, és elborzadva addigi ostobaságuktól, feloszlatják seregeiket.” Elképzelésének egy azóta még időszerűbb párja a dinamit és a robbanó zselatin hatékonyságát Nobel által még elképzelhetetlen méretekben - felülmúló atombomba megalkotásában részt vevők többségét tömörítő Atomtudósok Szövetségének kezdeményezése, akik a nemzetközi fegyverzetellenőrzés és -leszerelés mellett emelték fel a szavukat, s amely mozgalom azóta az Amerikai Tudósok Szövetségévé (Federation of American Scientists, E A. S.) terebélyesedett.
16. Celluloid és rayon - mesterséges elefántcsont és műselyem Celluloid Az első sikeres mesterséges műanyag a celluloid volt, amit az elefántcsontból készült biliárdgolyók helyettesítésére fejlesztettek ki. Az afrikai elefántcsordák számának megcsappanása miatt 1863-ban már igencsak fogytán volt az elefántcsont, a biliárdgolyók alapanyaga, ezért az egyik fő biliárdgolyógyár versenyt hirdetett, és díjat tűzött ki annak, aki az elefántcsontot pótolni tudja valamivel. (Hát nem meglepő, hogy a természetvédőknek ma komoly gondot okozó állatvédelemmel, még ha ily furcsa okok miatt, de már száz évvel korábban is foglalkoztak az emberek?!) Egy New Jersey-i festő, John Wesley Hyatt, és testvére, Isaiah különböző anyagokkal kezdett hát kísérletezni. Fűrészport és papírt kevertek például össze egyfajta ragasztóval, ám munka közben Hyatt megvágta az ujját, mire odasétált a gyógyszeres szekrénykéhez, és egy kis kollodiumot keresett, hogy ellássa vele a sebet. (A kollodium, az éterben vagy alkoholban feloldott cellulóznitrát akkoriban népszerű sebvédőnek számított, amint azt a 15. fejezetben már Alfred Nobel esetében is láthattuk a robbanó zselatin felfedezésével kapcsolatban.) Hyatt azonban meglepetésére a kollodiumot tartalmazó üvegcsét felborulva, a tartalmát kiömölve találta, és mivel az oldószer elpárolgott belőle, a polcon csupán egy megkeményedett cellulóz-nitrát réteg maradt hátra. Hyatt ebből rájött, hogy az anyag talán jobb kötőanyagnak bizonyulna a fűrészpor és a papír összedolgozására, mint a ragasztó, amit éppen használtak. Néhány kísérlet elvégzése után a Hyatt testvérek megtalálták azt az elefántcsontpótlékot, ami
megfelelőnek látszott a biliárdgolyó gyártásához: alkoholban oldott cellulóz-nitrátot és kámfort melegítettek, majd préseltek össze műanyaggá. Nobel robbanó zselatint készített a cellulóz-nitrátból nitroglicerin hozzáadásával. A kámfor miatt azonban jelen esetben nyilvánvalóan jelentősen csökkent a cellulóz-nitrát robbanékonysága, igaz, a kezdeti időkben még így is előfordult, hogy alkalmanként fel-felrobbant egy celluloidból készült biliárdgolyó! Azt hihetnénk, hogy Hyatték ezzel meg is nyerték a biliárdgolyógyár versenyét, de nem így történt: talán éppen azért nem ők kapták az első díjat, mert az általuk készített golyók képesek voltak játék közben felrobbanni. Cellulóz-nitrátból és kámforból készült műanyagukat azonban 1870-ben így is szabadalmaztatták, mégpedig „celluloid” néven, ami annyira népszerűvé vált, hogy más, hasonló készítésű műanyagokra is átragadt. A 19. század utolsó éveiben ebből gyártották a férfiingek keményített gallérjait és kézelőit, de megolvasztva ebből készültek a fogtömések, ebből formálták a kor késeinek nyelét, a dobókockákat, a gombokat és a töltőtollakat. A legmodernebb műanyagok persze azóta kiszorították a celluloidot, de én még emlékszem, hogy gyermekkoromban ebből készültek a kártyanaptárak - jellegzetes kámforos illatukat még most is fel tudom idézni.
Rayon Hiszik vagy sem, egy kollodiumos üveg kiborítása járult hozzá az első műselyem, a rayon sikeres előállításához is. Amikor Pasteur épp azon munkálkodott, hogy megmentse a francia selyemipart attól a súlyos járványtól, ami megtizedelte a selyemhernyó-tenyészeteket, egy fiatal vegyész segédkezett neki, név szerint Hilaire de Chardonnet. A probléma megoldásával küzdő ifjú tudós hamar belátta, milyen nagy szükség lenne a selyem mesterséges anyaggal történő helyettesítésére. Történt 1878-ban, egy szép napon, hogy Chardonnet éppen fotólemezekkel dolgozott a sötétkamrában, amikor véletlenül kiborított egy kollodiumot tartalmazó üveget. Nem törölte fel azonnal a folyadékot, csak miután befejezte a fényképek előhívását, ám ekkor azt tapasztalta, hogy az oldószer részleges elpárolgása után ragadós, nyúlós massza maradt hátra, ami feltörlés közben, hosszú, vékony rostszálakat eresztett. Ezek éppen eléggé hasonlítottak a selyemszálakra ahhoz, hogy Chardonnet további kísérletekbe fogjon a kollodiummal. Hat évvel később végre siker koronázta Chardonnet fáradozásait: előállította az első műselymet. Eperfalevélből - a selyemhernyók természetes táplálékából! - vonta ki a cellulózt, majd az abból előállított kollodiumot feloldotta éterben és alkoholban, majd rostszálakat húzott az anyagból, amelyeket forró levegőn szilárdított meg. Az új anyagból készült ruhák az 1891-es párizsi világkiállításon olyan sikert arattak, hogy gyártásuk azonnali anyagi támogatást nyert. A rostszálakat egészen 1924-ig „műselyem” néven emlegették, ekkortól kezdték használni inkább a rayon nevet. Utóirat Chardonnet műselyme még meglehetősen gyúlékony volt. Később azonban kikísérleteztek olyan eljárásokat, amelyekkel gyapjúból állítottak elő selyem jellegű rostszálakat, s ezek már nem számítottak gyúlékonynak. A cellulóznitrátot, az eredeti rayont azóta nem használják textíliaként. Annak idején ugyanebből a vegyületből készültek a fényképezőgépekbe és filmfelvevőkbe való filmek. Gyúlékonyságuk azonban több mozi leégéséhez vezetett - ha a vetítőgép nem működött tökéletesen, és a film pár másodpercnél tovább maradt az erős fénysugár útjában, könnyen tüzet fogott. A biztonsági film, ami évekkel ezelőtt felváltotta elődjét, már cellulóz-acetátból készül. A gyapotból és selyemből készült textíliák alapverő különbségét a rostszálak adják, amelyekből az anyagokat szövik. A gyapot szálai bolyhosak, míg a selyemé simák; így nyerik őket a selyemhernyók gubóiból. Ezek az egyenletes felületű szálak adják a selyem fényes csillogását. Chardonnet műselyme azért hasonlított az igazi selyemre, mert a cellulóz (a gyapotot és a fákat alkotó rostszál) egy kémiai folyamat során átalakult cellulóz-nitráttá, ami oldható éterben és alkoholban, és a keletkezett ragacsos pépből remek szálakat lehet húzni.
A legsikeresebb új típusú műselymek a xantát-rayon és az acetát-ragon. A xantát-rayon arról az eljárásról kapta a nevét, melynek során a cellulózból egy más kémiai összetételű, oldható anyagot állítanak elő, a cellulózxantátot. Ezt a ragadós oldatot aztán a finom lyukakon átpréselve vegyi fürdőbe eresztik, ahol rostszálak képződnek, a cellulóz-xantát visszaalakul cellulózzá, csakhogy ezentúl már nem rendelkezik eredeti bolyhos felszínével, mert az eljárás során a cellulóz szálai selymesen kisimulnak. A xantát-rayon tehát tulajdonképpen újjáalkotott cellulóz. (Európában viszkóz műselyem néven gyártották - A szerk.) Az acetát-rayon ennél sokkal közelebb áll Chardonnet eredeti műselyméhez. A cellulózból először acetát-észtert állítanak elő, ami a nitrát-észterhez hasonlóan oldékony, és vékony rostszálakká húzható. Ám a cellulóz-nitráttal ellentétben a cellulóz-acetát nem gyúlékony. A textiliparban a két fő műszál megkülönböztetésére ma általában az acetát nevet használják, ha a feliraton csak annyi szerepel: „műselyem”, a ruha valószínűleg xantát-rayonból készült. Itt hívnám fel a figyelmét egy fontos veszélyforrásra mindazoknak, akik laboratóriumi körülmények között acetonnal és más szerves oldószerekkel dolgoznak. Az acetát műszál némileg oldódik ezekben a vegyületekben, ezért ilyen munkahelyeken nem tanácsos belőle készült ruházatot viselni. Az egyszerű „műselyemből”, azaz xantát-rayonból készült ruhákra mindez nem vonatkozik, mert a xantát műszál kémiailag azonos a gyapottal, és mint ilyen nem reagál a szerves oldószerekre. Az első műselyem felfedezése óta rengeteg új műszálat fejlesztettek ki, amelyek ráadásul még jobban hasonlítanak a selyemre, mint Chardonnet eredeti terméke. Sőt talán nem túlzás azt állítani, hogy ezek a műszálak bizonyos tekintetben felül is múlják a valódi selymet. Az egyik ilyen műszálas anyag a nejlon, amit az 1930-as években Wallace Carothers és csoportja fejlesztett ki a DuPont-nál. A nejlon és az egyéb műszálak - például a poliészterek - új generációi mára szinte teljesen kiszorították a textiliparból az eredeti műselymet. (A nejlon felfedezéséről, valamint a terilén és dakron névre hallgató poliészterekről könyvünk 25. fejezetében olvashatnak majd részletesebben.) Chardonnet műselyme volt azonban az első szintetikus rostszálakból szőtt kelme, ami elindította a természetes selyem utánzására és továbbfejlesztésére irányuló próbálkozásokat.
17. Friedel és Crafts - egy laboratóriumi balesetből a kémia ipari alkalmazásának új lehetőségei sarjadnak A Friedel-Crafts-reakciót arról a két kémikusról, Charles Friedelről és James Mason Craftsról nevezték el, akik először figyeltek fel egy szokatlan kísérleti eredményre Friedel párizsi laboratóriumában 1877-ben. Véletlenszerű felfedezésük gyakorlati jelentőségét és a benne rejlő lehetőségeket felismerve Friedel és Crafts Franciaországban és Angliában is levédette szénhidrogén- és ketongyártó eljárásukat. Nos, az idő őket igazolta: máig sincs talán még egy olyan szerves reakció, amely ennyire széles körű gyakorlati alkalmazhatóságot tenne lehetővé. A magas oktánszámú benzintől kezdve a műgumin és a különböző műanyagokon át a mesterséges tisztítószerekig rengeteg új termék köszönheti létét a Friedel-Crafts-módszernek. James Mason Crafts 1839-ben született Bostonban. Tizenkilenc évesen szerzett diplomát a Harvard Egyetemen, majd egy éven át bányamérnöki tanulmányokat folytatott, és miközben a németországi Freiburgban éppen kohászati ismereteit bővítette, beleszeretett a kémiába. Talán nem is csoda, ha tudjuk, hogy Heidelbergben Robert Wilhelm Bunsen, Párizsban pedig Charles Adolphe Wurtz laboratóriumában dolgozhatott. Itt ismerkedett össze aztán Charles Friedellel, akivel 1861ben közös munkába kezdett. 1865-ben Crafts visszatért az Egyesült Államokba, és rövid mexikói és kaliforniai bányafelügyelői munka után az akkor megnyílt Cornell Egyetem kémiaprofesszora lett. Három
évvel később átkerült a Massachusettsi Műszaki Egyetemre (M. I. T.), ahol számos pedagógiai és laborgyakorlati újítást vezetett be. 1874-ben gyenge egészségi állapotára való tekintettel elengedték őt posztjáról, mire Crafts Párizsba utazott, és Wurtz laboratóriumában folytatta korábban félbeszakadt együttműködését Friedellel. Crafts úgy hagyta ott állását az M. I. T.-n, hogy mihelyt egy kicsit összeszedi magát egészségileg, visszatér. A klímaváltozásnak, vagy talán a Friedellel közösen tett felfedezésnek hála, hamar rendbe is jött, de ennek ellenére még további tizenhét évig Párizsban maradt. 1877 és 1888 között Friedel és Crafts több mint 50 tudományos publikációt és szabadalmat jegyzett, amelyek az alumínium-klorid szerves vegyületekkel végbemenő vegyi reakcióival voltak kapcsolatosak. Wurtz 1884-ben bekövetkezett halálával Friedel került a Sorbonne szerves kémia tanszékének professzori székébe, és lett kutatási igazgatóvá. Ő alapította a Francia Kémiai Társaságot is, amely szervezet elnöki teendőinek ellátására négyszer egymás után választották meg. 1891-ben Crafts végül visszatért az M. I. T.-re, ahol előbb újfent professzorként tevékenykedett, majd 1897-ben megválasztották őt az intézmény elnökévé. Célkitűzése az volt, hogy az M. I. T.-ből európai színvonalú oktatási központot varázsoljon, ezért megemelte a tanítási és kutatási követelményszintet. Három év múlva azonban lemondott iskolavezetői munkájáról, hogy több időt szentelhessen a kísérleti kutatásnak, amit aztán már sosem adott fel 1917-ig, hetvennyolc éves korában bekövetkezett haláláig. De térjünk vissza ahhoz a véletlen kutatási eredményhez, amelynek köszönhetően Friedel és Crafts neve - magas egyetemi pozícióik ellenére, örökre bevésődött a tudományos évkönyvekbe. Amil-jodidot szerettek volna előállítani amil-kloridból, alumíniumból és jódból, de a reakció során nemcsak nagy mennyiségű sósav (hidrogén-klorid) keletkezett, hanem teljesen váratlanul szénhidrogének is. Friedelék később rájöttek, hogy ugyanez történik, ha az alumínium helyett alumínium-kloridot használnak. Korábbi kísérletekből, amikor a szerves kloridok bizonyos fémekkel - például cinkkel - léptek kölcsönhatásba, már származtak efféle váratlan eredményekre utaló leírások, de azokat senki sem tudta megmagyarázni, mivel nem ismerték fel a különböző fémkloridoknak a folyamatban betöltött reagens- vagy katalizátorszerepét. Friedel és Crafts először mutatta ki, hogy a fém-kloridok jelenléte alapvető a reakció lezajlásához. Amikor felfedezésükről beszámoltak a Francia Kémiai Társaság előtt, a következőképpen fogalmaztak: „Tapasztalatunk szerint szénhidrogén és klór vegyítése során a nagy mennyiségben felszabaduló, szabad hidrogén és klóratomok összekapcsolódásából speciális szénhidrogének képződnek, mint például etil-benzol, amil-benzol, benzofenon, és még sorolhatnánk.” Friedel és Crafts rájött, hogy véletlen eredményük a szénhidrogének és ketonok széles skálájának előállítási lehetőségével kecsegtet, és ezt kísérletileg is igazolták. (A két tudósról elnevezett reakció révén keletkező második fontos vegyületcsoportnak, a ketonoknak az egyike például a benzofenon is.) Az elkövetkező években Friedel és Crafts kiterjedt kutatásokat folytatott, melyekről publikációk sokaságában értekeztek, s melyek eredményeként számos találmányt szabadalmaztattak, új korszakot nyitva tevékenységükkel a szerves kémia kutatási irányaiban és gyakorlatában. Munkásságukkal tulajdonképpen a ma ismert legfontosabb vegyipari folyamatok legjavának elméleti alapjait rakták le. A Friedel-Crafts-reakció kémiailag talán túlságosan is érthetetlennek és bonyolultnak tűnhet, de még ha nem sejtjük is, életünk számos területén játszik fontos szerepet. Winston Churchill mondta az Anglia fölött vívott győztes légi csaták pilótáiról: „A háborúk történetében sosem köszönhetett még ilyen sok ember ennyire sokat ilyen keveseknek.” Szavaival nemcsak a katonákra célzott, hiszen a légi győzelem nem kizárólag a brit pilóták ügyességén és vakmerő bátorságán múlott, hanem a repülőgépek üzemanyagán is! A német harci gépek fejlettebbek voltak ugyan az angol és amerikai gépekhez képest, de motorjaik üzemanyagának teljesítménye elmaradt ellenfeleiké mögött. A szövetséges csapatok repülőgépeibe tankolt üzemanyag viszont a kritikus pillanatokban kivételes manőverezést tett lehetővé, márpedig ez a szóban forgó üzemanyag közvetlenül a FriedelCrafts-módszer alapján készült - toluolt és egyéb alkilezett aromás szénhidrogén-vegyületeket tartalmazott. Hasonlóképpen, a második világháborús szárazföldi hadműveletek sikeres végrehajtásához
elengedhetetlen szükség volt mesterséges gumira, miután a szövetséges csapatok el voltak vágva a természetesgumi-utánpótlástól. Márpedig az autók, terepjárók, csapatszállító járművek és repülőgépek kerekeihez nélkülözhetetlen alapanyagul szolgált a gumi. Az állami tisztségviselők, valamint az ipari technikusok és természettudományos kutatómunkát végző kémikusok együttműködésének köszönhetően rekordgyorsasággal kísérletezték ki a mesterséges gumit, melynek a sztirol (vinilbenzol) volt az alapanyaga. Ezt a műgumit GRS-nek nevezték el, ami a „sztirol típusú kormányzati gumi” angol rövidítése volt. Az eljárás során összepolimerizálták a sztirolt és a butadiént (C4H6), azaz a két monomer vegyületből egy makromolekulát állítottak elő. Szintén széles körben alkalmazták azt a polimert, amelyet alkotóelemeinek - az akril-nitrilnek (C3H3N), a butadiénnek és a sztirolnak - a kezdőbetűiből ABS-nek kereszteltek el. Az anyag rendelkezett azzal a keménységgel, amit a sztirol és az akril-nitril összepolimerizálása garantált, ugyanakkor a butadién elegyítésével megfelelő rugalmasságra is szert tett. Az ABS-polimereket máig is használják; általában kézitáskák és autóalkatrészek készülnek belőlük. A sztirolt saját magával is polimerizálhatjuk. Ez a polimer, amit egyszerűen csak polisztirolnak nevezünk, sokoldalú felhasználhatóságáról híres. Könnyen önthető és formázható, készül belőle rádióburkolat, elem- vagy játéktartó, és mindenféle doboz. Ellenálló képessége és kicsiny súlya miatt polisztirolhabot használnak az épületek hőszigetelésére, de ebből gyártják a jégszekrényeket és a hideg-meleg folyadékok tárolására való eldobható műanyag poharakat is. A polisztirolhab egyik legújabb, érdekes alkalmazási területe a szabadtéri hirdetőszobor. 1982-ben világszerte közel húszmillió tonna polisztirol alapú termék készült. Életünk forradalmi megváltozásában a mesterséges tisztítószereknek is nagy szerep jutott, márpedig mind mosogató-, mind mosószereink a Friedel-Crafts-eljárás alapján készülnek. A szappannal ellentétben ezek az anyagok jó hatékonyságukat a kemény vizekben is megőrzik. Samponjaink többségének fő alkotórészét is ilyen vegyületek alkotják. A biológiailag lebomló mesterséges tisztítószerek egyik tipikus képviselője a dodecil-benzol-szulfonát, ez a tizenkét szénatomos, elágazó szénhidrogénlánccal egy benzolmolekulához kapcsolódó vegyület, melyet szintén a Friedel-Crafts-reakció révén állítanak elő. Az aszpiringyártás (melynek részleteit könyvünk 29. fejezetében ismertetjük majd) alapanyagául használt fenol izopropil-benzolból készül, a benzol és a propilén Friedel-Crafts-féle elegyítése révén. Csak az Amerikai Egyesült Államokban évente 20 millió kilogramm aszpirint gyártanak, ami fejenként - a felnőtt lakosság mellett a gyermek korosztályt is tekintve 300 tablettát jelent. Ezek az ipari alkalmazások születtek tehát a 20. században Charles Friedel és James Mason Crafts 1877-es véletlen kimenetelű laboratóriumi kísérletéből, mely a páros felkészültségének köszönhetően oly nagy horderejű felfedezés lett. G. A. Olah és R. E. A. Dear A Friedel-Crafts-féle kémiai reakciók című, 1963-as kiadású könyvükben így írtak a két tudós felfedezéséről: „Tagadhatatlan, hogy sok fontos tudományos eredmény a puszta véletlennek köszönheti létét, de a kísérletet folytató személyek) éles megfigyelőképessége és kreatív alkotóképessége szintén elengedhetetlen ahhoz, hogy a váratlan esemény ne maradjon észrevétlen vagy kihasználatlan, hanem valódi felfedezés szülessen belőle.” Utóirat Néhány évvel azután, hogy Austinban tagja lettem a Texas Egyetem tantestületének, azzal töltöttem egy nyarat, hogy az Oak Ridge Nemzeti Laboratóriumban a radioaktív karbonizotóp (C14) szerves kémiai felhasználhatóságát kutattam. A radioaktív karbonizotóp az atomenergia-ipar egyik mellékterméke, amelynek az atomjait szerves vegyületekbe juttatva egy speciális szerkezet segítségével - sugárzó anyagról lévén szó - nyomon követhetjük. Amikor visszatértem Austinba, az egyetemen is bevetettem ezt a módszert kutatási területemen. A C14-es izotópos vizsgálatra egy olyan Friedel-Crafts-reakciót választottam, amelyről német tudósok már 1892-ben beszámoltak, de eredményeik igencsak kérdőjelesek voltak, és kísérleti bizonyításuk sem volt túlontúl meggyőző. Esélyt láttam arra, hogy modern technológia alkalmazásával beigazolhatom vagy megcáfolhatom feltevéseiket. Az egyik lehetőségem az volt,
hogy infravörös analízisnek vagy gázkromatográfiai vizsgálatnak vetem alá a folyamatot, ám ezek egyike sem szolgált volna perdöntő bizonyítékul a kérdésben, ráadásul sokkal közönségesebb eljárások is lettek volna, mint a C14-es izotópos vizsgálat. Egyrészt éppen ezért, másrészt mert kifejezetten érdekelt a számomra újdonságot jelentő technika kipróbálása, ez utóbbi módszert választottam a régi eredmények letesztelésére. A munkafolyamat során egyik végzős hallgatóm, Stanley Brandenberger volt segítségemre. Mint utóbb kiderült, ha az infravörös eljárást vagy a gázkromatográfiai elemzést választottuk volna, azzal azt sikerült volna kimutatnunk, hogy az eredeti eredmények helyesek. A radioaktív karbonizotópos vizsgálattal azonban fényt derítettünk egy addig fel nem ismert molekulaátrendeződésre. Ám a dolog izgalmas jellegén túl ennek a kísérletnek nem akadt egyéb gyakorlati következménye, mert azok a részecskék, amelyeket a C14-es izotóppal megjelöltünk, nem közönséges aromás szénhidrogének alkotóelemei voltak. Ugyanakkor saját eredményeinken felbuzdulva tovább kutattunk olyan aromás szénhidrogén-vegyületek után, amelyekben esetlegesen ugyancsak megfigyelhetők hasonló molekulaátrendeződések. S amint a mondás is tartja: aki keres, az talál - mi is megtaláltuk azokat a vegyi anyagokat, amelyek további kutatása már gyakorlati hasznot is hajtott. A kémiai szakirodalom néhány korábbi tévedésének korrigálásán túl sikerült tisztáznunk pár rejtélyes kutatási eredményt, amelyekre eladdig nem létezett tudományos magyarázat. Nem szándékos felfedezésünk, melynek az „alkil-benzol-átrendeződés” nevet adtuk, végül még több évre szóló munkát adott nekünk, melynek során figyelmem akaratlanul is az egyéb, véletlenen alapuló tudományos felfedezések felé fordult - s ennek egyik eredménye ez a könyv is.
18. Hogyan legyünk sikeres régészek? - Úgy, hogy meg sem próbálunk azzá válni! Mary Leakey archeológus, akinek a férje és a fia is archeológus volt, egyszer azt mondta: „A régészetben az ember szinte sohasem azt találja meg, amit keresni kezdett.” Nos, valóban, számtalan híres régészeti lelet fűződik olyan személyek nevéhez, akiknek egyáltalán nem állt szándékukban történelmi érdekességre bukkanni, azaz a puszta véletlen vezette nyomra őket. Ilyen felfedezéseknek köszönhetően ismerhettünk meg olyan ősi civilizációkat, mint amilyen a Római Birodalom (Herculaneum és Pompeji ásatásai), vagy éppen a Kínai Császárság volt (gondoljunk csak a Xian közelében feltárt középkínai agyaghadseregre); ilyen felfedezések révén tudhattunk meg többet a történelmi korok előtt élt őseinkről (lásd a franciaországi barlangrajzokat akár Lascaux, akár Aurignac barlangjaiban, vagy a Földközi-tenger mélyére süllyedt bronzkori hajók rakományát); az emberiség fejlődésének különböző állomásaira is ezek a felfedezések világítottak rá (például a dániai Tollond-ember, a német Neander-völgyi ősember vagy a dél-afrikai Taunggyerek); és jelentős vallástörténeti dokumentumok- mint például a Holt-tengeri tekercsek - is e véletlen felfedezések révén bukkantak a felszínre. A következőkben ezekről a leletekről lesz szó részletesebben.
Ásatások - meglepő eredményekkel HERCULANEUM ÉS POMPEJI. Kr. u. 79-ben kitört a Vezúv vulkánja, és maga alá temette Herculaneumot és Pompejit. A láva és a vulkáni hamu olyan hirtelen és olyan nagy mennyiségben zúdult alá, hogy a két szomszédos várost és azok lakosságát másodpercek alatt elborította.
1709-ben egy helyi parasztember kútásás közben faragott márványszobor-töredékeket fordított ki a földből a hajdani Herculaneum fölött elterülő birtokán. Egy olasz herceg tudomást szerzett róla, és azonnal megvásárolta a területet. Munkásokat hozatott, hogy mélyítsék tovább a gödröt, majd kezdjenek el oldalirányban is ásni. Több épségben maradt női szobrot találtalt, mivel a járat - mint később kiderült - éppen a herculaneumi színházba vezetett. Az eltemetett városok híre hamarosan az itáliai uralkodó, III. Károly király fülébe is eljutott, aki egy spanyol mérnököt fogadott fel az ásatások vezetésére azzal a megbízással, hogy minden hordozható leletet le kell adniuk a király magánmúzeumába. A - mondhatni barbár - feltárást a 19. század első éveiben, a napóleoni háborúk idején a francia kormány folytatta, sajnos szemernyivel sem körültekintőbb módon: a freskókat és a szobrokat elhordták a templomokból, majd a kifosztott épületeket hagyták elenyészni. Amikor aztán 1860-ban II. Viktor Emánuel lépett Itália trónjára, a dicső római múlt iránti lelkesedésében, végre gondos, szakértő feltárást rendelt el Pompeji romjainál. A munkát egy pompeji történelemre szakosodott professzorra, Giuseppe Fiorellire bízta. Fiorelli dolgozta ki azt a zseniális módszert, hogy a láva fogságába zárt, de az évszázadok során elenyészett emberi áldozatok után maradt üregeket kiöntötte gipsszel. Amikor a gipsz megkötött, a munkások óvatosan eltávolították a formákról a rájuk rakódott kőport és vulkáni hamut, így megkapták az áldozatok élethű másait, ráadásul pontosan abban a pózban, ahogyan érte őket a halál. Mára a pompeji terület háromnegyedét - köztük az ősi város két színházát és a fórumot is feltárták, de a település maradéka továbbra is betemetetten áll a jelenlegi, romokra épült olasz városka lakóházai és kertjei alatt. A közeli tűzhányó, a Vezúv időről időre még most is ereget füstöt, utoljára 1944-ben tört ki. A KÍNAI QIN CSÁSZÁR SÍRJA. 1974-ben kínai kútfúrók akadtak egy másik ősi civilizáció nyomaira. A parasztok ásás közben életnagyságú terrakotta emberalakokat - agyagszobrokat találtak annak a Qin Shihuangdi császárnak a mauzóleuma közelében, aki Kr. e. 221-ben kiáltotta ki magát az akkor először egységesített Kína uralkodójává. Ő adott utasítást a Nagy Fal építésére, hogy megvédjék a birodalom északi határait a mongol hódítók betörései ellen. A kút környékén végzett további ásatások során egész föld alatti barlangrendszer tárult fel, a régészet mai napig egyik leglenyűgözőbb lelet-együttesével. Az első vágatban, melynek területe meghaladta a másfél hektárt, 11 sorban összesen 6000 életnagyságú agyagszobrot - egy terrakottából mintázott hadsereget - találtak, továbbá hat négylovas harci szekeret. Két évvel később rábukkantak egy második, egy hektár területű barlangra, amely további 1400 agyagszobrot harcosokat és lovakat - rejtett. Körülbelül ugyanebben az időben tártak fel egy harmadik, valamivel kisebb járatot: ebben 73 agyagkatona masírozott diadalszekéren vonuló parancsnokaik után. Az agyagból formázott harcosok ráadásul nem sorozatgyártásban készültek; mindegyiknek megvan a maga jellegzetes arcvonása, ami arra enged következetni, hogy valamennyit élő személyről mintázták. A katonák eltérő fizikai adottságai jól modellezik azokat a nemzeti kisebbségeket, amelyek soraiból az első kínai császár hatalmas hadseregér toborozta. Egyenruhájuk és fegyverzetük szintén sokat elárul az akkori idők hadviselési szokásairól. A legnagyobb föld alatti barlangüreg fölé azóta fedett múzeumot építettek, így a látogatóknak módjában áll fentről rácsodálkozni a 2200 évvel ezelőtt a hatméteres mélységben hadrendben felsorakoztatott agyagkatonák soraira. Bár a katonák és lovak szobrai az agyag hadsereg felállítása óta meg-megsérültek, amikor az idők során a barlang boltozata olykor beomlott, helyreállításuk, a restaurációs munka ma is folyamatosan zajlik. A TAUNG-GYEREK. 1924-ben a dél-afrikai Johannesburg Taung-barlangjában a munkások éppen meszet bányásztak, amikor egyikük a mészkősziklák között felfedezett valamit, ami leginkább egy kis koponyadarabra emlékeztetett. A lelettel azonnal a munkát vezető bányamérnökhöz sietett, aki üzenetet küldött a Witwatersrandi Egyetem anatómia tanszékére, Raymond Dart tanszékvezető professzornak. Hogy rövidre fogjuk a dolgot, Dart hamarosan az angol Nature hasábjain számolt be: egy majdnem teljes egészében megmaradt gyermekkoponya felfedezéséről, amit a Taungbarlangban talált mészkőből szabadított ki. Abban az időben ez a gyermek számított a legősibb -
több mint 1 millió éves - ismert emberelődnek. (A Taung-gyermek koponyájáról készült látványos hologramfelvétel 1985-ben a National Geographic novemberi címlapján is szerepelt.) Annak idején egyesek úgy vélték, hogy a Taung-lelet rossz kezekbe került, amikor azt Dart professzorra bízták, hiszen a meglehetősen fiatal - alig 31 éves - tudós nem rendelkezett számottevő tapasztalattal, ráadásul hajlamos volt a tudományos eretnekségre. Amint azonban a későbbiek folyamán bebizonyosodott, éppen ő volt az, akinél keresve sem találhattak volna illetékesebbet arra, hogy a véletlen felfedezésből világraszóló tudományos szenzációt faragjon. Elég fogékony és előrelátó volt ahhoz, hogy a kamasz gyerekben meglássa azt az ősrégi emberelődöt, akit egyes tudósok a „hiányzó láncszemnek” tartottak az emberszabású állati és a már emberi elődeink közti átmenet sorában. Dart ugyanis a koponyacsont alsó harmadának alakjából kikövetkeztetve a fejtartás szögét arra a megállapításra jutott, hogy a Taung-gyerek már bizonyosan felegyenesedetten járt. Mondanunk sem kell, tudós körökben mekkora felzúdulást váltott ki ezzel és hasonló nézeteivel - még azt is megkérdőjelezték, hogy az őskori lelet Afrikából származik, mivel ezt a földrészt korábban nem tartották a legöregebb emberelődök lehetséges lelőhelyének. Ezt a nézetet azóta Afrika-kutató régészkiválóságok sora cáfolta - gondoljunk akár a Leakey családra, akár Donald Johansonra vagy másokra -, hitelt érdemlően alátámasztva Dart szinte valamennyi állítását. NEANDER-VÖLGYI ŐSEMBER. 1857-ben a németországi Neander-völgyben munkálkodó kőfejtők egy azóta sok vitát kiváltott „emberre” bukkantak. A „Neander-völgyi ősember” tulajdonképpen egy halom barna csontból és egy koponyamaradványból állt. Charles Darwin röviddel az esetet követően, 1859-ben adta közre fő művét, A fajok eredete címen, Thomas Huxley pedig szintén ekkortájt nyilatkozott úgy, hogy a természetes kiválasztódás elvén működő evolúció kiváló elméleti keretet biztosít az emberi történelem legkorábbi szakaszainak vizsgálatához. Egyes tudósok elvetették ugyan a Neander-völgyi koponya őskori voltáról alkotott elképzeléseket, mondván, hogy az csupán egy idiotizmusban eltorzult emberi fej, de Huxlev kimutatta, hogy a leletnek igenis emberszabású majomra utaló jellegzetességei vannak, márpedig ebből az következik, hogy az ősembernek a majmok és az ember közti átmenet egyik fejlődési állomásának kellett lennie. Ezt a nézetet támasztották alá aztán azok az 1886-os, a belgiumi Spy község melletti barlangban feltárt hasonló csontvázak, amelyek mellett durván faragott kőszerszámokat és régen kihalt, szubarktikus állatfajoktól származó csontokat is találtak. Ma úgy tartják, hogy a Neandervölgyi ősember legalább százezer éves. A TOLLOND-EMBER. 1950-ben a dániai Tollond-mocsárban két, tőzeget ásó fiatalember egy jó állapotban megmaradt emberi tetemet talált. A halotton nem volt más csak egy bőr fejfedő és egy bőröv, arcán pedig a nyakára feszülő szoros bőrhurok ellenére derűs nyugalom tükröződött. Az archeológusok arra a következtetésre jutottak, hogy a Tollond-embert annak idején valószínűleg kivégezték mint vallási áldozatot. Régészek, anatómusok és botanikusok egyaránt megvizsgálták a maradványokat, az áldozat bőr fejfedőjétől kezdve utolsó vacsorájáig. A test annyira jól konzerválódott a mocsárban, hogy még a haja is megmaradt, és az arcán a borosta is látható volt. (A mocsári tőzeg ugyanis csersavat tartalmaz, ami jó tartósítószer, ráadásul úgy beborította a tetemet, hogy ahhoz nem jutott oxigén, ami beindította volna a rothadási folyamatokat.) A Tollond-ember körülbelül harmincéves lehetett, amikor 2200 évvel ezelőtt feláldozták. A LINDOW-EMBER. 1984 augusztusában egy tőzegtégla-készítő munkás a manchesteri repülőtér mellett elterülő lápon dolgozott, és éppen arra készült, hogy egy adag tőzeget dobjon az aprítógépbe, amikor a tőzegdarabokra tapadt zsombék alatt egy emberi láb vált láthatóvá. Az odarendelt archeológusok az egyik legtökéletesebb állapotban megmaradt ősemberi maradványt tárták fel. A Lindow-emberről a tanulmányok kimutatták, hogy a kelta néptörzshöz, azon belül is valószínűleg az uralkodó kaszthoz, a druidákhoz tartozhatott. A Tollond-emberhez hasonlóan nyilvánvalóan őt is feláldozták egy vallási rituálé keretében, miután körülbelül 2200 évvel ezelőtt egy kísérteties sorshúzásban épp mellőle pártolt el a szerencse. Arcvonásai derűs nyugalmat
árasztottak, jelezve, hogy önként vállalta halálát, holott igencsak kegyetlen véget ért: mielőtt az ingovány vizébe fojtották volna, bezúzták a koponyáját, egy bőrzsineggel elszorították a légcsövét, és átvágták a torkát. Gyomrának és beleinek tartalmát elemezték, és egy félig megemésztett, égett lepénydarabot találtak. Dr. Anne Ross archeológus, a kelta történelem szakavatott tudósa szerint az égett lepénydarab egy korabeli „lottósorsolás” szabályai szerint a vesztest jelezte. Ez pecsételte meg a Lindow-ember sorsát, akit feláldoztak a druida istenek oltárán. Dr. Ross állítása szerint a druida ceremóniák alkalmával vékony árpalepényt sütöttek, aminek az egyik szélét szándékosan hagyták megégni, majd az így kisütött lepényt a rend főpapjai darabokra törték, és egy bőrzsákban körbeadták a ceremónia résztvevői közt. A tagok húztak egy-egy lepénydarabot, és azt a szerencsétlent, akinek az égett darab jutott, feláldozták. A régészek szerint ennek az Angliában talált kelta leletnek különösen nagy jelentősége van Európa ősi történelmére vonatkozóan, mert arra lehet következtetni belőle, hogy a kelták Európa sokkal nagyobb térségeit tartották irányításuk alatt, mint amit korábban hittek róluk. A Kr. e. 2-3. században valószínűleg ők, és nem a germán törzsek uralták például Skandináviát. A MEXIKÓVÁROSI AZTÉK KORONG. 1978-ban egy Mexikóvárosban épülő közművállalat munkásai éppen árkot ástak egy elektromos kábelnek, amikor egy nagy kőkorongba ütköztek. A korongon emberi testrészek véseteit fedezték fel, amiről eszükbe jutott egy ősi legenda, mely szerint az azték holdistennőt bátyja, az azték hadisten megölte és feldarabolta. Bezzeg az elektromos kábel lefektetése rögtön feledésbe merült, mert a terepet régészek hada özönlötte el. Az ásatások során egy négy évszázada eltemetett azték település romjait tárták fel Mexikóváros alatt. Huitzilopochtli templomából több mint száz kultikus áldozati tárgy - kések, kegytárgyak -, valamint az egyik kőlappal borított veremből 34 gyermekkoponya került elő. A gyerekeket - korukat három hónapos és nyolcéves közöttire becsülték - az eső istenének, Tlalocnak mutatták be szent áldozatul. MAMUTOK A BLACK-HEGYSÉGBEN. 1974-ben a dél-dakotai Black-hegység lábánál elterülő Hot Springsben egy új lakótelep alapjait szerették volna lerakni, amikor George Hanson, az egyik földmarógép vezetője hat méterrel a felszín alatt egy csontokkal teli rejtett üreget talált. Hanson fia beszámolt a leletről egykori történelemtanárának, Larry Agenbroad professzornak, aki egy kolumbiai mamut maradványaiként azonosította a csontokat. Az állat 26 000 évvel korábban eshetett a víznyelő üreg fogságába. Mára épületet emeltek a látványosság fölé, így a látogatók pontosan abban a testhelyzetben csodálhatják meg a hatalmas ősállat csontjait, ahogyan az kimúlt. A területen évente egyszer, egy hónapig azóta is rendszeresen ásatásokat végeznek, újabb és újabb leletek reményében. AZ AUSTINI MASZTODONOK. 1985 januárjában, miközben egy leendő huszonkét emeletesre tervezett irodaház alapjait ásták a texasi Austin városában, az egyik markológép vezetője egy épségben maradt elefántagyarat fordított ki a föld alól. Az építésvezető azonnal értesítette a munkálatokhoz hivatalból kirendelt régészt (név szerint Alton Briggst) - hiszen nem ritka, hogy az efféle földmunkák során értékes archeológiai kincsek kerülnek elő -, aki megállapította, hogy az agyar egy valaha élt masztodoné, e mamuthoz hasonló őslényé, mely a mai elefánt őse. A masztodonfosszíliák ritkábbak, mint a mamutleletek; míg masztodonból alig pár százat találtak, addig mamutból több mint 3000 került felszínre. A területen összesen három masztodonagyar került elő, továbbá egy oldalborda, az állat bal felső állkapcsának egy darabja, benne két hatalmas ép foggal, gerinccsigolyák, egy lábszárcsont és egy lábujjcsont. A két fog közül az egyik őrlő annyira sértetlen maradt, hogy elég volt lemosni, máris fényesen ragyogott. A Texas Egyetem paleontológusa, Ernest Lundelius, aki Briggsszel közösen dolgozott a csontok felfedezését követően, különösen szokatlannak tartotta a leleteket. „Nem túl gyakori az olyan szituáció, mint ez is, ahol az állat maradványainak helyzetéből egész egyszerűen megállapítható, honnan érkezett. Masztodoncsontokra eddig általában folyómedrek mélyén találtak, ahová csak úgy kerülhettek, hogy odasodorta őket a víz” - mondta. A kérdéses építési terület, ahol a leletek
előkerültek, egy valaha volt tó kiszáradt medre lehetett, mely eredetileg az Austinon keresztülfolyó Colorado régi folyásiránya mentén helyezkedett el. A masztodoncsontok alatt és felett elhelyezkedő földrétegek radiokarbon kormeghatározása szerint az állat korát körülbelül 15 000 évre becsülhetjük. AZ AKHMÏMI KIRÁLYNŐSZOBOR. 1982-ben éppen előadói körúton jártam, amikor alkalmam nyílt megcsodálni a Kr. e. 1303-től 1237-ig uralkodott II. Ramszesz fáraó kedvenc feleségének szépséges szobrát Akhmïmban, a Nílus partján fekvő felső-egyiptomi városban. A helyi munkások éppen abban az évben tárták fel a leletet. Eredetileg egy új építkezés alapjait készültek kiásni. Bár a szobor harminckét évszázadon át feküdt eltemetve egy ismeretlen templom romjai között, ajkának vörös festéke és szemhéjának kékje még mindig látható volt a sima márványon!
Kiszáradt tómedrek rejtélye BISKUPIN FALUJA. 1933-ban egy osztálykirándulás során egy lengyel iskolaigazgató és tanítványai felfigyeltek rá, hogy a közeli tóból egymástól egyenletes távolságban facölöpök állnak ki. A meredező cölöphegyek felkeltették a kíváncsiságukat, és az igazgató kutatásai fényt derítettek Biskupin falujára, amely 2300 évvel korábban a tó közepén lévő szigetre épült. A falu lakói később elhagyták otthonukat, egyrészt a gyenge termés, másrészt az állandó támadások miatt, így a hely lassan feledésbe és az emelkedő vízszint következtében a tó mélyére merült. Amikor a helyi folyószabályozási munkálatok miatt az 1930-as években a tó vize leapadt, a sziget és a rajta épült falu újból láthatóvá vált. 1934-ben megkezdődött az ásatás, melynek során körülbelül 2,5 hektár területen egy gondosan tervezett faluszerkezet tárult fel, amelyet védelmi okokból valaha kőfalakkal és egy gerendagáttal vettek körbe. A leletek között jó állapotban megmaradt fegyverek, használati tárgyak és cserépedények voltak; a régészek meglehetősen pontosan tudták rekonstruálni szinte az egész falut, benne egy közös tető által összekapcsolt házsorral. Az iskolaigazgató alapos felderítőmunkájának köszönhetően a tó fenekéről felszínre került falu maradványai ma egy addig kevéssé ismert kultúra tanulmányozásának központjául szolgálnak. TITUSVILLE-I KOPONYÁK. 1985-ben a floridai Titusville közelében nemzetközi összefogással lecsapoltak egy tavat, amelynek a medrében váratlanul értékes kincsekre bukkantak. A tó fenekéről több, az iszapos tőzegbe ágyazódott hétezer éves emberi koponya került elő, melyek közül kettőben még az agy maradványai is megőrződtek. A tudósok DNS-mintákat vettek a leletekből - reményeik szerint ezek tanulmányozása révén többet is megtudnak majd az ember genetikai felépítésének változásairól.
Tárgyak, amelyek maguktól kerültek felszínre Néhány ősi lelet többé-kevésbé magától került a felszínre, így az éppen arra vetődő szerencsések lehettek felfedezőik. AZ AURIGNAC-BARLANG. 1852-ben egy útépítő munkás egy nyúlüregben emberi csontot talált a francia Pireneusok lábánál fekvő kis falu, Aurignac határában. A kíváncsi munkás kitágította az üreget, és a mélyben rábukkant egy barlangra, amelyben tizenhét emberi csontváz feküdt, körülöttük átfúrt kagylóhéjak és emlősállatok fogazatai hevertek. Az útépítést vezető ellenőr magához vett néhány darabot a barlangi leletből, hogy azokat paleontológiai vizsgálatnak vesse alá; időközben az esetről értesült Edouard Lartet ügyvéd is, akinek nagy gyűjteménye volt kövületekből. Pár évvel később Lartet maga látogatott el Aurignacba, hogy tovább ásson a barlang környékén így kerültek elő pattintott kőből és agancsból készült ősi szerszámok, valamint mára kihalt emlősök
csontjai. A leletek arról győzték meg Lartet-t, hogy - mivel fémeszközöknek nyoma sem akadt - az aurignaci ősemberek valamikor a kőkorszak elején élhettek. A BAN CHANG-I LELETEGYÜTTES. 1966-ban, a szociológiai munkája során Thaiföldre látogató Stephen Young éppen Ban Chang falujának a határában sétálgatott egy domb oldalába vágott földúton, amikor egy fa kiálló gyökerében megbotolva hasra esett - és egyenesen egy földből kiálló agyagedénybe ütötte bele az orrát! Az út két oldalán további cserépdarabokra lett figyelmes, amelyekről - lévén még mázatlanok - azt gondolta, hogy nagyon régiek lehetnek. Bár a helybéli falusi munkások a terület közvetlen környezetét időközben alaposan kifosztották, amikor néhány évvel később a helyszínre érkezett a Pennsylvania Egyetem régészprofesszora, Chester Gorman, elég volt csak néhány ásónyomnyira leásnia a szomszéd település egyik utcájának kellős közepén ahhoz, hogy további értékes kincsekre bukkanjon. Összesen 18 tonna ásatási anyagot termeltetett ki vizsgálat céljára, és a leletek Délkelet-Ázsia e területének történelmi idők előttre visszanyúló korszakát új elméleti megvilágításba helyezték. A bronz ékszerek és lándzsahegyek keletkezési korát ugyanis Kr. e. 2000 környékére datálta, márpedig a korábbi elképzelések szerint a fémművesség először a Közel-Keleten fejlődött ki, és csak jóval később terjedt el DélkeletÁzsiában, a Kr. e. 500 körüli időkben. FOLSOMI INDIÁN RELIKVIÁK. 1908 őszén egy bizonyos George McJunkin nevű marhapásztor épp az Új-Mexikó határában fekvő kisváros, Folsom felé lovagolt egy vízmosás mentén, amikor megpillantott egy a partoldalból kimeredő csontot. Odaügetett és megrángatta, mire a hatalmas csont a kezében maradt. A csontról csak annyit tudott megállapítani, hogy az nem hasonlít a számára ismerős marha- vagy bölénycsontokhoz. Az esetet követően több év telt el, mire a coloradói Természettudományi Múzeum egyik alkalmazottja, Jesse Figgins, aki maga is ellátogatott a folsomi terepre, kiderítette, hogy a csont valószínűleg egy ősi bölényfaj egyedétől származik, amelyről eddig azt hitték, hogy a jégkorszakban kihalt. Ami azonban még ennél is érdekesebb volt, a csontok körül, illetve azokba ágyazódva fém dárdahegyeket is talált. A Smithsonian Intézet régésze, ifj. Frank Roberts a megmunkált tárgyakat megvizsgálva megerősítette Figgins feltevését, miszerint Amerika ezen részén már a jégkorszak végén, azaz jó tízezer évvel ezelőtt éltek emberek. Ez ötezer évvel korábbi, mint amit a kihalt ősbölény csontjainak felfedezése előtt feltételeztek! A ROSETTE-I KŐ. Az ősi egyiptomi történelem megfejtésének kulcsát tartalmazó rosette-i kő talán a legutolsó a véletlenül felfedezett régészeti leletek sorában. A követ Napóleon seregének egyik tisztje találta meg a Nílus nyugati deltavidékének egyik folyóága mellett, Alexandriától ötven kilométerre nyugatra, a tengerparttól nem messze, Rosetta város közelében fekvő Szent Julien-erőd felújítása közben. A kő ma a British Museumban látható; az intézmény régésze, Carol Andrews így számol be könyvében a felfedezésről: Az 1799-es év júliusának közepén történt felfedezés körülményei nem teljesen tisztázottak. Az egyik változat szerint a kő egyszerűen ott hevert a földön, de ennél valószínűbb, hogy egy ősi faldarab része volt, amit a francia katonák egy csoportjának le kellett volna döntenie, hogy a később Szent Julian névre keresztelt erőd alapjainak kiszélesítéséhez megtisztítsák a terepet a régi romoktól. [...] A faldöntő brigád parancsnokát, egy mérnök hadnagyot, bizonyos Pierre Francois Xavier Bouchard-t és tiszttársait illeti a dicsőség, amiért azonnal felismerték a kő háromféle vésetének jelentőségét: nevezetesen, hogy a kövön ugyanaz a felirat szerepel, három különböző írásformában. Mivel a harmadik véset görög nyelvű volt, azaz el lehetett olvasni, egyértelműnek tűnt a lehetőség, hogy ebből a fordításból kiindulva talán megfejthetők lennének az első pár sor hieroglifái. [...] Amikor a kő augusztus közepén megérkezett Kairóba, azonnal az érdeklődés középpontjába került azok között a tudós elmék között, akiket Napóleon magával vitt Egyiptomba. [...] A legősibb egyiptomi írásformát, a hieroglif írást Kr. u. 394. augusztus 24-én Philae (Jazorat
Filah) szigetén, Egyiptom déli határán használták utoljára. Az utolsó kőbe vésett egyiptomi Felirat alig hatvan évvel idősebb csupán, Kr. u. 452-ből származik, és demotikus formában íródott, ami az Egyiptomban használt háromféle íráskép közül a leginkább hasonlít a folyékony kézírásra. [...] A következő 1370 évben az ősi Egyiptom néma maradt, hiszen írásbeliségének művészete feledésbe merült, és senki nem tudta már kiolvasni sem az ősi hieroglif feliratokat, amelyekkel pedig ott hemzsegtek minden gigantikus emlékművön, sem a hieratikus és demotikus, folyékony kézírásra hasonlító véseteket, amelyekkel papiruszok, kőlapok és agyagtáblák tömkelege volt teleróva. (Andrews: A British Museum könyve a rosette-i kőről) A rosette-i kő feliratainak kibetűzésével többen is foglalkoztak, a hieroglif írás megfejtéséhez többen is hozzájárultak, de a legfőbb érdem Jean-Francois Champolliont illeti, aki közvetlenül a rosette-i követ tanulmányozva fektette le az ősi egyiptomi nyelv máig is elfogadott alapjait. A rosette-i kő hieroglifáinak megfejtése révén végre el lehetett olvasni a monumentális egyiptomi alkotásokon mindenütt előforduló feliratokat, s ezzel kiteljesedhetett a kép arról a csodálatos ősi civilizációról, amely évszázadokon át uralkodott a Nílus két partja mentén.
Amikor a természet nyújt segítő kezet Murphy törvényének egyik változata így hangzik: „A természet természeténél fogva természetellenes.” De nem minden esetben. Többször is előfordult, hogy maga a természet sietett az archeológusok segítségére, és tárta fel önként a múlt ősi titkait. Kiváló példa erre Lucy felfedezése, ami csak félig volt köszönhető a kutatók leleményességének, mert bár tudatosan kutattak hasonló nyomok után, a véletlen - azaz Földanyánk segítő beavatkozása - nélkül nem jutottak volna eredményre. (Ezzel szemben a dél-afrikai Taung-gyermek koponyájának felfedezését teljes mértékben a váratlan szerencse számlájára írhatjuk, hiszen a meszet bányászó munkásoknak egyáltalán nem állt szándékukban fosszíliák után kutatni.) LUCY. 1974 novemberében Donald Johanson antropológus és végzős diákja, Tom Gray ősemberi kövületek után kutatott Etiópia északi-középső vidékén, de csak állati csontokat találtak. Amikor azonban valamivel arrébb sétáltak az ásatás helyszínétől, egy vízmosás mentén a lepusztult földfelszínből egy feléjük meredő csontra lettek figyelmesek, amely évezredekig feküdt elrejtve a rárakódott üledékrétegek és vulkáni hamu alatt, de most felfedte a hirtelen lezúdult esőzéseket követő áradás. A víz ráadásul nemcsak ezt az egy - mint később kiderült - felkarcsontot mosta ki, hanem még többet is: a következő három hét lázas kutatásai nyomán Johanson és kollégái több száz maradványra leltek, és megkezdődhetett a kirakójáték. A csontok mind ugyanahhoz a személyhez tartoztak, egy alig 110 cm testmagasságú felnőtt nőhöz, akit egy akkor igen népszerű Beatles-dal után Lucynak kereszteltek el. Lucy mindenkiből óriási izgalmakat váltott ki, mert akkoriban ő számított az egyik legteljesebben megmaradt, legősibb emberelődnek. A radioizotópos kormeghatározás szerint legalább hárommillió éves lehetett, és medencecsontjából arra következtettek, hogy már ő is felegyenesedve, két lábon járt - legalább egy-két millió évvel a Taung-gyermeket megelőzően. OZETTE INDIÁN EREKLYÉI. Ozette falujának régészeti leletegyüttese egy másik szép példa arra, hogyan járult hozzá maga a természet régóta eltemetve fekvő maradványok félig véletlenen, félig tudatos keresésen alapuló feltárásához. Az esetről a következőképpen számol be Brian Fagan Régészeti kalandok című művében: A Washingtoni Állami Egyetem antropológusának, Richard Daughertynek alig álltak rendelkezésére írásos dokumentumok, amikor belekezdett Ozette falujának ásatási munkálataiba. A Washington északnyugati csücskében meghúzódó, rég elhagyott, kis part menti települést még a makah indiánok alapították, és egy fél évszázaddal korábban még lakták is a falut, de
történelme darabkáinak összerakosgatásához a tudósnak már az indiánok modern leszármazottaihoz kellett fordulnia segítségért. [...] A törzs öregjei szerencsére életben tartották őseik otthonukról szóló legendáit - az egyik monda szerint sok-sok évvel ezelőtt a falut nagy természeti katasztrófa sújtotta: hatalmas sártömeg zúdult rá, és maga alá temette a házakat. Daugherty mindig is gyanította, hogy a legendának lehet valóságalapja, és feltevése 1970-ben be is igazolódott, amikor a kegyetlen téli viharoktól felkorbácsolt tenger árhullámai elöntötték Ozette széles partszakaszát. Az elmosott üledékrétegek alól ősi tárgyak tömkelege került elő kenu-evezőlapát, fából és csontból készült horgok, intarziás díszdobozdarabkák, szigonyhegyek, szőttes fejfedők -, mind-mind abból a korból, amikor Kolumbusz Amerikába érkezett. A tárgyak a sűrű iszapréteg alatt szinte sértetlenül vészelték át az évszázadokat. [...] A makah törzsi tanács azóta múzeumot emeltetett kultúrkincseik megőrzésére és kiállítására. [...] Ahogy ők mondják: „Különleges tisztelettel tekintünk mindarra, ami az Ozette-et borító iszap alól előkerült, hiszen ez a mi népünk öröksége.”
Néha bombák segítettek a feltárásban A második világháború végén Európa legnagyobb városai - London, Berlin, Rotterdam, Hamburg... - a bombázások következtében romokban hevertek. A történtek sajnálatos mivolta ellenére a pusztítás ahhoz is hozzájárult, hogy az archeológusok páratlan felfedezéseket tegyenek. London törmelékei közt például az akkor alapult római és középkori ásatási bizottság tagjai a főváros római kori ősének, a Kr. u. 43-ban a Temze partján lapított Londiniumnak az alapjait vélték felfedezni. Megtaláltak például egy templomot, amit a római katonák körében hajdan népszerű kultusz főistene, Mitrász tiszteletére emeltek. A helyén a tervek szerint irodaház épült volna, de amikor annak alapozásához készülődtek, még mielőtt a munkagépek letarolták volna a templom falait, a köz tiltakozásának hála a kormány arra kötelezte az építtetőt, hogy a római kori szentélyt sértetlen állapotban telepítse át egy közelben kijelölt helyre, ahol az ma is a város múltjával ismerkedő látogatók százait vonzza.
Fiúk és barlangok A barlangok iránt érzett gyermeki kíváncsiság legalább két alkalommal szintén hozzájárult ahhoz, hogy az emberiség értékes régészeti információk birtokába jusson. A LASCAUX-BARLANG. Történt 1940-ben, hogy négy kamasz fiú felfedezőútra indult a délfrancia Montignac városa melletti erdőbe, ahol is egy lyukra bukkantak a földben. Kíváncsiak lévén megnagyobbították a száját, és bekúsztak a szűk üregbe, amelynek a vége egy föld alatti barlanggá szélesedett. Legnagyobb ámulatukra, olajlámpásaik fényében ragyogó színes állatrajzokat vettek észre körben a fehér mészkőfalakon és a barlang mennyezetén. Felfedezésükről beszámoltak volt iskolaigazgatójuknak, aki azonnal telefonált Henri Breuil apátnak, a prehisztorikus művészetek avatott szakértőjének. Breuil abbé menten a helyszínre sietett, hogy maga tanulmányozza a barlangrajzokat, és alapos kivizsgálás után kijelentette róluk, hogy az ősi ábrázolások minden kétséget kizáróan eredetiek. Amikor a felfedezés híre eljutott az emberekhez, a helyet archeológusok, újságírók és közönséges turisták özönlötték el, akik kis csoportokban, felügyelet mellett léphettek a barlangba. A második világháború lezárását követően a francia kormány és a földbirtok tulajdonosa biztonságosabb bejáratot építtetett, és további óvintézkedéseket vezetett be a festmények megóvása érdekében. Azóta látogatók ezrei jártak a Lascaux-barlangnál, amely mellett elkészült egy tökéletes másolat is, így ma már anélkül csodálhatók meg a falfestmények, hogy a pótolhatatlan eredeti alkotásokat félteni kellene a pusztulástól. A HOLT-TENGERI TEKERCSEK. 1947-ben egy beduin pásztorfiú elkóborolt kecskéje után
keresgélt a Holt-tenger északnyugati partja mentén húzódó hegyek csupasz szikláinak rengetegében. Az egyik sziklában egy keskeny nyílást fedezett fel, és a résen át behajított egy kődarabot, mire belülről egy cserépedény kettérepedő hangját hallotta. A zajtól megijedve elfutott, de később egy barátjával visszatért a tetthelyre: együtt bemásztak a lyukon, és a barlang padlóján több nagyméretű agyagkorsót találtak. A korsók némelyikében ősi, lenvászonba csomagolt pergamentekercsekre leltek. A fiúk hazavitték az írásokat a beduin táborba, később pedig eladtak néhányat a pár kilométerrel nyugatabbra, Jeruzsálemben székelő szíriai érseknek. Az érsek, aki több szakértőnek is megmutatta a kézirattekercseket, csak hogy azok egytől egyig értéktelennek nyilvánítsák őket, végül az éppen Jeruzsálemben tevékenykedő amerikai keletkutató szakcsoporthoz fordult. Dr. John C. Trever és dr. William Brownlee az írások archaikus héber betűit megpillantva azonnal felismerték, hogy a dokumentumok szenzációs, felbecsülhetetlen értékű kincseknek számítanak. Az egyik tekercs részleteiről - a bibliai Ézsaiás könyvének egy másolatáról - készült fényképfelvételeket eljuttatták hát dr. William F. Albrighthoz, a Johns Hopkins Egyetem héber (paleográfiával) írástörténettel foglalkozó szaktekintélyéhez, aki pontos kormeghatározást adott: a tekercs szerinte a Kr. e. 1. századból való volt. Dr. Albright „teljességgel hihetetlennek” nevezte a tekercseket. Írásszakértői kormeghatározását később C14-es izotópos vizsgálattal is megerősítették. Ezek a pergamenek a legtöbb addig talált, bibliai történet töredékeit tartalmazó kéziratnál ezer évvel voltak régebbiek. Az arabok és a zsidók között fennálló fegyveres összetűzések miatt a további felderítésre egészen 1949-ig nem volt mód, ráadásul az akkor újra megindult kutatás a tekercsek lelőhelye után - csakúgy, mint az egykori készítőikről és elrejtőikről való információgyűjtés - sikertelennek bizonyult. A területen élő elszegényedett beduin törzsek azonban - akik a még birtokukban lévő tekercseket rég eladták a kapzsi jeruzsálemi könyv- és régiségkereskedőknek - felismerték az újabb pénzszerzési lehetőséget, és megfeszített munkával elkezdték átfésülni a Holt-tenger mellett elterülő kopár júdeai sivatag hegyeinek minden kis rését és repedését. 1952-ben aztán, alig pár száz méterre az 1. számú barlangtól, ahol a beduin fiú az első tekercseket találta, a kumráni romok közvetlen közelében kormos vályogfalmaradványokra figyeltek fel. Az ennek nyomán elindult intenzív keresésben a beduinok mellett már szakképzett régészek is részt vettek, és hamarosan feltárult előttük egy ősi, aszketikus életet élő zsidó szektának, az esszénusoknak egy kolostori települése. Ők írták hát és rejtették el a pergamentekercseket, nyilvánvalóan azzal a szándékkal, hogy a rómaiak vallási üldöztetéseinek lezárulása után majd visszatérjenek értük. Azóta összesen mintegy 400 önálló tekercs több ezer töredéke került elő, köztük az Eszter könyvének kivételével valamennyi ótestamentumi írás ősi eredetije. A leletek teljes értékű feldolgozása és értelmezése talán több évtizedes munkát igényel majd még, de az már most is egyértelmű, hogy a Bibliáról alkotott eddigi hézagos ismereteinket jelentősen kibővíthetjük általuk. Jobban megérthetjük belőlük azt a kulturális-vallási közeget, amibe Jézus beleszületett, és először a történelem során, végre a misztikus esszénus közösség is lelepleződik talán.
Szivacshalászok Az évszázadokkal ezelőtt elsüllyedt hajók nagyszerű emléktárai azoknak az ősi időknek, amikor még a habokat szelték. Ám egészen a legújabb időkig, amikor felderítésükre már olyan fejlett eszközök állnak rendelkezésünkre, mint a magnetométer, a szonár vagy a távvezérelhető videokamera, a tengerek mélyén nyugvó roncsokról és azok rakományáról a legpontosabb információkkal a Földközi-tenger szivacshalászai szolgáltak. Ezek az egyszerű emberek, miközben a tenger fenekéről - olykor harmincméteres mélységből is! - szivacsállatokat hoztak a felszínre, sokszor akadtak elsüllyedt kincsek nyomára. Ahogyan az egyik óceánkutató, George Bass a National Geographic 1987-es decemberi számában fogalmazott: Hosszú évek tapasztalata mondatja velünk, hogy az elsüllyedt hajóroncsok holléte felől
leginkább a török szivacshalászhajók búvárjainál érdemes érdeklődni. [...] Információik sokkal értékesebbek, mint a legkiválóbb szonárok vagy magnetométerek adatai. [...] Egy nyári szezon alatt 25 halászhajó búvárjai összesen nagyjából 20 000 órát töltenek a víz alatt, a tengerfenéken kutatva a szivacsállatok után. Bár a következőkben felsorolandó felfedezések véletlenen és találékonyságon alapuló természetét némileg árnyalja az a tény, hogy a régészek tulajdonképpen a szivacshalászoktól származó információk alapján jutottak eredményre, a hajóroncsoknak először nyomára bukkanó szivacshalász búvárok végül is soha nem az ősi kincsek, csupán szivacsállatok reményében merültek alá a tenger mélyére, így ezeket az ismeretlen emberek nevéhez fűződő leleteket talán mégiscsak a véletlen számlájára írhatjuk. BRONZKORI HAJÓRONCS TÖRÖKORSZÁG PARTJAINÁL. A felfedező-búvár Peter Throckmorton azután találkozott egy török szivacshalász hajó tagbaszakadt kapitányával, hogy az egy antik bronzszobrot és egy agyagurnát hozott a felszínre egyik földközi-tengeri merülése után. A kapitány eleinte rosszallón figyelte a modern felszereléseikben feszítő amerikai búvárokat - szerinte az oxigénpalackok és a búvárruhák csak turistáknak valók, nem igazi búvároknak -, de aztán hamarosan ő és legénysége is megbarátkozott a kellékekkel és azok viselőivel. Mi több, a fiatalabb búvárok meg is tanulták a könnyűbúvár-felszerelés használatát, és sutba dobták régi, még fémből készült sisakjaikat. 1958 nyara a várakozásokkal ellentétben eseménytelenül telt el, de egy céltalanul odavetett megjegyzés - miszerint az egyik búvár állat alakú rozsdás bronzrudakat látott a mélyben - a következő nyáron visszacsábította Throckmortonékat, akik ezúttal nyomára is bukkantak egy bronzkori hajóroncsnak. Bár magát a hajót nem sikerült megtalálniuk, rengeteg bronzöntvényt, lándzsahegyeket, fejszéket és durván megmunkált agyagedényeket hoztak a felszínre. A rossz időjárási körülmények abban az évben sajnos meghiúsították a további keresést, de a munkálatok 1960 nyarán ott folytatódtak, ahol előző évben abbamaradtak. Végül meglett maga a hajótest is, legalábbis a gerinc maradványai, és annyi rakomány, amiből már meg lehetett állapítani, hogy az ősi vízi jármű valamikor Kr. e. 1200 táján hajózott ki utolsó tengeri útjára. A hullámsírból előkerült több mint egy tonnányi bronz- és réztárgy azóta a törökországi Bodrum múzeumának gyűjteményét gazdagítja. GÖRÖG HAJÓ CIPRUS PARTJAINÁL. A ciprusi vizeken a Kr. e. 4. században elsüllyedt görög hajóra szintén egy szivacshalász útmutatásai alapján akadtak rá. A helyi búvár egy rakás korabeli agyag boroskorsóra, vagyis amforára lelt a tengerfenéken, ami az idő tájt gyakori rakománya volt a Földközi-tengert árszelő kereskedőhajóknak. 1970-ben a National Geographic júniusi számában Michael Katzev idézi a ciprusi búvárt, aki azt mesélte el, hogyan talált rá az edényekre először, és milyen nehéz volt később visszatalálnia a helyszínre: Szivacsokért merültem alá, amikor egyszer csak azt láttam, hogy a hajóm horgonya kezd elsodródni. Utána úsztam, és láttam, ahogy épp átbucskázott az amforák halmán. Ekkor azonban fel kellett merülnöm a felszínre levegőért, és a heves szélviharban nem volt időm pontosan bemérni a pozíciómat. Három éven keresztül próbáltam újra rátalálni az edényekre. Önnek nagy szerencséje van, csak pár hete, hogy másodszor is megpillantottam őket. De most már az összes az öné lehet. Csak igazi régészeket engedek a közelébe! Olyanoknak tartogattam a titkot, mint amilyen a maga csapata, hogy biztos kezekbe kerüljön a rakomány, és hogy a falumat illető elismerés se maradjon el. Mert soha ne feledje: a hajó Kyrenia történelméhez tartozik, annak egy antik darabja! A fa hajótest szinte sértetlenül megmaradt, hála egyrészt a homoknak, ami huszonkét évszázadon át beborította, másrészt annak az ólomhéjnak, amit valószínűleg a hajóférgek elleni védelem gyanánt erősítettek rá építői. A legénység azonban talán túlságosan is bízott a fémpajzsban, és nem is
gondolta, hogy majdan ennek köszönheti halálát: amint ugyanis azt a régészeti vizsgálatok kimutatták, a férgek az ólomborítás alatt annyira beleették magukat a fába, hogy a járataikba szivárgó víz nagy valószínúséggel hozzájárult a hajó elsüllyedéséhez. BRONZKORI HAJÓ ULU BURUNNÁL. 1973-ban George F. Bass, a Texasi A&M Egyetem tengeri régészettel foglalkozó professzora megalapította a Tengeri Régészeti Intézetet (INA). Az INA a Nemzeti Földrajzi Társasággal, a Nemzeti Tudományos Alapítvánnyal, a Nemzeti Bölcsészettudományi Alapítvánnyal, valamint az Egei-tengeri Őstörténeti Intézettel karöltve támogatta az Ulu Burun térségében elsüllyedt hajóroncs feltárási munkálatait, melyek 1984-ben kezdődtek, és 1988-ban még mindig folytatódtak. Az Ulu Burun-i hajóroncsról először 1982 nyarán kaptak szárnyra a hírek, amikor egy fiatal szivacshalász búvár arról számolt be hajóskapitányának, hogy munka közben különös, „füles fémlapokat” látott négy-öt méter mélyen a tengerfenéken. A hajóskapitány a leírásból rájött, hogy az ráillik azokra a bronzkori fémtárgyakra, amelyeknek a fénymásolatait az INA adta közre a hajótulajdonosoknak. Továbbította hát a hírt az INA-nak, s a szervezet búvárjai 1983 nyarán meg is kezdték a felmérést és az előmunkálatokat. Dr. Bass már az első rajzok és fényképfelvételek láttán elragadtatottan így kiáltott fel: „Minden régészek álmával állunk szemben!” A roncsból azóta valóban több ezer lelet került elő, mindannak a hét civilizációnak a kultúrkincsei, amelyek a Földközi-tenger keleti partjait a bronzkor utolsó periódusában - Tutanhamon uralkodása és Trója eleste idején - lakták. Íme, egy kis ízelítő a leletek hosszú listájából: több száz réz- és ónöntvény (a két fémet ötvözve állították elő a bronzot); egy aranyserleg; egy mükénéi égetettagyag-csésze, amit annak idején, 3300 évvel ezelőtt időmérésre használtak; egy apró aranyszkarabeusz Nefertiti királynő nevének vésetével; afrikai ébenfa, amilyenből Tutanhamon sírkamrájának a bútorai is készültek; balti borostyángyöngyök; valószínűleg Kánaán földjéről származó kobaltkék üvegtárgyak; illatosítóként használt, aromás gyantával teli amforák; százával azoknak a puhatestűeknek a vázai, amelyekből a királyi rangot jelző tirrénbíbor színt állították elő; végezetül egy kis fa-„könyvecske” darabjai, melynek lapjait elefántcsont foglalat tartotta össze. Ez utóbbi talán a föld legrégebbi könyve: a falapokat viasszal vonták be, és arra rótták a szöveget egy írónád segítségével. A viasz nem maradt ugyan meg, de egyik alapanyagát megtalálták egy lepecsételt amforában. A hajógerincet alkotó fagerendákat csapolással rögzítették egymáshoz, amit aztán keményfa szögekkel is megerősítettek, pontosan úgy, ahogyan Homérosz leírta a hajóépítés menetét az Odüsszeiaban. A leletanyag folyamatos régészeti feldolgozása során az INA munkatársainak meggyőződésévé vált, hogy a hajó nagyon különleges lehetett: talán éppen az uralkodónak szállította volna rakományát, és elsüllyedése valószínűleg sok befolyásos személynek jelentett iszonyú sorscsapást a Kr. e. 14. században. Kincseinek véletlenszerű felfedezése azonban nagyban hozzájárult ennek az archaikus kornak a jobb megismeréséhez. Utóirat Természetesen számos régészeti felfedezés akad, amelyek igenis komoly szaktudást igénylő tervezés - vagy ahogy azt Sir Derek Barton mondaná, régészeti „koncepció” kidolgozása (minderről lásd a 35. fejezetet) - előzött meg. Hogy a példák sorából csak az egyik legnevezetesebbet emeljük ki, ilyen volt a Titanic feltárása. Ez az egész nyugati világ érdeklődését felkeltő esemény sokak briliáns tervezőmunkáját dicséri, nem beszélve a kifejezetten erre a feladatra kitalált tudományos felszerelésekről. A National Geographic gazdag képanyaggal illusztrált cikkekben kétszer is beszámolt az esetről (lásd az 1985-ös és 1986-os decemberi számokat), Robert D. Ballard pedig egy teljes könyvet szentelt a történet feldolgozásának - A Titanic felfedezése című műve 1987-ben jelent meg.
19. Véletlen csillagászati felfedezések A Nagy Bumm 1964-ben a New Jersey-i Holmdelben székelő Bell Laboratórium két tudósa, Arno Penzias és Robert Wilson éppen egy rádióantennát alakítottak át, hogy az addig a korai kommunikációs műholdak jeleit fogó berendezés ezután sokkal prózaibb célokat szolgáljon - az űrből érkező rádióhullámokat vegye majd. Menet közben igyekeztek minden zavaró tényezőt kiszűrni, hogy a földi rádióállomások háttérzaja ne befolyásolja a vételt. Még az antenna szárai közt fészkelő galambpárt is „kilakoltatták”, és kipucolták a műholdvevő tányérjából - ahogy tudományos eleganciával megfogalmazták – „a lerakódott fehér üledéket, amely nem vezette az áramot”. Mindezen óvintézkedések megtétele után azonban még mindig azt tapasztalták, hogy van valami sistergő háttérzaj, olyasmi, mint amilyet a légköri zavarok szoktak okozni a rádióadások vételében. A csillagászok elképzelései szerint világegyetemünk 15 milliárd évvel ezelőtt keletkezett egy hatalmas ősrobbanásból, melynek során az addig egy pontba sűrűsödött anyag kiáradt. Ezt az elméletet a hangzatos Nagy Bumm névvel illették. A robbanás után óriási energiaáradat szabadult fel, ami azóta is csak csökken. A Princeton Egyetem asztronómusa, James Peebles már 1965-ben ismertette a fenti elképzelést egy tudományos konferencián a Johns Hopkins Egyetemen. A Bell Laboratórium kutatói, Penzias és Wilson hallomásból ismerték kollégájuk felvetését. Amikor a Princeton és a Bell kapcsolatba lépett egymással, hogy a Nagy Bumm-elméletet illető információikat kicseréljék, a tudósok arra a megállapításra jutottak, hogy a „zaj”, amit a Bell rádióantennája fogott, éppen akkora energiának felel meg, mint amekkorának a Nagy Bumm óta megmaradt sugárzásnak lennie kell. Álláspontjukat tréfásan így összegezték: „Vagy az univerzum születésének lettünk hát tanúi, vagy - ahogy az egy asztrofizikai népmesében szerepelne - egy kupac galambszarba tenyereltünk bele!” A hivatalos szervek nyilvánvalóan az első, sokkal tudományosabb végkövetkeztetést fogadták el, hiszen Penzias és Wilson 1978-ban megkapta a fizikai Nobel-díjat.
Pulzárok Jocelyn Bellnek és Anthony Hewishnek esze ágában sem volt pulzárokat felfedezni 1967-ben. Miért is lett volna, hisz akkoriban még senki sem sejtette, hogy a neutroncsillagok impulzusos rádiójeleket sugároznak. Az év nyarán a Cambridge Egyetem két tudósa csupán azzal próbálkozott, hogy megmérje valahogyan a rádióhullám-források kiterjedését, mégpedig oly módon, hogy a bolygóközi térbe kisugárzott rádiójeleikre érkezik-e „válasz”. Bell azonban valami szokatlant észlelt a Cambridge-i teleszkóp által rögzített heti kimutatási görbéken: minden éjjel sugárkitörések jelei mutatkoztak a rajzokon. Szeptember végére ő és Hewish kizárták annak a lehetőségét, hogy a jelek bárminemű földi sugárzásból adódnának, ráadásul megfigyelték, hogy a kitörések minden éjjel korábban jelentkeznek, minthogy felkelnének a csillagok. Amikor aztán a jelek novemberben felerősödtek, a két asztronómus rövid, de annál egyenletesebb impulzusokat észlelt, ezért Bell elkezdte visszamenőleg átnézni a korábban rögzített adathalmazt, és azokban további három hasonló pulzálást fedezett fel. Amikor közzétették megfigyeléseiket, a szakma kiválóságai mind a megoldáson kezdték törni a fejüket, és születtek is magyarázatok szép számmal, az egészen blőd, mókás értelmezéstől kezdve („kis zöld marslakók üzenetei”) a komoly elméleti felvetésekig (miszerint valamilyen csillagászati objektum kelti az impulzusokat). A végső és azóta is elfogadott magyarázatot David Staelin és Edward Reifenstein adta meg, a
nyugat-virginiai Green Bank Nemzeti Rádiócsillagászati Obszervatóriumának két kutatója, akik a Rák csillagkép Nebula halmazának közepén találtak egy „pulzárt”. A pultárok tulajdonképpen neutroncsillagok, azaz valaha volt szupernóvák felrobbanása után megmaradt csillagászati holttestek.
A Plútó holdja James Christy, az Egyesült Államok Tengerészeti Obszervatóriumának kutatója 1978-ban egy gép műszaki hibájának köszönhette, hogy véletlen csillagászati felfedezést tett. Christy éppen a Plútó keringési jellegzetességeinek megfigyelésével foglalatoskodott, ezért speciális mérőműszerébe, a csillagletapogató Star Scanbe egy a Plútó képét rögzítő fotólemezt helyezett. Csakhogy ekkor arra lett figyelmes, hogy a bolygó képe torz, megnyúlt: azt gondolván, hogy maga a fotólemez hibás, máris dobta volna azt a szemétbe. Szerencsére azonban - mint később kiderült - éppen abban a másodpercben bedöglött a műszer, így Christy előbb hívott egy elektroműszerészt, hogy az javítsa meg a gépet. A szerelő megkérte Christyt, hogy maradjon a közelében, hátha javítás közben szüksége lesz a segítségére. A szerelés egy órán át tartott, ezalatt Christynek módjában állt közelebbről is szemrevételezni a fotólemezt, és úgy döntött, ha már így alakult, akkor átnyálazza a bolygó fényképarchívumát. Rögtön az első képről, ami a kezébe akadt, a következő feljegyzést olvasta: „A Plútó felvétele. Torzan megnyúlt. Hibás lemez. Szemét.” Több sem kellett neki, villámgyorsan tovább böngészte a régebbi képeket, és az 1965-1970 közötti időszakban még hat olyat talált, amelyeken a kép torzulását hasonló dudor okozta. Mint azt további kutatásaiban kiderítette, a kidomborodás nem a fotólemezek egyenetlensége volt, hanem bizonyíthatóan a Plútó egyik holdja! Ha a csillagletapogató Star Scan készülék éppen el nem romlott volna, az új hold felfedezése is elmaradt volna.
20. Véletlenül felfedezett gyógyszerek Inzulin 1889-ben Strasbourgban a hasnyálmirigy emésztésben betöltött szerepének tanulmányozása közben Joseph von Mering és Oscar Minkowski kísérleti céllal, műtétileg eltávolította egy kutya hasnyálmirigyét. Egy nappal később az egyik laboráns asszisztens arra hívta fel a figyelmüket, hogy a kutya vizelete körül csak úgy hemzsegnek a legyek. A két tudósnak felkeltette az érdeklődését ez a szokatlan jelenség, és megvizsgálták a vizeletet: kiderült, hogy azért vonzotta a legyeket, mert tele volt cukorral. A cukor vizelettel történő kiválasztása a cukorbetegség jellegzetes tünetének számít. Von Mering és Minkowski rájött, hogy első ízben lehettek szemtanúi egy kísérleti állat cukorbeteggé válásának. Mivel az állatnak nem volt meg a hasnyálmirigye, kézenfekvőnek tetszett az összefüggés a szerv hiánya és a cukorbetegség kialakulása között. Von Mering és Minkowski idővel bebizonyította, hogy a hasnyálmirigy olyan váladékot termel, amely szabályozza a szervezet cukorfelhasználását, és e szekréció hiányában a cukor emésztésében rendellenességek következnek be, ami végeredményben a cukorbetegség tüneteiben nyilvánul meg. 1921-ig azonban a sok kísérlet ellenére mindhiába próbálták izolálni a mirigyváladékot. Akkor két kutató, Frederick G. Banting, egy ifjú kanadai orvos és Charles H. Best, aki akkor még csak egyetemi hallgató volt a Torontói Egyetemen, John J. R. MacLeod professzor vezetésével az intézet
laboratóriumában azzal próbálkozott, hogy megoldást találjon a problémára. Az egészséges kutyák hasnyálmirigyeiből kivont váladékot beinjekciózták olyan állatokba, amelyeket előzőleg a hasnyálmirigyük eltávolítása révén cukorbeteggé tettek, és azt tapasztalták, hogy a kutyák vércukorszintje normalizálódik, és a vizeletükből is eltűnik a cukor. A kutyák általános egészségi állapota napokon belül helyreállt. MacLeod professzort izgatni kezdték az eredmények, és kidolgozott egy új eljárást a hasnyálmirigy termelte hormon kinyerésére, valamint meghatározta az oltóanyag pontos dózisát. Ő javasolta a hormonális váladék megnevezésére az inzulin szót is, mivel kiderült, hogy azt a hasnyálmirigy elszigetelt sejtjei, az úgynevezett Langerhans-szigetek termelik. Egy éven belül szarvasmarhák hasnyálmirigy-kivonatának tisztított változatát cukorbeteg embereken is kipróbálták, sikerrel: a betegség jelei megszűntek. Az egyik első páciens egy önként jelentkező, súlyos cukorbeteg volt, Banting jó barátja és osztálytársa. Állapota a kezelések hatására jelentősen javult, így a további, gyógyszerészeti arányok megállapítására szolgáló teszteket is vállalta. 1922-t megelőzően, amikor az inzulint először alkalmazták klinikai keretek között, a cukorbetegséget legfeljebb orvosi diétával kezelték, így próbálták a tüneteket minimalizálni és a betegek élettartamát meghosszabbítani. Ez a módszer azonban korántsem volt kielégítő. A cukorbetegség súlyos következményekkel járt, a beteg előbb teljesen legyöngült, elerőtlenedett, majd végül a legtöbb esetben elhunyt. Nagy volt ráadásul a fertőzésveszély, a műtéti beavatkozás inkább volt kockázatos, mint sikerrel kecsegtető, és a gyermekszülés mind az anyára, mind a magzatra nézve életveszéllyel járt. Az inzulin ezzel szemben képes megszüntetni a cukorbetegség szinte valamennyi válfaját, csökkenti vagy teljesen felszámolja a betegséggel járó veszélyeket, biztosítja az aktivitást, és meghosszabbítja az életet. Banting és MacLeod 1922 januárjában olvasta fel beszámolóját az Amerikai Fiziológiai Társaság előtt az inzulinkivonat cukorbetegség elleni klinikai alkalmazásáról. 1923-ban kettejük közt osztották meg az orvosi Nobel-díjat. A felfedezés és annak elismerése között eltelt figyelemre méltóan csekély időnél semmi sem bizonyítja jobban az inzulin orvosi gyakorlatban betöltött kulcsfontosságú szerepét. Az inzulin maga tulajdonképpen egy fehérje, egy természetes polimer, amit 51 speciális sorrendben egymáshoz kapcsolódó aminosav alkot - a szénhidrogének két gyűrűben fonódnak össze. A szarvasmarhák inzulinjának aminosavgyűrűs szekvenciafelépítését 1953-ban Frederick Sanger tárta fel a Cambridge Egyetemen; teljesítményéért 1958-ban elnyerte a kémiai Nobel-díjat. Bár az inzulint alkotó aminosavak gyűrűs szekvenciája a különböző állatfajoknál némileg eltér egymástól, a szénhidrogének, köztük a cukor emberi emésztésének általuk történő szabályozását mindez nem befolyásolja. Éppen ezért lehetőség van arra, hogy ha valaki, tegyük fel, allergiás lenne a lovak hasnyálmirigyéből nyert inzulinra, akkor átválthasson a sertésinzulinra. A legutóbbi időkig az emberi cukorbetegség kezelésére minden esetben e két állat, a ló és a sertés hasnyálmirigyéből kivont inzulint használták. A génsebészet térnyerése óta azonban, amióta tudjuk, hogy a DNS miként szabályozza a fehérjeszintézist, az egyik nagy gyógyszeripari vállalat emberi inzulin előállításával kezdett kísérletezni, mégpedig egy Escherichia coli nevű baktériumból. Ez a módszer azért tűnik különösen ígéretesnek, mert kimeríthetetlen inzulinforrást biztosítana, szemben a mai, állati eredetű inzulinkészletek véges voltával. Von Meringre és Minkowskira ma jobbára nem az emésztési folyamatok kutatásában betöltött szerepük miatt emlékezünk, hanem azért az úttörő munkáért, amit a cukorbetegség okának felderítése és kezelésének kidolgozása terén tettek. Banting és Best kétségtelenül több elismerést vívott ugyan ki magának e félelmetes betegség megfékezéséhez való hozzájárulásukkal, de a kezdeti leleményesség és éleslátás mindenképpen von Meringet és Minkowskit dicséri, akik azonnal reagáltak arra a jelenségre, amikor is a legyek körüldongták a hasnyálmirigyétől megfosztott kutya vizeletét. Ha e véletlennek tűnő fejlemény észrevétlen marad, ha csupán egy bosszantó, de jelentéktelen esetnek titulálják, akkor a cukorbetegség talán még ma is sokkal több halálos áldozatot követelne.
Allergia, túlérzékenység és az antihisztaminok Charles Robert Richet 1913-ban az allergiák és a túlérzékenység terén tett felfedezései miatt érdemelte ki az orvosi Nobel-díjat. Richet 1850-ben, Párizsban egy klinikai sebészprofesszor fiaként látta meg a napvilágot. Idővel maga is a fiziológia professzora lett, ám érdeklődési köre túlmutatott szakmája keretein. Írásokat publikált az élettan kémiája, a patológia, a gyógyszerészet és a pszichológia tárgykörében; de a repülés fejlődését is szorosan nyomon követte, mi több, maga is konstruált egy repülőgépet. Aktív résztvevője volt továbbá a kor békemozgalmainak - a sors iróniája, hogy egyik fiát éppen egy első világháborús pilótabevetés közben veszítette el. Díjnyertes munkája egy teljesen váratlan eredményből fakadt. A Nobel-díj átadási gálán Richet szerényen így írta le felfedezésének véletlen körülményeit: Hadd meséljem el önöknek, miként is figyeltem meg ezt a jelenséget az első alkalommal. Később aztán eredetének a részleteiben is elmélyedhetünk talán. Mint látni fogják, maga a felfedezés egyáltalán nem hosszas töprengés vagy elmélyült gondolkodás révén született, pusztán egy egyszerű megfigyelésből, ami mintegy véletlenül történt; úgyhogy ha valamiért megtiszteltetés jár nekem, hát legfeljebb csak azért, amiért nem utasítottam el azokat a teljesen nyilvánvaló tényeket, amelyek feltárták magukat előttem. Richet a következőkben kitért annak a hajóútnak a leírására, melynek során Monaco hercegének, Albertnek a jachtján a hólyagmedúza mérgének tanulmányozására buzdította őt őfelsége, mivel az állat kegyetlenül fájdalmas csípéseit akkoriban több tengerben fürdőző turista is kénytelen volt elszenvedni. Amikor azonban Richet visszatért Franciaországba, ahol a Párizsi Egyetemen az élettan professzora volt, csak nehézségek árán tudta volna beszerezni az állatot, ezért úgy döntött, inkább egy másik faj mérgét kezdi tanulmányozni: az európai tengerpartok szikláin százával előforduló tengerirózsa csápjainak mirigyváladékát. Kivonta a méreganyagot, glicerinnel elegyítette, és kísérleti kutyákon próbálta meghatározni a már mérgező dózis nagyságát. A próbák kivitelezése nem volt épp a legegyszerűbb, mivel a méreg igen lassan hatott, néha több nap is eltelt, mire tünetei megnyilvánultak. Néhány kutya - valamilyen ismeretlen okból kifolyólag, vagy mert nem kaptak halálos méregadagot - túlélte az esetet, ezért amikor pár hét elteltével láthatóan teljesen helyreállt az egészségük, újra felhasználták őket a kísérlethez. Ekkor azonban valami különleges és előre nem látható dolog történt. Az első méregadagot túlélt kutyák, akik másodszorra sokkal kisebb dózist kaptak, azonnal rendkívül erős tüneteket produkáltak: hánytak, elvesztették az eszméletüket, fulladásos rohamaik voltak, sőt némelyikük bele is halt a mérgezésbe. Richet így folytatta beszámolóját: Többször is megismételtük ezt az alapvető kísérletet, így 1902-re három fő jellegzetességét tudtuk megállapítani a túlérzékenységnek: először is, az egyszer már beoltott állat másodszorra sokkal érzékenyebben reagált a méregre, mint egy új kísérleti egyed; másodszor, azok a tünetek, amelyek a másodszori oltás után jelentkeztek - nevezetesen az idegrendszer azonnali és teljes összeomlása - egyáltalán nem hasonlítottak az első oltás után mutatott tünetekre; és harmadszor, ez a fajta túlérzékenység csak akkor jelentkezett, ha a két oltás között legalább három-négy hét úgynevezett lappangási időszak eltelt. Richet és munkatársai azzal folytatták az érzékennyé válás általános jellemvonásainak feltérképezését célzó kutatásaikat, hogy minimális adagokban különböző fehérjéket injekcióztak be a kísérleti állatokba. Richet például azzal igazolta a hatás átíródását, hogy egy már érzékennyé tett állat vérmintáját egy még egészséges állatba oltotta, amelyen ezután szintén kiütköztek a betegség tünetei. A vivőanyagról így sikerült kimutatni, hogy az valamilyen vérben hordozott kémiai vegyület.
Richet maga alkalmazta először a túlérzékenység (anafilaxis) kifejezést, mint a kórmegelőzés (profilaxis) ellentétét, amikor az immunrendszer a kórokozók vagy méreganyagok szervezetbe kerülése esetén egészséges módon működésbe lép - Richet mellesleg ezt a területet is kutatta. A túlérzékenység helyett, annak szinonimájaként ma leginkább az allergia szót használjuk. Az allergiás betegségek ma a belgyógyászat külön szakágát képviselik. Két fő gyógymód kínálkozik rájuk. Az egyik az érzékenység megszüntetése, vagyis az immúnissá tétel, ami akkor lehetséges, ha ismert az ellenanyagképzést kiváltó úgynevezett antigén. A módszer lényege, hogy az allergiás reakciót valószínűsíthetően kiváltó anyagokból rövid időközönként minimális mennyiségeket juttatnak be a szervezetbe, és addig fokozzák a dózist, amíg a páciens szervezete ellenállóvá nem válik az adott allergénekkel szemben. A másik kezelésmódot a hisztamingátló gyógyszerek jelentik - azok a szerek, amelyek kioltják a hisztamin hatását, ami akkor szabadul fel a szervezetben, amikor az az allergiát kiváltó anyagokra reagál. Valószínűleg sokan találkoztak már ilyen hisztamingátló gyógyszerekkel, hiszen azok a mai gyógyszerpiac jelentős hányadát teszik ki; receptre és vény nélkül is több fajta kapható belőlük. Az orvostudomány ezen szakágának kibontakozása tehát Charles Richet munkásságával vette kezdetét. Kutatásait pedig egy kísérleti jószág váratlan reakciói indították útjára, amikor is egy kutya a tengerirózsa mérgére túl érzékenyen reagált. Richet az állat különös viselkedését látva kezdett el kutatni, és találta meg az eset magyarázatát.
A nitrogén alapú mustárgáz és a rák kemoterápiás kezelése Azzal, hogy a második világháborúban harcoló csapatok véletlenül mustárgázfertőzésnek lettek kitéve, a rák kemoterápiás kezelése fordulópontjához érkezett. A mustárgáz tulajdonképpen egy folyékony méreganyag, amelyet a második világháborús ellenfelek sohasem vetettek be ugyan egymás ellen, de fenyegetés céljából mindkét fél a frontvonalak közelében tartotta készleteit, hátha a másik mégis bevetné a szert. Azért hívják gáznak, mert ha használták volna, robbanó gránátokkal szórták volna szét az anyagot, ami így szétpermeteződik a környéken és az ott tartózkodó embereken is. Az egyik mustárgázt szállító szövetséges hajót bombatalálat érte egy olasz kikötőben, és a mérgező szer mellett néhány katona is a vízbe került. Kimentésük után a mustárgáz elleni kezelést kaptak, de ennek ellenére szövődményként sokuknak vérképzési rendellenességei támadtak, ami elsősorban a fehérvérsejtek számának vészes csökkenésében mutatkozott meg. Mivel a fehérvérsejtek csökkenése bizonyos leukémiatípusok esetén, amikor a leukociták a rákos daganat miatt túltermelődnek a csontvelőben - állapotjavulást idézne elő, ezért a mustárgázt kísérletileg fehérvérűségben szenvedő betegeken is kipróbálták. A szer erős mérgező hatása korlátozta ugyan alkalmazhatóságát, de a nitrogén, valamint kén alapú mustárgázok molekulaszerkezeti hasonlósága miatt teszt jelleggel mégis kipróbálták őket vérrákos betegeken. A nitrogén mustárgáz - mint vegyület - hasonlít a sokkal gyakoribb kén alapú mustárgázhoz, csakhogy az előbbiben egy nitrogén-, míg az utóbbiban egy kénatom képezi a molekula alapját. Annak idején nitrogén és kén alapú mustárgázvariánsok sokaságát állították elő harcászati céllal, és miután a szövetséges csapatok katonái a szerencsétlen véletlen folytán, a bombázás következtében mérgezést szenvedtek, több száz hasonló felépítésű nitrogén mustárgázt és szerkezetileg hozzájuk igen közel álló egyéb vegyületet próbáltak ki rákmegelőző gyógyszerként. Bár e vegyi anyagok egyike sem bizonyult a különböző rákbetegségek hatékony gyógyszerének, daganatcsökkentő hatásuk mégis reménykeltőnek ígérkezett, hátha sikerül hosszú távon valódi gyógyhatású vegyületeket találni.
„A” tabletta Egy átlagos gyógyszertári polcon, de még az otthoni fürdőszobai gyógyszeres fiókban is számtalan
tabletta formájú gyógyszer található, de aligha akad olyan ember, aki ne tudná, melyikre gondol az, aki egyszerűen csak a tablettát emlegeti. A szájon át szedhető fogamzásgátlót az 1960-as években vezették be, és rögtön óriási hatást gyakorolt kultúránkra. Részben ennek volt köszönhető a szexuális forradalom kitörése, a női egyenjogúság elterjedése és a nyugati világban a katolikus egyház elvilágiasodása. Bár a tabletta feltalálása nem kifejezetten a véletlenen múlt - annál sokkal összetettebb története van -, azért a váratlan elemeknek is szép számmal jutott benne szerep. A történetet egy vállalkozó hajlamú vegyész, bizonyos Russel E. Marker indította útjára. Marker az 1930-as évek végén a Pennsylvania Egyetem kémia fakultásának tagjaként felfedezte, hogyan lehet előállítani egészen egyszerű, közönséges szteroidfélékből, az úgynevezett szapogeninekből a női nemi hormont, a progeszteront, amit menstruációs zavarok és vetélések megelőzésére használtak. Mind ez ideig a hormonkészítményt csak európai gyógyszergyárakból tudták beszerezni, ahol laboratóriumi szintézissel állították elő egy különösen költséges eljárás keretében. Marker tudomást szerzett arról, hogy a neki kellő szapogenintípus tetemes mennyiségben megtalálható bizonyos Mexikóban vadon termő jamgyökerekben. Egyetemétől vagy bármely amerikai gyógyszergyártól azonban nem sikerült támogatást szereznie, hogy expedíciót szervezzen a jamgyökerek felkutatására, és azokból módszere felhasználásával progeszteront állítson elő. Úgy döntött hát, hogy feladja állását, és Mexikóba utazik, ahol bérelt egy faházat, és öszvérháton nekivágott Dél-Mexikó őserdővel borított hegyeinek. Tíz tonna jamgyökeret gyűjtött össze, és egy bérelt laboratóriumban még Mexikóvárosban kivonta belőlük a számára szükséges szapogenint, a dioszgenint. Amerikába visszatérve egyik barátja laborjában aztán 2000 gramm progeszteront szintetizált egyedi módszerével, amely akkoriban legalább 160 000 dollárt ért. Ezt követően újra Mexikóba utazott, felütötte a telefonkönyvet, és felhívta az első szemébe ötlő kis laboratórium két tulajdonosát, hogy meggyőzze őket, csatlakozzanak hozzá egy vállalkozásban, és gyártsanak progeszteront. A céget Syntexnek nevezték el. Marker alig két évet maradt a vállalatnál, mert vitába keveredett mexikói üzlettársaival. Ők azonban felbéreltek egy Svájcban tanult kubai kémikust, George Rosenkranzot, aki folytatni tudta a megkezdett gyógyszergyártást, ráadásul képes volt kivonni ugyanazokból a jamgyökerekből a férfi nemi hormont, a tesztoszteront is. Ezzel a Syntex hamarosan letörte az európai gyógyszerpiaci árakat, és a hormonkészítmény ára a grammonkénti 80 dollárról 1 dollárra esett vissza. 1949-ben azzal a feladattal bízták meg Carl Djessarit, hogy legyen egy új kutatócsoport vezetője a Syntexnél, és dolgozzanak ki egy módszert egy másik szteroid, a kortizon előállítására. Abban az időben ugyanis csodaszerként tartották számon az alig pár évvel korábban E. C. Kendall által felfedezett szert (Az amerikai tudós egyébiránt 1950-ben orvosi Nobel-díjat kapott a mellékvesekéreg termelte hormonok biológiai hatásainak feltárásáért. - A ford.). De visszatérve Djessarira: Carl Bécsben született, családjával onnan emigrált az Egyesült Államokba, és szerzett tizenkilenc évesen bölcsészdiplomát a Kenyon Főiskolán, majd huszonkét évesen PhD-fokozatot a Wisconsin Egyetemen. New Jerseyben helyezkedett el mint kutató kémikus, a Ciba Gyógyszergyárnál, innen hívták el Mexikóba, hogy a Syntex szteroidkutatási részlegét vezesse. Djessari azt állította, hogy amikor Mexikóba érkezett, „a szájon át szedhető fogamzásgátlók ötlete még senkinek nem fordult meg a fejében”. Fő célkitűzésük a kortizon előállítása volt, emellett legfeljebb egy másik szteroid izolálásával, az ösztradiol nevű női nemi hormonnal kísérleteztek, amellyel bizonyos pubertáskorban és klimax idején fellépő rendellenességeket lehetett kezelni. Miközben Djessari és kollégái a Syntexnél egy olyan molekulát próbáltak éppen szintetizálni, ami biológiai hatását tekintve az ösztradiolhoz hasonlított volna, véletlenül egy olyan vegyülethez jutottak, ami sokkal inkább hasonlított a progeszteronra. Ez a szer, a 19-norprogeszteron csak egy szénatommal tartalmazott kevesebbet, mint az igazi progeszteron, és az eredmények azt mutatták, hogy a természetes női nemi hormonhoz képest sokkal hatékonyabban működik a szervezetben. Egyetlen hátránya az volt, hogy csak injekcióval lehetett a véráramba juttatni. A progeszteronra gyakran úgy tekintenek, mint természetes fogamzásátlóra, hiszen a hormon egyik funkciója éppen az, hogy meggátolja a peteérést a terhesség ideje alatt. A Syntex kémikusainak következő lépése az volt, hogy megpróbálták úgy módosítani a szintetikus progeszteron jellegű vegyületet, a 19-norprogeszteront, hogy az oltás helyett szájon át bevehető
legyen. Mindezt egy egyszerű kémiai változtatással oldották meg, amihez egy német vegyész, Hans Inhoffen több mint tíz éve íródott cikke szolgáltatta az ötletet. A módosított vegyületnek, a noretindronnak megvolt a kívánt, progeszteronszerű hatása, és képes volt a gyomorban lebomlani, úgyhogy szájon át is szedhető volt. Így született hát meg az első fogamzásgátló tabletta, amely Russell Marker felfedezésével kezdődött, aki új módszert talált a szapogeninek nemi hormonokká alakítására, aki képes volt vakon nekivágni Mexikó őserdeinek, hogy vadon termő jamgyökerek után kutasson, és aki a siker reményében parányi laboratóriumba fektette kevéske pénzét, hogy ezzel a kockázatosnak induló vállalkozásával végül megdöntse a kor uralkodó európai gyógyszerpiacait. A történet Carl Djessarival folytatódott, aki véletlenül állított elő egy progeszteronra hasonlító szintetikus fogamzásgátló vegyületet, és azt sikeresen módosította úgy, hogy az szájon át is szedhető legyen. Amikor mások is belátták, hogy mesterségesen elő lehet állítani fogamzásgátló tablettát, újabb és újabb módszereket és fajtákat dolgoztak ki, úgyhogy mára már rengeteg gyógyszerféleség áll rendelkezésre. Mégis, e készítmények majdnem felének továbbra is a kis mexikói gyógyszergyárban elsőként szintetizált vegyület, a noretindron szolgál alapvető hatóanyagául. Utóirat Russell Marker nemcsak a Syntexnek fordított hátat, hanem a kémiának is. 1949 után, negyvenhét évesen feladta a kutatómunkát és a gyógyszergyártást. Már fiatalon is kifejezetten autonóm személyiség volt. A szájhagyomány úgy tartja, tulajdonképpen soha nem is szerzett kémikusi diplomát a Maryland Egyetemen, mert nem volt hajlandó bejárni a kötelező vegytanórákra. Ehelyett fiatalon elvállalt egy kutatói állást az egyik egyetemen, és felfedezésével rövid időn belül beírta magát a kémiatudományok történelmébe. Három Mexikóban töltött év után Carl Djerassi a Wayne Állami Egyetem tanára lett, ahol segédprofesszorból 1959-re professzorrá küzdötte fel magát. Ez idő alatt megtartotta kapcsolatát a Syntexszel, majd később egy másik gyógyszergyárban, a Zoecon Részvénytársaságnál is végzett kutatásokat. 1959-ben kinevezték őt a Stanford Egyetem kémiaprofesszorának. Pályafutása során az antihisztaminok és a szájon át szedhető fogamzásgátlók előállítása terén végzett úttörő munkássága elismeréseként számos kitüntetést kapott és tiszteletbeli címet nyert el.
LSD A hallucinogén lizergsav-dietil-amid (LSD) felfedezése az egyik legbizarrabb a modern orvostudomány történetében. Az LDS-t a lizergsavból állítják elő, ami önmagában még nem okoz érzékcsalódást. A lizergsav természetes formában - sok egyéb mérgező alkaloiddal együtt - az anyarozsgombában található meg, amely nedves időben a rozs szárán tenyészik. Ez a gombafaj évszázadokig fertőzte az embereket, Spanyolországtól Oroszországig, akik figyelmetlenségből vagy az éhségtől hajtva fertőzött rozs lisztjéből sütött kenyeret ettek. A mérgezés következtében vészesen összeszűkülnek a vérerek, és a végtagok elüszkösödnek. A kórt Szent Antal tüzének is nevezték: áldozatai úgy érezték, a bőrük szinte lángol, kezük és lábujjaik megfeketedtek, mintha szénné égtek volna, és Szent Antal templomában imádkoztak enyhülésért. A középkorban a fertőzött rozslisztből készült ételek fogyasztása a feljegyzések szerint vetélést, látási zavarokat és akár az őrjöngésig is fokozódó elmezavart okozott. Ezek a súlyos tünetek valószínűleg nem a lizergsav miatt, hanem sokkal inkább azért jelentkeztek, mert a betegek szervezetében felhalmozódtak az anyarozs egyéb mérgező alkaloidjai, és mert a végtagcsonkolások fájdalmai eleve hisztériás rohamokat idéztek elő a pácienseknél. A lizergsav tudatmódosító jellege csak akkor jelentkezett, amikor Albert Hofmann, egy svájci kémikus a bázeli Sandoz Laboratóriumban mesterségesen egy dietil-amid-gyököt kapcsolt hozzá. Hofmann eredetileg annak a reményében foglalkozott a lizergsavval és az ahhoz hasonló vegyületekkel, hogy migrén elleni vagy a szülés utáni vérzések csillapítására szolgáló gyógyszert állítson elő belőlük.
Dr. Sidney Cohen 1970-ben írt, A bennünk lévő másvilág, avagy az LSD története című könyvében a következő feljegyzést idézi Hofmann kutatási naplójából: Múlt pénteken, [1938.] április 16-án abba kellett hagynom a munkát, és haza kellett mennem a laborból, mert különös módon izgatottnak éreztem magam, és csak szédelegtem. Otthon aztán ledőltem az ágyra, és egy cseppet sem kellemetlen önkívületi állapotba estem: furcsa fantáziaképek rohantak meg. Mintha transzba estem volna, csukott szemhéjam mögött (nem bírtam elviselni a nappali világosságot, majd' megvakultam tőle) fantasztikus látomások örvénylettek különös élénkséggel, színesen, bódítóan, mint egy kaleidoszkóp villódzásai. Az állapot két órán át tartott, utána elmúlt. Hofmann gyanította, hogy nem mindennapi élményei miből adódhattak: kis mennyiségben bizonyára lenyelt vagy belélegzett valamilyen vegyszert a laborban. Beszámolója így folytatódik: Azon a pénteki napon ugyanakkor az egyetlen szokatlan anyag, amivel érintkezhettem, vagy a D-lizergsav, vagy az izolizergsav-dietil-amid volt. Különböző módszereket próbáltam ki éppen, hogy ezeket az izomereket cseppfolyóssá téve megtisztítsam, és összetevőikre bontsam. Az egyik előkészületi kísérletben sikerült előállítanom pár milligramm lizergsav-dietil-amidot (LSD-t), könnyen oldódó, semleges tartarátsókristály formában [a só LSD-ből és borkősavból keletkezik]. Azt azonban nem gondoltam volna, hogy ebből a kis adagból is annyi kerülhetett a szervezetembe, ami előidézhette az adott állapotot. Ráadásul a tünetek sem hasonlítottak azokra, amelyeket az anyarozs egyéb, ergotaminergonovin alkaloidcsoportjai produkálnak. Úgy határoztam hát, hogy teszek még egy kísérletet saját magamon a lizergsav-dietil-amid kristállyal. Ha valóban ez a vegyület okozta a hallucinációkat, akkor már a legkisebb mennyiségben is hatnia kell, úgyhogy azt gondoltam, a minimálisnál is minimálisabb adaggal kezdtem, és megnézem, hasonló mennyiségű ergotaminhoz vagy ergonovinhoz képest milyen hatást vált ki belőlem. Hofmann 250 mikrogramm (0,00025 gramm) lizergsav-dietil-amidot vett be, és negyven perc elteltével így jellemezte állapotát: „enyhe szédelgés, izgatottság, koncentrációképtelenség, látászavar, fékezhetetlen nevetőgörcs”. Ezután naplójában megszakadt az írás, és már az utolsó szavakon is látszott, hogy csak nagy nehézségek árán sikerült lejegyeznie azokat. A bejegyzést később folytatta: Megkértem az asszisztensemet, hogy kísérjen haza, mert attól tartottam, hasonlóképpen végzem majd, mint múlt pénteken. De a hazafelé úton (öt-hat kilométeres távolság, amit biciklivel tettünk meg, mivel a háború idején nem állt rendelkezésünkre egyéb jármű) a tünetek sokkal gyorsabban jelentkeztek, mint az első alkalommal. Alig tudtam összefüggő mondatokban beszélni, minden hullámzott, ami a látóterembe került, és a látásom is eltorzult, mintha csak egy vidámpark tükörtermében lettem volna. Az volt az érzésem, hogy mozogni is alig bírok, de később az asszisztensem elmondta, hogy őrült tempóban pedáloztam. Ahogy vissza tudok emlékezni, épp akkor estem túl a krízis tetőpontján, amikorra megérkezett az orvos. Tüneteim a következők voltak: szédülés; látászavarok; a legtöbb személy arca leginkább groteszk, színes maszkokra emlékeztetet; erős mozgáskényszer váltakozása részleges bénulással; a fejem, a testem és a végtagjaim olykor kihűltek és elzsibbadtak; fémes ízérzet a nyelvemen; kiszáradt torok; fulladások; helyzetem hol zavaros, hol teljesen tiszta észlelése és átlátása; időnként mintha a testemen kívül álltam volna mint semleges szemlélő, és hallottam volna magam, amint érthetetlenül halandzsázom vagy félőrült módjára üvöltözöm. Az orvos gyenge pulzust tapintott ki rajtam, de általában véve a keringésem rendben volt. Hat órával a szer bevétele után állapotom látványosan javult. Igaz, a látászavarok még sokáig megmaradtak. Mintha minden hullámzott volna, és a tárgyak körvonalai eltorzultak, mintha egy zavaros vízfelszínen tükröződtek volna. Minden élénk méregzöld és kék színekben játszott, és ez
a színes vibrálás borzasztóan kellemetlen érzéssel töltött el. Ha pedig becsuktam a szemem, sokszínű, folyton változó alakú, fantasztikus látomások borítottak el. Különösen figyelemreméltó volt az a tény, hogy a hangok képekké alakultak át úgy, hogy minden egyes hangszín vagy zörej egy színes alakzatot rajzolt ki, ami aztán kaleidoszkópszerűen változtatta a formáját és a színét. Egy kiadós éjszakai alvást követően Hofmann másnapra „teljesen jól, csak kissé fáradtan” ébredt. Azzal, hogy ez a figyelmes vegyész véletlenül lenyelt egy kis adag LSD-t, számtalan kémiai kutatást indított útjára, mely mind azt célozta, hogy olyan vegyületeket állítson elő, amelyek tudatmódosulást képesek előidézni. Az összes pszichiátriai kutatóközpont a keresés lázában égett. Hofmann felfedezése nem is azért fontos, mintha az LSD-nek bármilyen közvetlen gyógyhatása lenne az olyan betegségekre, mint például a skizofrénia, annál is inkább, mert felettébb valószínűtlen, hogy az emberi szervezet anyagcsere-folyamatai révén képes lenne maga előállítani a szert. Nem, az LSD felfedezésének más jelentősége van, nevezetesen az, hogy jól szemlélteti, bizonyos vegyi anyagok milyen kis mennyiségben is képesek ahhoz hasonló érzékcsalódásokat kelteni, mint amilyen mentális zavarokat a természetes pszichózisok okoznak. Az LSD felkeltette az érdeklődést az idegrendszer kémiai működésének vizsgálata, különösen az idegsejtek szinaptikus végződései közt kémiai transzmitterek segítségével történő kommunikáció iránt is. Végül, de nem utolsósorban, az LSD lehetővé tette a normális és abnormális tudati folyamatok laboratóriumi vizsgálatát. Bár a tudósoknak időközben több lizergsavszármazékot sikerült mesterségesen előállítaniuk, sőt teljesen új, kémiai összetételüket tekintve sem rokon anyagokat is találtak, amelyek hasonló pszichés tüneteket váltanak ki, ezek egyike sem bizonyult olyan hatékonynak, mint az LSD. Egy napon az elmebetegségek hátterében zajló vegyi folyamatok talán olyan ismertté válnak majd, hogy gyógyításukra is mód nyílik, Albert Hofmann véletlen, ijesztő, de annál talányosabb felfedezésének hála. Utóirat Mivel az LSD használatával sokan visszaéltek, és ez igen súlyos következményekkel járt, a Sandoz Laboratórium 1966-ban leállította a szer gyártását, és összes készletüket átadta az állami elmegyógyintézetnek. Dr. Cohen könyvének egy másik, „A legrosszabb, ami történhet” című fejezetében így jellemzi az LSD-vel való élés és visszaélés következményeit: „A fejezet címét az LSD szekta szóvivőjének egyik csábító szirénénekéből merítettem, amely a következőképpen hangzik: »A legrosszabb, ami történhet veled azt követően, hogy visszatértél egy LSD-utazásról, hogy nem leszel jobban ahhoz képest, mint mikor elindultál.« Ez az állítás azonban úgy helytelen, ahogy van! Lehet, hogy az ember sokkal, de sokkal rosszabbul lesz, amikor visszatér. Már ha egyáltalán visszatér...”
A rákszűrés „Huszonöt évvel ezelőtt a méhrák volt a vezető halálok az amerikai nők körében; ma azonban az Amerikai Rákellenes Társaság adatai szerint 180 000 nő »gyógyult és él egészségesen« öt évvel a kezelést követően, elsősorban a hüvelyváladéktesztek eredményességének köszönhetően.” Ez az idézet a Medical World News szaklap 1962-es számából való, amelyben dr. George Nicholas Papanicolaou haláláról számoltak be. A szóban forgó kenetvizsgálati módszert ugyanis dr. Papanicolaou fejlesztette ki 1923-ban, mégpedig egy véletlen megfigyelést követően, amit aztán találékony módon sikerült átültetnie a gyakorlatba. Felismeréséről tudományos körökben először 1928-ban tett említést egy rövid kis dolgozatban, a michigani Battle Creekben tartott orvosi konferencia keretein belül. Írását az új rákdiagnózisról később teljes egészében leközölte a Growth magazin is. Az orvosi szakma ugyanakkor nem szentelt túlzott figyelmet a műnek, egészen 1940-ig, amikor az a Cornell Egyetem
orvosi fakultásának akkori dékánja, dr. Joseph C. Hinsey kezébe nem került. Dr. Hinsey arra biztatta „dr. Pap”-et, hogy folytassa a méhrákkutatást, és az egyetemen belül rendelkezésére is bocsátott ehhez egy laboratóriumot. Amikor aztán 1943-ban dr. Herbert F. Trauttal együtt megírták „A méhrák diagnózisa a hüvelyváladék alapján” című cikküket, már az egész orvosi szakma felfigyelt rájuk. 1948-ban dr. Charles S. Cameron, az Amerikai Rákellenes Társaság orvosi és tudományos igazgatója Bostonban konferenciát hívott össze, és a „Pap-teszt” azt követően világszerre elterjedtté vált. George Papanicolaou figyelemre méltó élete 1883-ban vette kezdetét egy görög kisvárosban, Koumiban. Apja orvos volt, s a fiú az ő nyomdokaiba lépett - az Athéni Egyetemen szerzett orvosi diplomát. Úgy döntött azonban, hogy a helyi praktizálás helyett életét a tudományos kutatómunkának szeretné szentelni, ezért Németországba települt át, ahol előbb Jénában, majd Freiburgban és Münchenben tanult tovább, mígnem 1910-ben a Müncheni Egyetemen PhDfokozatot szerzett. Szakmai karrierje itt egy időre félbeszakadt, mert a balkáni háború miatt haza kellett térnie Görögországba, hogy teljesítse kötelező katonai szolgálatát. Ekkor találkozott Amerikába emigrált, görög születésű honfitársaival, akik Amerikáról, a korlátlan lehetőségek hazájáról olyan vonzó képet festettek le, hogy meggyőzték, a jövőben ott érdemes keresnie a boldogságát. Az Egyesült Államokba feleségével érkezett, akivel azután házasodott össze, hogy müncheni tanulmányai befejeztével hazatért Görögországba. Új, amerikai otthonában eredetileg elképzelése sem volt arról, hogyan is váltsa valóra ambiciózus biológiai és orvosi kutatási terveit. Egy napig még szőnyegeladóként is dolgozott egy New York-i áruházban, de aztán dr. Thomas Morfian, a Columbia Egyetem zoológusprofesszora ajánlólevelével, aki még müncheni kutatási eredményeiről ismerte őt, részmunkaidős állást kapott egy, a Cornell Egyetem orvosi fakultásával kapcsolatban álló New York-i kórház patológiai osztályán. Onnan aztán hamarosan átkerült az egyetem anatómia tanszékére, ahol előbb segédprofesszor, majd professzor lett, s miután mint egyetemi tanár nyugdíjba vonult, a Papanicolaou Kutatóállomás igazgatójaként és a Papanicolaou Citológiai Laboratórium konzultánsaként dolgozott tovább. Kapcsolata a Cornell-lel majdnem ötven éven keresztül tartott. Egyetemi laboratóriumában és otthon összesen napi tizennégy órát dolgozott, heti hat és fél napon át úgy, hogy munkáját jobbára a felesége segítette. Negyvenegy év alatt egyetlenegyszer vett ki szabadságot, és amikor erről faggatták, csak annyit mondott: „A munka annyira érdekfeszítő, és olyan sok még a tennivaló!” Az elismerés és a sikerek, amiket Papanicolaou élete során kivívott magának, egy véletlen megfigyelésből fakadtak, amit ő maga csak a „puszta szerencsének” tulajdonított. 1917-ben Charles R. Stockard professzor, a Cornell Egyetem orvosi fakultása anatómia tanszékének vezetője felkérte „dr. Pap”-et, hogy együtt folytassanak kísérleti genetikai tanulmányokat. Abban az időben nagy volt az érdeklődés aziránt, miként befolyásolják vajon a kromoszómák az emberi nem kialakulását. Dr. Papanicolaou tengerimalacokkal kezdett kísérletezni; 1917-ben eredményeiből dr. Stockarddal együtt publikált is egy írást azokról a sejtes elváltozásokról, amelyek a tengerimalacok két tüzelés közötti időszakának különböző periódusaiban a méh szövetében megfigyelhetőek voltak. Annak érdekében, hogy feltárja, vajon a nők menstruációs ciklusára is jellemzőek-e efféle hüvelyi sejtes elváltozások, dr. Papanicolaou 1923-ban átfogó sejtbiológiai (citológiai) vizsgálatoknak vetette alá az emberi hüvelyváladékot. A szükséges kísérleteket a New York-i Női Kórház betegein végezte el. Az egyik minta történetesen egy méhrákban szenvedő nőtől származott. Dr. Papanicolaou, pontos megfigyelőképességének és éleslátásának köszönhetően a hüvelyváladékból készült kenetben felfigyelt a rákos sejtek abnormális szerkezetére. Később így nyilatkozott minderről: „Az volt tudományos pályafutásom legnagyszerűbb, szinte hátborzongató pillanata, amikor a méhnyak váladékának kenetében először figyeltem meg a rákos sejtek elváltozásait.” 1928-as beszámolója végén, miután kifejtette a méhrák megelőzését szolgáló új tesztjének lényegét, a következőket jósolta: „Ennek az eljárásnak az alkalmazása hozzá fog járulni a rákbetegségek jobb megértéséhez és sokkal pontosabb analíziséhez. Teljességgel elképzelhetőnek tartom, hogy a közeljövőben más szervek daganatos betegségeire is sikerül hasonló vizsgálati módszereket kidolgozni.” Dr. Papanicolaou beteljesítette jóslatát. Módszerét idővel sikeresen alkalmazták a vastagbél, a vese, a húgyhólyag, a prosztata, a tüdő, a gyomor, a mell, a melléküregek, sőt még az agy daganatos
betegségeinek felderítésében is. Utóirat Dr. Papanicolaou kitüntetéseit túl hosszú lenne itt felsorolni. Elég legyen annyi, hogy rákellenes kutatóközpontot neveztek el róla, rákellenes ligák és nővédő egyletek sora jutalmazta őt, három egyetem is tiszteletbeli diplomát adományozott neki, és két állami kitüntetést is kapott a görög kormánytól. A „Pap-tesztről”, avagy a méhrákmegelőző szűrésről ma úgy tartják, hogy az egyik legjelentősebb életmentő orvosi beavatkozás. 1959-ben a moszkvai Onkológiai Intézet igazgatójának jelentése szerint Oroszországban nyolcmillió nő esett át a teszten. Svédországban, ahol a világon a legpontosabban adminisztrálják az orvosi vizsgálatok eredményeit, 207 455 nőt teszteltek le tíz év leforgása alatt, és az adatokat számítógépen is feldolgozták. Ezek szerint azok között a nők között, akiktől a tíz év során legalább egyszer kenetet vettek, 75%-kal esett vissza a méhrák előfordulása. Az Uppsalai Egyetem orvosainak becslése szerint, ha a nők háromévente elvégeztetnék magukon a Pap-féle rákszűrést, akkor a rosszindulatú méhrák megjelenése 100 000 esetből legfeljebb csak 1-5 alkalommal fordulna elő évenként.
A fény és a csecsemőkori sárgaság Niels Finsen 1903-ban azért kapta meg az orvosi Nobel-díjat, mert „intenzív fénybesugárzási módszerével hozzájárult olyan betegségek gyógyításához, mint például a lupus vulgaris nevű bőrbetegség”. Azt, hogy a napfény segít megelőzni az angolkórt, ezt a súlyos csontbetegséget, 1919 óta tudjuk - a fény a D-vitamin elővegyületeit átalakítja a szervezetben hatékony vitaminokká, azok pedig szabályozzák a kalcium beépülését a csontokba. Azóta a fénynek további jótékony hatásai váltak ismertté, melyek közül többet is véletlenül fedeztek fel. Ráadásul mind a természetes, mind a mesterséges fénynek egyre szélesebb körű alkalmazhatóságát tesztelték. Ez vezetett annak az orvosilag máig is alkalmazott fénykezelésnek a véletlenszerű felfedezéséhez, amivel a csecsemőkori sárgaságot sikerült megszüntetni. Az újszülött csecsemők bőre néha besárgul - ezt hívjuk csecsemőkori sárgaságnak. A bőr sárgás elszíneződését ugyanaz okozza, mint a sárgaság más eseteiben: az epe pigmentje, a bilirubin abnormális koncentrációban dúsul fel a bőrben és a szemfehérjében. A bilirubin a hemoglobin lebomlása során keletkezik; mennyiségének kóros felszaporodása a máj, a lép vagy az epehólyag egészségtelen működési zavarára utal. A csecsemőkori sárgaság esetén az a helyzet, hogy a baba fejletlen mája még nem képes elég gyorsan kiüríteni a bilirubint, így fennáll az agykárosodás, sőt a halál veszélye is. Az 1950-es évek végén egy angliai kórház éles szemű nővére felfigyelt arra, hogy ha a besárgult gyerekeket a kórház ablakának közelébe fektetik a napfényre, akkor a sárgaság elhalványul. A nővér meglátásán alapuló kutatások igazolták, hogy a napfény ultraibolya fénytartománya a babák sárga bőrében lévő bilirubint olyan formába alakítja át, amely a máj által már kiválasztható. Az újszülöttek ibolyántúli fénnyel történő besugárzása a csecsemőkori sárgaság kivédése érdekében azóta általános kórházi gyakorlattá vált.
Koleszterinreceptorok Az erek falán lerakódó koleszterin miatt bekövetkezett szívinfarktusok korunk egyik legaggasztóbb egészségügyi problémáját jelentik. Dr. Michael S. Brown és dr. Joseph L. Goldstein, a dallasi Texas Egyetem Egészségügyi Tudományos Központjának orvosai 1985-ben kaptak Nobel-díjat azoknak a koleszterinreceptoroknak a felfedezéséért, amelyek a véráramba került koleszterin mennyiségét képesek csökkenteni. Bár az ezen a téren végzett munkát gondosan megtervezett, tudományosan
kivitelezett kísérletek előzék meg, amelyekben ragyogó képességű, magasan képzett és elkötelezett kutatók vettek részt, még az ő találékonyságuk mellett is szükség volt némi véletlenre. „Kezdetben egy helytelen feltevésből indultunk ki - emlékezett vissza az esetre dr. Brown. - A közismert hiperkoleszterinémiát (FH) tanulmányoztuk, azt a betegséget, [...] amelyben a gyermekek vérében különösen magasra szökik a koleszterin mennyisége. Először azt gyanítottuk, hogy egy enzim viselkedik kórosan, és amiatt emelkedik meg a koleszterinszint, de mint kiderült, az enzimmel nem volt gond. Rájöttünk viszont, hogy a test sejtjei nehezen jutottak hozzá a koleszterinhez az egyik lipoproteinből [és ezért nem tudták kiválasztani azt]. Arra, hogy koleszterinreceptorok léteznének, még álmainkban sem gondoltunk. Valljuk be, azok nem is illettek bele egy tudós világképébe.” Brown és Goldstein FH-betegektől vett hámsejttenyészeteket kezdtek tanulmányozni, mert a páciensek májához hozzájutni bonyolultabb, illetve tulajdonképpen lehetetlen dolog lett volna. A véletlen szerencse ekkor sietett a segítségükre, egy telefonhívás formájában: egy denveri orvos hívta fel őket, mondván, hogy egy szervátültetést követően van egy FH-betegből kioperált májuk. Mivel azonban a hámsejtes vizsgálatok már előrehaladott állapotban voltak, Brown a máj helyett inkább egy bőrmintát kért és kapott a betegtől. Hámsejttanulmányukból Brown és Goldstein rájött, hogy az FH-betegek hámsejtjeinek a felszínéről hiányoztak a vérkoleszterint a test sejtjeihez szállító alacsony töménységű lipoproteinek (LDL) érzékelésére szolgáló receptorok. Körülbelül ugyanebben az időben, 1973-ban, miközben a dallasi orvosok azt próbálták kideríteni, hogy az LDL-receptorok hiánya és az ennek következtében a vérben tömegesen felszaporodó LDL miért és hogyan okoz szívinfarktust, egy veterán japán orvos olyan véletlen felfedezést tett, amely nagyban hozzájárult az LDL-receptorokkal folyó kísérletek további alakulásához. A Kobei Egyetem professzora, Yoshio Watanabe arra lett figyelmes, hogy kísérleti állatai közül az egyik nyúl vérében a normálishoz képest tízszeres a koleszterin koncentrációja. Megfelelő tenyésztéssel Watanabe egy olyan nyúlalomhoz jutott, ahol minden egyed ezzel a magas koleszterinszinttel rendelkezett, és az állatok mindegyikénél szívkoszorúérbetegség alakult ki, ami kifejezetten emlékeztetett az emberi szívbetegségre. A nyulakról az is kiderült, hogy az FH-beteg emberekhez hasonlóan szintén nem rendelkeztek működőképes LDL-receptorokkal. Az FH-betegség mint kiváltó ok csak kis töredékét adja a szívkoszorúérbetegségeknek. Amit még ma sem értünk: miként lehet magas a koleszterinszintjük olyan embereknek, akik pedig nem FH-betegek, és akik ráadásul nem is fogyasztanak magas koleszterintartalmú ételeket. Az örökletes genetikai tényezők nyilván hozzájárulnak ahhoz, hogy egyesek jobban ki vannak téve ennek a problémának, mint mások. A kérdésre az emberi és a nyúlsejtek receptorainak vizsgálata részben már választ adott, és további ígéretes kutatások folynak, de még korántsem tekinthetjük megoldottnak az ügyet. Ma már biztosan tudjuk, hogy a véráramban a magas koleszterinkoncentrációhoz alapvetően két tényező járul hozzá: először is, a máj túl sok koleszterint termel, másodszor pedig, a máj és a mellékvese, amelyek a koleszterinből életfontosságú szteroidhormonokat állítanak elő, nem érzékelik megfelelően a zsírsejteket. Szerencsére ma már úgy tűnik, van lehetőség ezeknek az egyensúlytalanságoknak a kiküszöbölésére. Találtak ugyanis egy kolesztiraminnak nevezett gyógyszert, amely megnöveli az LDL-receptorok számát, egy másik új készítmény pedig, amit egy penészgombafajból izoláltak, csökkenti a máj koleszterintermelését. Az utóbbi gyógyszert, a mevinolint (vagy más néven lovasztatint) egymástól függetlenül egyszerre többen is felfedezték: Akiro Endo, a Sankyo Gyógyszergyár Rt. vegyésze, valamint két kutatóorvos, Sharp és Dohme, a Merck alkalmazottai. A Merck Mevacor néven készül forgalomba hozni a gyógyszert. Brown és Goldstein közös álláspontja az, hogy e „kettős gyógyszerezés” elve hatásos lehet a kritikusan magas koleszterinszintű betegeknél.
21.
Röntgensugarak, radioaktivitás és atommaghasadás A röntgensugarak felfedezése 1895-ben a német fizikus, Wilhelm Conrad Röntgen véletlenül felfedezte a röntgensugarakat. Röntgen más fizikusok kísérleteit ismételte meg éppen - nagyfeszültségű áramot vezetett át egy levegővel vagy más gázokkal csak részlegesen telített üvegcsövön. Azt már 1858-ban megfigyelték, hogy az üvegcső fala foszforeszkálni kezd, miközben az áram áthalad rajta, 1878-ban pedig magyarázat is született a jelenségre: Sir William Crookes „katódsugaraknak” nevezte a foszforeszkálást keltő „részecskeáramlást”. Ma már tudjuk, hogy a katódsugárzást valójában a katódról leváló elektronok áramlása kelti, és a foszforeszkálás abból adódik, hogy ezek az elektronok nekiütődnek az üvegcső falának. Az olyan modern alkalmazások, mint a neonreklámok, a televízió képcsövei vagy a fluoreszkáló világítótestek, ezekből a korai kísérletekből nőtték ki magukat. A fénycsövek belsejét különböző fluoreszkáló anyagokkal bevonva érnek el más-más színárnyalatokat. 1892-ben Heinrich Hertz kimutatta, hogy a katódsugarak képesek áthatolni a vékony fémfólián. Két évre rá Philipp Lenard gáztöltésű kisülési csöveket épített, amelyeknek vékony alumíniumablakai voltak. A katódsugarak ezeken az ablakokon át távoztak a csövekből, így fel lehetett fogni őket egy útjukba helyezett fluoreszkáló képernyőn (ilyenekkel érzékelték akkoriban az ultraibolya fénysugarakat is). Igaz, hamar kiderült, hogy a katódsugarak a kis nyomású csövekből kilépve a normál nyomású levegőben csak két-három centiméter megtételére képesek. Röntgen tehát ezeket a kísérleteket ismételgette, hogy ismerkedjen a technikával, amikor az az ötlete támadt, hogy megpróbálja a katódsugarak kilépését észlelni olyan üvegcsőből is, amilyet eredetileg Crookes használt, azaz amelyiknek nem volt vékony alumíniumablaka. Ilyen feltételek mellett előtte még senki sem észlelt katódsugarakat. Röntgen arra gondolt, hogy a sikertelenséget a katódcső magas foszforeszkálása okozhatta, ami megakadályozta, hogy a kilépő sugarak meglátszódjanak az alacsony fluoreszkálású felfogó ernyőn. Elmélete igazolására készített egy fekete kartondobozt a katódcső köré, majd még a szobát is besötétítette, hogy lássa, elég hatásos-e a védőpajzs, és csak ezután kapcsolta rá a nagy feszültséget a csövön átmenő vezetékre. Elégedetten vette tudomásul, hogy fekete doboza tökéletesen leárnyékolta a katódcsövet, így abból nem léptek ki foszforeszkáló fények, és már készült lekapcsolni az áramot, és kivilágítani a szobát, hogy elővehesse a fluoreszkáló képernyőt, és elkezdje azt kísérletileg centiméterről centiméterre különböző távolságokra rakosgatni, amikor észrevett valamit. Egy pontból gyenge fénysugár pislákolt elő a sötét szobában, több mint egy méterre az elektroncsőtől. Először azt hitte, mégiscsak átszivárog némi fény a sötét dobozon, és azt valami tükör visszaveri, de tudta, hogy a szobában egyáltalán nincs tükör. Újra áramot vezetett hát a katódcsőbe, és a fény ugyanott újra felvillant. Mintha halványzöld fényfoltok masíroztak volna pontosan olyan ütemben, ahogyan a katódcső az áram hatására ki-kisült. Röntgen sietve gyufát gyújtott, és legnagyobb meglepetésére azt látta, hogy a misztikus fény forrása az a kis fluoreszkáló képernyő, amit detektorként a kísérlethez akart majd használni a leárnyékolt katódcső mellett pedig az egyelőre legalább egy méterre feküdt a csőtől egy széken. Röntgen azonnal rájött, hogy egy addig ismeretlen, új jelenségnek volt a szemtanúja, hiszen a csőtől legalább egy méterre lévő fluoreszkáló képernyőn a katódsugarak nem okozhattak villanásokat! Izgalmában hetekig tartó lázas munkába kezdett, és csak egyetlen célt tartott a szeme előtt: az újfajta sugárzás tanulmányozását. Felfedezéséről 1895. december 28-án adott közre Würzburgban egy dolgozatot, Egy újfajta sugárzás - bevezető értekezés címen. Bár az új sugárzás mennyiségi jellemzőit nagyjából pontosan leírta, az általa adott elnevezésből (X-sugarak) az derül ki, hogy mégsem értette meg őket igazán. Értekezésében leírja, hogy az új sugarakat nem térítette el a mágnes, szemben a katódsugarakkal, ráadásul míg a katódsugarak csak néhány centiméterre terjedtek, addig ezek akár egyméteres
távolságba is. Az új sugárzás további jellemzőit idézzük közvetlenül Röntgen tanulmányából: Ez a sugárzás mindenen áthatol, előtte minden átlátszó, igaz, más-más mértékben. [...] A papíron például igen könnyen áthatol, a fluoreszkáló képernyő még egy ezeroldalas könyv mögött is fényesen felragyogott tőle. [...] Hasonlóképpen, az ernyő felfénylett akkor is, ha a sugárzás útjába két pakli kártyát állítottam. [...] Vastag falapokon is áthatolt, a két-három centiméteres fenyődeszkák alig-alig nyeltek el belőle valamit. Még egy 15 milliméter vastag alumíniumlemez sem nyelte el teljesen a sugarakat, igaz, az már jelentősen legyengítette őket. [...] Ha pedig a kezemet tartottam a katódcső és az ernyő közé, ujjaim halványabban látszó körvonalai mellett csontjaim sötétebb árnyéka rajzolódott ki. Röntgen arra is rájött, hogy ezeket a csontvázképeket fényérzékeny filmen rögzíteni lehet. A röntgensugaraknak ez a tulajdonsága az orvostársadalom figyelmét is azonnal felkeltette - a röntgenfelvételeket hihetetlenül rövid időn belül már rutinszerűen használták diagnosztikai célokra a világ szinte valamennyi kórházában. Kevés felfedezés akad a tudománytörténetben, amely olyan erőteljes hatást váltott volna ki, mint Röntgené. Egy évvel első írása megjelenését követően már negyvenkilenc könyv és ezernél is több újságcikk foglalkozott a röntgensugarakkal. Ennek ellenére mégis majdnem húsz évet kellett várni arra, hogy a Röntgen által kimutatott sugárzás tulajdonságainak valódi megértésében végre jelentős előrelépés történjék. Amikor a Svéd Tudományos Akadémia 1901-ben első ízben osztotta ki a Nobel-díjakat, a fizika terén Röntgenre esett a választás. Bizonyára az Akadémiának is nagy megelégedésére szolgált, hogy az első díjat egy ilyen kivételesen nagyszerű teljesítményért ítélhették oda. Utóirat Wilhelm Conrad Röntgen 1845-ben született Lennepben, egy poroszországi kisvárosban. Hároméves korában családja Hollandiába költözött, úgyhogy elemi iskoláit ott járta ki. Rövid ideig tanult az utrechti Műszaki Technikumban és a helyi egyetemen, de azután átjelentkezett a Zürichi Műszaki Főiskolára, ahol gépészmérnöki diplomát szerzett. A tudományok azonban mindig is jobban érdekelték, mint a mérnökség, úgyhogy matematikát és fizikát kezdett tanulni. August Kundt tanítványaként a Zürichi Egyetemen hamarosan doktori fokozatot szerzett - doktori értekezését gázokból írta. Egy évvel később követte tanárát Würzburgba, majd Strasbourgba, ahol maga is megkapta első tanári kinevezését. 1888-ban elfogadta a Würzburgi Egyetem által felkínált fizikaprofesszori állást, ráadásul az oktatási intézmény Fizikai Intézetének igazgatója is ő lett. Tizenkét éven át dolgozott itt, és eközben fedezte fel a röntgensugarakat is. 1900-ban a bajor kormányzat hívására Münchenbe települt át, hogy az ottani Fizikai Intézet vezetője legyen. Élete végéig ezen a poszton maradt; 1923-ban, hetvennyolc éves korában érte utol a halál. Röntgen életét jelentősen megrövidíthette volna az általa felfedezett sugárzás, ha kísérletei java részében nem lett volna védve tőlük. Ő azonban laboratóriumában épített egy kis fülkét, ha nem is egészségügyi védelem gyanánt, hanem hogy fényképfelvételeit napközben is kényelmesen előhívhassa. Röntgen életében a tudósok még nem voltak tisztában azzal a ténnyel, hogy a túlzott mértékű röntgenbesugárzás halálos kimenetelű is lehet.
Becquerel felfedezi a radioaktivitást Röviddel a röntgensugarak felfedezését követően Henri Becquerel felfedezte a természetes radioaktivitást. Becquerel olvasta Röntgen beszámolóját a katódcső üvegének foszforeszkálását előidéző katódsugárzás keltette új sugarakról, amelyek mindenen áthatoltak. Becquerel úgy gondolta, hogy bizonyos anyagok, amelyek a látható fényben is foszforeszkálnak, a röntgensugarakhoz hasonló, mindenen áthatolni képes sugarakat bocsátanak ki magukból. Bár ez a
feltevés alapvetően helytelen, mégis egy igen értékes felfedezéshez vezetett. Becquerel az uránium egyik foszforeszkáló vegyületét választotta kísérletéhez. Hogy beigazolja elméletét, egy fotólemezt fekete papírba csomagolt, arra ráhelyezte az urániumvegyület kristályát, és az egészet kitette a napra. Amikor aztán előhívta a lemezt, azon ott díszelgett az urániumkristály. Becquerel, aki gondosan megtervezte a kísérletet, tudta, hogy a fekete papírlap megvédi majd a fotólemezt a napfénytől, így biztosra vehette, hogy a kristály képe nem a napfény hatására keletkezett. Ezzel a kísérlettel elméletét igazoltnak tekintette. Ekkor következett be egy váratlan esemény, jobban mondva egy olyan természetes jelenség, aminek következtében nemcsak a fizikában és a kémiában, hanem az egész emberiség életében is új korszak vette kezdetét: az atomkor. Párizsban, mondhatni, megszokott módon, napokig nem sütött ki a nap. Mivel Becquerel azt hitte, hogy a kísérletéhez, az urániumkristály foszforeszkálóvá tételéhez elengedhetetlenül szükség van a napfényre, egy időre felfüggesztette próbálkozásait, és a kristályt egy gondosan feketébe csomagolt fotólemez tetején fiókja mélyére süllyesztette. Néhány nap múlva Becquerel előhívta a filmet, amely fiókjában lapult az urániumkristály alatt. Arra számított, hogy legfeljebb az urániumkristály gyenge, homályos foltját látja majd a képen, amit annak kismértékű maradéksugárzása eredményezett, legnagyobb meglepetésére azonban a kép ugyanolyan éles volt, mint amikor a becsomagolt fotólemezt és a kristályt direkt kitette a napra! Ebben a pillanatban Becquerel végre helyes következtetésre jutott: az urániumkristály nem azért hagyott nyomot a becsomagolt fotólemezen, mert a napfény hatására foszforeszkálóvá vált, hanem mert önmagától, a sötétben is képes volt besugározni a filmet. Becquerel tesztelni kezdett hát minden keze ügyébe kerülő mintát, amiben uránium volt, hogy megtalálja azokat a sugarakat, amelyek a fekete papírba bugyolált fotólemezen is nyomot hagynak, és amelyek nyilvánvalóan nem lehetnek közönséges, szabad szemmel is látható sugarak. Azt tapasztalta, hogy minden tiszta urániumvegyület, de még a szennyezett urániumércek is rendelkeznek efféle sugárzóképességgel. A sugárzás mértékét úgy határozta meg, hogy a mintákra elektroszkópot kötött, amely azért tudott működni, mert a sugarak ionizálták a levegőt, amin áthaladtak. Az elektroszkóp működése azon az elven alapszik, hogy az azonos töltések taszítják egymást. A taszítás mértékét, amely egy mechanikai kiegyenlítő erő ellen hat, könnyedén le lehet olvasni egy rugalmas vezetékszál elhajlásából. Becquerel azt találta, hogy a sugárzás mértéke egy kivétellel minden minta esetén - legyen az vegyület vagy érc - egyenes arányban van a benne lévő uránium mennyiségével. Az egyetlen kivételt az uránszurokérc jelentette, amely sokkal erősebben sugárzott, mint a tiszta uránium. Becquerel mindebből arra a következtetésre jutott, hogy a szurokérc az uránium mellett tartalmaz valamit mást is, aminek sokkal magasabb a radioaktivitása. Ekkor lépett a képbe a Curie házaspár; magát a radioaktivitás szót is Marie Curie használta elsőként. Marie Sklodowska Curie-nek Becquerel professzor javasolta, hogy doktori disszertációja kutatási témájául válassza az uránszurokérc ismeretlen sugárzó anyagának meghatározását. Marie, fizikus férje, Pierre segítségével egy vagon szurokércet halmozott fel a munkához. Alkalmanként 20 kilogrammos adagokat oldottak fel öntöttvas kádakban, vasrudakkal kevergetve a fortyogó masszát. Hősies erőfeszítéseiket siker koronázta: két új elemet is izoláltak a szurokércből, amelyek sokkal radioaktívabbak voltak, mint az uránium. Az egyik elemet polóniumnak nevezték el, Marie szülőföldje, Lengyelország tiszteletére, a másikat pedig rádiumnak (A szó 'sugárzót' jelent, a latin radius, radió – „fénysugár”, „sugarakat lövell” szavakból; lásd például a kör sugarának a jelét (r) vagy a magyar rádió (hangsugárzó) és radiátor (hősugárzó) szavakat, de maga a radioaktivitás is egy elem sugárzóképességét jelenti. - A ford.), nyilvánvaló okokból. A polónium 60-szor, a rádium pedig 400-szor volt sugárzóbb az urániumhoz képest. A rádium ritka előfordulására jellemző, hogy 1 egység rádium körülbelül 10 millió egységnyi ércben fordul elő. A Curie házaspár 1898-ban tette közzé a polónium és a rádium felfedezését, alig két évvel azután, hogy Becquerel felfedezte a természetes radioaktivitást. Marie és Pierre Curie Becquerellel megosztva kapták az 1903-as év fizikai Nobel-díját. Becquerelnek az indoklás szerint „a spontán radioaktivitás felfedezéséért” járt a díj fele, a Curie házaspárnak pedig „a Henri Becquerel professzor által felfedezett sugárzás jelenségéhez kapcsolódó
vizsgálataikért” ítélték oda a díj másik felét. Utóirat Antoine Henri Becquerel egy híres család híres sarja volt. Apja és nagyapja is elismert tudósok voltak, akik egymást váltották a párizsi Természettudományi Múzeum fizikai igazgatói székében. Henri 1852-ben született, majd elemi és középiskoláinak elvégzése után az École Politechnique-re iratkozott be, ahol megszerezte a fizikatudományok doktora címet. Először a francia kormány úthálózat-fejlesztési és hídépítési osztályán dolgozott mint mérnök, de már eközben is tanított a múzeumban, ahol apja és nagyapja is. Így azután, amikor 1892-ben apja meghalt, ő örökölte a múzeumigazgatói posztot, amit addig is a felmenői töltöttek be. 1895-ben kinevezték az École Politechnique fizikaprofesszorának, ahol egy éven belül híres felfedezésére jutott, de egészen haláláig, 1908-ig tovább foglalkozott a fizika eme új és fontos területével, a radioaktivitással. 1911-ben Marie Curie megkapta a kémiai Nobel-díjat is. Ha férje nem hunyt volna el 1906-ban egy autóbalesetben, talán ezt a kitüntetést is közösen vehetik át. Mindenesetre a Sorbonne Egyetemen felesége követte őt professzori állásában. Marie másodszori kitüntetésekor a következő indoklás hangzott el: „A párizsi Marie Curie professzorasszonynak, aki a rádium és a polónium felfedezésével, a rádium izolálásával, és e különös elem természetének és vegyületeinek feltárása terén végzett kiemelkedő munkásságával a kémia tudományának előrehaladását szolgálta.” Marie Curie 1934-ben hunyt el leukémiában; a fehérvérűség kétségkívül amiatt alakult ki nála, hogy akkoriban még nem ismerték fel a radioaktív sugárzás veszélyeit, ő pedig túlzottan is ki volt téve annak.
Mesterséges radioaktivitás és atommaghasadás Becquerel felfedezésével új korszak vette kezdetét, még ha nem is azonnal: az atomkor. A természetes radioaktivitást hosszú évekig nem értették a fizikusok. Rutherford, Soddy és mások kutatásai és megfigyelései vezettek oda, hogy a Becquerel és a Curie házaspár által felfedezett sugárzás mibenlétét végül sikerült tisztázni. E szerint a radioaktivitást az atommagból kilökődő alfaés béta-részecskék keltik, és ezt az emissziós folyamatot kíséri egy nagy energiájú elektromágneses sugárzás. Lord Rutherford mutatta ki, hogy az atomok tömegét 99,9%-ban saját atommagjuk alkotja, amely pozitív és semleges töltésű részecskékből, azaz protonokból és neutronokból áll. Ám a nukleáris energiában rejlő hihetetlen energia titkának feltárására egészen 1934-ig várni kellett, amikor is Iréne Curie - Marie és Pierre lánya - és férje, Frédéric Joliot felfedezte a mesterséges radioaktivitást. Megmutatták, hogy ha természetüknél fogva radioaktív anyagokkal kilökik egy atommag alfa-részecskéit - melyeket még Rutherford azonosított -, azokkal megbombázhatják a nem sugárzó elemeket, minek következtében azok is radioaktívvá válnak. Alan Lightman professzor a Science 84-ben így írt erről a szubatomi jelenségről: „Mint kiderült, bizonyos stabil atommagok, amelyek elvileg örökre mozdulatlanul ücsörögtek volna a helyükön, kibillenthetők stabilitásukból, ha szubatomi részecskéket nyeletünk el velük. Az így erőnek erejével megtömött atommagok aztán egyfajta felgerjesztett állapotban saját maguk parányi részecskéit kezdik el kiköpdösni, mint ahogy azt a >természetesem< sugárzó, radioaktív elemek atommagjai teszik.” Az akkoriban Rómában élő Enrico Fermi úgy döntött, alfa-részecskék helyett megpróbálja inkább neutronokkal bombázni a stabil elemeket. A nagy tömegszámú urániumatom egyik stabil izotópjának a magját vette célba, azt remélve, hogy a neutronbombázással új elemek atommagjai fognak leszakadni az urániumról, amelyek tömegükben megközelítik majd magát az urániumot. De mint azt Otto Hahn és Fritz Strassman, a berlini Kaiser Wilhelm Intézetben kimutatták, az ily módon felgerjesztett urániumizotópból báriumatomok keletkeznek, amelyek nagyjából éppen feleakkorák, mint az uránium. Mivel pedig a részecskebombázáshoz nem használtak báriumot, ez csakis úgy volt lehetséges, hogy az uránatomok kettéhasadtak!
1938 decemberében Hahn levelet írt Lise Meitnernek, amelyben beszámolt neki a váratlan eredményről. A hölgy harminc éven keresztül volt a munkatársa, de zsidó származása miatt a hitleri Németországból öt hónappal korábban Svédországba menekült. Karácsonykor meglátogatta őt fizikusi végzettségű unokatestvére, Otto R. Frisch, aki Koppenhágában a híres dán fizikus, Niels Bohr mellett dolgozott, és közösen megvitatták Hahn levelét. Hosszasan sétálgattak a hóban, törték a fejüket, mígnem egyszer csak eszükbe jutott Bohr egyik elmélete: a tudós 1936-ban azzal állt elő, hogy az atommag részecskéi talán együttesen mozognak, ezért gömb alakjuk akár egy egészen parányi részecskével, például egy neutronnal is deformálható. Ha a magban ezáltal fellépő taszítóerő meghaladja a részecskék közti vonzóerőt, akkor az atommag kettéhasad, a két fél nagy sebességgel szétrepül, miközben irdatlan mennyiségű energia szabadul fel. Bohr a felgerjesztett nehéz atommagot a szétpukkanó vízcsepphez hasonlította. Amikor Frisch pár nappal később visszatért Koppenhágába, még sikerült beszélnie Bohrral, aki akkor szállt a svéd-amerikai óceánjáró, az MS Drottningholm fedélzetére, hogy New Yorkba utazzon egy tudományos konferenciára. Bohr azonnal felismerte a maghasadás fontosságát - a szót Frisch alkotta meg, a biológiában megfigyelhető sejtosztódás mintájára -, és a hajóút során volt ideje eltöprengeni Hahn kísérletéről, illetve arról, ahogyan annak eredményeit Meitner és Frisch értelmezte, beleértve saját vízcsepphasonlatát is. Mire Washingtonba ért, az elméleti fizikai konferencián a jelenség Meitner és Frisch-féle magyarázatáról tartott előadást, és egy rövid levélben a Physical Review című folyóirat szerkesztőjének is beszámolt az atommaghasadás folyadékcseppszétrobbanáshoz hasonló jellegéről. Ez után nem sokkal Szilárd Leónak sikerült a Columbia Egyetemen láncreakcióban atommaghasadást előidéznie. Bohr, aki ekkor a Princetonon tartott előadásokat, kiszámolta, hogy egy efféle láncreakció beindítására és fenntartására csak az uránium egy igen ritka izotópja, az U235 képes, amely a természetben előforduló urániumnak csak alig 1 %-át teszi ki. Ahhoz, hogy érdemes legyen reaktort építeni, valahogyan be kellett volna tudni sűríteni az U-235-öt. Nos, a dolog megoldhatónak bizonyult, és meg is oldották - szerencsére elsőként az Egyesült Államokban, és nem Németországban. (A két módszer közül, amit az amerikai kormány az U-235 izotóp besűrítésére használt, az egyikben a teflon is szerepet játszott - minderről könyvünk 27. fejezetében olvashatnak majd bővebben.) Utóirat 1932. augusztus 2-án Albert Einstein levelet küldött Franklin D. Roosevelt elnöknek, amelyben a következőkre figyelmeztette őt: „Enrico Fermi és Szilárd Leó legújabb munkái [...] arra a feltevésre engednek engem következtetni, hogy a közeljövőben az elemi urániumból új és fontos energiaforrás válhat [...], és azt is elképzelhetőnek tartom, [...] hogy a maghasadás elvén működő, új típusú, roppant nagy hatásfokú bombákat lehetne előállítani.” Az atomenergia-program további részletei már mindenki számára ismerősek: elkészült, és a második világháborúban bevetésre került az első atombomba; felfedezték a magfúziót, és kifejlesztették az ezen az elven működő hidrogénbombát, amely még elődjénél is pusztítóbb erejűnek bizonyult. Az atomenergia békés hasznosítására világszerte atomerőművek létesültek, noha az Egyesült Államokban az atomenergia-ellátottság egyelőre nem érte még el a kívánt mértéket. Továbbra is komoly probléma a nukleáris hulladék tárolása, és a 20. század fő energiaforrása végérvényesen a szén és a kőolaj maradt. Amit azonban az atomenergia-ipar a legdrámaibb módon és visszafordíthatatlanul megváltoztatott, az a háború természete. A történelem során minden egyes újabb fegyver hatékonyabbnak bizonyult elődeinél, s ezzel nagy előrelépést jelentett a hadászatban - gondoljunk csak a római katapultra, az angol hosszú íjra, a svájci nyílpuskára, a lőporra, a nitroglicerinre -, ezek mindegyike eltörpül azonban amellett a hatalmas ugrás mellett, amit az atombombák és -rakéták jelentettek még a modern hagyományos fegyverzetekhez képest is. Éppen ezért tekinti az Atomtudósok Szövetsége, ahova a második világháború során az atombombát megalkotó tudósok tömörültek (a szervezet neve időközben Amerikai Tudósok Szövetségére változott), egyik fő
célkitűzésének éppen az atomfegyverek leszerelését, amelyek - álláspontjuk szerint elkerülhetetlenné teszik a háborúkat. Emlékeztetőül hadd idézzem még egyszer Alfred Nobel félresikerült megjegyzését Berta von Suttner békekonferenciájáról: „Az én gyáraim által hamarabb szűnnek majd meg a háborúk, mint az Ön kongresszusa által.” Nos, csak remélni tudjuk, hogy generációnk az atomenergia felhasználása és a háborúk beszüntetése terén bölcsebb belátásra jut, mint hajdan Nobel és hasonló gondolkodású követői.
22. Mesterséges édesítőszerek - édesek, mint a cukor, és mégsem hizlalnak A három legelterjedtebb mesterséges édesítőszert mind véletlenül fedezték fel. Az elsőt közülük, a szacharint már több mint száz éve megalkották, sokkal előbb, mint hogy divatba jött a cukorrépából finomított közönséges asztali cukor, a nádcukor helyettesítésére. A váratlan felfedezés a 19. század leghíresebb amerikai kémikusának, Ira Remsennek a laboratóriumában esett meg. Remsen 1846-ban született New Yorkban; felsőfokú tanulmányait Németországban végezte, a müncheni, göttingeni és tübingeni egyetemeken. Miután visszatért Amerikába, előbb a Williams Főiskola, majd a Johns Hopkins Egyetem kémiaprofesszora lett. Ő alapította az Egyesült Államok első kémia tanszékét, ahol európai színvonalon folyt az oktatás; tanítványai közül idővel többen is Amerika vezető kémikusai lettek. Később megválasztották a Johns Hopkins Egyetem igazgatójává. Egy tudományos felmenőm, hogy úgy mondjam, kémikus „ük-ükapám” maga is Remsen tanítványa volt: E. P Kohler. Az ő tanítványa volt James B. Conant, az övé Louis F. Fieser, az övé Charles C. Price, az övé pedig Royston M. Roberts, azaz jómagam. Néha szeretek emlékeztetni arra, hogy kémikusi vérvonalam egészen Wöhlerig, a szerves kémia atyjáig (lásd a 9. fejezetet) visszavezethető, hiszen Remsen Rudolph Fittig tanítványa volt, akit viszont még maga Friedrich Wöhler oktatott a kémia rejtelmeire. 1879-ben Remsen egyik munkatársa - egy bizonyos Fahlberg nevű laboráns - egy éppen folyamatban lévő elméleti kutatási program egy részproblémáján dolgozott, amikor arra lett figyelmes, hogy az általa előállított egyik vegyület, amiből véletlenül a kezére löttyentett egy adagot, szokatlanul édes ízű. (A vegyészek akkoriban még korántsem voltak olyan óvatosak a vegyi anyagok szagolgatásával és ízlelgetésével, mint manapság.) Fahlberg nyilvánvalóan megsejtette az új, édes vegyületben rejlő lehetőségeket, mert kifejlesztett egy kereskedelmi méretekben is működőképes mesterséges gyártási módot, és termékét - melynek a latin saccharum ('cukor') jelentésű szó után a szacharin nevet adta - 1885-ben szabadalommal védette le. 1937-ben az Illinois Egyetemen L. E Audrieth professzor egyik végzős kémia szakos hallgatója, Michael Sveda különböző szulfamátokat állított elő sorozatban, mert a vegyületekről azt remélték, hogy értékes gyógyszerészeti tulajdonságokkal fognak rendelkezni. Arra, hogy bármelyikük is édes lenne, senki nem gondolt, egészen addig, míg Sveda két kísérlet közt rá nem gyújtott egy cigarettára, és meg nem érezte, hogy annak különlegesen édes íze van. Addig nyomozott hát, míg rá nem jött, hogy az édes íz forrása az egyik éppen előállított vegyület, a nátrium-ciklohexilszulfamát, s amint az a későbbiekben kiderült, a hasonló kalciumsó szintén édesnek bizonyult. Így aztán egy időben a ciklohexil-szulfamát nátrium- és kalciumsóit egyaránt széles körben használták cukorpótlóként, utóbbit főleg abban az esetben, ha valakinek diétás okokból oda kellett figyelnie a nátriumbevitel minimalizálására. Ezeknek az édesítőszereknek akkor áldozott le a napjuk, amikor az 1970-es Amerikai Élelmiszer- és Gyógyszeripari Törvényben állatkísérletek eredményeire hivatkozva betiltották őket. A nátrium-ciklohexil-szulfamát édes ízének felfedezése után egy sor
egyéb szulfamátot is előállítottak és teszteltek, de ezek egyike sem bizonyult már olyan édesnek, mint az első, amit Sveda véletlenül vett észre. A ciklamátokat ezért szacharinnal keverték, mert a kettő együtt édesebb ízt adott, ráadásul így a jellegzetes keserű utóíz sem érződött rajtuk annyira. A harmadik mesterséges édesítőszert, az aszpartamot - ami a kereskedelmi forgalomban NutraSweet néven kapható - szintén véletlenül fedezték fel. Az aszpartam kémiai elnevezése Laszpartil-L-fend-alanin-metil-észter; ebből a metil-észter-gyök azt mutatja, hogy a vegyület szoros kémiai rokonságban áll a dipeptid L-aszpartil-L-fend-alaninnel. A dipeptidek két, a fehérjék felépítésében szerepet játszó aminosavnak a kombinációi; a fehérjék az emésztés során ilyen aminosav-összetevőkre bomlanak le. A szóban forgó dipeptid metil-észter-gyökös változata köztes termékként került ki a Searle cég vegyészeinek keze alól, akik egy négy aminosav kombinációjából álló tetrapeptidet akartak éppen létrehozni, hogy abból gyomorfekély elleni biológiai hatóanyagot nyerjenek. Az egyik kémikus véletlenül belekóstolt a dipeptid-észterbe, és felfedezte annak rendkívül édes ízét. A dolog külön érdekessége, hogy az aszpartam édességét a két aminosav-összetevő tulajdonságai alapján lehetetlen lett volna előre megjósolni, az egyik ugyanis jobbára ízetlen, a másik pedig keserű. Az tehát, hogy a két aminosav keveréke a metil-észterré alakítás után rendkívül édes ízt eredményezett, mindenkit váratlanul ért, és igencsak meglepett. James M. Schlatter az aszpartam élettani és biokémiai hatásairól szóló, 1984-es írásában a következőképpen számolt be a mesterséges édesítőszer felfedezéséről: 1965 decemberében dr. Mazurral dolgoztam együtt a gyomornedvben található gasztrin Cterminális tetrapeptidjének a szintetizálásán, amihez először közbülső vegyületeket próbáltunk tiszta formában létrehozni. Nos, azon a decemberi napon azt az aszpartil-fenil-alanin-metilésztert, vagyis az aszpartamot kristályosítottam át, [...] amit dr. Mazur készített elő. Egy üvegcsében metanollal együtt forraltam az aszpartamot, amikor az egész kifutott az üvegből, és a por egy része az ujjamra ragadt. Valamivel később megnyálaztam az ujjaim, hogy elővegyek egy üres jegyzetlapot, és igen erős, édes ízt éreztem a kezemen. Először az jutott eszembe, hogy talán néhány cukorszemcse maradt a körmöm alatt még korábbról, de aztán hamar eszembe jutott, hogy azóta már kezet mostam, úgyhogy ez nem lehet az ok. Egyetlen dologra tudtam hát visszavezetni az édes ízérzetet, mégpedig arra a tégelyre, amiben az aszpartil-fenil-alanin-metilészter kristályporát tettem félre. Úgy éreztem, ez a dipeptid nem lehet mérgező, úgyhogy bátorkodtam egy kis adagot megízlelni belőle, és rögtön tudtam, hogy ez volt az az íz, amit korábban is éreztem az ujjamon. A szacharinnal és a ciklamáttal ellentétben, amelyek változatlan formában kiválasztódnak, az aszpartam lebomlik alkotóelemeire, azaz természetes aminosavakra, így a szervezet képes azt még tovább emészteni. Schlatternek elég volt ennyit tudnia a peptidek emésztéséről ahhoz, hogy bele merjen nyalni az anyagba, ami korábban kifutott az üvegcséből. A szacharin és a ciklamát egészséges és biztonságos alkalmazhatóságáról rengeteg egymásnak ellentmondó hír látott napvilágot. A szacharint nyolcvan éven keresztül használták világszerte anélkül, hogy bármiféle betegséget okozott volna, mégis kérdések merültek fel vele kapcsolatban, miután az 1970-es években hólyagrákot diagnosztizáltak olyan kísérleti patkányokon, melyeknek az étrendje nagy mennyiségben tartalmazott szacharint. Az Amerikai Élelmiszer- és Gyógyszeripari Törvény tervezetében szó volt esetleges betiltásáról, de aztán elhalasztották a határozatot, mindaddig, amíg a további állatkísérletek eredményeit ki nem értékelik. A ciklamátot ugyanakkor az Egyesült Államok területén betiltották, igaz, a világ más országaiban még ma is hozzá lehet jutni ehhez a cukorpótlóhoz. A cukorpótlók édességfokát elég nehéz számszerű adatokban pontosan kifejezni. Az ismert édesítőszerek közül kétségkívül a szacharin a leghatásosabb; általános adagolása szerint 1 egység szacharózhoz képest 300-szoros édesítő erővel bír. A ciklamát körülbelül 30-szor, az aszpartam pedig 200-szor édesebb a közönséges fehércukornál. A fentebb ismertetett mesterséges édesítőszereken kívül persze világszerte számos más
természetes és mesterséges cukorpótlót használtak és használnak ma is, de az Egyesült Államokban ezek a készítmények voltak a legáltalánosabban elterjedtek. Felfedezésük mindhárom esetben a véletlenen múlt, még ha a tudós találékonyság szerepe esetükben nem is annyira meglepő, mint a korábbi példákban, lévén az ízérzék meglehetősen szubjektív dolog. Ennek ellenére érdekes, hogy a három cukorpótló, a szacharin, a ciklamát és az aszpartam molekulaszerkezete mennyire különböző, amint az a 13. ábrán is látható. A szacharin és a ciklamát legalább abban hasonlít, hogy mindkettőben van egy hat szénatomból álló gyűrű és egy kénatom, de az aszpartam már teljesen más felépítésű - molekulaszerkezetében még csak egyes részletek sem hasonlítanak a másik két vegyületére.
13. ábra. A mesterséges édesítőszerek képletei A többi ismert édesítőszernek szintén más és más a kémiai összetétele és a molekulaszerkezete. A részecskekutató tudósok manapság egyre többet tudnak meg a kémiai anyagok molekulaszerkezete és élettani hatásmechanizmusuk közt fennálló nyilvánvaló ellentmondásokról, úgyhogy a különbségek okának feltárásában remélhetőleg már a közeli jövőben előrelépések várhatók.
23. Biztonsági üveg A biztonsági üveget éppen akkor fedezték fel - mondanunk sem kell, véletlenül -, amikor arra a legnagyobb szükség volt: az autómobilok megjelenését és elterjedését követően, hogy legyen miből gyártani a szélvédőiket. Az új járgányok ugyanis a lóvontatású kocsikhoz képest sokkal könnyebben csúsztak ki vezetőik keze közül, és a balesetekben betört üvegablakok sokkal komolyabb sérüléseket tudtak okozni. A természetes üveg, amilyen például az obszidián, bolygónk megformálódása óta létezik. Az obszidián és más természetes üvegek közönséges elemekből képződtek a Föld kérgében, a heves vulkáni tevékenység hatására, amikor is a magas hőfokon megolvadt anyagok hirtelen lehűltek. Mindez évmilliókkal azelőtt történt, hogy bárkiben is felmerült volna összetételük, színük vagy alakjuk megváltoztatásának igénye. Az első mesterséges üveg történetét az antik legendák homálya lengi körül. Az egyik leghitelesebb beszámolót a Kr. u. 1. században élt történetíró, idősebb Plinius szolgáltatta. A tudós harminchét kötetnyi természettudományos művet hagyott hátra; Kr. u. 79-ben a Vezúv kitörésekor a vulkáni hamu és törmelék alatt lelte halálát, amikor a parancsnoksága alá rendelt római légió egyik osztagával Pompeji partjaihoz hajózott, hogy megpróbáljon segíteni a bajbajutottakon. Plinius szerint föníciai kereskedők készítettek elsőként üveget, véletlenül, amikor tüzet gyújtottak egy homokos tengerparti szakaszon. Főzőedényeiket állítólag ásványi nátrontömbökre (Ásványi nátrium-karbonát - sziksó. - a Szerk.) tették, amiket valószínűleg Egyiptomból hoztak magukkal, de a tüzeket éjszakára égve hagyták, hogy legyen minél melegedniük. Reggelre kelve aztán nagy meglepetésükre olvadt üveg csillogott a hamu között ott, ahol a nátron összeolvadt a homokban lévő szilíciummal. Bár ezt a véletlen felfedezést és annak dátumát - a történészek körülbelül Kr. e. 4000 tájára becsülik - nem áll módunkban hitelesíteni, annyi mindenképpen bizonyos, hogy Kr. e. 1500 körül az egyiptomiak már használtak üvegpalackokat. Az üvegből készült tárgyak használata más kultúrákban is virágzott. Tudjuk például, hogy a rómaiak ablakokat készítettek belőle - sok kis üvegdarabot foglaltak bronzkeretbe -, de a mozdulatlan épületek ily módon készült ablakai, sőt később a lovas szekerek és hintók kisméretű, beüvegezett nyílásai sem jelentettek sérülésveszélyt, az üveg nyilvánvaló törékenysége ellenére sem. Amikor azonban a lóvontatású járműveket felváltották a benzinmotoros autómobilok, azok üvegablakai és szélvédői már potenciális veszélyforrást jelentettek a bennük utazók számára. 1903-ban egy francia kémikus, Edouard Benedictus elejtett egy üveglombikot, ami a kemény padlózaton széttört, de Benedictus azt vette észre, hogy az üvegszilánkok meglepő módon nem repültek szanaszét, hanem a lombik szinte megőrizte eredeti alakját. Benedictus megvizsgálta a lombikot, és azt találta, hogy annak belső falán egy vékony hártya keletkezett, amihez az üvegdarabok hozzáragadtak, így az többé-kevésbé összetartotta őket. Rájött, hogy a ragasztóréteg a lombikban tárolt kollódiumoldat elpárolgásából keletkezett (a cellulóz-nitrátot, avagy más néven gyapotmázat - mint neve is mutatja - gyapotból és salétromsavból állították elő; a kollódiumhoz fűződő egyéb véletlenszerű felfedezésekről könyvünk 15. és 16. fejezetében számoltunk be részletesen). A nyitott lombikban tárolt oldat elpárolgott, és az üveg belső falán a kollódiumból egy vékony ragasztóréteg képződött. Az esetről azonban Benedictus csak egy rövidke feljegyzést írt, azt a törött lombik nyakára rögzítette, és többet nem is gondolt a véletlen balesetre. Egészen addig legalábbis, míg egyszer egy szomorú beszámolót olvasott a helyi lapban egy párizsi autóbalesetről, amelyben egy fiatal lány súlyos sérüléseket szenvedett a törött üvegszilánkoktól. Néhány hétre rá újabb tragikus hír kapott szárnyra, miszerint egy hasonló balesetben ismét többen is megsérültek a szétrepülő üvegdaraboktól. Ekkor ötlött fel benne hirtelen laboratóriumi esete a törött, de szilánkjaira szét nem hullt lombikkal, és rájött, hogy az megoldást jelenthet efféle balesetekre. Nyomban a laboratóriumába sietett hát, előkereste a felcímkézett üvegdarabot, és egész éjszaka azon gondolkodott, hogyan képezhetne olyan bevonatot, amivel az
üveget biztonságossá tudja varázsolni. Állítólag másnap estére egy levélnehezék segítségével elkészítette az első biztonsági üvegtáblát. Találmányának a „triplex” nevet adta, amivel az anyag készítési módjára utalt: az üveg három rétegből állt, mint egy szendvics - két üveglap szolgált kenyérszeletként, és közöttük egy réteg cellulóz-nitrát volt a fasírt. Benedictus a három átlátszó réteget hevítéssel rögzítette egymáshoz. Addig azonban, míg a laboratóriumi sikerből ipari sorozatgyártású üveg lett, még éveket kellett várni; Benedictus végül 1909-ben szabadalmaztatta új biztonsági üvegét. Bár Benedictus azért tervezte meg biztonsági üvegét, hogy a balesetet szenvedett autók szélvédője ne törjön szilánkosra, s így a szétrepülő üvegdarabok ne okozhassanak sérülést, az új rétegelt (laminált) üveg első gyakorlati alkalmazására mégsem az autóiparban, hanem az első világháborúban került sor: az akkori gázmaszkok szemüveglencséit készítették belőle. Amikor azonban az 1920-as években az autók száma és sebessége hirtelen megugrott, és az ebből adódó balesetek egyre szélesebb körökben keltettek aggodalmat, az Egyesült Államokban forgalmazott autómobilokban általánossá vált a laminált üvegből készült szélvédők használata. Utóirat Idősebb olvasóim talán még emlékeznek azokra a régi vágású járgányokra, amelyeknek az üvege idővel megsárgult. Mindez abból adódott, hogy a biztonsági üveg két üvegrétege között műanyag ragasztóként cellulóz-nitrátot, azaz kollódiumot használtak, ami a napfény hatására hosszú távon elsárgult. 1933-ban aztán éppen ezért a cellulóz-nitrátot egy másik kötőanyagra, cellulóz-acetátra cserélték ki, ami ugyan sokkal kevésbé színeződött el a napfénytől, de kevésbé bírta a hőmérséklet-változást is, és ettől behomályosodott. Mind a cellulóz-nitrátot, mind a cellulóz-acetátot cellulózból állították elő, amit viszont fából és más természetes alapanyagokból nyertek. A lehetséges műanyag ragasztók után folytatott további kutatásoknak végül meglett az eredményük: felfedeztek egy teljesen szintetikus polimert, a poli(vinil-butirin) gyantát, ami a cellulóz-acetátnál is jobbnak bizonyult. 1939 óta alapvetően ebből az anyagból készülnek az autók és repülőgépek laminált üvegablakai és szélvédői, illetve más, erős igénybevételnek kitett átlátszó felületek. A laminált üvegek mellett a biztonsági üvegek egy másik csoportját az edzett üvegek alkotják, amelyek nem rétegzettek, azaz nincs is bennük műanyag ragasztóréteg. Az ilyen üveg rengeteg apró, tompa darabra törik szét, ami a nagy darab üvegszilánkoknál kevésbé számít veszélyesnek. Bizonyos országokban az autók oldalsó ablakai és hátsó szélvédői efféle üvegből készülnek, de az Egyesült Államokban és még néhány országban a szélvédők kötelezően előírt alapanyaga a laminált üveg. A repülőgépek ablakainak különösen erőseknek kell lenniük, ugyanis nemcsak az extrém hőmérsékleti viszonyokat és a rájuk nehezedő nagy nyomást kell kibírniuk, hanem még a hihetetlen sebességgel hirtelen becsapódó madárrajoknak is ellen kell tudniuk állni. Ezeknek a magas követelményeknek speciális összeállítású szélvédők tesznek eleget, amelyek több üveg- és műanyag rétegből állnak. Legújabban az autók szélvédőjénél belülre egy második műanyag réteget ragasztanak, hogy ezzel kivédjék a fejbőr sérüléseit, amit baleset esetén a hagyományos triplex üveg széttört belső fele okozhatna. 1987-ben kísérleti jelleggel ilyen szélvédőkkel szereltek fel bizonyos autómárkákat, s egyelőre ígéretesnek tűnik. Egy frontális ütközésben például egy nő fejjel nekicsapódott a szélvédőnek, amit ezzel az új műanyag réteggel tettek törhetetlenné, és bár súlyos zúzódásokat és agyrázkódást szenvedett, sem a fején, sem az arcán nem keletkeztek vágott sebek. Az edzett üvegek kivételével valamennyi ma használt biztonsági üveg gyártása során ugyanazt az alapelvet követik, amit Benedictus 1903-ban véletlenül fedezett fel: az üveglapokat műanyag ragasztóréteggel rögzítik egymáshoz.
24. Antibiotikumok - a penicillin, a szulfonamidok és a magaininek A penicillin: Fleming, Florey és Chain A véletlennek köszönhető, de annál fontosabb felfedezések sorában talán Sir Alexander Fleming gyógyszere, a penicillin a legismertebb, ám a legtöbben mégsincsenek tisztában vele, mennyi véletlennek kellett bekövetkeznie ahhoz, hogy a tudós találékonysággal párosulva végül elvezessenek a gyógyszer tényleges megalkotásához. Arról pedig már tényleg csak kevesen tudnak, hogy Fleming gyógyszere számos további felfedezéshez vezetett, ami tovább hangsúlyozva annak fontosságát. Fleming élete bővelkedett azokban a váratlan, egymáshoz látszólag nem kapcsolódó eseményekben, amelyeknek ha akár csak egyike is kimaradt volna a sorból, már nem jött volna létre mindaz, amit megalkotott. Nem csoda hát, hogy a híres tudós temetésén barátja és kollégája, Ch. A. Pannett professzor búcsúbeszédében így fogalmazott: „Úgy érzem, Fleming életében nincs értelme puszta véletlenek sorozatáról beszélnünk.” Alexander Fleming 1881-ben született egy isten háta mögötti skóciai falucskában, Ayrshire-ben. Alig töltötte be hetedik életévét, amikor apja meghalt, így egyedül az édesanya gondjaira maradt a farm fenntartása és a négy gyerek nevelése, a mostohagyerekekről már nem is beszélve. Ötévesen a kis Alexander másfél kilométert gyalogolt az iskolába, tízévesen pedig már hat kilométert kellett megtennie naponta, hogy felső tagozatba járhasson. Tizenkét évesen beiratkozott egy 25 km-re lévő bentlakásos iskolába, a Kilmarnockba, így csak a hétvégéken kényszerült gyaloglásra: otthona és a vasútállomás között oda-vissza 20 km-t kellett megtennie. Másfél év után aztán Londonba költözött a bátyjához, hogy együtt járjon vele a fővárosi politechnikumba, de ezt az iskolát csak rövid ideig engedhette meg magának anyagilag, és hamarosan kimaradt az iskolából. Fleming tizenhat évesen egy hajózási vállalatnál vállalt állást, de emellett még maradt ideje rá, hogy csatlakozzon a Londoni Skót Önkéntesekhez. A csapattal aztán vízilabdaedzésekre járt, és egyszer volt szerencséje játszani a Londoni Egyetem Szent Mária Kórházának válogatottja ellen. Néhány évvel később szerény örökségre tett szert, és a bátyja arra biztatta, hogy iratkozzon be egy orvosi iskolába. Akkoriban tizenkét ilyen intézmény működött Londonban, de Fleming egyikükről sem tudott semmit - kivéve a Szent Mária Kórházét, amelynek volt vízilabdaválogatottja: Fleming ezt választotta. Ugyanebben az időben vállalt ott állást Almroth Wright, és kezdett bakteriológiát oktatni a hallgatóknak. Fleming eredetileg műtőorvosnak készült, de miután lediplomázott, állást ajánlottak neki az időközben lovaggá ütött Sir Almroth Wright laboratóriumában, amit nem habozott elfogadni. Élete végéig ebben a laborban dolgozott, és 1929ben belőle is a bakteriológia professzora lett. Az első világháborúban Fleminget és Wrightot Franciaországba küldték a sebesült katonák ellátására. Az orvosok akkoriban a fertőtlenítőszerekre voltak utalva a háborús sebek ellátásánál. Fleming azonban rájött, hogy a fenol, vagy más néven karbolsav, ami a kor legelterjedtebben használt sebfertőtlenítője volt, több kárt okoz, mint amennyit használ, mert gyorsabban pusztítja a fehérvérsejteket, mint a kórokozó baktériumokat, márpedig a fehérvérsejteknek éppen az volna a szerepük, hogy a szervezet bacilusok elleni természetes védelmét ellássák. 1922-ben aztán Fleming véletlenül felfedezett egy antibiotikumot, ami megölte a baktériumokat, de életben hagyta a fehérvérsejteket. Éppen egy kis megfázással küszködött, úgyhogy saját orrváladékából vett mintát, hogy abból állítson elő baktériumtörzs-tenyészeteket. Amikor a tálkát vizsgálgatta, benne a sárga baktériumokkal, egy könnycsepp gördült ki a szeméből, és egyenesen belepottyant a csészébe. Másnap aztán a tenyészet tanulmányozása közben felfigyelt arra, hogy a könnycsepp környéke megtisztult a kórokozóktól. Éles megfigyelőképességének és kíváncsi
természetének köszönhetően hamarosan megtalálta az eset helyes magyarázatát: a könnycseppnek olyan kémiai anyagot kell tartalmaznia, amely a baktériumok gyors pusztulását (lízisét) okozza, ugyanakkor veszélytelen az emberi sejtekre nézve. A könnyben található antibiotikus enzimet ezért lizozimnek nevezte el, de mint kiderült, annak aligha van gyakorlati haszna, mert az általa elpusztított baktériumok viszonylag veszélytelenek. Ennek ellenére a felfedezés maga - mint látni fogjuk - nagyban hozzájárult ahhoz, hogy a későbbiekben megszülethessen a penicillin. 1928 nyarán Fleming az influenza kutatásával kezdett foglalkozni. Miközben épp rutinszerű laboratóriumi munkáját végezte - mikroszkóp alatt szemrevételezte Petri-csészékben (lapos, tetővel lefedhető üvegtálkákban) tenyésztett baktériumkultúráit -, Fleming az egyik tálkában egy szokatlan üres területre figyelt fel. A tüzetesebb vizsgálat során kiderült, hogy a baktériummentes övezet egy penészgomba körül alakult ki, amely nyilvánvalóan véletlenül kerülhetett a tálkába, amíg az nyitva állt. Flemingben felötlött a lizozim emléke, és arra a következtetésre jutott, hogy a penészgomba valamilyen halálos méreganyagot termel, amitől a Staphylococcus baktériumok elpusztulnak a tenyészetben. Fleming az esetről szóló beszámolójában a következőket írta: Korábbi [lizozimmel végzett] tapasztalataim alapján valószínűleg kihajítottam volna a csészét, ahogy azt más bakteriológusok korábban biztosan meg is tették. [...] Hiszen nyilvánvaló, hogy ezt megelőzően más bakteriológusok is megfigyelték már azt a változást, amit ezúttal jómagamnak is volt szerencsém látni, [...] de mivel nem érdekelte őket egy természetes antibakteriális anyag, ezért a fertőzött tenyészetet egyszerűen kihajították. [...] Én ellenben hozzáláttam, hogy alaposabban is megvizsgáljam a kérdéses bakériumkultúrát. Fleming izolálta a penészgombát, és megállapította róla, hogy az a Penicillium fajhoz tartozik, úgyhogy az általa termelt antibiotikumot penicillinnek nevezte el. Később így nyilatkozott az esetről: „Több ezer különböző penészgomba létezik, és több ezer különböző baktérium. Annak az esélye, hogy éppen a megfelelő fajta találkozzon a megfelelő fajtával, a kellő időben, a kellő helyen, annyi, mint a lóversenyen egyetlen szelvénnyel eltalálni a hármas befutót.” A megállapítás már csak azért is találó, mert bár a penicillin több baktérium ellen - így a Staphylococcus ellen - is hatásos, de ezernyi más baktériumot mégsem pusztít el. Szerencsére éppen azokat képes megölni, amelyek a legelterjedtebb és legsúlyosabb emberi betegségek kialakulásáért felelősek. A penészgombák fertőzések elleni használata tulajdonképpen már 1928ban sem számított újdonságnak. Louis Pasteur és munkatársa, J. F. Joubert 1877-ben kimutatta, hogy egy mikroba képes meggátolni egy másik növekedését. A kenyérpenész gyógyszerként való használatáról pedig még ennél is korábbról; az ókori Egyiptomból és a Római Birodalomból származó feljegyzések maradtak ránk, amelyek akkor is különlegesen értékesek, ha ma már tudjuk, hogy a kenyéren ezerféle penész képes megtelepedni, és közülük csak alig néhány termel antibakteriális hatóanyagot. Fleming valószínűleg tisztában volt mindezekkel a tényekkel, ezért is adott hangot csodálkozásának. Fleming a következőkben kimutatta, hogy a penicillin nem mérgező az állatokra, és ártalmatlan az emberi szervezetet felépítő sejtekre nézve is. Látva, hogy a fehérvérsejteket nem pusztítja el, meggyőződésemmé vált, hogy eljön majd az az idő, amikor a penicillin önmagában véve is gyógyászati célokat tud majd szolgálni. [...] A tiszta penicillin teljesen meggátolja a Staphylococcusok növekedését, az emberi vérben még ezerszeres hígításban is hatásos, és ugyanúgy nem mérgező a fehérvérsejtekre, mint az eredeti gombatenyészet. [...] A [kórházi betegeken] próbaképpen elvégzett kísérletek eredményei kecsegtetőek, még ha csodás gyógyulásokat nem tapasztaltunk is, [...] úgyhogy meggyőződésem, hogy a hatóanyagot koncentrálni kellene. [...] Miközben megpróbáltuk a penicillint töményebbé tenni, rájöttünk, [...] hogy az igencsak sérülékeny, úgyhogy [...] viszonylag egyszerű módszereinkkel sajnos hasztalan próbálkoztunk. Időközben a szulfanilamiddal elért jelentős sikerek a figyelem középpontjába állították a
kemoterápiát (lásd a fejezet következő történetét a szulfanil alapú gyógyszerekről). Harold Raistrick, Fleminggel együttműködésben, megkísérelte izolálni és koncentrálni a penicillint, de nem járt sikerrel, így a penészgombából nyert hatóanyagot évekre elfelejtették. Az 1930-as évek végéig kellett arra várni, hogy Howard W. Florey, az Oxfordi Egyetem patológiaprofesszora újra kutatásokba kezdjen, mégpedig egy Hitler náci Németországából menekült zsidó biokémikussal, Ernst Boris Chainnal karöltve, akit maga Florey csábított át Angliába. Először a Fleming által felfedezett antibakteriális anyaggal, a lizozimmel, illetve más hasonló természetes antibakteriális szerekkel kezdtek foglalkozni, de hamar felismerték a tényt, hogy munkájuk középpontjába a penicillint érdemes állítaniuk, mert az ígérkezik a legsikeresebb hatóanyagnak. Kifinomult kémiai módszereikkel, amelyeket Florey és Chain, szemben a Szent Mária Kórházban dolgozó Fleminggel, Oxfordban megengedhetett magának, az oxfordi kémikuskettősnek sikerült oly mértékben kitisztítania és koncentrálnia a penicillint, hogy azzal már bizonyítható gyógyászati sikereket tudott felmutatni. Első ízben kísérletileg megfertőzött egereken próbálták ki a szert, majd staphylococcusos és más komoly bakteriális fertőzésben szenvedő emberi pácienseken is alkalmazták - sikerrel. (Az első, embereken is kipróbált penicillint a kórházi ágyakhoz mellékelt kacsák falán tenyésztették ki, és bizonyos klinikai tesztek azért maradtak idejekorán abba, mert nem állt rendelkezésre megfelelő mennyiségű hatóanyag, még úgy sem, hogy azt a betegek vizeletéből kivonták és újra felhasználták.) A második világháborúban harcoló katonák sebesülései és betegségei ellátásához sürgősen nagy mennyiségű penicillinre volt szükség, úgyhogy mihamarabb meg kellett oldani a gyógyszer ipari sorozatgyártását. Nagy-Britanniában és Amerikában minden valamirevaló kémikus azon fáradozott, hogy megtalálja a módját a penicillintermelésnek; még maga Florey is az Egyesült Államokba utazott, hogy megismertesse a hatóanyag kinyerésének általuk feltalált módszerét tengerentúli kollégáival. Az Atlanti-óceán mindkét partján lázasan kutatták továbbá a penicillin kémiai képletét, hogy ha az megvan, akár szintetikusan is elő lehessen állítani a szert, vagy erjesztés (fermentáció) útján kitenyészteni. Nos, e bonyolult képletű és érzékeny molekula mesterséges előállítása csak jóval a második világháború lezárulása után sikerült először, de a fermentációs eljárással történő hatóanyag-előállítás már a háború alatt óriási ütemben fejlődött. A véletlen és a találékonyság a penicillin gyártásának ebben az ütemében is szerephez jutott. Amikor Florey az Egyesült Államokba érkezett, hogy a penicillin ipari előállíthatóságának terveiről konzultáljon az illetékes szakemberekkel, ellátogatott az Illinois állambeli Peoriába is, az Amerikai Mezőgazdasági Minisztérium által üzemeltetett Északi Regionális Kutató Laboratóriumba, ahol hosszú ideje azon fáradoztak, hogy a felesleges gabonatermésből valami iparilag hasznosítható anyagot állítsanak elő, illetve hogy megoldják a kukoricadarálási folyamat során keletkezett melléktermék, egy sűrű, ragacsos folyadék tárolását. Amikor a masszát a penicillin táptalajába keverték, csodák csodájára a penészgomba terméshozama megtízszereződött. A peoriai laboratórium ráadásul kétszeresen is hozzájárult a penicillingyártás fellendüléséhez, felfedeztek ugyanis egy másik penészgombatörzset is, ami elődjéhez képest gyorsabb ütemben fejlődött, és szintén penicillint termelt. A peoriai laborban a világ minden tájáról százával gyűjtötték a különböző penészgombafajokat, hogy teszteljék őket, hihetetlen módon mégis egy helyi asszonyság, bizonyos Mary Hunt szolgáltatta be a „győztes” penészgombát. A penészkutató szenvedélye miatt csak „Penészes Marynek” csúfolt nő a peoriai zöldségpiacon vásárolt egy kantalupdinnyét, amin egy „érdekes, szép zöld penészfoltot” fedezett fel. Ez az új gombatörzs megkétszerezte a penicillinhozamot, a két új peoriai felfedezés ötvözésével pedig már hússzorosára tudták növelni a penicillintermést. Ki hitte volna, hogy egy amerikai mezőgazdasági üzem ilyen jelentős mértékben lesz majd képes hozzájárulni egy Londonban véletlenül felfedezett csodagyógyszer előállításához? A penicillin nemcsak emberéletek ezreit mentette meg a háborúban, de más antibiotikumok felfedezésére is ösztökélte a kutatókat. Ilyen, kémiailag a penicillinéhez hasonló vegyületcsaládba tartozó gyógyszerek voltak az úgynevezett kefalosporinok. Ezen új antibiotikumok némelyike még olyan baktériumok ellen is hatásosnak bizonyult, amelyek ellen a penicillin nem nyújtott védelmet. (Könyvünk 30. fejezetében részletesen is beszámolunk majd a kefalosporin C véletlenszerű
felfedezéséről.) Fleming, Florey és Chain 1945-ben megosztva kapták az orvosi Nobel-díjat. Elismerésül munkásságukért, amellyel számtalan beteg életének megmentéséhez és még többek fájdalmainak csillapításához járultak hozzá, később mindhármukat lovaggá ütötték. Sir Alexander Fleming mindig is tisztában volt azzal, hogy életét végigkísérték a szerencsés véletlenek. Egyszer azt mondta ezzel kapcsolatban: „A penicillin felfedezésének története kétségkívül tartalmaz romantikus elemeket, és mint ilyen, jól példázza, milyen hatalmas szerepet játszik a tudós ember karrierjében a véletlen, a szerencse, a sors vagy a végzet - nevezze ki-ki, aminek tetszik.” Magam is tudós ember lévén hadd tegyem hozzá sietve, hogy amennyiben Fleming nem rendelkezett volna különleges intelligenciával - avagy bölcs belátással, hogy visszautaljak Walpole meghatározására -, az életében bekövetkezett véletlenek nagy valószínűséggel semmire sem vezettek volna.
Szulfonamidok. Domagk, Fourneau és a Trefouel házaspár A szulfanilamid és a hasonló szintetikus baktériumölő gyógyszerek felfedezése egyrészt a tévedések (erről lásd a 35. fejezetet), másrészt a véletlenek játékaként született. Az érdekfeszítő történet egyik főszereplője Gerhard Domagk, aki 1939-ben elnyerte az orvosi Nobel-díjat, de sokan mások is fontos szerepet játszottak a felfedezésben. Domagk a németországi Lagowban (ma Lengyelország) született, 1895-ben. Kielben járt egyetemre, de az első világháború miatt félbe kellett szakítania orvosi tanulmányait. A fegyverszünet megkötése után aztán visszatért az egyetemre, és 1921-ben megszerezte az orvosi diplomát. Néhány évig a Greifswaldi Egyetemen oktatott, majd a Münsteri Patológiai Intézet professzora lett, 1932-től pedig a német festékgyár, az I. G. Farbenindustrie (IGF) Kísérleti Patológiai és Bakteriológiai Laboratóriumának igazgatói posztját töltötte be. Itt az volt a feladata, hogy a Fritz Mietzsch és Joseph Klarer által újonnan kifejlesztett festékanyagok gyógyszertani hatását és jellegzetességeit tesztelje. Mietzsch azzal hívta fel magára a figyelmet, hogy ő szintetizálta az első sikeres malária elleni gyógyszert, az Atabrint. A malária egy protozoa által okozott fertőzés, hasonlóan a szifiliszhez - ez utóbbi betegség hatásos gyógyszere, az Ehrlich által felfedezett szalvarzan volt az elsőként használt kemoterápiás csodaszer. Baktériumok elleni vegyi anyag azonban 1932-ig nem volt ismeretes, pedig az akkoriban legveszedelmesebbnek tartott betegségeket - a tüdőgyulladást, az agyhártyagyulladást, a trippert vagy éppen a streptococcusos és staphylococcusos fertőzéseket - baktériumok okozták. Az IGF kémikusokból és farmakológusokból álló csapata ezért olyan vegyületek utáni kutatásba kezdett, amelyek képesek elpusztítani a mikrobákat, de ártalmatlanok az állati vagy emberi gazdaszervezetre nézve. Az volt a kiinduló elképzelés, hogy különböző festékeket állítanak elő, és megnézik, hogy azok rendelkeznek-e baktériumölő tulajdonsággal. Az ötlet onnan adódott, hogy bizonyos festékanyagok - különösen azok, amelyek szulfonamidgyököt tartalmaztak - feltűnően gyorsan befogták a gyapjút, azaz kémiailag szoros kötést alkottak a gyapjú anyagával, ami a vegyészeket arra engedte következtetni, hogy a szóban forgó festékek vegyi rokonságban állnak az adott fehérjemolekulákkal. Márpedig a baktériumok is csak fehérjéből állnak, gondolták a tudósok, hátha azokhoz is hozzákötődnének a festékek, és elnyomnák vagy egyenesen el is pusztítanák őket! Mint azt mindjárt látni fogjuk, ez az elmélet csak részben fedte a valóságot: a szulfonamidgyök valóban elengedhetetlen volt a baktériumölő tulajdonság meglétéhez, de a vegyületeknek az a része, ami miatt festéknek minősültek, egyáltalán nem járult hozzá gyógyhatásukhoz. Mindenesetre az egyik Mietzsch és Klarer által előállított és Domagk által laboratóriumilag tesztelt, Streptococcusszal fertőzött kísérleti egereken és nyulakon kipróbált festék a Prontosil volt. Mint kiderült, a szer erős baktériumölőnek bizonyult, az állatok nagy adagban is jól viselték, és mellékhatásként nem mutattak rá kóros elváltozásokat. Maga a felfedezés, az állatokban antibakteriális hatást kifejtő gyógyszer előállítása valószínűleg már az 1932-es év korai szakaszában megtörtént, de az IGF csak decemberben adta be rá a szabadalmi kérvényt. Ezt követően hamarosan
megkezdődtek az embereken folytatott klinikai kísérletek is, bár a feljegyzések ezt illetően némileg zavarosak. Egyes beszámolók szerint a Prontosilt először maga Domagk próbálta ki kétségbeesetten saját beteg kislányán, aki egy tűszúrás súlyos streptococcusos elfertőződése miatt éppen haldoklott, és a gyermek a szer bevétele után gyors javulást mutatott. Más jelentések ugyanakkor arról számolnak be, hogy az első klinikai tesztet egy tíz hónapos kisbabán hajtották végre, aki staphylococcusos vérmérgezésben szenvedett, és orvosa, Richard Foerster, Prontosilt adott be neki. Foerster annak a dr. Hans Schreus professzornak volt a munkatársa, aki a düsseldorfi orvosi egyetemen Heinrich Hoerlein jó barátja volt, aki viszont Domagk munkáját felügyelte az IGF-nél. Amikor Schreus a csecsemő állapotáról konzultált Foersterrel, eszébe jutott, hogy Hoerlein mesélt neki egy vörös festékanyagról (a Prontosilról), ami állatoknál csodálatosképpen hatásosnak bizonyult a Streptococcusok ellen. Foerster úgy gondolta, nincs veszítenivaló, mert ha a festék netán mégsem lenne hatásos a fertőző baktériumokkal szemben, akkor a csecsemő úgyis meghal, ezért kétszeres adagot adott be neki a vörös szerből. A gyermek azonban a végzetesnek hitt vérmérgezésből egykettőre felépült. Függetlenül attól, hogy melyik történet igaz - esetleg mindkettő egyszerre is -, az 1930-as évek közepére a gyógyszer varázslatos gyógyhatása világszerte közismertté vált, nem véletlen tehát, hogy 1939-ben Domagknak ítélték oda az orvosi Nobel-díjat.
14. ábra. A Prontosil és a szulfanilamid kémiai képlete 1933 és 1939 között azonban további fontos fejlemények történtek, amelyekről nem szabad megfeledkeznünk. Domagk egészen 1935 februárjáig nem publikálta a Prontosillal végzett állatkísérletei teszteredményeit, két év telt el tehát a felfedezés, és egy hónap azóta, hogy az IGF megkapta a gyógyszerre a szabadalmat. Ez idő alatt a M. Fourneau irányítása alatt működő párizsi Pasteur Intézetben egy francia házaspár, Jacques és Julia Trefouel tudomást szerzett a németek munkájáról, és tőlük függetlenül kulcsfontosságú felfedezésre jutott. Több, kémiai felépítésében a
Prontosilhoz hasonló vegyületet - úgynevezett „azofestékeket” - vizsgáltak meg, és arra jöttek rá, hogy ezeknek a festékanyagoknak a Prontosillal szinte megegyező antibakteriális tulajdonságaik vannak. Az „azofestékek” neve a 'nitrogén' jelentésű francia azote szóbél származik, azt jelezvén, hogy a kérdéses festékmolekulák közepén minden esetben két nitrogénatom alkot kettős kötést. Bár ezeknek a vegyületeknek az egyik fele jelentősen eltér egymástól, a másik felük azonos: mindegyik ugyanazt a szulfonamidgyököt tartalmazza. Ez a felismerés egyben a Prontosil egyik rejtélyére is választ adott: a szer in vitro („üvegben”, azaz az élő szervezeten kívül) hatástalan volt a baktériumokra, in vivo („élőben”, azaz az élő szervezeten belül) azonban igencsak hatékonyan pusztította a kórokozókat. A testi működés folyamatai során valahogyan kibontakozott a szulfonamidfestékek antibakteriális hatása. A francia tudós házaspár azzal érvelt, hogy a festék az állat szervezetében kettétörik, és csak a szulfonamidgyök fejt ki baktériumölő hatást. Ennek bizonyítására mesterségesen is előállították a Prontosil szulfonamid-felét - a vegyület becsületes kémiai neve a para-amino-benzolszulfonsavamid, amit az egyszerűség kedvéért csak „szulfanilamidnak” hívnak -, és kimutatták, hogy az ugyanúgy hatásos a bakteriális fertőzések ellen, mint a Prontosil. A két vegyület kémiai képletét a 14. ábra mutatja. Ha a Prontosil molekuláját középen, a nitrogénatomoknál kettévágjuk (a helyet az ábrán nyíllal jelöltük), és a jobb oldali félhez két hidrogénatomot kapcsolunk, megkapjuk a szulfanilamidot. Ez megy végbe az állat szervezetében is akkor, ha beadják neki a szert, és tulajdonképpen az ily módon keletkező szulfanilamid fejti ki a gyógyhatást a fertőzésekkel szemben. Maga a szulfanilamid színtelen, mint egyébiránt a Prontosil molekula másik fele is. Ha azonban a két felet a központi nitrogénatomok kettős kötésével összekapcsoljuk, megkapjuk a vörös azofestéket. Bár az az elmélet, miszerint a szulfonamid alapú festékek baktériumölők volnának, tévedés, hiszen csak a festékanyag szulfonamid része pusztítja a mikrobákat, a szer felfedezését mégis tekinthetjük a találékonyság tipikus példájának: egy gyógyszer hatóanyaga véletlenül éppen egy festék felépítésében is szerepet játszik, és akadtak, akik ezt felismerték. A Trefouel házaspár felfedezése természetesen haszontalanná tette az IGF Prontosilszabadalmát. Igaz, hogy a festék alkotórészét, a szulfanilamidot a németek már évekkel korábban szintetizálták, és le is védették, mire azonban felfedezték, hogy az anyag hatásos baktériumölő, ez a szabadalom már lejárt. Amikor Fourneau 1935-ben a Pasteur Intézet részéről hivatalosan is bejelentette a felfedezést, a szulfanilamidot klinikai vizsgálatoknak vetették alá Franciaországban, Angliában és az Egyesült Államokban, és csodaszámba menő gyógyulásokat értek el vele. Az új gyógyszer életmentő hatékonyságának legnagyobb publicitást adó bizonyítéka az amerikai elnök, Franklin D. Roosevelt fiának a gyógyulása volt. Az ifjabb Roosevelt 1936-ban egy streptococcusos fertőzésben haldoklott, amikor anyja, Eleanor Roosevelt kívánságára a Massachusetts Állami Kórház orvosa, dr. George Tobey felírta neki a Prontosilt, amitől aztán a fiú hamarosan rendbe jött, és visszanyerte egészségét. A szulfanilamid kémiai hasonmásaiból az évek során számtalanfélét szintetizáltak és próbáltak ki állatokon, majd embereken is; 1947-re a tesztelt, szulfanilamidhoz hasonló, szulfonamid alapú szerek száma meghaladta az ötezret. Ezek közül nem mindegyik bizonyult ugyan hatásosnak, de azért olyan is akadt közöttük, amelyik bizonyos kórokozókkal szemben még a szulfanilamidnál is jobb volt. Az 1938-ban előállított szulfapiridin például sokkal erősebb gyógyszere lett a tüdőgyulladásnak, 1940-re pedig elkészítették és általános orvosi használatba vették a szulfatiazolt is. Utóirat A hatékony szulfonamidok molekulaszerkezete szinte azonos. A több ezer előállított és tesztelt vegyület közül szinte mindig azok bizonyultak aktívnak, amelyekben a szerkezeti változás csupán a 15. ábrán bemutatott szulfapiridin és szulfatiazol vastagon kiemelt nitrogénatomjának jobb oldalán elhelyezkedő atomcsoportot érintette. A szulfanil alapú gyógyszereket az 1940-es években széles körben alkalmazták nagy sikerrel, különösen a második világháborúban harcoló felek. Azóta e gyógyszereket jobbára kiszorította
ugyan a penicillin és más modern antibiotikumok, de bizonyos betegségek kezelésére még ma is hatásosak. Egyik legnagyobb hátrányuk az volt, hogy nem voltak elég oldékonyak, így előbb-utóbb felhalmozódtak a vesében, és veseelégtelenséget okoztak. Ennek kivédésére három különböző szulfanil alapú gyógyszer együttes alkalmazását találták ki, mert így azonos dózis mellett elérhető volt ugyanaz a gyógyhatás, de a szerek egyenkénti koncentrációja mégis harmadára csökkent, amit a vese még képes volt megfelelő módon kiválasztani.
15. ábra. A szulfapiridin és a szulfatiazol kémiai képlete Korábban azt állítottam, hogy Domagk 1939-ben Nobel-díjat kapott. Nos, ez némiképpen kiegészítésre, pontosításra szorul. Az tény, hogy a stockholmi bizottság őt választotta meg a díj nyertesének, Domagk azonban csak évek múltán vehette át a kitüntetését. Amikor ugyanis 1939 októberében értesítést kapott a jutalomról, első visszaigazoló levelében még elfogadta azt, de a svédek novemberben egy második levelet is kaptak tőle, amelyben már visszautasította a felkínált címet. E második levelet Domagk a nácik nyomására írta, akkorra ugyanis a Gestapo fogságába esett. A háború lezárulását követően, 1947-ben aztán Domagk végre Stockholmba utazhatott, ahol előadta ünnepi beszédét, és megkapta az érmet, valamint az oklevelet, de a kitüntetéssel járó pénzjutalmat már nem, mert azt időközben visszautalták a Nobel Alapítvány számlájára.
Magaininek: antibiotikum egy béka bőréből Dr. Michael Zasloff, a Nemzeti Gyermekgyógyászati és Fejlődéstani Intézet gyermekorvosa és biokémikusa csodálkozva figyelte a laboratóriumában felállított akváriumból rámeredő békát. 1986 nyarát írtuk ekkor. Az orvos ugyanis a cisztás fibrózissal született csecsemők tüdőfertőzését
tanulmányozta éppen, ennek keretében pedig pár nappal korábban megműtötte a kis állatot, és eltávolította a petefészkét. Ami annyira lenyűgözte a tudóst: a béka műtéti hege tiszta volt, zárt, és láthatóan gyorsan gyógyult a laboratóriumi akvárium zavaros vizében, amiben pedig nyilvánvalóan hemzsegniük kellett a fertőző baktériumoknak. Ráadásul dr. Zasloffnak nem ez volt az első ilyen esete. Mint tudóstársai, ő is számtalanszor operálta már ezt az afrikai békafajt, és annak sebei mindig remekül begyógyultak. De dr. Zasloff ekkor ismerte csak fel, hogy tulajdonképpen egy csodának a szemtanúja, és felmerült benne a kérdés, hogyan lehetséges mindez. Az esetet kísérletek sora követte, mígnem dr. Zasloffnak sikerült izolálnia két peptidet (fehérjealkotóelemet) a béka bőréből, és mindkettőben megállapította az aminosavak sorrendjét. Mint kiderült, ezek a peptidek igencsak hatékonyan pusztítottak számos baktériumot, gombát és véglényt, többek között például a malária protozoa kórokozóját is. Dr. Zasloff magainineknek nevezte el őket, a 'pajzs' jelentésű héber szó alapján. Dr. Zasloffnak és kollégáinak időközben több békából is sikerült magainingéneket kivonniuk, és azt remélik, az emberi szervezetben is sikerül majd hasonló feladatkört betöltő géneket találni. Bár e felfedezés nem szerepelt dr. ZaslofF tervei között, tudata nyitott volt az eset befogadására, hiszen régóta foglalkozott már két egymáshoz szorosan kapcsolódó orvosi területtel. Egyrészt arra volt kíváncsi, vajon miért születnek gyermekek cisztás fibrózissal, ezzel az örökletes betegséggel, és szenvednek emiatt gyakran komoly tüdőfertőzést olyan baktériumoktól, amelyek egészséges társaik tüdejében elő sem fordulnak. Másrészt lenyűgözte őt egy pár évvel korábbi felfedezésnek a hordereje, amikor kutatók először ismerték fel, hogy bizonyos rovarok milyen hatékony, természetes antibakteriális anyagokat - úgynevezett cecropinokat - termelnek. A cecropinok szintén peptidek, és úgy fejtik ki baktériumölő hatásukat, hogy felszakítják a kórokozók sejtfalát, ugyanakkor viszont a rovar testét felépítő sejteket nem károsítják. A gerincesekben talált első vegyi védelmi vonalat azonban, még az immunrendszer működésbe lépését megelőzően, továbbra is a magaininek jelentik.
25. Nejlon - a hidegen húzás fortélya A mondás úgy tartja: „Jobb szerencsésnek lenni, mint okosnak.” Egy ősi norvég monda szerint a vikingek készek voltak nyitott csónakjaikban életük kockáztatása árán is követni vezérüket, Leif Ericsont a vad észak-atlanti vizeken, és nem azért, mert erős, bátor vagy okos lett volna - bár valószínűleg ezen erények mindegyikével rendelkezett -, hanem mert úgy tartották róla, hogy kivételesen szerencsés alkat. Tulajdonképpen a neve is ezt mutatja: a Leif ősi norvég nyelven azt jelenti, 'szerencsés', az Ericson pedig annyit tesz, 'Erik fia'. Nos, Erik fia, a Szerencsés a nagy Vörös Erik gyermeke volt, azé a Vörös Eriké, aki a legkorábbi skandináv települést alapította Grönlandon. A véletlen és a leleményesség egyik korai példája volt, amikor Leif Ericson Kr. u. 1000 táján felfedezte Észak-Amerikát! Leifet a norvég király azzal a nemes feladattal bízta meg, hogy Grönlandon hirdesse a kereszténység igéit, csakhogy a viking hajós Izland partjainak érintése után a rossz idő miatt messze elsodródott Grönlandtól, és végül Newfoundlandon kötött ki. A nejlon történetére hasonlóképpen illik a mondás a szerencse elsőbbségéről az okossággal szemben. Wallace Hume Carotherst azért csábították a DuPonthoz, hogy ott az új kémiai kutatási program vezetője legyen. Kollégái ugyanis az Illinois Egyetemről és a Harvardról egyaránt őt ajánlották, mint a legbriliánsabb szerves kémikust, akit valaha ismertek. Carothers belevágott hát a kísérleti programba, amelynek célkitűzése a természetes polimerek - a cellulóz, a selyem vagy a gumi - felépítésének megértése, majd mesterséges utánzataik előállítása volt. Bár a tudós csoport 1934-re magáénak mondhatott néhány jelentősnek tűnő felismerést e téren, Carothers mégis úgy ítélte meg, hogy a műselyem gyártására tett kísérleteik teljes csődöt mondtak, és a próbálkozást nem
is érdemes folytatni. Ám ekkor közbeszólt a szerencsés véletlen. Távollétében munkatársai éppen egymást ugratták a laboratóriumban, mígnem a tréfálkozás közepette fel nem fedeztek valamit, ami aztán az 1939-es New York-i nemzetközi vásáron az egyik legnagyobb szenzációt jelentette, s ez nem volt más, mint a korabeli reklámszlogen szerint „szénből, levegőből és vízből előállított szintetikus selyem”, a nejlon. 1981-ben, a Journal of Chemical Education júliusi számában dr. Carl Marvel „Gyalogkakukk” számolt be arról a véletlenről, ami azután a nejlon felfedezéséhez és kereskedelmi forgalomba kerüléséhez vezetett. (Arról, hogy Marvel honnan kapta a becenevét, több kósza pletyka is kering. Amikor jómagam végzős hallgató voltam az Illinois Egyetemen, azt hallottam, hogy az egyik féléves szerves analízis laborgyakorlatot hat hét alatt végezte el, s ezért ragadt rá a név, de maga Marvel szerényen elhárította ezt a magyarázatot, mondván, hogy a gúnynevet csupán azért kapta, mert a kollégiumban reggelente mindenkinél később volt csak képes kikászálódni az ágyból, viszont a reggelizőasztalnál mégis ő volt a legelső!) No de térjünk vissza a cikkhez: Amikor megcsináltuk a nejlont, ezt a poliamidot, ami szerkezetileg hasonlít a selyemre, először félretettük a polcra, mert úgy tűnt, az égvilágon semmire sem használható. Még csak meg sem fordult a fejünkben, hogy esetleg szabadalommal kellene levédenünk. Egyszerűen folytattuk a munkát azzal a poliésztersorozattal, amely sokkal jobban oldódó anyagokat eredményezett, könnyebben kezelhető volt, és egyszerűbben lehetett vele bánni a laboratóriumban. Miközben e lágyabb műanyagok egyikével dolgoztunk, Julian Hill arra lett figyelmes, hogy ha abból egy golyóbisnyi adagot felteker az üvegbotnak a végére, amivel a kémcsőben kavargatta az elegyet, és elkezdi kihúzni a masszából, az hosszan kinyúlik, és vékony selyemszálakhoz hasonlatossá válik. Ez persze rögtön felkeltette a figyelmét, és mi is elcsodálkoztunk, úgyhogy amikor Carorhersnek egy nap be kellett mennie a városba, elhatároztuk, hogy kipróbáljuk, mennyire nyúlékony az anyag. Feltekertünk a keverőpálcára egy kis labdacsnyi polimert, és elkezdtük húzni, húzni, végig a folyosókon, le az előcsarnokba, az pedig csak nyúlt és nyúlt, vékony szálként libegve utánunk. Ekkor vettük csak észre, mennyire hasonlít a selyemre, és hogy mindezt azzal értük el, hogy rendezett szerkezetbe igazítottuk a polimer molekulákat, megnövelve ezzel a keletkezett anyag szakítószilárdságát. Mivel azoknak a poliésztereknek, amelyekkel dolgoztak, túl alacsony volt az olvadáspontjuk, s így nem voltak használhatók a textiliparban, viszszatértek azokhoz a korábban félretett poliamidokhoz, és felismerték, hogy azok szintén „hidegen húzhatók”. Olyannyira, hogy a szálak - nyújthatóságuk és tartósságuk révén - kiválóan alkalmasak textíliáknak. Ráadásul a hidegen húzott erős polimerszálakból műselyem, vitorlavászon és más, öntött műanyag használati tárgyak is készülhettek. Dr. Marvel elmondása szerint a DuPont tulajdonképpen sosem védette le a nejlon anyagösszetételét, csupán a hidegen húzás technikáját szabadalmaztatta, azt az eljárást, amit véletlenül fedeztek fel, s aminek köszönhetően létrejött a DuPont valaha piacra dobott legsikeresebb terméke. A munkahelyi tréfálkozás így vezetett egy olyan felfedezéshez, ami aztán - nem túlzás ezt állítani - világméretű gazdasági és szociális átalakulást eredményezett. Pedig az egész dolog abból indult ki, hogy Julian Hill és kollégái felfigyeltek annak a poliészternek a nyúlékony szálaira, amivel éppen játszadoztak, és felismerték annak megjelenésében és fizikai tulajdonságaiban rejlő tudományos alkalmazási lehetőségeket. Az alábbi ábrán láthatjuk, milyen elv szerint működik a hidegen húzás. A legelterjedtebb nejlonféle a nejlon-6,6. A két hatos a szénatomok számára utal a két monomer összetevőben; az egyik ezek közül egy hat szénatomos adipinsav, ami oxigénatomokat tartalmaz, a másik pedig egy hat szénatomos hexametilén-diamin, amiben nitrogénatomok találhatók. Ha a két monomert kémiailag elegyítjük, hogy polimert alkossanak, akkor azokból felszabadul egy-egy vízmolekula (H2O) a monomer egységek végein, és a monomer molekulák mintegy láncszemekként váltakozva egymáshoz kapcsolódnak, amint az az ábra felső részén látható. A hidegen húzás folyamán azután az történik, hogy a hosszú polimer molekulák úgy sorakoznak fel rendezetten egymás után, hogy az egyik láncszem oxigénatomjai hidrogénkötést létesítenek a másik láncszem nitrogénatomjaival, így
az egyes polimer részecskék úgy fonódnak egybe, mint a kötéllé összecsavart rostszálak. Ezek az egyenes polimer részecskéket összekapcsoló hidrogénkötések adják tehát a nejlonszálak nagy szakítószilárdságát csakúgy, mint a selyemszálak erősségét, ahol a természetes poliamid molekulák szintén hidrogénkötések révén rendeződnek egybe. A selyem esetén persze a hidegen húzást maguk a selyemhernyók végzik, akik a bebábozódáskor saját magukból választják ki a nyúlékony fonalakat.
Utóirat Mint láttuk, a hidegen húzási eljárást, ami a nejlont oly sikeres műszálas anyaggá tette, Carothers csapata azokkal a poliészterekkel fedezte fel, amelyek textíliaként eléggé gyengén állták volna meg a helyüket a piacon. Röviddel a nejlon bemutatása után azonban brit vegyészeknek sikerült olyan poliésztert találniuk, amely elég erősnek mutatkozott ahhoz, hogy kiváló műszál készülhessen
belőle. Az új terméket terilén néven hozták forgalomba. Igaz, Carothersék is számtalan dikarbonsavból és dialkoholból álló poliésztert kipróbáltak, ám éppen a tereftálsav volt az egyik dikarbonsav, ami kimaradt a sorból, amely, mint kiderült, használható, jó minőségű műszálat eredményez. Persze ennek ellenére a DuPontot sem kell sajnálnunk, a gyár így is szép hasznot húzott az általuk előállított poliészterekből - filmrészlegükben ugyanis rájöttek, hogy abból a poliészterből, amiből a britek a terilént gyártották, megfelelő biaxiális nyújtással erős film készíthető, amit Mylar néven dobtak piacra. (A biaxiális nyújtás lényege nagyjából azonos a hidegen húzáséval.) Mi több, a DuPont elkészítette a maga terilénváltozatát is, amit az angol termékkel szinte egy időben, dakron néven hoztak forgalomba. Több évvel ezelőtt nekem is szerencsém volt ellátogatni a neves céghez, ahol hallottam egy érdekes történetet arról, hogy a kérdéses poliészterszál hogyan kapta a nevét. Úgy történt, hogy versenyt hirdettek az alkalmazottak körében, hogy megtalálják a megfelelő márkanevet. Az eredményhirdetést megelőző éjjel azonban a verseny lebonyolításáért felelős személyben felmerült a gyanú, hátha a győztesnek választott név már foglalt, és úgy döntött, a biztonság kedvéért tesz egy végső próbát. Nos, ahogy az már ilyenkor lenni szokott, az adott névről kiderült, hogy szerzői jogi védelem alatt áll, mit volt hát mit tenni, a nagy kavarodásban az eredetileg csak második helyezett nevet, a dakront hirdették ki győztesnek anélkül, hogy azt igazából bárki is megfelelő ellenőrzésnek vetette volna alá. No nem mintha arról is kiderült volna, hogy már foglalt, csakhogy éppen a DuPont egyik versenykiírási alapszabályát sértette meg, miszerint egyetlen márkanév kiejtése sem okozhat problémát azzal, hogy akár kétféleképpen is ejthető volna. Vegyük csak akár a nejlon, akár az orlon példáját, ahol ezt az elvet érvényesülni látjuk: egyik és másik esetben is nehezen tudnánk elképzelni rájuk más kiejtési módot. Csakhogy a dakronnal nem ez a helyzet, hiszen azt angolosan akár hosszú, akár rövid „á”=val is ejthetnénk. Mindezt akkor tudtam meg, amikor a gyárnál tett látogatásom során véletlenül rákérdeztem, vajon a dakron melyik ejtési változata a helyes. A dakron a műszálas textíliák népszerű összetevőjévé vált a férfiruhaiparban, mind önmagában, mind gyapjúval vegyítve. A Mylar filmet az 1950-es évek óta használják mikrofilmek és mágneses audioszalagok formájában, legújabban pedig a CD-k kedvelt alapanyagává vált. Kísérleti jelleggel ebből a műanyagból készítették továbbá annak a Daidalosz nevű, emberi meghajtással működő légi járműnek a szárnyait, amellyel új távolsági csúcsot sikerült felállítani 1988 áprilisában, amikor is az Égei-tenger egyik kis szigetéről egy másikra repültek át vele. A nejlon bemutatása az 1939-es New York-i vásáron minden idők egyik leglátványosabb közönségsikere volt. A DuPont standjánál előbb grafikusan elmagyarázták a nejlon kémiai szintézisét, azt, ahogyan a műanyag „szénből, levegőből és vízből” összeáll, majd a szomszédban a látogatók egy gigantikus méretű, üvegből készült „tesztcsőben” megcsodálhattak egy igencsak attraktív modellt - egy szál harisnyában! Akkoriban még ifjú kémikuspalántának számítottam, de mondhatom, a bemutató igen mély benyomást tett rám... Amikor a nejlonharisnyát 1940. május 15-én New Yorkban piacra dobták, néhány óra leforgása alatt négymillió párat adtak el belőle. Ekkora üzletet azóta sem nagyon bonyolítottak a világon, még ha a második világháború fellegei már gyülekezőben voltak is, és az amerikai háziasszonyoknak hamarosan vissza kellett szolgáltatniuk az új anyagot, hogy hadászati célokra alkalmazzák többnyire ejtőernyők készültek belőle. Egy időben tehát nemhogy új nejlonharisnyát nem lehetett kapni, de még akinek otthon volt, azt is arra ösztökélték, hogy jó hazafi módjára adja le ejtőernyőalapanyagnak.
26. Polietilén - hála a szivárgó és piszkos reakcióedényeknek!
A teflont - vagyis a poli(tetrafluor-etilén)-t - röviddel a második világháború kitörése előtt fedezték fel, és tulajdonképpen azért fejlesztették tovább, mert az atombombagyártás folyamán hasznosnak bizonyult. Egy másik polimer, amit még az 1930-as években alkottak meg, szintén hatalmas szolgálatot tett a szövetséges katonai csapatoknak: ez volt a polietilén, amit a radarkábelek szigetelésére használtak, és ami nagyban hozzájárult ezeknek az új elektronikus készülékeknek a hatékonyságához. Azt már a Friedel-Crafts-féle történetben említettem, hogy a francia-amerikai kémikus páros együttműködéséből született gyakorlati alkalmazásnak volt köszönhető az a magas oktánszámú üzemanyag, ami a brit pilóták repülőgépeit hajtotta, s aminek révén felül tudtak kerekedni német ellenfeleiken. Ha tehát számításba vesszük ezt a három találmányt - a teflont, a polietilént és a magas oktánszámú repülőgépüzemanyagot -, nem nehéz belátni, mekkora feladat hárult a szövetséges országok kémikusaira, és mekkora dicsőség illeti őket felfedezéseikért, amelyek segítségével végül is az ő javukra dőlt el a második világháború. A polietilén felfedezése a brit vegyipari óriáscég, az Imperial Vegyi Művek (ICI) jó hírét öregbíti, annak ellenére is, hogy véletlenül sikerült előállítaniuk, hiszen hamarosan fontos harcászati szerep jutott az új műanyagnak. A véletlen baleset és a tudós találékonyság találkozásából született felfedezés körülményeit az ICI egykori munkatársa, a kémikus J. C. Swallow a következőképpen mesélte el a polietilén történetéről írt, 1960-ban megjelent művének első fejezetében: Az idő múlásával minden történet idealizálódik, és olyan eszményi beállításba kerül, mintha eredetileg is minden logikus rendben következett volna, mintha biztos, határozott lépések vezettek volna egy adott találmány megszületéséhez. A polietilén története azonban, épp ellenkezőleg, annak a fényes bizonyítéka, hogy a kísérlet közben felmerült váratlan eredmények és a munka menetében bekövetkezett véletlenek milyen fontos szerepet játszottak a felfedezésben. [...] A polietilén története tulajdonképpen a Cheshire megyei Northwichben vette kezdetét, az ICI Alkálikutató-részlegénél, amikor M. W. Perrin és e sorok írója [J. C. Swallow] azzal a javaslattal állt elő, hogy vegyék vizsgálat alá, miként játszódnak le bizonyos kémiai reakciók nagyon magas nyomáson. [...] 1932 és 1933 között legalább ötven reakciót teszteltük így, de az eredmények minden esetben elkeserítőek voltak, és csalódást keltettek [értsd: egyikből sem lett érdekesnek vagy hasznosnak ígérkező végtermék]. A kísérletek egyikében az etilén és a benzaldehid között lejátszódó reakciót vettük szemügyre, konkrétan 1933 márciusában, 170 °C hőmérsékleten, és úgy, hogy az etilén 1400 atmoszféra [azaz igen nagy] nyomás alatt állt. A kísérlet végén a reakcióedény falain vékony bevonatot fedeztünk fel, amiről a vezető kémikus, R. O. Gibson jegyzetfüzetébe csupán annyit írt: „szilárd halmazállapotú, fehér, viaszos anyag”. A bevonatrétegről később kiderítettük, hogy az etilén egyik polimerje, ám amikor a kísérletet megpróbáltuk pusztán etilénnel megismételni, az heves reakciót produkálva nemhogy polimerizálódott volna, de elemeire bomlott szét. Swallow ezután beszámol arról, hogy a nagy nyomású kísérleteket egy ideig szüneteltették, s eközben megpróbáltak jobb felszerelést tervezni és gyártani. 1935 decemberében aztán végre folytatódhattak az etilénnel megkezdett munkálatok, ezúttal egy újonnan épített reakciókamrában. Amikor azonban elérték a 180 °C-os hőmérsékletet, a kamrában uralkodó nyomás hirtelen lezuhant, úgyhogy még több etilént adagoltak be a reakciófolyamat fenntartásához. Amikor aztán kinyitották a kamrát, annak belsejében egészen pontosan 8 grammnyi fehér port találtak. Rájöttek, hogy a gázhalmazállapotú etilén polimerizációja révén keletkezett szilárd halmazállapotú por mennyiségileg nem okozhatott volna akkora nyomásvisszaesést, mint amekkorát kísérlet közben tapasztaltak, úgyhogy arra a következtetésre jutottak, hogy a kamra valamelyik illesztési pontja ereszt, és a láthatatlan repedésen keresztül a gáz egy része elillant. Swallow az esetről a következőket írta: A véletlennek ezúttal is fontos szerep jutott, de a kísérletben részt vevő csapattagoknak még így
is több hónapi megfeszített munkájukba került, mire kinyomozták azokat az okokat, amelyek - a repedést nem számítva - végül is a kísérlet ha nem is oly látványos sikeréhez vezettek, szemben a korábbi próbálkozások teljes sikertelenségével. A decemberi kísérlet sikeressége tulajdonképpen azon múlt, hogy az elszivárgott gáz pótlására friss etilént pumpáltunk a reakciókamrába, s azzal együtt véletlenül éppen annyi oxigén keveredett be, ami katalizátorként beindította a polimerizációs folyamatot. Swallow arról is beszámolt, hogy az általuk felfedezett polietilén szintén rendelkezett a „hidegen húzhatóság” tulajdonságával, amit Wallace H. Carothersék figyeltek meg a DuPontnál mint a poliészterek és poliamidok sajátosságát (erről lásd a 25. fejezetet). Mindez azt mutatta, hogy az etilénnek ezt a polimerjét meglehetősen egyenes láncú vegyületek alkotják, amelyeknek viszonylag nagy a molekulatömegük. Ennek ellenére azonban az ICI munkatársai nem sok hasznát látták a polimernek, és a műanyagból valószínűleg nem lett volna több, mint laboratóriumi kuriózum, ha a szerencsés véletlen nem szól újra közbe. J. N. Dean, a víz alatti telefonkábelek gyártásával és lefektetésével is foglalkozó Brit Telefonhálózat-építő Vállalat munkatársa hallott az új polimerről, és felmerült benne a gondolat, hogy az talán jó szigetelőanyaga lehetne a víz alatti vezetékeknek. (A polietilén felhasználása a brit radarok megépítésénél kísérteties hasonlóságot mutat ezzel az esettel, már legalábbis amennyiben az az ötlet is egy J. N. Dean és az ICI között lezajlott véletlen beszélgetés kapcsán fogant meg. Ugyanez igaz a teflon kifejlesztésére is, ami úgy válhatott az amerikaiak által gyártott atombombák egyik összetevőjévé, hogy a General Grove cég felfigyelt a DuPont elejtett mondataira azok legújabb felfedezését illetően. A teflon történetével egyébként a 27. fejezetben ismerkedhetnek majd meg olvasóim.) De térjünk vissza Deanre, aki nagy érdeklődést mutatott a műanyag por iránt, és szerette volna megvizsgálni, még ha csak kis mennyiségben is. Annál is inkább, mert rajta kívül egy ICI-alkalmazott is felfigyelt a polietilénnek arra a mechanikai tulajdonságára, amely hasonlóvá tette a műanyagot ahhoz a rugalmas, gumiszerű természetes polimerhez - a guttaperchához -, amit szintén telefonkábelek szigetelésére használtak. 1939 júliusában az ICI elég polietilént gyártott le ahhoz, hogy elkészülhessen egy tengeri mérföld (körülbelül 1850 méter) hosszúságú víz alatti vezeték, és úgy tűnt, az anyag meg is felel a célnak, csakhogy a háború kitörése meggátolta a további kísérleteket. Ugyanakkor a kábel előállítása során szerzett tapasztalatok nagyban hozzájárultak ahhoz, hogy amikor pár év múlva hadászatilag szükség lett rá, pillanatok alatt új fejlesztésekkel tudjanak előrukkolni. A tengeralattjárók telefonvezeték-szükségleteinek feltételezett mennyisége alapján felállítottak egy kis üzemet, ami 1939 szeptemberében kezdte meg a termelést, pontosan azon a napon, amikor a németek lerohanták Lengyelországot. A háború vége felé aztán fektettek is polietilénnel szigetelt víz alatti kábeleket, amelyek hasznos összeköttetést biztosítottak Anglia és Franciaország között. A háború kitörésekor azonban azonnali szükség volt rugalmas, nagy frekvenciájú szigetelt vezetékekre a földi és a légelhárító radarokhoz. Az ehhez szükséges polietilént Angliában az ICI, Amerikában pedig a DuPont és az Egyesült Karbid Művek gyártotta. Sir Robert Watson Watt, a radar feltalálója, drámai hangon ecsetelte a polietilén jelentőségét a radarkészülékek esetében. 1946 augusztusában elhangzott beszédét Swallow idézi: A polietilén révén kényelmesen megoldhatóvá és kivitelezhetővé vált a légvédelmi radarok lehetetlennek tűnő megtervezése, legyártása, felállítása és működterése [- hála a műanyag ideális szigetelő és szerkezeti tulajdonságainak]. [...] Számos egyébként elérhetetlen cél vált megvalósíthatóvá - légi és földi fővezetékvonalak épültek ki, illetve légi vezetékjavítási problémák szűntek meg végérvényesen. Így azután a polietilén nem elhanyagolható szerepet játszott abban, hogy az angol csapatok sorozatos légi, tengeri és szárazföldi győzelmeket arattak, hiszen azok mind a radarkészülékek működésének voltak köszönhetők. A polietilén alapvető alkotóeleme volt annak az „egyszerű technikai eszköznek”, amely miatt a német tengeralattjárók kénytelenek voltak - a Führer szavaival élve – „időlegesen” (de mint később kiderült, véglegesen) meghátrálni.
A polietilén a radarberendezések révén hozzájárult a nagy tengeri ütközetek győztes megvívásához, ahol is a katonai főparancsnok szerint a radar tette lehetővé az ellenséges Scharnhorstok megtalálását, bemérését és kilövését. De nemcsak e látványos hadműveletekben, hanem a kisebb hajók folyamatos haditengerészeti bevetéseiben is része volt a műszernek. Mint ahogy polietilén felhasználásával készültek azok a tengeralattjáró-elhárító légi radarok is, amelyek hadihajókon üzemelő párberendezéseik segítségével néhány hét leforgása alatt száz ellenséges tengeralattjáró elsüllyesztését eredményezték. Végül, de nem utolsósorban, polietilénburkolatú, centiméter pontosságú légi célzóberendezéseink megsokszorozták bombázógépeink hatékonyságát... A polietilént, akárcsak a teflont, a széles néprétegek csak jóval a második világháború végeztével ismerték meg, amikor a hengerelt csomagolóanyagok és az öntött műanyag áruk piacán megkezdődtek a fejlesztések és a nagyméretű sorozatgyártást lehetővé tévő beruházások. A csomagolóipar elsősorban az Egyesült Államokban indult rohamos fejlődésnek, ahol a polietilén hamarosan több területen is kiszorította elődjét, az addig használt celofánt. A polietilén műanyag fóliákat ma széles körben alkalmazzák csomagolóanyagként, tálcás gyümölcsök, fagyasztott és romlandó élelmiszerek csomagolására, textíliák és minden egyéb kereskedelmi árucikk ízléses beburkolására. Ugyanezek a műanyag áruk igen elterjedtek a mezőgazdaságban (gondoljunk csak a fóliasátrakra, a talajtakarókra vagy a ciszternák, mesterséges tavak és öntözőcsatornák tömítő- és szigetelőanyagaira), az építőiparban (lásd a vízvezetékeket, a közművek szerelvényeit, vagy éppen a bútorvédő műanyag lepleket), az eldobható műanyag zacskókról és szatyrokról már nem is beszélve. Ráadásul az elektromos vezetékek szigetelése továbbra is a polietilén egyik fő felhasználási területe maradt, úgyhogy nem csoda, hogy ez volt az első műanyag, amelynek az éves szinten gyártott mennyisége elérte az ötszázezer tonnát, 1959-ben!
17. ábra. Az etilénmolekulák lineáris polietilénné kapcsolódása Az a polietilén, amely hétköznapi használati tárgyaink alapanyaga, azzal a magas nyomású, oxigénnel katalizált eljárással készül, amit az ICI kémikusai fedeztek fel. Ezt a kis fajsúlyú polietilénfajtát elágazó polietilénnek hívják, ahol is az „elágazó” jelző a két szénatomos monomer etilén egységek polimer láncokká alakulásának természetére utal. Ha ugyanakkor az etilénmolekulák egymás végeinél kapcsolódnak össze, a polimer műanyagot „el nem ágazónak” nevezzük - ilyet láthatunk a fenti ábrán. Az 1950-es évek közepéig jobbára elágazó polimerek készültek, amelyeknek alacsonyabb volt az olvadáspontjuk, és kisebb volt a fajsúlyuk, azaz
könnyebbek voltak, mint az 1950-es évek végétől új módszerekkel előállított nagy fajsúlyú, el nem ágazó (lineáris) polietilén. A polietilén véletlenszerű előállításával nem az ICI kémikusai voltak az elsők 1933-ban. Jó három évvel korábban szintén akaratlanul és váratlanul, egy kémiai kísérlet melléktermékeként fedezte fel azt M. E. P Friedrich, az Illinois Egyetem végzős hallgatója, Carl Marvel professzor irányításával. Az etilént akkor közönséges légköri nyomáson egy lítium-alkil vegyülettel reagáltatták. Az Amerikai Kémiai Társaság kémiaoktatásért felelős részlegének egy 1980-as videokazettáján Marvel professzor a polimerkutatás kezdetei kapcsán beszámol az 1930-ban megesett kísérletről, ám az ötvenéves kutató és fejlesztő vegyészi múltra visszatekintő szakember bevallja, hogy nem folytatták a megfigyelést, mert „akkoriban a kutya sem gondolta, hogy bármi hasznát vehetnénk a polietilénnek”. Ez az eset egy hasonló történetet, a téves megítélés - avagy a jövőbelátási képtelenség klasszikus példáját juttatja eszembe. Sok évvel ezelőtt alkalmam nyílt elbeszélgetni a Johns Hopkins Egyetem professzorával, Emmett Reiddel, aki elmondása szerint az etil-benzol első felfedezője volt - a vegyületet a 17. fejezetben kifejtett Friedel-Crafts-reakció segítségével etilénből és benzolból állította elő -, de eszébe sem jutott szabadalmaztatni az eljárást, mert hogy őt magát idézzem, „az etil-benzol az égvilágon semmire se volt jó”. Nos, ez az állítás 1928-ban még csak megállta a helyét, de amint az az 1930-as években kiderült, az etil-benzol a sztirol elővegyülete, márpedig a sztirol egyszerű polimerizációval átalakítható polisztirollá. A polisztirol nagyon sokrétűen használható, rugalmas anyag; 1987-ben csak az Egyesült Államokban több mint 2,5 millió tonna polisztirol alapú terméket gyártottak. Ez a két anekdota is jól példázza, hány meg hány véletlen mellett siklik el az ember anélkül, hogy jelentőséget tulajdonítana a történésnek, kihasználatlanul hagyva - vagy jobb esetben csak sokkal később hasznosítva - a kínálkozó lehetőséget. Mint láttuk, az alacsony fajsúlyú, elágazó polietilén a szivárgó reakciókamrának, illetve hát a kétes kimenetelű kísérletet követő hosszas kutatómunkának köszönhette felfedezését. A nagy fajsúlyú, lineáris polietilén ugyanakkor a szennyezett, legutóbbi használata után nem kellőképpen megtisztított laboratóriumi felszerelésnek hála született meg. Lássuk, hogyan! 1953-ban az a dr. Karl Ziegler volt a Max Planck Intézet szénkutatási szakcsoportjának az igazgatója a németországi Mülheimben, aki korábban Marvel és Friedrich kísérletei nyomán, az ő munkájukat kiszélesítve szintén azon fáradozott, hogy különböző lítium-alkil és más fémorganikus reagenseket - azaz olyan vegyületeket, amelyekben egy fématom kapcsolódik egy szerves vegyértékcsoporthoz - az etilénnel reakcióba léptetve azt lehetőleg alacsonyabb nyomáson polimerizálja, mint tették azt az ICI kémikusai. Ezek a kísérletek azonban eleinte csak olyan etilénpolimereket eredményeztek, amelyek nem voltak elég nagyok ahhoz, hogy bármire is használni lehessen őket. Egy szép napon aztán még csak a polimerizáció sem következett be; az etilénből egy dimer vegyület állt elő, melyben értelemszerűen csak két etilénmolekula kapcsolódott egybe. Ez az eredmény azonban eléggé zavarba ejtő volt ahhoz, hogy Ziegler és tanítványa, E. Holzkamp elkezdjen utánajárni a kiváltó okoknak. Többheti hiábavaló keresés után végül rájöttek, hogy az edény, amelyet az adott reakció során használtak, nyomokban tartalmazta egy nikkelvegyület szennyeződéseit, amit egy korábbi kísérlet után nem takarítottak ki belőle rendesen. Ez a felfedezés arra ösztökélte Zieglert és vegyésztársait, hogy szisztematikusan végigvizsgálják a nikkelnek és más fémeknek, illetve azok vegyületeinek az etilén polimerizációs folyamatára gyakorolt hatását. Úgy találták, hogy némelyik más fém is a nikkelhez hasonlóan viselkedik, azaz meggátolja az etilén polimerizációját, de - és ez volt a meglepőbb - olyan fém-kloridok is akadtak, amelyek szerves alumíniumvegyületek társaságában nagyon hatásos katalizátorainak minősültek a nagy fajsúlyú, magas olvadáspontú, lineáris molekulaszerkezetű - azaz teljesen elágazásmentes polietilén keletkezésének (lásd a 17. ábrát). A magasabb olvadáspont egyik gyakorlati következménye az volt, hogy az új lineáris polietilén alkalmassá vált olyan műanyag poharak és más konyhai felszerelések gyártására, amelyek nem olvadnak meg az automata mosogatógépekben. 1987-ben Amerika-szerte körülbelül 4 millió tonna ilyen, nagy teherbírású polietilén alapú terméket állítottak elő.
A gyártóknak az is fontos volt, hogy a polimerizáció közönséges légnyomáson és alacsony hőmérsékleten is beindult, szemben az ICI által gyártott polietilén magas nyomást és hőmérsékletet igénylő gyártási módszerével. Az optimális katalizátor titán-tetrakloridot és alumínium-trietilt tartalmazott, s mivel a folyamat során a katalizátor nem használódott el, azaz újrahasznosítható maradt, így még csak az sem számított, hogy a titán beszerzése eléggé drága mulatság volt. Ez az eljárás egyébiránt „mülheimi légköri nyomású etilénpolimerizáció” néven fogalommá vált a szakmában, és hamarosan világszerte kivívta a neki járó tiszteletet és figyelmet. Egy olasz kémikus, bizonyos Giulio Natta professzor, aki a milánói Montecatini vállalat szaktanácsadójaként tevékenykedett, egy az ő cége és Zieglerék intézete között fennálló szabadalmi szerződés értelmében azonnal tudomást szerzett az új polietiléngyártási módszerről. Az információ alapján Zieglerék katalizátorait használva ő a propilén és az etilénnel rokon más szénhidrogének polimerizációjába kezdett, és kimutatta, hogy az lehetséges. A polipropilén nagy sűrűsége, magas olvadáspontja és lineáris szerkezete miatt minden korábbi elődjénél használhatóbbnak bizonyult, és méltán vált a világ egyik legfőbb műanyagává. 1987-ben az Egyesült Államokban közel 3,5 millió tonna polipropilént állítottak elő; készül belőle számtalan műanyag öntvény - többek között autóalkatrészek, jégszekrények és mindenféle más háztartási gép -, de polipropilént használnak szőnyegek műszálaiként, valamint kötelek és kábelek gyártásához is. Az etilén és a propilén kopolimerjei ugyanakkor rugalmasak, így bizonyos területeken gumi helyettesítésére használják őket. Az új katalizátorok bevetésével első ízben sikerült olyan mesterséges gumit előállítani, amely a megtévesztésig hasonlít a természetes gumira. A katalizátorok ugyanis lehetővé tették a monomer izoprén egységek kapcsolódásának menet közbeni szabályozását, és a polimer gumimolekula olyan spirális szerkezetűvé való alakítását, amilyen alakzatba a természetes gumi molekulái is rendeződnek. Tulajdonképpen ennek a spirális formának köszönhető a gumi rugalmassága. (A szintetikus gumi felfedezésnek történetét lásd a 11. fejezetben.) A gépjárművek kerekei gyártásához ma jobbára aszerint döntenek a természetes vagy a mesterséges gumi alapanyag mellett, hogy melyik mennyibe kerül éppen, s legtöbbször a kettő valamilyen arányú keverékét használják. Ziegler felfedezésének óriási hatását jól példázza az a csak megközelítő pontossággal felbecsült számadat, miszerint a módszerének felhasználásával világszerte készült össztermék piaci értéke éves szinten meghaladja az egymilliárd dollárt. 1963-ban Ziegler és Natta megosztva kapták meg a kémiai Nobel-díjat. Egy röviddel Ziegler halálát követően a tudós tiszteletére rendezett nemzetközi szimpóziumon G. Wilke, aki Ziegler utóda lett a Max Planck Intézet élén, a következőket mondta néhai kollégájáról: „Karl Zieglernek az volt az alapeszméje, hogy az igazán új dolgokat nem lehet spontán módon előre látni, azokat csak a hosszú évek alatt felgyülemlett tapasztalat mutatja meg. [...] Ugyanakkor az is Ziegler elvei közé tartozott, hogy mindig nyitott szemmel figyelje a váratlan fejleményeket, és az új jelenségeket ne tekintse érdektelennek a fő kutatási irányvonal mellett.” Utóirat POLI(VINIL-KLORID). A poli(vinil-klorid) (PVC) közeli kémiai rokonságban áll a polietilénnel. A monomer vinil-klorid (CH2=CHCI) csak annyiban tér el az etiléntől, hogy annak egyik hidrogénatomja helyén egy klóratom található. A PVC polimer talán a legszélesebb körben használt és iparilag legfontosabb műanyag a világon. Az 1987-es év eladási statisztikái szerint a PVC-ből származó bevételek körülbelül 600 millió dollárra rúgtak. Előállítását tekintve ez a legolcsóbb, s ennek megfelelően a legsokoldalúbban hasznosított műanyag; készülnek belőle csövek és csőszerelvények, számítógépes floppyk, kerti locsolócsövek, zsalugáterek, kábel- és vezetékszigetelő burkolatok, élelmiszer-csomagolóanyagok, autós üléshuzatok, zuhanyfüggönyök és még rengeteg háztartási eszköz. Ez volt az első műanyagok egyike, amit már az 1930-as években kereskedelmi forgalomba hoztak, és valószínűleg az első szintetikus polimer. Előállítása a puszta véletlennek volt köszönhető. Egy francia vegyész, Victor Regnault már 1838-ban lejegyezte, hogy a folyékony vinil-kloridot tatalmazó lezárt üvegedényekben napfény
hatására fehér por keletkezik. Néhány évtizeddel később, 1872-ben E. Baumann bejelentette, hogy a vinilkloridból sikerült egy fehér, szilárd halmazállapotú anyagot előállítania, amely „ellenáll az ismert oldószereknek és savaknak”. Ennek a megállapításnak a fontosságára azonban ismét csak jóval később figyeltek fel, és a PVC kereskedelmi célú fejlesztése csupán azután indult meg, hogy a vinil-klorid polimerizációjához megfelelő katalizációs módszereket sikerült találni. POLIETILÉN-OXID és POLIPROPILÉN-OXID. 1951 nyarán George Fowler és Walt Denison, a Nyugat-Virgina megyei South Charleston városkájában üzemelő Egyesült Karbid Művek két kémikusa abban a reményben nyitotta ki egy etilén-oxid (CH2CH2O) gázpalack szelepét, hogy előcsalogatják belőle a színtelen gázt. Ehelyett azonban ragacsos fekete folyadék ömlött az ölükbe, ezért egy időre félretették a hibás palackot, és hozattak egy újat, hogy tervezett kísérletüket lefolytathassák. Szerencsére azonban mindkettőjük oldalát eléggé furdalta a kíváncsiság ahhoz, hogy utánajárjanak, mit is tartalmazott a hibás gázpalack. (Mellesleg hasonló körülmények között, a kíváncsiságtól hajtva fedezte fel Roy J. Plunkett is a teflont, de minderről bővebben majd a 27. fejezetben.) Azt vették észre, hogy ha hagyják szabadon állni a folyadékot, az kemény, fekete anyaggá szilárdul, amely ugyanakkor vízben újra feloldódik. Ha viszont megszűrik a fekete oldatot, akkor a szűrőn fennakad egy fekete por, alul pedig lecsöpög egy színtelen folyadék. Amikor ebből a színtelen oldatból elpárologtatták a vizet, ellenálló, fehér por maradt hátra. A fekete massza analíziséből kiderült, hogy vasat tartalmaz, ez pedig segített tisztázni, hogyan is képződhet ez a vízben oldódó anyag. Rájöttek, hogy az az etilén-oxid egyik polimerje, ami a rossz gázpalackban található vas-oxid (magyarán rozsda) katalizátor hatására képződött. Egy rövid kísérletsorozat elvégzése után megtalálták a módját, hogyan polimerizálják az etilén-oxidot úgy, hogy abból különböző - százezertől ötmillióig terjedő - molekulatömegű polimerek álljanak elő. Néhány évvel később Charles C. Price-nak sikerült polimerizálnia az optikailag aktív propilén-oxidot is, amiből egy szintén optikailag aktív polimert kapott. Az igazság az, hogy német kémikusoknak már tizennyolc évvel korábban sikerült az etilénoxidot polimerizálniuk, de publikációjuk akkoriban észrevétlen maradt. Az újrafelfedezett polietilén-oxid azonban tulajdonságai révén már nem kerülte el az ipari vegyészek figyelmét. Az anyag egyik jellegzetessége, hogy minimális mennyiségben is sokszorosára növeli a víz viszkozitását, és oldatai selymes tapintásúak. Ezt a tulajdonságát a vizes bázisú festékek besűrítése, valamint kozmetikai szerek, testápoló krémek és folyékony mosogatószerek előállítása terén aknázzák ki. A vízben oldódó polimer másik alkalmazási területe a mezőgazdaság, azon belül olyan csöves ültetőgépek készítése, amelyek vetőmaggal megtöltve ültetéskor egyenletesen adagolják a magot. De ebből a polimerből készül a „vetőmagszalag” is, amelyet lapos mélyedésbe fektetnek, és földdel lazán beborítanak. Ha a földet eső éri, vagy mesterséges öntözésnek van kitéve, a szalag feloldódik, a magok pedig kicsírázva egymástól egyenletes távolságban elhelyezkedő növényekké fejlődnek, egyszerűbbé téve ezáltal a talajművelést és a betakarítást. A polimer egyik leglenyűgözőbb tulajdonsága mégiscsak az, hogy ha minimális mennyiségben vízhez adagoljuk, akkor jelentősen csökkenti a vízvezeték- vagy locsolócsövekben áramló víz súrlódását. Ezt kihasználva megnövelhető a betonkeverő gépek csöveinek élettartama, de a tűzoltásban is hasznos, hiszen ugyanakkora víznyomás mellett még a kis keresztmetszetű tömlőkkel is messzebbre juttatható általa a vízsugár. Vegyük észre, hogy ebben a felfedezésben is mennyi véletlen „ha” bújik meg! Például mi van akkor, ha a rozsdás belsejű gázpalackban tovább folyik a polimerizáció? A tudósok kinyitják, abból nem jön ki semmi, és talán el sem kezdik vizsgálni az okokat. Szerencsére a polimerizáció éppen olyan mértékben zajlott már le, hogy a tartályból kifolyt az az érdekes, ragacsos lötty, ami aztán kíváncsivá tette Fowlert és Denisont, és további kutatásra ösztökélte őket.
27.
Teflon - az atombombától a serpenyőig A teflon - becsületes nevén a poli(tetrafluor-etilén) - a DuPont termékének a márkaneve, azé a milliárd dolláros üzletet hozó találmányé, amivel a le nem ragadó serpenyőktől kezdve az űrruhákon át a mesterséges szívbillentyűkig ezer meg ezer formában találkozhatunk mindennapjainkban. Felfedezése a véletlen műve volt, amit Roy J. Plunkettnek, a DuPont kémikusának volt szerencséje megfigyelni, aki a jeles napot, 1938. április 6-át megelőzően csupán alig két évvel korábban doktorált le az Ohiói Állami Egyetemen. Történt pedig aznap, hogy dr. Plunkett kinyitott egy tetrafluor-etilént tartalmazó gázpalackot, azzal a céllal, hogy abból nem mérgező hűtőfolyadékot készítsen. Plunkett és asszisztense, Jack Rebok legnagyobb meglepetésére azonban a gázpalackból semmi sem került elő. Az eset már csak azért is felettébb érthetetlennek tűnt, mert a tartály súlya szerint annak tele kellett volna lennie a fluoratomos szénvegyülettel. Ahelyett azonban, hogy a palackot félreállítva egy másikért nyúltak volna, hogy folytassák a hűtőfolyadékot célzó kutatómunkát, Plunkett úgy döntött, hogy enged a kíváncsiságának, és közelebbről is megvizsgálja az „üres” tartályt. Először is meggyőződött arról, hogy annak szelepe valóban sértetlen volt, majd a gázpalackot kettéfűrészelte, hogy belenézhessen a belsejébe. Talált is benne holmi viaszos fehér port, és jó kémikus módjára rögtön gyanakodni kezdett: ez jelent valamit! A gáznemű tetrafluor-etilén részecskéi kölcsönhatásba léptek egymással (polimerizálódtak), minek következtében egy szilárd halmazállapotú anyag keletkezett belőlük. Ennek a vegyületnek a polimerizációját korábban még soha senki nem figyelte meg, márpedig az „üres” palackban valamilyen misztikus módon mégis bekövetkezett. A véletlen felfedezésen felbuzdulva, a polimer szokatlan tulajdonságainak láttán Plunkett és vegyészkollégái a DuPontnál hamarosan megtalálták a módját, hogy tetszés szerint maguk állítsák elő a poli(tetrafluor-etilén)-t. Merthogy a viaszos fehér pornak igencsak figyelemreméltó jellegzetességei akadtak: még a homoknál is ellenállóbbnak bizonyult - nem fogtak rajta sem az erős savak, sem az erős lúgok, nem olvadt meg és nem oldódott fel egyetlen ismert oldószerben sem -, ugyanakkor a homokkal ellentétben különösen „csúszós” volt. Mindezen szokatlan és érdekes jellemzői ellenére azonban, ha nem jött volna a második világháború, valószínűleg még nagyon sokáig semmi sem történt volna ezzel az új polimerrel, hiszen előállítása akkoriban felettébb költséges mulatságnak számított. De pár hónap sem telt el, és az atombomba készítésével megbízott tudósoknak szükségük lett egy olyan tömítőanyagra, amely ellenáll a veszettül maró hatású uránium-hexafluoridnak, annak a gáznak, ami az U-235-ös izotóp előállításához kellett. Az amerikai hadsereg atombomba-tervezésért felelős tábornoka, Leslie R. Groves, hogy, hogy nem, épp ekkor értesült a DuPont munkatársaitól a különösen ellenálló új műanyagról. (A polietilén harcászati felhasználására, mint azt korábban, a 26. fejezetben láttuk, szintén egy véletlen beszélgetés révén került sor, így lett a műanyagból Angliában az új radarkészülékek szigetelőanyaga.) Amikor Groves tábornokot tájékoztatták a költségekről, ő azt felelte, az adott helyzetben semmi nem lehet drága, úgyhogy a sikamlós vegyületből nemsokára már gyártották is a tömítőanyagokat és a szelepeket. Mondanunk sem kell, sikerrel, az ugyanis valóban ellenállt a maró urániumvegyületnek. A DuPont a háború ideje alatt csak és kizárólag e célból állította elő a teflont, miközben a hétköznapi átlagember mit sem tudott az új polimerről a második világháború végeztéig. Sőt, hogy precízek legyünk, egészen 1960-ig kellett várni arra a pillanatra, amikor az első teflonbevonatú sütőformák és serpenyők megjelentek a piacon, s mint az sok más újonnan bevezetett polimerrel előfordult, ezek az első generációs teflontermékek is némi csalódást keltettek. Bár a műanyag ideális leragadásmentes felületet képezett a konyhai edényeken, elég nehéz volt a fémfelületekhez kötni úgy, hogy ellenálljon a háziasszonyok jól megszokott súrolásának és dörzsölésének. A DuPont különböző technikákat próbált ki, s három teflongeneráció is kiszolgált, mire 1986-ban előrukkoltak a Silver Stone Suprával, ami állításaik szerint kétszerte ellenállóbb volt, mint elődje, a sima Silver Stone. Ez idő alatt persze más, fejlettebb alkalmazások is születtek,
úgyhogy ma már szinte azt mondhatjuk, igazából mindegy, milyen bevonatúak konyhai edényeink. Roy J. Plunkett az ohiói New Carlisle-ban született 1910-ben. A Manchester Főiskolán 1932-ben szerzett felsőfokú diplomát, és mivel a világgazdasági válság miatt éppen nem talált állást magának, beiratkozott az Ohiói Állami Egyetem doktori programjára. Mind a főiskolára, mind az egyetemre együtt járt barátjával, egy másik híres kémikussal, Paul Floryval, akit 1974-ben Nobel-díjjal tüntettek ki a polimerek flzikokémiai vizsgálata terén nyújtott munkássága elismeréseként. De visszatérve Plunkettra, miután 1936-ban ledoktorált, a DuPont Jackson Laboratóriumánál helyezkedett el, ahol olyan fluoratomos szénvegyületek után kellett kutatnia, amelyeket hűtőfolyadékként lehetne használni. Az ifjú kutató ezen munkája közben tette drámai felfedezését rátalált a teflonra -, amit aztán továbbfejlesztésre át is adott a DuPont egy másik részlegének, ahol a polimer alapanyagok gyártása terén már nagyobb háttértapasztalattal rendelkeztek. Plunkett más területeken dolgozott tovább mint vegyész, és szép fokozatosan felküzdötte magát a ranglétrán a DuPont fluoratomos szénvegyületekkel és tetraetilekkel foglalkozó fő részlegének vezetőjévé. Mint a DuPont Freontermék Osztályának igazgatója, alapvető érdeme volt abban, hogy a cég Texas államban, Corpus Christi közelében új telephelyet létesített. Amikor 1975-ben nyugdíjba vonult, maga is Corpus Christi egyik kis szigetén telepedett le, ahol feleségével kedvükre horgászhattak és golfozhattak. Kitüntető címeinek sora túlságosan is hosszú ahhoz, hogy e helyütt mindet felsoroljuk, elég legyen hát annyi, hogy volt iskoláitól - a Manchester Főiskolától, az Ohiói Állami Egyetemtől, sőt még a Washington Főiskolától is - tiszteletbeli doktori címet nyert, megkapta Philadelphia városának John Scottról elnevezett emlékérmét, kitüntette őt a Nemzeti Iparvállalatok Testülete, a Műanyagipari Társaság és az Amerikai Kémikusok Szövetsége. 1973ban beválasztották a műanyagkutatók panteonjába, 1985-ben pedig az amerikai felfedezők közé is. Mindezen kitüntetések ellenére ő mégis arra a legbüszkébb, hogy a teflon világszerte oly sokrétű alkalmazásra talált, és ezzel emberek millióinak az életére gyakorolt hatást. Elmondása szerint „özönlenek” hozzá a levelek és a telefonhívások azoktól az emberektől, akiknek az életét egy testükbe ültetett teflonaorta vagy pacemaker mentette meg. Mivel ugyanis a teflon azon kevés anyagok egyike, amit a test nem vet ki magából, ezért előállítható belőle mesterséges szaruhártya, áll-, orr- és koponyacsontpótlás, csípő- és térdízület, különböző fülprotézisek, mesterséges légcső, szívbillentyű, ínpótlás, varrat, műfogsor és epevezeték egyaránt. Az űrruhák külső bevonataként is teflon szolgál, és olyan elektromos vezetékeket és kábeleket szigeteltek vele, amelyek a Nap erős sugárzásának a Holdon is képesek voltak ellenállni. Teflonból gyártják továbbá az űrjárművek orr-részét és nőpajzsait, valamint az üzemanyagtartályaikat is. S mindezek a jelentős és értékes eszközök a véletlennek és Roy Plunkett tudós találékonyságának köszönhetik létüket. Igen, a véletlennek is, de felfedezés csak azáltal lett a dologból, hogy az esetre felfigyelt a megfelelő képzettséggel rendelkező, felkészült kutató. Utóirat Roy Plunkettet annak idején azért bízták meg azzal, hogy fluorszármazékokból próbáljon meg hűtőfolyadékot előállítani, mert egy másik véletlen találmány jó okot szolgáltatott erre. Történt ugyanis 1928-ban, hogy a General Motors hűtőház-fejlesztési részlegének vezetője, a „Főnök” becenévre hallgató Charles F. Kettering olyan biztonságos hűtőfolyadék keresését tűzte ki célul beosztottjainak, ami színtelen, szagtalan, íztelen, nem mérgező és nem gyúlékony, s amivel felválthatnák az addig használt mérgező és kártékony anyagokat, mint például az ammóniát vagy a kéndioxidot. A kémiai irodalom alapos áttanulmányozása után ifjabb Thomas Midgley és Albert Henne úgy döntöttek, hogy a legalkalmasabbnak azok a szénvegyületek ígérkeznek, amelyek fluort és klórt egyaránt tartalmaznak, még annak ellenére is, hogy a fluorvegyületekről az a hír járta, hogy mérgezőek lehetnek. A beszámolók hitelességét ellenőrizendő, Midgley és Henne el kellett hogy készítsen néhány egyszerű klór- és fluoratomos szénhidrogént, hogy állatkísérletekben próbálja ki őket. Egy raktárból rendeltek hát öt üveg, egyenként egyharmad deciliteres antimon-trifluoridot, ami mellesleg az adott vegyi anyagból az Amerikai Egyesült Államok teljes készlete volt! Találomra kiválasztották az öt
üveg egyikét, és tartalmának felhasználásával elkészítették a klór- és fluortartalmú szénhidrogént. A vegyületet bevezették egy bura alá, és azt ráhelyezték egy tengerimalacra; a kísérleti állatkára azonban láthatóan semmilyen káros hatást nem gyakorolt a gáz. Ez meggyőzte őket, hogy gyanújuk nem volt alaptalan, vagyis a fluortartalmú szerves vegyületek mégsem mérgezőek. Az ellenőrző kísérlethez a két tudós a maradék antimon-trifluoridos üvegcsék tartalmából is klórfluor-szénhidrogént készített, és annak rendje és módja szerint kipróbálta azokat a tengerimalacokon. Ezekbe a kísérletekbe ugyanakkor a várakozásokkal ellentétben minden kísérleti állat belepusztult! Az alapos kutatómunka révén sikerült rájönniük, hogy az ötüvegnyi antimontrifluorid közül egyetlen egy kivételével az összes vizet is tartalmazott, a víz hatására pedig az öt minta közül négyből egy halálos gáz, a harci gázként foszgén néven ismeretes karbonil-diklorid keletkezett. (A karbonil-dikloridhoz szükséges klór abból a szerves klóradalékból származott, amit az antimon-trifluorid mellett a fluoros-klóros szénhidrogén előállításához kiinduló anyagként használtak.) A kísérleti állatokat tehát nem a fluorvegyület, hanem a foszgén ölte meg! Ha Midgley és Henne teljesen véletlenül nem a száraz antimon-trifluoridos üveget választotta volna elsőként, és ezáltal az állatkísérlet nem hozott volna kedvező eredményt, akkor valószínűleg feladták volna elképzelésüket, hogy klór- és fluortartalmú szénhidrogénekből állítsanak elő hűtőfolyadékot, mert igazat adtak volna azoknak az egyébként helytelen megállapítást tartalmazó beszámolóknak, amelyek szerint a kérdéses vegyületek mérgezőek. Ehelyett, a General Motors hűtőház-fejlesztési részlege és a DuPont vegyes vállalkozásából a DuPont égisze alatt megszületett az a Freontermék Osztály, ahol azután a klórt és fluort tartalmazó szénvegyületek kémiai kutatása és fejlesztése folyt, s ahol Roy Plunkett felfedezte a teflont.
28. Benzingyártás - virágos elképzelések és a földgáz benzinné alakítása Ebben a fejezetben két, a benzingyártást forradalmasító véletlen találmányról lesz szó: egyikük még az autóipar hőskorából való, a másik pedig napjainkból.
Etilbenzin A benzinbe keverhető kopogásgátló adalékanyag utáni kutatás akkor vette kezdetét, amikor Charles E. Kelteringet, a „Főnököt” zavarni kezdte az 1912-1916-os Cadillac-széria motorjainak zakatolása. Az első sikerek a helytelen feltevés és a véletlen furcsa találkozásából születtek. Kettering és Thomas Midgley, a később a General Motorsba beleolvadt Delco cég kutatója azt feltételezte, hogy a kopogás a benzin elégtelen égéséből adódó elkésett berobbanás miatt van. Hasonlatképpen egy kúszónövény, a vadszamóca korai virágzását hozták fel példaként, amelynek a levelei már tavasszal rozsdavörösek, amikor még hó fedi a földet. Azt gondolták, hogy a benzin elégésének meggyorsítására elég lenne mélyvörösre festeni a benzint, így az biztosan sokkal gyorsabban nyelné el a sugárzási energiát, és elég korán szétporladna ahhoz, hogy megszűnjön a motorban a kopogás. Ezen elgondolástól vezérelve 1916 decemberében Midgley egy szép napon besétált hát munkahelyén a kémiai laboratóriumba, hogy egy kis vörös festékanyagot vételezzen, de nem talált. Talált viszont egy üveg jódot, így jobb híján azt próbálták ki, hiszen az is vörösre festette a benzint. A két tudós legnagyobb örömére a jód megoldotta a kopogás problémáját, még ha a későbbi tesztek során az derült is ki, hogy az üzemanyag színének semmi, de semmi köze nincs a motorzajhoz. Sebaj, ekkorra a tudósok már legalább azzal tisztában voltak, hogy a probléma a
megfelelő adalék anyaggal orvosolható. A jód nem volt a legalkalmasabb, egyrészt mert elég drága volt, másrészt mert előidézte a fém alkatrészek korrózióját, úgyhogy tovább keresgéltek. Hosszas próbálgatások és fájdalmas kudarcok után 1921-ben felfedezték az ólom-tetraetilt, némileg már tudományosabb módszerekkel, mint hajdanán, amikor még a vadszamócás elgondolásból indultak ki. A módszer tudományossága részben „edisoni” módon nyert kísérleti adatokra épült (addig-addig próbálgattak mindent, ami csak a labor polcain a kezük ügyébe került, amíg a sok kudarc után valami végre be nem vált), részben pedig - és a valódi tudományossághoz ez állt közelebb Mengyelejevnek az elemek periódusos tulajdonságait illető elméletén alapult. A kopogásgátló benzinadalék keresése egy hibás feltevésből indult ki, a kezdeti sikerek a véletlennek voltak köszönhetők, de végül a tudományos hozzáállásnak meglett a gyümölcse: felfedezték az ólom-tetraetilt, ami a benzinben feloldva azzal etilbenzint alkot. A csodás eredményeket produkáló kopogásgátló adalékanyagot közel hatvan éven át keverték a benzinbe, és az etilbenzin csak napjainkban kezd veszíteni népszerűségéből, mivel ólomtartalma miatt veszélyes a környezetre.
Metánból nyert benzin 1986-ban egy Új-Zéland északi szigetén épült gyártelepen benzingyártásba kezdtek, mégpedig földgázból. Hála az üzem sikeres működésének, Új-Zéland ma 50%-ban önellátó tud lenni a folyékony tüzelőanyagok terén. A kémiai módszer a földgáz legfőbb összetevőjének, a metánnak (CH4) a metanollá - vagy más néven metil-alkohollá, avagy faszesszé - (CH30H) alakításával kezdődik. A második lépcsőben aztán a metanolt benzinné alakítják át, amely tulajdonképpen nem más, mint molekulaméretük tekintetében a C6-C12-es tartományba eső szénhidrogének sora, ezek ugyanis megfelelő illékonysággal rendelkeznek ahhoz, hogy üzemanyagként funkcionáljanak. Ez a második lépés ránézésre sokkal bonyolultabbnak tűnik, mint az első, ahol ugyebár csak egyetlen oxigénatomot kell hozzáadni a metánhoz, de meglepő módon itt is igaznak minősül a mondás, miszerint a látszat csal. E benzingyártási folyamat hosszú távú sikeressége valójában sokkal inkább múlik azon, hogy sikerül-e valamilyen fejlesztésekkel az első lépés költségeit csökkenteni, ehhez pedig valószínűleg olyan ipari katalizátort kellene találni, ami a baktériumok közreműködésével előidézett enzimatikus átalakulás sebességét legalább megkétszerezi. A második lépés sikere közvetlen következménye egy véletlen felfedezésnek, amely a Mobil Oil Társaság kutatókémikusaival esett meg. A Chemical and Engineering News 1987. június 22-i számának címlapsztorija a földgázból benzint előállító új-zélandi üzem volt. Ugyanez az újság 1987. szeptember 2-án leközölt egy levelet William H. Lang nyugalmazott kémikus tollából, aki felidézte a véletlen felfedezés történetét. Mint írta, 1972. március 10-én ő és munkatársa, Clarence Chang neopentánt próbáltak előállítani izobutánból (C4H10) és metanolból, egy kristályos szilíciumalumínium katalizátor, a ZSM-5 segítségével. Már az összes metanol és az izobután egy része is folyékony szénhidrogénekké alakult, de a neopentánnak még nyoma sem volt. Ekkor eszembe jutottak korábbi kísérleteim eredményei a nafta (avagy könnyűbenzin) átformálásáról, és rájöttem, hogy a keletkezett szénhidrogének tulajdonképpen egy magas oktánszámú benzint adnak ki. A metanollal és ugyanazzal a katalizátorral végzett újabb kísérletünk során minden kétséget kizáróan bebizonyosodott, hogy a metanolból a benzin kategóriájába tartozó szénhidrogén vegyületek gyárthatók. [...] Sokévi kutatás és fejlesztés után azután ezt az eredeti felfedezést alakították Új-Zélandon sikeres gyártási folyamattá. Dr. Lang korábbi, az üzemanyagok kutatása terén végzett munkásságában megedződött tudata révén képes volt tehát egy egyszerű, véletlen megfigyelésből a lehető legtöbbet kihozni.
29. Gyógyszerek, amelyek véletlenül másra hatottak, mint amire kitalálták őket Mint azt már korábban láttuk, a penicillint és a szulfonamidokat véletlenül fedezték fel, csakúgy, mint a kefalosporinokat és a ciklosporint [amelyekről majd a 30. fejezetben olvashatnak részletesebben]. De nincs is ezen mit csodálkozni, hiszen a legtöbb gyógyszert - több-kevesebb tudományos hozzájárulás mellett - a véletlennek köszönhetjük. Egy adott céllal kifejlesztett gyógyszerről például sokszor kiderült, hogy valami egészen más betegség ellen sokkal hatásosabb. Ez a fejezet efFéle felfedezésekről szól.
Aszpirin Az aszpirin ma az egyik legszélesebb körben alkalmazott gyógyszer, aminek ráadásul az utóbbi időkben egyre több figyelmet szentelnek, nem véletlenül. Eredetileg mint belsőleg alkalmazható fertőzésgátló szert fejlesztették ki, de hatástalannak bizonyult. Kiderült róla ugyanakkor, hogy kiváló fájdalom- és lázcsillapító, napjainkban pedig szívinfarktus megelőzésére is ajánlják. Röviddel azután, hogy Joseph Lister a műtéti beavatkozásokhoz sikerrel alkalmazta a karbolsavat (fenolt) mint sebfertőtlenítőt, a tudósok kutatni kezdtek egy olyan gyógyszer után, amit bakteriális fertőzésben szenvedő betegek szedhetnének. Az 1870-es években e célból szintetizálták a szalicilsavat, amelyről azt tartották, hogy a szervezetben elősegíti a fenol termelődését, de használatával csak annyit értek el, hogy a betegeknek lement ugyan a lázuk, de nem szűnt meg az azt kiváltó fertőzés. Ráadásul volt egy igen kellemetlen mellékhatása is: émelygést, hányingert keltett. Felix Hoffmann-nak, a Bayer gyógyszergyár kémikusának később sikerült előállítania a szalicilsavnak egy módosított változatát, pontosabban annak acetilszármazékát, amely amellett, hogy csillapította a lázat, az ízületi gyulladásokból eredő fájdalmakat is enyhítette, ráadásul kevesebb kellemetlen mellékhatással is járt. A szert aszpirin névre keresztelte el, mivel a szalicilsavat eredetileg a Spiraed családba tartozó növényekből nyerték, az a- előtag pedig az acetilt volt hivatott jelezni. Mióta az aszpirin az 1890-es években felkerült a gyógyszertárak polcaira, több fogyott belőle, mint bármely más gyógyszerből a világon. Jóllehet a szívinfarktusok kivédésében játszott szerepe még nem egyértelműen feltárt, az Egyesült Államokban egy év alatt csaknem 20 000 tonnányit gyártanak belőle, ami körülbelül évi 300 tablettát jelent fejenként az amerikai lakosság körében!
Pszichoaktív gyógyszerek Az 1950-es éveket megelőzően a pszichiátriai betegségekre nem létezett gyógyszeres kezelésmód. A tudathasadásos (skizofrén) személyeket és a súlyos mániás-depresszióban vagy neurózisban szenvedő betegeket ezért elmegyógyintézetekbe kellett zárni. Alig tíz év leforgása alatt azonban nagyot változott a világ: a pszichoterápiai kezelést lehetővé tévő gyógyszerek reményteljes életvitelre jogosították a korábban elmebetegnek titulált embereket, és az elmegyógyintézetek hamarosan szinte kiürültek. Hiszik, vagy sem, a pszichoaktív gyógyszerek zöme is a véletlennek köszönheti felfedezését. KLÓR-PROMAZIN. Az 1940-es évek végén a francia idegsebész, Henri Laborit olyan gyógyszert szeretett volna találni, ami műtétre váró pácienseit megnyugtatja, mielőtt altatásukra sor kerülne.
Arra gondolt, hogy egy antihisztamin talán megfelelne erre a célra, hiszen a hisztaminról tudta, hogy az éppen az idegesség hatására szabadul fel betegei szervezetében az operáció előtt. Egy gyógyszeripari cég ezért ellátta dr. Laborit-t egy nyugtató hatású antihisztaminnal, a prometazinnal, amivel néhány betegnél már megvalósult a kívánt hatás, úgyhogy másodszorra a doktor erősebb antihisztamint rendelt. Ekkor küldték el neki a klór-promazint. Dr. Laborit-t annyira lenyűgözte a szer által kiváltott „euforikus nyugalmi állapot”, amelyet operáció előtt álló betegein tapasztalt, hogy kollégáinak is ajánlgatni kezdte a gyógyszert. Két másik francia pszichiáter, Jean Delay és Pierre Deniker, megfogadta Laborit tanácsát, és rájött, hogy a klór-promazin nemcsak a műtét előtt álló mentálisan egészséges páciensekben fellépő idegesség ellen hatásos, hanem azokat a mániás-depressziós betegeket is megnyugtatja, akiknek pedig éppen mániákus rohamaik vannak. 1952 és 1955 között ők és pszichiáter kollégáik más tudatzavarral küzdő betegeken is kipróbálták a szert, és úgy találták, hogy az kiváltképpen alkalmas a skizofrénia kezelésére. Az 1950-es évek végére a klór-promazint már Európa- és Amerika-szerte egyaránt széles körben használták, és alig egy évtized leforgása alatt a komoly tudathasadásos pácienseket is hazaengedhették az elmegyógyintézetekből, ahol addig kipárnázott cellákban, kényszerzubbonyba zárva őrizték őket. A betegek visszatérhettek munkahelyükre, és szinte gond nélkül képesek voltak beilleszkedni a társadalomba. Az Egyesült Államok állami elmegyógyintézeteiben ápoltak száma százezrekkel csökkent, és hála a klórpromazinnak, amely még a legsúlyosabb elmebajok tüneteit is képes enyhíteni, családi és baráti környezetben kezelhették a betegeket. A klór-promazin használata ráadásul kétszeresen is forradalmasította az elmebetegek gyógyszeres kezelését. A klinikai tesztek azt igazolták, hogy a szer túladagolása a Parkinson-kórhoz hasonló tüneteket eredményez, ezért aztán elkezdték tanulmányozni, milyen hatással vannak a gyógyszerek az agy különböző területeire és azokra az agyi molekuláris rendellenességekre, amelyek az elmebetegségeket előidézik. Így fedezték fel, hogy a dopamin, ez a neurotranszmitter, ami az agy motorikus tevékenységeket kormányzó területein fordul elő koncentráltan, a Parkinson-kórban elhunyt betegek agyából szinte teljes mértékben hiányzik. L-dopa injekciókkal (amivel egy olyan kémiai vegyület juttatnak a szervezetbe, amely az agyban természetes úton dopaminná alakul át) sikerült azután látványosan javítani a Parkinson-kóros betegek állapotán. Arvid Carlsson, egy svéd gyógyszerész erre azzal a felvetéssel állt elő, hogy a klór-promazin és a hozzá hasonló gyógyszerek, mindamellett, hogy gyógyítják a skizofréniát, csökkenthetik az agyban a dopaminszintet, mivel blokkolják a dopaminreceptorokat. 1975-ben aztán végre megnyílt a lehetősége annak, hogy megszámolják az agy dopaminreceptorait, és a Johns Hopkins Laboratóriumban dr. Solomon H. Snydernek sikerült kimutatnia, hogy a klór-promazin és egyéb skizofrénia elleni gyógyszerek éppen azért hatásosak, mert blokkolják a dopaminreceptorokat. Mindebből viszont az következik, hogy a skizofrén betegek agyában az alapvető problémát vagy a dopaminképződés hiánya, vagy a dopaminreceptorok túlérzékenysége okozza. IMIPRAMIN. A skizofrénia kezelésére véletlenül bevált klór-promazin sikerén felbuzdulva a tudósok lázasan szintetizálni és tesztelni kezdtek jónéhány kémiailag rokon vegyületet. Ezek egyike volt az imipramin, amit a svájci Geigy gyógyszergyárban állítottak elő. Amikor dr. Roland Kuhn azt találta, hogy az új készítmény meglepő módon nem hat a skizofrénia ellen, próbának vetette alá más elmebetegségek gyógyszereként. 1957-ben azután bejelentette, hogy az imipramin antidepresszánsként lenyűgöző hatékonysággal alkalmazható, azaz a klór-promazinnal szinte teljesen ellentétes hatást vált ki! LÍTIUM. A lítium mint pszichoaktív hatású gyógyszer felfedezése talán az összes gyógyszeré közül a legvalószínűtlenebb. Az 1940-es évek végén John Cade, egy fiatal ausztrál pszichiáter a mániásdepresszió hátterében álló okokon töprengve arra a megállapításra jutott, hogy a mániát esetleg az emésztés során tökéletlenül lebomló húgysav okozza. Elméletének igazolására húgysavat fecskendezett kísérleti állatokba, mégpedig egy lítiumsó formájában, lítium-karbonáttal vegyesen,
és csodák csodája, az állatok látványos terápiás reakciókat produkáltak. Bár megfigyeléseiről egy ausztrál szaklapban rögvest hírt adott, az 1950-es évek közepéig csak kevés pszichiáter figyelt fel írására. Akkoriban történt azonban, hogy egy dán orvosnak, név szerint Mogens Schounak kezébe akadt Cade cikke, és tesztelést követően ő is a mánia hatásos ellenszereinek találta a szóban forgó vegyületeket. Igaz, hamarosan nyilvánvalóvá vált, hogy a szer húgysav-alkotóelemének semmi köze a hatékonysághoz; azért egyedül a lítiumsó felelős, ebből adódóan pedig más lítiumsók is hasonló sikerrel alkalmazhatóak. Mivel azonban a lítiumsók teljesen közönséges vegyületek, és azokat gyógyszerként értelmetlen volt szabadalmaztatni, ezért egyetlen valamirevaló gyógyszergyártó cég sem iparkodott túlzottan a klinikai alkalmazáshoz szükséges nagy mennyiségben legyártani a lítium alapú gyógyszereket. Ráadásul azok általános bevezetését egy másik tény is megnehezítette, nevezetesen az a feltételezett veszély, amit nagy dózis esetén a lítiumionok jelenthetnek: ha ugyanis versenyre kelnek a szervezet kémiailag rokon nátriumionjaival, és kiszorítják azokat, azzal súlyos mérgezést idézhetnek elő. Így aztán egészen 1970-ig kellett várni, mire - több mint húsz éwel a lítiumsók mániásdepresszió elleni hatékonyságának bizonyítását követően - általánosan bevezették a lítiumot az amerikai pszichiátriai gyakorlatba. A mánia kezelésére azóta is a közönséges lítiumion számít a valaha alkalmazott leghatásosabb szernek, annak ellenére is, hogy tényleges hatásmechanizmusa mindmáig orvosi rejtély maradt. LIBRIUM ÉS VÁLIUM. Az 1900-as év eseménydús esztendő volt a gyógyszeres kezelések történetében. Két olyan szer is piacra került ugyanis, amely eltérő módokon bár, de óriási hatást gyakorolt a társadalomra. Az egyikkel, az ösztrogéntartalmú, szájon át szedhető fogamzásgátló tablettával és annak felfedezési körülményeivel könyvünk 20. fejezetében már megismerkedtünk; a másik nevezetes gyógyszer pedig a librium volt, a nyugtatók új családjának első tagja. A librium az 1960-as évek legtöbbször felírt csodaszerének számított, amelyet az 1970-es években csak kémiailag rokon társa, a válium tudott kiszorítani előkelő pozíciójából. E két nyugtató felfedezése félig-meddig a szerencsés véletlenre vezethető vissza, mert bár a kutatók célirányosan kerestek megoldást egy adott problémára, nem azt találták, amire vártak. Az eset azzal vette kezdetét, hogy Leo Sternbach, a Hoffmann - La Roche vállalat kémikusa felkérést kapott egy idegnyugtató gyógyszer megtalálására. Leo Sternbach 1908-ban született, az akkor az Osztrák-Magyar Monarchiához, ma Horvátországhoz tartozó Pula-félsziget egyik kisvárosában. Bölcsészdiplomát és orvosi címet a krakkói egyetemen szerzett, és 1940-ben Bázelben kezdett el dolgozni a Hoffmann - La Roche cégnél, majd egy év múlva laboratóriumi székhelyét áthelyezte a gyógyszergyár amerikai kirendeltségéhez, a New Jersey-i Nutleyba. A tudós 1946-ra megkapta az amerikai állampolgárságot, és 1973-ban a Hoffmann - La Roche gyógyszervegyészeti részlegének igazgatójaként vonult nyugdíjba. 1953-ban azonban még mint aktív kémikus kapta azt a feladatot, hogy fejlesszen ki egy új nyugtatócsaládot, amelynek gyógyszerei lehetőleg megfelelnek a következő kívánalmaknak: előállításuk legyen elég bonyolult ahhoz, hogy a versenytársak ne tudjanak hasonló gyógyszerekkel előrukkolni, sőt, lehetőleg ne is folytassanak kísérleteket az adott vegyészeti területen; gazdasági szempontokat szem előtt tartva ugyanakkor álljanak rendelkezésre azok az alapanyagok, amelyekből a vegyületek könnyedén előállíthatóak; továbbá, a készítmények alapjául szolgáló molekuláris egység felépítése révén tegye lehetővé minél több származék előállítását, hogy ezzel is növekedjen az esélye annak, hogy közöttük is hatásos gyógyszerekre lelnek. Sternbachnak mindezekről azok a vegyületek jutottak elsőként eszébe, amelyekkel még Krakkóban kísérletezgetett mint mesterséges festékanyagok lehetséges kiinduló anyagaival. Ezek ugyanis eleget tettek a legtöbb követelménynek, amit az új nyugtatókkal szemben támasztottak. Nem voltak közismertek (az alatt a tizennyolc év alatt, mióta Sternbach előállította őket, senki sem foglalkozott velük), elég könnyen le lehetett gyártani őket, és más, biológiai aktivitásukról közismert vegyületekhez hasonlóan tartalmaztak egy aromás szénhidrogén-gyűrűhöz
kapcsolódó nitrogénatomot. Mint később kiderült, csupán egyetlen probléma volt velük: nem rendelkeztek nyugtató hatással. 1957 áprilisában aztán Sternbach megunta a hiábavaló próbálkozásokat, és arra utasította munkatársait, hogy álljanak le ezzel a munkával, és térjenek át más összetevők vizsgálatára. Ekkor azonban, a laboratórium tisztogatása közben az egyik alkalmazott rátalált egy vegyületre, amit még két éwel korábban készítettek, de azóta sem teszteltek le gyógyszerészetileg. Gyorsan kipróbálták hát a szert, azt gondolván, hogy a sikertelenség végleg meggyőzi majd őket a vegyületek haszontalanságáról, és újult erővel vethetik bele magukat a más irányú kutatásokba. Sternbach legnagyobb meglepetésére azonban az addig elfeledett szerről kiderült, hogy annak kiváló nyugtató hatása van. Amikor kémikusai vizsgálni kezdték a vegyület rendellenes viselkedésének okait - merthogy azt hitték, az a nyugtatóként nem funkcionáló társaival azonos felépítésű -, rájöttek, hogy a szer nem is az, aminek hitték. Mesterséges előállítása közben ugyanis egy váratlan szerkezetátrendeződés játszódott le benne, és a vegyi összetételük tekintetében rokon anyagokhoz képest teljesen eltérő struktúrát vett fel. Később mindezek fényében megpróbáltak a két évig mellőzött szerhez szerkezetileg hasonló vegyületeket szintetizálni, de ezek egyike sem bizonyult olyan hatásosnak, mint a véletlenül előkerült eredeti. Ezután gondosan megtervezett, hosszas klinikai tesztsorozatnak vetették alá az „elfeledett vegyületet”, és csak ezt követően dobták piacra Librium néven. A gyógyszer azonnali sikernek bizonyult. Még mielőtt azonban felkerült volna a patikák polcaira, a Hoffmann - La Roche kémikusai rájöttek, hogy a librium egyik hidrolízises oldata, amivé hitük szerint az emberi szervezetben a gyógyszer lebomlik, szintén azonos hatásfokú nyugtató. Elkezdték hát szintetizálni ennek a hidrolízises terméknek a legkülönfélébb változatait, és egyiküket a libriumhoz képest több szempontból is alkalmasabb gyógyszernek találták. Ezt az új készítményt Váliumnak nevezték el, 1963-ban hozták kereskedelmi forgalomba, és a nyugtató hamarosan elődjét, a Libriumot is kiszorította a piacról. Meglepő módon a klór-promazin, ez az erőteljes skizofrénia elleni szer, és az antidepresszáns imipramin, bár gyógyászati hatásuk tekintetében szinte teljesen ellentétesek egymással, molekulaszerkezetükben nagyjából mégis megegyeznek. Mint ahogy a librium és a válium kémiai képlete is majdnem azonos, de mégsem teljesen. A véletlenül felfedezett LSD-nek (a történetet lásd a könyv 20. fejezetében) ugyanakkor - bár szintén nagyfokú pszichoaktivitással bíró vegyületnek számít - nincsenek gyógyászatilag hatásos felhasználási módjai. A válium bevezetése óta az Egyesült Államokban tizenkét hasonló kémiai felépítésű gyógyszert fejlesztettek ki és árusítanak a gyógyszerpiacon, a világ más országaiban pedig - az olykor kevésbé szigorú szabályozás kereteit kihasználva - további huszonegy válium jellegű készítményt, de a librium és a válium felfedezése óta a nyugtatószerek alapvetően nem fejlődtek tovább.
Antiaritmiás szerek: hogy éjnek évadján ki ne ugorjon helyéről a szívünk! A novokaint és a xilokaint (avagy a hatóanyagokat jogilag nem védett nevükön nevezve a prokaint és a lidokaint) mint helyi érzéstelenítőket széles körben alkalmazzák - például a fogászatban. Az 1940-es években véletlenül fedezték fel, hogy a szabálytalan szívműködés (rendszertelen szíwerés) miatt életveszélybe került kutyáknak beinjekciózott novokain hatására az állatoknak az érzéstelenítés idejére helyreállt a szíwerésük. Röviddel azután, hogy minderről az altatóorvosok (aneszteziológusok) tudomást szereztek, lehetőség adódott a szer hatásmechanizmusának embereken történő vizsgálatára is, mégpedig az amerikai hadsereg szívbetegek ellátására szakosodott kórházi osztályán, ahol heveny szív- és érrendszeri rendellenességgel (akut kardiovaszkuláris diszfunkcióval) küzdő pácienseken tesztelték a vegyületet. Ezeket az úttörő kísérleteket Charles Burstein őrnagy folytatta le, és 1946-ban számolt be azok eredményeiről. Tisztában kell lennünk azzal, hogy a teszteket csakis olyan „rendellenességgel” küzdő embereken végezték el, akik a szer kipróbálásától függetlenül életveszélyes állapotban voltak, és a
novokaint még nekik sem adták be olyankor, ha tudatuknál voltak, mert tudták, hogy az görcsöket okozhat. Ellenben ha a helyi érzéstelenítőt már altatásban lévő, komoly aritmiás panaszokat mutató betegeknek adták be, nemhogy kellemetlen mellékhatásokat nem tapasztaltak, de épp ellenkezőleg, javult a páciensek szívének vérellátása. 1950-ben azután J. L. Southworth és munkatársai klinikailag igazolták, hogy a xilokainnak is antiaritmiás hatása van. Azóta a szívműtétek során bevett gyakorlattá vált a különböző helyi érzéstelenítők intravénás injekciók formájában történő alkalmazása. Mindez újabb fényes példája annak, amikor egy bizonyos céllal kifejlesztett gyógyszerről véletlenszerűen kiderül, hogy a várakozásokkal ellentétben teljesen más területen bizonyul hatásosnak.
Minoxidil: ez hajmeresztő! 1980-ban dr. Anthony Zappacosta, a pennsylvaniai Bryn Mawr körzeti orvosa levelet írt az New England Journal of Medicine-nek, amelyben arról számolt be, hogy egy magas vérnyomása miatt minoxidillal kezelt harmincnyolc éves férfi páciensének a fejbőrén új haj nőtt, holott az illető már húszéves kora óta szinte teljesen kopasz volt. Zappacosta levele és az annak hatására máshonnan is felröppenő hasonló hírek hallatán előbb a bőrgyógyászok, majd természetesen általában a férfiak is felkapták a fejüket. Hiszen a hajhullás régóta megoldatlan orvosi problémának számított, és a kopaszodás ellenszerét már az ókori Egyiptomban is keresték - mindhiába. A bőrgyógyászok egyike a chicagói Illinois Egyetem Orvosi Karának tanárnője, Virginia Fiedler-Weiss volt, aki rászánta magát annak kiderítésére, hogy vajon a szer akkor is hajnövesztő hatású-e, ha nem magas vérnyomás ellen adják be a páciensnek, hanem csak külsőleg a fejbőrbe dörzsölik, és vajon fellépnek-e használata esetén nem várt, kellemetlen mellékhatások. Porrá tört minoxidiltablettákból elkészített hát egy oldatot, és kerített három alanyt, akik vállalták, hogy napjában kétszer bedörzsölik vele a fejbőrüket. Néhány héten belül a három személy közül kettőnek nőni kezdett a haja! Erre dr. Fiedler-Weiss felhívta a minoxidil gyártóját, az Upjohn céget, és megtudta, hogy ott már megkezdték a gyógyszeres oldat hatásainak előtanulmányozását. Fiedler Weiss felajánlotta közreműködését, és az Upjohnnal közösen lefolytattak egy kiterjedt vizsgálatot. Eredményeikről 1984-ben számoltak be: negyvennyolc páciensükből huszonötnek új haja nőtt, igaz, a szer használata csak tizenegyüknél hozott kozmetikailag is elfogadható eredményeket. 1987-re több új tanulmány is készült, melyek eredményeit így foglalhatjuk össze: a minoxidiloldat a komoly hajhullásban szenvedő emberek legtöbbjén sajnos nem segít. A szer leginkább a még meglévő haj megőrzését szolgálja, illetve visszafordítja a korai kopaszodást. Úgy tűnik, igazán csak akkor hatásos, ha valaki folyamatosan használja, de a hosszú távú alkalmazás biztonságos voltát a fejbőr egészségi állapotára nézve nem sikerült megnyugtatóan tisztázni. 1987 végére az Amerikai Élelmiszer- és Gyógyszertörvény értelmében kimondták, hogy általános használatra nem javasolt, és csak orvosi felügyelet mellett, receptre adható. Ennek ellenére klinikai bizonyítékok igazolják, hogy a minoxidil, ez a magas vérnyomás elleni gyógyszer eredményez hajnövekedést, csak amint azt egy, a Clinical Pharmacy 1987. májusi számában megjelent írás leszögezi, „egyelőre nem egyértelműen jelezhető előre, mely páciensek fognak reagálni a kezelésre. Talán egy optimális hordozóanyag kifejlesztése elősegítené a szer hatékonyságát, de annak esetleg nem kívánatos következményei is lehetnek. Ezért mielőtt a minoxidil bevezetésre kerülne mint általános hajnövesztő szer, további vizsgálatokra van szükség.”
Interferon: a rák és az ízületi gyulladás ellenszere 1955-ben Isaacs és Lindenman írta le az interferonokat, ezeket a fehérjék és fehérjecukrok (glikoproteinek) csoportjába tartozó vegyületeket, amelyeket vírusos fertőzések esetén kezdenek el termelni bizonyos sejtek, hogy általuk legyőzzék a nemkívánatos kórokozókat. A hír hallatán a
szaksajtó és az orvostársadalom mellett a nagyközönség is azonnal felkapta a fejét, hiszen felmerült egy új típusú rákellenes gyógyszer kifejlesztésének lehetősége. A hormonkészítmények klinikai alkalmazása azonban igen lassú folyamatnak bizonyult, mert az interferonokat tiszta formában meglehetősen nehéz volt nagy mennyiségben előállítani. A helyzet az utóbbi években vett drámai fordulatot, amióta sikerült klónozni az első emberi interferongéneket. Egy 1984-es klinikai rákvizsgálat ahhoz a meglepő felfedezéshez vezetett, hogy az interferoninjekció hatására csökkennek a reumatikul ízületi gyulladás okozta fájdalmak és duzzanatok. Az előzetes tanulmányok rámutattak, hogy a hormonok a betegek kétharmadán segítettek, olyanokon, akiket a hagyományos gyógyszerekkel nem lehetett hathatósan kezelni. Ha a további eredmények is ilyen biztatóak lesznek, és kiderül, hogy az interferonok általános érvénnyel alkalmazhatóak, azzal hatalmas új piac nyílik meg a génsebészet előtt, emberi hormonok tömeges méretű előállítására. A német biotechnológiával foglalkozó cég, a Biogen egyik leányvállalatánál, a Bioferonnál, véletlenül jöttek rá arra, hogy a rákellenes gyógyszer ízületi gyulladások ellen is hatásos. Dr. Seth Rudnick elmondása szerint volt néhány páciensük, aki egyszerre szenvedett valamilyen daganatos megbetegedésben, illetve reumatikul ízületi gyulladásban, és a hormonkészítmények hatására ízületi fájdalmai jelentősen enyhültek. A cég vezetősége eleinte szkeptikus volt az eredményeket illetően, de a Németországban harmincnyolc betegen elvégzett tesztek azt mutatták, hogy a heti ötszöri injekciókúra hatására huszonnyolc páciens állapota javult egy-két héten belül, sőt némelyiküknél véglegesen meg is szűntek az ízületi fájdalmak. Az interferonokra azonban még további kísérletek várnak, hogy hatásuk összemérhető legyen semleges placebókkal, illetve hogy megállapítást nyerjen, vajon ténylegesen gyógyítják-e az ízületi gyulladást, vagy csak annak tüneteit szüntetik meg.
30. Gyógyszerek szennyvízből és sárból Modern gyógyszereink közül a két legfontosabbat szennyvízben és sárban fedezték fel! Az antibiotikus hatású kefalosporinokat, ezeket az új típusú penicillingombákat Szardínia szigetén, Cagliari szennyvizében találták, a szintén antibiotikumként funkcionáló ciklosporint pedig, ami a szervátültetések sikeréhez járul hozzá nagymértékben, Wisconsinban és Norvégiában tett kirándulásaik során gyűjtött talajmintákból izolálták svájci gyógyszerészek. Az antibiotikumokat mindkét esetben gombák termelik. A gomba szó hallatán a legtöbb embernek többnyire olyan kellemetlenségek jutnak eszébe, mint a lábgombásodása penészes kenyér vagy a beszürkült zuhanyfüggönyök. A mezőgazdaságban érdekeltek számára több mint kellemetlenek lehetnek a gombák, amelyek akár az egész termést tönkretehetik. De a gombáknak jó tulajdonságaik is vannak: gondoljunk csak a sör erjesztésére vagy a bor érlelésére, a kenyérkelesztésre vagy bármely ipari fermentációs műveletre, amelyhez élesztőt használnak: azok is csak gombák! A gombák egyik legfontosabb tulajdonsága azonban az antibiotikus vegyületek termelésében rejlik, amelyek a kórokozó organizmusok - elsősorban is a baktériumok - ellen hatnak.
Kefalosporinok Az 1950-es évek elején a penicillint használó orvosok komoly problémával szembesültek: egyes baktériumok - különösen bizonyos Staphylococcus-törzsek - ellenálltak a gyógyszernek. Pedig a probléma kulcsát már évekkel korábban megtalálták, csakhogy arról hosszú ideig senkinek sem volt
tudomása. 1948-ban, a földközi-tengeri Szardínia szigetén tevékenykedő bakteriológus professzornak, Giuseppe Brotzunak sikerült izolálnia egy antibiotikus anyagot, amelyet egy gombatörzs, a Cagliari városának szennyvízkifolyása mellett a tengerben tenyésző Cephalosporium acremonium termelt. Brotzu professzor eredetileg a gombának a szennyezett tengervíz öntisztulásában betöltött szerepét szerette volna vizsgálni, de miután felfedezte, hogy a koncentrált gombatenyészet oldata antibakteriális hatású, az állatkísérleteket is mellőzve fertőzött embereken próbálta ki a szert, mind gyógyszer, mind injekció formájában. Megfigyelései szerint páciensei állapotában - különösen a hastífuszban szenvedőkében - javulás állt be. 1948-ban azonban ezekkel az eredményekkel egyetlen olasz gyógyszeripari céget sem sikerült meghatnia vagy érdeklődésüket felkeltenie, úgyhogy a Cagliari Higiéniai Intézet újságjának hasábjain számolt be felfedezéséről, abban a reményben, hogy mások talán felkarolják a további kutatásokat, mert neki Szardínián meglehetősen korlátozottak voltak a lehetőségei, mind létesítmények, mind felszerelések terén. Leletanyagát megmutatta egy Szardínián letelepedett, de valamikor Nagy-Britanniában dolgozott közegészségügyi alkalmazottnak is, aki erről Angliában tájékoztatta az Oxfordi Egyetem patológiai karának professzorát, Sir Edward Abrahamet. Évekkel később Abraham így írt az esetről: „Ha nem tájékoztattak volna minket, alighanem örökre elkerülte volna figyelmünket Brotzu munkája. Először azt gondoltuk, hogy publikációja egy olasz szaklap egyik számár tette ki, de amikor később volt szerencsém őt magát megkérdezni, milyen gyakran jelenik meg az adott folyóirat, Brotzu széles mosollyal azt válaszolta, hogy sem korábban, sem azóta egyetlen más száma sem jelent meg a lapnak. Ugyanakkor biztosított arról, hogy ha a jövőben bármikor hasonló érdekességbe botlana, az megérne egy következő kiadást...” Abraham és munkatársai Oxfordban belekezdtek hát a Cephalosporium által termelt antibiotikus hatóanyag alapos tanulmányozásába. Az angliai tudósoknak hamarosan rá kellett jönniük, hogy a gomba több különböző antibiotikumot is termel. Mivel az első izolátum elsősorban Gram-pozitív baktériumok ellen bizonyult hatásosnak, az a „kefalosporin P” nevet kapta. Brotzu azonban felhívta a figyelmüket arra, hogy az ő preparátumai a Gram-pozitív és a Gram-negatív baktériumokat egyaránt elpusztították, úgyhogy az oxfordiak további antibiotikumokat próbáltak izolálni saját gombatenyészeteikből. 1954-re Abrahamnek és kollégáinak sikerült szinte teljesen tiszta formában kinyerniük egy másik antibiotikumot, amit „kefalosporin N”-nek neveztek el, mivel az a Gramnegatív baktériumokat ölte meg. A hatóanyag további vegyészeti vizsgálatából kiderült, hogy az tulajdonképpen olyan közeli rokonságban van a penicillinnel, hogy át is keresztelték penicillin N-re.
18. ábra. Egy speciális penicillinvegyület és a kefalosporinok általános szerkezeti váza 1955-re sikerült egy tiszta kristályos anyagot, a kefalosporin C-t is kivonni, amelynek ugyan aligalig volt mérgező hatása, de éppen azokat a fertőző baktériumtörzseket irtotta ki, amelyek a penicillinnek az 1950 es években általánossá vált használata miatt azzal szemben rezisztensekké váltak. 1961-ben Abraham és Guy Newton közzétette a kefalosporin C molekulaszerkezeti képletét, amit kémiai vizsgálatokkal igazoltak. A képlet helyességét ugyanabban a lapszámban, saját röntgensugár-diffrakciós analízisük eredményei alapján Dorothy Crowfoot Hodgkin és E. N. Maslen is alátámasztotta. Dorothy Hodgkin már korábban is jeleskedett e téren: az 1940-es években az ő röntgensugár-elhajlásos vizsgálatai szolgáltatták a végső bizonyítékot a penicillin szerkezeti
felépítésére, nem véletlen hát, hogy 1965-ben őt jutalmazták a kémiai Nobel-díjjal. S bár a különböző kefalosporinok izolálásában és strukturális sajátosságaik feltárásában az oxfordi kutatók jártak az élen, a kefalosporin C-t történetesen Robert B. Woodwardnak és munkatársainak sikerült szintetizálniuk a Harvardon; a szer mesterséges előállítását Woodward 1966-ban tette közzé, méghozzá az az évben neki ítélt Nobel-díj átvételekor megtartott beszédében. Az eredeti gombatörzs olyan lassan és olyan keveset termelt a kefalosporin C-ből, hogy a szer gyógyászati alkalmazását a gyakorlatban ez nem tette volna lehetővé. Két új fejleménynek is be kellett következnie ahhoz, hogy a kefalosporinok elterjedhessenek. Az egyik egy mutáns gombatörzs felfedezése volt, amely nagy mennyiségben termelt kefalosporin C-t; a másik pedig azoknak a módszereknek a megtalálása, amelyek révén a kefalosporin C molekulát kémiailag sikerült úgy módosítani, hogy abból több gyógyászatilag hasznos β-laktám antibiotikumot lehessen előállítani. A β-laktámok olyan molekulák, amelyek egy négy tagból álló gyűrűs szerkezetet tartalmaznak, ahol az egyik alkotóelem egy nitrogénatom. E tekintetben a penicillin is β-laktám, csakhogy neki van még egy öttagú gyűrűje, míg a kefalosporinok egy második, hat tagból álló gyűrűvel rendelkeznek, amint az a 18. ábrán látható. Az Egyesült Államokban ma közel húsz kefalosporin alapú gyógyszer kapható, és még számtalan mesterségesen előállítható készítmény kecsegtet sikerrel. A hat legújabb fejlesztésű, harmadik generációs kefalosporinféleség mindegyikének ugyanaz a β-laktám gyűrű alkotja az alapját, és csak azoknak az oldalágaiknak az összetételében térnek el egymástól, melyek az előző ábrán az R1, R2 és R3 jelzéssel szerepelnek. E vegyületek mindegyike széles körű Gram-negatív aktivitást mutat, még ha specifikus gyógyhatásaikban jelentős eltérések érvényesülnek is. A Földközi-tenger partján fekvő olasz város szennyvizének öntisztulását vizsgáló kezdeti kutatásoktól az eseményeknek e különleges láncolata vezetett hát el az antibiotikus gyógyszerek merőben új arzenáljának a felfedezéséhez!
Ciklosporin 1981 óta a szervátültetést forradalmasította a ciklosporin. Ez a szer ugyanis megakadályozza a kilökődést - vagyis azt az ellenreakciót, amit a szervezet immunrendszere produkál, ha idegen szövetet érzékel, leblokkolva a beültetett szerv működését akár már közvetlenül az operáció után. Ráadásul a gyógyszernek szinte alig vannak mellékhatásai. 1983-ban dr. Thomas Starzl, a Pittsburghi Egyetem orvosi fakultásának sebésze egy kormányzati beszámoló keretében - melyet az akkoriban a Kongresszus Tudományos és Technikai Bizottságában elnöklő Albert Gore hívott össze - úgy nyilatkozott, hogy a gyógyszer 1979-es bevezetését megelőzően a májátültetések finoman szólva is kockázatosak voltak. „A problémára már majdnem húsz éve nem kínálkozott semmiféle megoldás. Az alkalmazott gyógyszerek, amellett, hogy a kilökődést sem biztosan akadályozták meg, ráadásul még kifejezetten veszélyesek is voltak.” A ciklosporinnal ugyanakkor egy csapásra megoldódtak a dolgok, és azoknak a páciensek az aránya, akiknek a beültetett mája túlélte a kritikusnak mondható egy évet, 35%-ról 65-70%-ra emelkedett. Dr. G. Melville Williams, a Johns Hopkins Egyetem orvostanára a vesetranszplantációk eredményeiről számolt be. „Az országban jelenleg négy olyan központ működik, ahol ismerik az új immunreakció-készséget csökkentő szert, a ciklosporint, és abban mindegyik kutató egyetért, hogy amennyiben ez a szer általános használatra kerül, azzal a transzplantátumok túlélési esélyeinek növelésére tett összes korábbi kísérletet örökre elfelejthetjük.” A ciklosporin használatával a holttestekből kiemelt vesék átültetése 80-90%-ban sikerrel jár, míg a gyógyszer nélkül ez az arány alig éri el az 50%-ot. A szív-, valamint a tüdőátültetéseket szintén nagymértékben segíti a ciklosporin. Amint azt a Stanford Egyetem sebészprofesszora, dr. Norman Shumway tanúsította: „1980 decembere óta használjuk a ciklosporint, és azóta egyetlen egyszer sem fordult elő, hogy a beültetett szívet a páciens szervezete kilökte volna.” Ahhoz, hogy megértsük a ciklosporin felfedezését, tudnunk kell, hogy néhány gyógyszeripari
cég azzal bízza meg munkatársait, hogy a világban jártukban-keltükben későbbi tesztelés céljából gyűjtsenek talajmintákat, hátha előfordulnak bennük antibiotikus hatású mikroorganizmusok. A Bázelben üzemelő Sandoz Rt.-ben is ez a szokás: a gyógyszervállalat mikrobiológusa, név szerint Jean Borel, 1970-ben olyan talajmintákat vizsgált, amelyeket külföldön járt kollégái az Egyesült Államokból, közelebbről Wisconsin államból, valamint Norvégiából hoztak neki. Vizsgálataiból kiderült, hogy a két különböző területről származó földkupac mindegyikében előfordul két olyan új gombafaj, amely egy vízben nem oldódó anyagot választ ki magából. Ennek a bizonyos anyagnak, amely a „ciklosporin A” nevet kapta, bár nem rendelkezett túlzottan erős antibiotikus hatással, olyan szokatlanul alacsony volt a méregtartalma, hogy azt további teszteknek vetették alá, és 1972 januárjában Borel arra a meglepő felfedezésre jutott, hogy a szernek jelentős immunválaszcsökkentő hatása van. Alig fejezte be azonban a kísérleteket, amikor a Sandoznál úgy döntöttek, immunológiai részlegüket leépítik, és megkérték Borelt, hogy hagyja abba a ciklosporin A-val végzett munkáját. Borel természetesen heves tiltakozásba kezdett, és szerencsére meghallgatásra talált: mégiscsak engedélyezték neki a kutatás folytatását. Ennek során úgy találta, hogy a szer immunreakcióképességet csökkentő hatása minden kísérleti állatfajnál kimutatható. Ugyanakkor mihelyt embereken is szerette volna kipróbálni az anyagot, komoly problémával találta szembe magát: mivel a vegyület nem oldódott vízben, félő volt, hogy az fel sem fog szívódni. Az önként jelentkezőknek zselatinkapszula formájában adta be a szert, de az alanyok vérében alig vagy egyáltalán nem volt kimutatható a hatóanyag jelenléte. A kísérleteknek ebben a stádiumában azonban Borel már meggyőződéssel vallotta, hogy a siker karnyújtásnyira van, és minden csak a megfelelő bevitelen múlik, úgyhogy vállalkozott egy koktél megivására, amely szinte tömény tiszta szeszből, némi vízből, egy emulgeálószerből és persze a bennük oldott ciklosporin A-ból állt. Élménybeszámolója szerint „kicsit becsiccsentett” ugyan, de két óra múltán a vérében gyógyszerészetileg aktív koncentrációban kimutathatóvá vált a gyógyszer! A szájon át történő bevétel vivőanyagául később egy sokkal alkalmasabb anyagot sikerült találni: az olívaolajat. A szert angol műtőorvosok alkalmazták először 1978 júniusában, vese és csontvelő átültetése közben. A hosszú évek óta törekvő tudósok tucatjainak kitartó munkája végül minden várakozáson felül eredményesnek bizonyult. Az Amerikai Élelmiszer- és Gyógyszertörvényben általánosan engedélyezték a gyógyszer használatát, úgyhogy ahol lehetőség van a szervátültetésre, ott élnek is vele. A transzplantációs műtétek sikeres végrehajtásához még így is le kell tudni küzdeni egy elég nagy akadályt: egy adott szervet a donor testéből 24 órán belül át kell ültetni a befogadó szervezetébe. Ez a szűk határidő gyakran igen nagy igyekezetet követel: egy adott helyszínen eltávolítanak egy szervet, majd azt - általában légi úton - elszállítják egy másik helyszínre, ahol a ciklosporin A-val kezelt beteg már előkészítve vár a beültetésre. Időközben jóváhagyták a ciklosporin A nevének leegyszerűsítését, amely azóta csak ciklosporinként ismeretes. A ciklosporin használata meglepő módon egy másik alkalmazási területen is sikerekkel kecsegtet, mégpedig az élősködők kiváltotta betegségek kezelése terén. A gyógyszer elpusztítja a skisztoszómákat, azokat a mételyférgeket, amelyek a skisztoszomiázist (Bilharzia-betegség - A szerk.), ezt a kellemetlen trópusi betegséget okozzák. Dr. Ernest Bueding, a Johns Hopkins Egyetem orvosi karának tudósa eredetileg csupán azt gondolta, hogy a gyógyszer talán enyhíti majd valamelyest a betegség tüneteit, de legnagyobb meglepetésére ennél jóval több történt: „Teljesen véletlenül azt fedeztük fel, hogy [a ciklosporin] közvetlen pusztító hatást fejt ki a férgekre.” Hasonlóképpen, a ciklosporin a malária parazita kórokozói ellen is védelmet nyújt, amit szintén véletlenül sikerült kimutatni, egereken végzett kísérletekben, az egér ugyanis azon kevés állatfajok egyike, amelyik fogékony a maláriára. Mi több, a gyógyszer a klorokininrezisztens maláriatörzseket is képes elpusztítani. (A klorokinin az 1940-es években igen hatásosnak bizonyult a malária ellen, de aztán a vietnami háború során a szernek ellenálló maláriatörzsek fejlődtek ki.) Hogy pontosan hogyan is fejti ki hatását a ciklosporin, legyen az akár a kilökődés megakadályozása, akár parazitaölő képessége, ma még senki sem tudja. A vegyület kémiai szerkezete meglehetősen szokatlan: a gyűrűs molekulát tizenegy aminosav-összetevő alkotja. Ezek egyike már korábban is ismert volt ugyan, de itt a kevésbé elterjedt D formában fordul elő, holott a
természetes aminosavak általában a „balkezes” L formát veszik fel. (A jobb- és balkezes molekulákról könyvünk 12. fejezetében olvashattak részletesebben, Pasteur munkássága kapcsán.) A ciklosporin egy másik aminosav-összetevője eleddig teljesen ismeretlen volt a természetben. Azóta a kémikusok szintetizálták a molekulát, és származékai, valamint vegyi rokonai között kutatva lázasan keresik, hogy melyek azok az atomi építőelemek, amelyek az aminosav biológiai hatásáért felelősek. A ciklosporin hatékonyságával felérő újabb szert azonban mind ez ideig nem sikerült találniuk. Mint azt nyomon követhettük, a ciklosporin felfedezése is egyaránt volt köszönhető a véletlennek és a tudós találékonyságnak. A Sandoz cég a világ különböző tájairól származó talajmintákban kutatott antibiotikumok után, és a sárban turkálva rátaláltak egy gyógyszerre, amely forradalmasította az életfontosságú szervek műtéti transzplantációját, lehetővé téve a szív-, a tüdő-, a máj- és a veseátültetéseket. Még ha a svájci gyógyszergyár szempontjából ez nem is tekinthető akkora sikernek, mint amekkora egy új antibiotikum felfedezése lett volna, mindenesetre a várakozásokhoz képest, ha igen eltérő területen is, de jelentős eredményt tudtak felmutatni.
31. Brown és Wittig - a bór és a foszfor szerepe szerves anyagok mesterséges előállításában Az 1979-es kémiai Nobel-díj hivatalos indoklásában a következő olvasható: „Fele-fele arányban megosztva Herbert C. Brown professzor (West Lafayette, Indiana) és Georg Wittig professzor (Heidelberg) között, a szerves anyagok szintézisét elősegítő bór- és foszforvegyületek előállításáért.” Ez a két, különböző kontinensről származó, eltérő háttérrel rendelkező tudós azért osztozott a Nobel-díjon, mert hasonló nagyságrendű felfedezésekkel gazdagították a tudományos közéletet. További közös vonás, hogy a kitüntető elismerésig vezető hosszú és rögös úton mindketten meg voltak áldva azzal a képességgel, hogy ott is értékes dolgokat találjanak, ahol az a legkevésbé volt valószínű.
Hidroboráció Brown az angol fővárosban, Londonban született 1914-ben, de kétévesen családjával áttelepült Amerikába. Gyermek- és ifjúéveit Chicagóban töltötte, Illinois államban, ott is járt iskolába: 1935ben a Wright Junior College első végzős évfolyamának növendéke volt, majd 1936-ban a Chicagói Egyetemen szerzett természettudományi diplomát úgy, hogy két év tananyagát teljesítette egy esztendő leforgása alatt. A véletlen már ekkor is szerepet játszott az életében, még ha ez egyelőre észrevétlen maradt is: a diplomaosztóra barátnőjétől - későbbi feleségétől - egy könyvet kapott ajándékba a bór és a szilícium hidridjeiről. A lány azért döntött éppen emellett, mert a könyvesboltban a kémiai szakkönyvek között ez volt a legolcsóbb, márpedig akkoriban a gazdasági világválság éveiben jártunk. Nem is sejtette, mekkora hatással lesz még ez a mű leendő férje, Herbert Brown szakmai karrierjére! A későbbi Mrs. Brown állítólag a következő dedikációt véste a könyv első oldalára: „Az én leendő Nobel-díjasomnak!” De nem ő volt az első, aki megsejtette a jövőt: Brown különleges jóstehetséget tulajdonított a szüleinek, amiért ilyen jól választották meg nevének kezdőbetűit - a H. C. B. monogram kémiai elemeknek is megfeleltethető, sorrendben a hidrogén, a szén és a bór vegyjelei. Akárhogy is történt, Brown különös érdeklődést mutatott a bór kémiai jellegzetességei iránt, és úgy határozott, hogy H. I. Schlesinger professzor irányítása alatt beiratkozik a Chicagói Egyetem
doktori programjára. 1938-ban sikeresen megvédte doktori értekezését, és mint kutató munkatárs Schlesinger mellett maradt, hogy a második világháború apropóján az Amerikai Védelmi Minisztérium felkérésére együtt dolgozzanak különböző bór- és uránvegyületeken. E munka során új és praktikus módszereket fejlesztettek ki lítium- és nátrium-borohidridek előállítására. Négy év tanítás után a detroiti Wayne Állami Egyetem kémia tanszékén, Brown munkahelyet változtatott, és a szervetlen kémia professzora lett a Purdue Egyetemen. A bórvegyületek iránti érdeklődése azonban cseppet sem csökkent. A nátrium-borohidriddel folytatott, még a háború idejére visszanyúló kutatásainak eredményeit a kormányzati szerződések értelmében titkosították, úgyhogy még évekig nem hozhatta őket nyilvánosságra, a lítium-alumínium-hidrid vizsgálatára viszont nem vonatkozott efféle tiltás, úgyhogy elsőként azt publikálta. A kémikus szakma azonnal felkapta a fejét az eredmények láttán. Az 1950-es években Brown összetett kutatási programba kezdett a Purdue-n: azt vizsgálta, hogyan befolyásolják különböző oldószerek, helyettesítő anyagok és fémionok a nátrium-borohidrid kémiai kötésbontó tulajdonságát. A lítium-alumínium-hidrid népszerűségéhez képest Brown által mellőzöttnek érzett vegyület ugyanis hidrogénatomok hozzáadása révén felbontotta az észterek például az etil-benzoát vagy az etil-sztearát - szén-oxigén kettős kötéseit, ha alumínium-klorid katalizátor jelenlétében reagáltatta őket a nátrium-borohidriddel. A fent említett két észter mindegyike pontosan két hidrogénatomot vett fel ugyanannyi nátriumborohidridből, de amikor a kísérletet az etil-oleáttal is elvégezték, a reakció során jóval több nátrium-borohidrid használódott el, mint amire két hidrogénatomhoz szükség lett volna. Brown professzor mellett egyik korábbi tanítványa, dr. B. C. Subba Rao vett részt a kísérletben, aki 1955-ben Brown vezetésével doktorált a Purdue-n, és a megkezdett munka folytatására tanára mellett maradt. Amikor értesítette a professzort az etil-oleát rendellenes viselkedéséről, előszörre csak annyi választ kapott, hogy bizonyára a kiinduló alapanyag nem volt megfelelő tisztaságú, úgyhogy Brown gondosan, vegytisztán előállított etil-oleáttal megismételtette vele a kísérletet. 1972-es boránokról írt művében később így vallott az esetről: „A kutatási program vezetője abban az irigylésre méltó helyzetben van, hogy megkövetelheti a lehető legmagasabb minőséget, miközben neki magának nem kell az aktuális kísérlettel bajlódnia. Jómagam is meggyőztem hát dr. Subba Raót, hogy térjen vissza a laboratóriumba, és kezdje elölről a munkát, ezúttal tiszta etiloleáttal.” A megismételt kísérlet azonban ugyanazt az eredményt hozta, mint korábban, azaz egyértelműen kiderült, hogy a nátrium-borohidrid többletreakcióját nem az etil-oleát tisztátalansága okozta. Sőt a gondos ismétléseknek köszönhetően sikerült kimutatni, hogy az etil-oleát három nátriumborohidriddel reagál, szemben az etil-sztearáttal, amely csak kettővel lép reakcióba. Brown ekkor rájött, hogy mindez mit bizonyít: az etil-oleátban a szén-oxigén kettős kötés mellett a molekulának még valamelyik eleme reakcióba lép, azaz elhasznál egy nátrium-borohidridet. Nos, az etil-sztearát és az etil-oleát között éppen az a különbség, hogy az etil-oleátban történetesen van egy szén-szén kettős kötés is, ami az etil-sztearát molekulában nincsen meg. Brown felismerte, hogy ennek a kémiai kötésnek a felszakadása miatt használódik fel még egy rész nátrium-borohidrid a reakció során. Ez a felfedezés teljesen váratlanul érte őt. A következő lépésben más vegyületeket vettek célba, olyanokat, amelyek rendelkeztek szén-szén kettős kötéssel, de nem volt bennük szén-oxigén kettős kötés - az efféle egyszerű molekulákat alkéneknek nevezzük -, hogy megvizsgálják, vajon a nátrium-borohidriddel ezek is hasonlóképpen reagálnak-e, természetesen az alumínium-klorid katalizátor jelenlétében. Amikor hasonló eredményeket tapasztaltak, a kutatóknak végre össze kellett dugniuk a fejüket, hogy megvitassák, mi is történt valójában, mert ilyen típusú reakciót eladdig még soha senki nem figyelt meg. Brown feltevése szerint a reakció során a nátrium-borohidridből és az alumínium-kloridból egy köztes vegyület, a dibór keletkezik, és az kapcsolódik a kettős kötéshez, szerves bórvegyületet eredményezve ezzel. A dibór alkénekhez kötődését már korábban is megfigyelték - ezt a folyamatot nevezték hidroborációnak, mivel a reakció során hidrogén és bór kötődött egy másik vegyület elemi részecskéjéhez. A korábbi kísérletek tanúbizonysága szerint ugyanakkor a folyamat csak extrém körülmények között játszódott le, és akkor sem túl nagy hatékonysággal. Brown azzal érvelt, hogy
átlagos körülmények között elért sikerüknek valószínűleg az alumínium-klorid katalizátor jelenléte az oka. Dr. Subba Raóval ki is mutatták, hogy éteres oldatban a nátrium-borohidridből és az alumínium-kloridból átlagos feltételek mellett valóban dibór keletkezik, és az hozzákötődik az egyszerű alkénekhez. (Az altató hatású dietil-éter helyett egy kereskedelmi forgalomban is kapható, nem illékony éter oldószert használtak.) A hidroboráció új, praktikus módszerének megtalálásáról szóló publikációjuk közzététele előtt úgy határoztak, tesznek még egy kísérletet, hogy ténylegesen bebizonyítsák elképzelésüket, miszerint a siker kulcsát az alumínium-klorid katalizátor jelenti. Ezúttal is a dibórból, meg az éterben oldott alkénből indultak ki, csakhogy ezúttal szándékosan kihagyták az alumínium-kloridot. Legnagyobb meglepetésükre azonban a hidroboráció ekkor, a katalizátor jelenléte nélkül is pontosan ugyanolyan jól bekövetkezett! Az újabb vizsgálatok végül arra az eredményre vezettek, hogy a sikeres hidroboráció a véletlenül használt éter oldószer miatt ment végbe. Brown professzor és munkatársai a későbbiekben kidolgozták a hidroboráció gyors, kényelmes és általánosan alkalmazható módszerét, amellyel szerves bórvegyületekhez lehetett jutni. Mihelyt ezek a vegyületek mint átmeneti reakciótermékek rendelkezésre álltak, számos szerves vegyület mesterséges előállítása vált lehetővé, többnyire olyanoké, amelyekben a bór nem is fordul elő. A hidroboráció hasznosságának szakmai értékét nemcsak a Nobel-díj mutatja, hanem az a rengeteg könyv, referátum és kutatási anyag is, amit azóta a világ minden táján alkotó kémikusok tettek le az asztalra, jelezvén, mennyit merítettek abból a véletlenszerű felfedezéséből, amit Brown egyszerűen csak „egy hatalmas, ismeretlen kontinens feltérképezésének” nevezett. A Brown által felfedezett módszer révén nemcsak bonyolult szerves molekulák állíthatók elő, de olyan egyszerű felépítésűek is, amelyek szintetizálására korábban nem volt mód. Azt az izopropilalkoholt például, ami a gyógyszertárakban is kapható folteltávolító alkohol alapja, ily módon egyszerűen és olcsón elő lehet állítani propilénből. Annak izomerjét, a közönséges propil-alkoholt becsületes kémiai nevén az n-propil-alkoholt - azonban a Markovnyikov-szabály értelmében nem lehetne magából a propilénből szintetizálni. Brown hidroborációs módszerével viszont, egy Markovnyikov-ellenes köztes reakció beiktatásával kikerülhető ez a probléma, és így a propilénből is gyártható n-propil-alkohol. A folyamat részletes leírása ma már az alapfokú szerves kémia tankönyvekben is megtalálható. Utóirat Brown a nátrium-borohidrid egy másik jellegzetességének a véletlen felfedezéséről is beszámol. A második világháború idején az amerikai hadsereg híradós alakulatának szüksége lett volna egy olyan gyakorlati eljárásra, amellyel a hadi terepen is tudnak hidrogéngázt fejleszteni. Hallomásból ismerték Schlesinger és Brown munkáját, és tudták, hogy a kémikusok nátrium-borohidridből valahogyan képesek hidrogént előállítani, ezért ők is szerettek volna tiszta nátrium-borohidridet szintetizálni. A megfelelő módszer kidolgozása közben Brown kipróbált egy olyan tisztító eljárást, amelynek során a nátrium-borohidridet acetonnal, egy közönséges oldószerrel reagáltatta. A borohidrid hőtermelés közben feloldódott az acetonban, és abból - mint arra a vizsgálatok fényt derítettek- izopropil-alkohol képződött. Mivel az aceton a ketonok családjába tartozik, ily módon egy felettébb hasznos és általános módja mutatkozott meg annak, hogyan lehet az aldehideket és ketonokat a nátrium-borohidrid segítségével alkohollá alakítani. Bár a háború végének közelsége miatt a nátrium-borohidrid hidrogénnyerési céllal történő harctéri előállítása végül is elmaradt, annak a felfedezése, hogy az aldehidek és ketonok funkcionális csoportját nátriumborohidriddel redukálni lehet, forradalmian átalakította a szerves kémiában addig használt módszereket. Brown büszkén jegyezte meg: „A vegyület, amely a háborús idők kényszerítő körülményeinek köszönhette létrejöttét, később a gyógyszeriparban találta meg legfőbb alkalmazási területét.”
Alkénszintézis
Georg Wittig, aki Brownnal együtt kapta meg 1979-ben a kémiai Nobel-díjat, Berlinben született, 1897-ben. Már fiatalon érdeklődést és tehetséget mutatott a tudományok iránt, de legalább ennyire foglalkoztatta a komolyzene világa is. Egy másik híres személy, aki élete végéig e két terület között vívódott, Alekszander Borogyin volt. Kevesen tudják, hogy az első igazán orosz zenét író komponista kémiatanárként és orvosként kereste a kenyerét. Arról nem lehet fogalmunk, milyen zeneművek maradtak megíratlanul azért, mert Wittig inkább a természettudományt választotta, mindenesetre vegyészek sokasága lehet hálás a szerves és a szervetlen kémia területén, hogy a német tudós végül mégsem a zeneszerzésre adta a fejét, és így felhasználhatták Wittig jelentőségteljes munkásságának eredményeit. Wittig harmadik ifjúkori nagy szenvedélye, ami élete végéig megmaradt, a hegymászás volt, de e kedvtelésének szerencsére csak hobbiszinten hódolt, így kémiai kutatásaival legfeljebb annyiban hozhatjuk összefüggésbe, hogy mindkét tevékenység során ismeretlen csúcsok felé tört, és magaslatokat sikerült meghódítania. Wittig szakmai karrierje 1916-ban, a Tübingeni Egyetemen vette kezdetét, oda járt ugyanis kémia szakra. Az első világháború miatt kénytelen volt ugyan tanulmányait félbeszakítani és beállni katonának, de miután leszerelt, Marburg egyetemén sikeresen lediplomázott, és ugyanott 1926-ban megszerezte a doktori címet is. 1932-ig Marburgban tanított, majd a braunschweigi Műszaki Főiskolára került, ezt a munkahelyét pedig a Freiburgi Egyetem követte, míg végül 1944-ben elnyerte a Tübingeni Egyetem Kémiai Intézetének professzori és igazgatói kinevezését. 1956-ban ismét állást változtatott: a Heidelbergi Egyetem kémia tanszékének vezetője lett. 1967-ben ebből az intézményből vonult nyugdíjba, majd 1979-ben Herbert C. Brownnal megosztva megkapta a Nobeldíjat. 1987 augusztusában, kilencvenéves korában hunyt el. A véletlen, amiből, leleményességének hála, a Nobel-díjra érdemes felfedezést merítette, még 1953-ban köszöntött rá, tübingeni egyetemi tanársága idején. Wittig és akkori tanítványa, Georg Geissler öt vegyértékű foszforvegyületeket tanulmányozott: ezekben a molekulákban egy foszforatom öt másik atomhoz kapcsolódik. Az egyik kísérletben azt találták, hogy a szerves foszforvegyület az egyik szén-oxigén kettős kötéssel rendelkező vegyülettel úgy reagált, hogy annak szén-oxigén kettős kötését felváltotta egy szén-szén kettős kötésre. (A szén-oxigén kettős kötés egyébként két fontos vegyületcsalád, az aldehidek és a ketonok jellegzetes szerkezeti sajátossága.) Az eredeti tanulmányban, amelyben a kutatás eredményeiről beszámoltak, Wittig azt írta: „A szerves foszforvegyület viselkedése a benzofenonnal [azzal a ketonnal, ami a szén-oxigén kettős kötést tartalmazta] egyszerűen lenyűgöző volt!” Bár ez a váratlan felfedezés a tanulmánynak kis része volt csupán, az vitathatatlan tény, hogy Wittig felismerte a jelentőségét, amit mi sem bizonyít jobban, mint egy második dolgozat szinte azonnali megjelentetése, ezúttal egy másik tanítványával, Ulrich Schöllkopffal együtt. Írásukban, mely a hangzatos „Trifenilfoszfin-metilén mint olefinképző reagens” címet kapta, kimutatták, hogy a véletlenül felfedezett reakció révén átlagos kísérleti körülmények között számos „olefin” állítható elő, holott korábban az efféle vegyületeket - amelyeket egyébiránt mai, modern kémiai szakszóval élve „alkéneknek” nevezünk - meglehetősen körülményes volt előállítani. A Wittig-féle szintézis kulcsfontossága abban rejlik, hogy olyan olefinek képezhetők általa, amelyekben a szén-szén kettős kötés a molekula egy különleges helyén található, márpedig ilyen vegyületeket 1953-ban egyetlen akkor ismert más eljárással sem lehetett produkálni. (Megjegyzem, ma sem tudunk rá jobb módszert...) A Wittig-féle szintézis másik nagy előnye, hogy a reakció teljesen átlagos kísérleti körülmények között is lezajlik, így olyan anyagok is előállíthatók általa, amelyek egyébként a magasabb hőmérsékletre vagy az erősebb vegyszerekre már érzékenyek lennének. A felfedezést követően Wittig laboratóriumából és a világ más tájain munkálkodó kémikusok tollából is számtalan tanulmány látott napvilágot. A felfedezés jelentőségének érzékeltetésére találomra felütöttem az egyik modern kémiai kézikönyvet, és csak abban két könyvet és huszonöt cikket soroltak fel e tárgykörben. Nem mintha a Nobel-díj nem volna elég elismerés, de ha már itt tartunk, hadd jegyezzem meg, hogy a Wittig-féle szintézis tette lehetővé a gyógyszeriparban az Avitamin tonnaszám történő előállítását is! Wittig zeneszeretete megmutatkozik egy dolgozatában, amit egy 1964-es tokiói nemzetközi
szimpóziumon tartott előadásának anyagából szerkesztett, ahol is 1953-as felfedezésének történetét elevenítette fel. Az iromány a „Variációk egy Staudinger-témára” címet kapta, mondván, hogy egy az általa véletlenül megfigyelthez hasonló reakcióról már harminc évvel korábban beszámolt Herman Standinger. A Standinger által felvetett „téma” Wittig általi „variációit” a tudós a klasszikus zeneszerzők műveivel állította párhuzamba, akik gyakran elődeik kompozícióit dolgozták fel eredeti módon; hogy csak egy ilyen példát említsünk, ott van Brahms „Variációk egy Paganini-témára” című szerzeménye. De bárhogy próbált is szerénykedni akkoriban a későbbi Nobel-díjas, a szerves foszforvegyületek mesterséges előállításának általa felfedezett gyakorlati módja forradalmian újnak számított, és semmi esetre sem tekinthethetó pusztán egy régi eljárás módosításának. Tulajdonképpen maga Wittig is elismerte, hogy mindaddig nem volt tudomása Standinger munkásságáról, amíg saját leleményes felfedezését követően végig nem rágta magát a szakirodalmon. A megosztott Nobel-díjat kiérdemelt két tudós, Brown és Wittig hozzájárulása a kémiatudomány történetéhez annyiban hasonló, hogy mindketten olyan praktikus módszert dolgoztak ki, amelynek révén - két nem szerves elem, a bór és a foszfor felhasználásával - pontosan meghatározott molekulaszerkezetű szerves vegyületek mesterséges előállítása vált lehetővé. Felfedezéseik ráadásul abban is hasonlítanak egymásra, hogy nagy szerepe volt bennük a szerencsés véletlennek, amiből a két tudós - felkészültségének és mindenre nyitott elméjének köszönhetően - briliáns következtetéseket volt képes levonni és átültetni a gyakorlatba.
32. Polikarbonát ez aztán kemény! A véletlen számtalan módon képes beavatkozni a kémiai kutatás folyamatába, hogy azután felfedezés szülessen a nem várt eredményből. Van, hogy a kiinduló vegyi anyag nem elég tiszta, és tartalmaz valamilyen szennyeződést: ez történt a koronás éterek felfedezése esetén, amiért Charles J. Pedersen, Donald Cram és Jean-Marie Lehn 1987-ben megkapták a Nobel-díjat (a történet részleteit lásd a 36. fejezetben). Előfordul az is, hogy egy katalizátor indít be váratlanul egy reakciót, mint azt az etilén polimerizációjánál láttuk (a könyv 26. fejezetében), aminek révén azután brit kémikusok éppen időben tudták legyártani a radarok megépítéséhez szükséges szigetelőket. Néha pedig egész egyszerűen az történik, hogy nincs raktáron egy vegyszer, és az adott kísérlet elvégzéséhez az ember kénytelen valami mást használni helyette. Ez utóbbi történt a poliészterek egy jelentős osztályának a felfedezése során is, a General Electric kutatólaboratóriumában. Az adott poliészter nem az ugyan, amit műszálas ruházatként magunkon hordunk, de még így is életünk számtalan területén találkozunk vele szinte nap mint nap. A polikarbonát név talán nem mond sokat, pedig könnyen lehet, hogy ebből készült autónk ütközője vagy hátsó lámpája, ahogy ez az alapanyaga annak a védőpajzsnak is, amivel az elnöki méltóságok vagy a pápa autóját beburkolják. Akárhogy is, ha legközelebb alkalmunk lesz belebotlani ebbe a műanyagba, legyünk hálásak azért, hogy Daniel Fox 1953-ban nem találta raktáron épp azt a szert, amit keresett. Dr. Fox két évvel korábban doktorált az Oklahomai Egyetemen, és a General Electric kutatólaboratóriumában kapott állást Schenectadyben. Itt azzal a feladattal bízták meg, hogy keressen az elektromágnesekhez megfelelő szigetelőanyagot, amely magas hőmérsékleten és nagy páratartalom mellett sem bomlik le vagy alakul át. Az egyik csoportértekezleten valakiből kiszakadt egy sóhaj: „Ó, bárcsak találnánk egy hidrolízisesen stabil észtert!” - vagyis egy olyan anyagot, ami megfelel a fenti feltételeknek. Ez az óhaj megrezegtetett egy láthatatlan szálat Fox lelkében, és emlékezetébe idézte azt a képet, amikor még a doktorátusa utáni első évben - legnagyobb meglepetésére - egy kísérlet során azt tapasztalta, hogy egy fenolos vegyület karbonát-észtere,
nevezetesen a guajakol teljesen váratlanul ellenáll a hidrolízisnek, azaz vízzel való reakciója során nem hajlandó vegyileg lebomlani. (A dolog annál is inkább meglepő, mert a legtöbb efféle vegyület lebomlik a vízben.) Fox tehát fogta magát, és ellátogatott a raktárba, hogy ott vételezzen egy adag guajakolrokon vegyületet, a hisz-guajakolt, amiről azt remélte, hogy molekulái mindkét végükön lánccá kapcsolódnak majd össze, és ily módon kiadják a kívánt tulajdonságú poliésztert. Mint később kiderült: szerencsére, a bisz-guajakolból éppen nem volt raktáron, úgyhogy Foxnak be kellett érnie egy hasonló felépítésű vegyülettel, a biszfenol-A-val. Ez az anyag elég olcsó volt, és bőven rendelkezésre állt, mivel ez volt az alapanyaga az éppen akkoriban piacra dobott epoxigyantának. Fox tehát kísérletezgetni kezdett, és miután több alkil-karbonátot is hiába hevített a biszfenol-A-val (Difenilol-propán -A szerk.), azokból semmi biztató nem származott, úgy döntött, kipróbál egy aromás vegyületet, a difenil-karbonátot is. A reakció során várakozásainak megfelelően fenol keletkezett, de ahogy kezdte elpárologtatni a lombikból, annak tartalma egyre sűrűbb és ragacsosabb lett. A fenolnak elég magas a forráspontja, ezért hogy minél több elpárologjon belőle, Fox egyre növelte a hőmérsékletet és csökkentette a nyomást, de egyszer csak a keverőgép lapátja nem volt hajlandó többet fordulni, mert a hajtómotor leállt. Eddigre a keletkezett anyag olyannyira besűrűsödött, hogy Fox nem tudta kiborítani a lombikból, ezért hagyta, hadd hűljön le magától. Mire lehűlt, megszilárdult és elvált a lombik falától. Fox nem habozott, összetörte az üvegburkot, és máris kezében volt a keverőlapátra ragadt szilárd gombóc, amibe kívülről néhány üvegszilánk ékelődött. 1987-ben a díjkiosztó gálán a friss Nobel-díjas Fox a következő szavakkal ecsetelte az ezután történteket: Fogtam ezt a fura kalapácsot (a keverőlapátra ragadt műanyag gömböt], és elkezdtem vele kalapálni, ütögetni, földhöz is vágtam a betonpadlón, de semmi nem történt vele. Még szögeket is be tudtam verni vele egy fenyődeszkába. Később aztán sikerült lefűrészelni belőle néhány darabot, amelyet úgy 300 °C körüli hőmérsékleten sikerült durva lemezzé préselni. [...] A cégnél sajnos csak elvétve akadtak olyanok, akik a polimerek kémiájához konyítottak, a többségnek azonban még csak halvány elképzelése sem volt a hőre keményedő műanyagok szintetizálásáról, nemhogy fel tudták volna mérni, micsoda jelentősége lehetne kereskedelmileg egy ilyen különös viselkedésű anyagnak, úgyhogy az én termékemet is - mint általában a polikarbonátokat - rövid úton leírták, és félretették a polcra, hogy onnan aztán talán soha többé ne kerüljön elő. [...] Történt azonban, hogy Pittsfieldben éppen az idő tájt létesült a kémiai fejlesztési osztály, mégpedig azzal a kifejezett céllal, hogy új üzleti lehetőségek után kutasson, és folyamatban lévő kutatási projekteket karoljon fel. Ennek jegyében látogatott el hozzánk, a General Electrichez a fejlesztési osztály akkori igazgatója, dr. A. Pechukas, aki még a Pittsburghi Síküveggyár Rt.-nél szerzett számottevő tapasztalatot a nyílt szénláncú (alifás) polikarbonácokról. Látván a különbséget a Pittsburghi Síküveggyár alifás polikarbonátjai és a General Electric aromás polikarbonátjai között - előbbiek alacsony olvadáspontúak és törékenyek, míg utóbbiak magas olvadáspontúak és nagyon kemények -, azonnal éllovasa lett a mi polikarbonátunk korai fejlesztésének. Bár az új műanyag kidolgozása nem volt sem könnyű, sem gyors, azért a General Electric idővel csak megbirkózott a feladattal, és számos új terméket állított elő. De nem ez volt az egyetlen cég a piacon, amely aromás polikarbonátok fejlesztésével foglalkozott. A német Bayer szintén gyártott ilyen műanyagot, igaz, némileg más módszerrel. Az igazat megvallva tulajdonképpen Fox felfedezését is csak újrafelfedezésnek lehetne tekintenünk, mert az övéhez hasonló polimereket a németek már 1902-ben előállítottak, de mivel akkoriban még aligha volt fogalmuk arról, hogy mik is azok a polimerek, hát semmi hasznát nem vették a találmányuknak. A General Electricnél komoly figyelmet fordítottak arra, hogy műanyagjuk a lehető legtisztább és legkeményebb legyen. Annál is inkább, mert hamarosan olyan utánzatok is megjelentek a piacon, amelyeket „majdnem olyan kemény, mint a polikarbonátok”, avagy „polikarbonát keménységű” szlogenekkel hirdettek. Az igazi polikarbonátok átlátszóak, nagyon kemények, és a nagy hőmérsékletnek ís ellenállnak.
Belőlük készülnek a legkülönfélébb átlátszó golyóálló felületek: az a golyóálló üveg, ami a pápa életét védi, a nagykövetségek ablakai, a bankpénztárosok kalitkái, a rács nélküli börtönablakok, a nagy értékű festett üvegablakok védőburkai, a jégkorongmérkőzéseken a nézők testi épségét védő palánk, a szuperszonikus repülőgépek pilótafülkéi, a búvármaszkok és a rohamosztagos rendőrök pajzsai. Erősségük, átlátszóságuk és nagy nyomású gőzzel való fertőtleníthetőségük n-~iatt ezek a műanyagok ideálisak továbbá olyan tárgyaknak, mint amilyenek a cumisüvegek, a nagy hordók, vagy az olyan orvosi felszerelések, mínt a védőszemüvegek, maszkok és sisakok. Speciális műanyag szélvédőket terveznek belőlük a katonai kétéltűekhez, így azok a legdurvább kavicsfelverődésnek is ellenállnak, s ezekből gyártják a repülőgépek pilótafülkéit, hogy azok még a szuperszonikus sebességnél se törjenek be a becsapódó madaraktól. Természetesen kisebb igénybevételnek is tökéletesen megfelelnek, úgyhogy ezeket a műanyagokat használják a buszok, vonatok és repülők ablakainak „üvegezésére”, belőlük gyártják a repülőgépek poggyásztartóit, az autók hátsó világításának burkolatát, sőt a legújabb konstrukciójú modelleken az első lámpákat is. Poliészterekkel kevert öntvényükből pedig világszerte harmincöt különböző autómárka törésálló lökhárítója készül. Dr. Fox 1987-es ünnepi beszédét a következő kijelentéssel zárta: „Jó móka volt, és nagy megelégedésemre szolgál a tudat, hogy ilyen sokra vitte az a műanyag gombóc, ami a gép keverőlapátjára ragadt, és annyi ember életét óvta meg az idők során.” Úgy gondolom, mindannyian elismeréssel adózhatunk a tudósnak, amiért a szerencsés véletlen folytán a hiányzó vegyszer helyett épp a megfelelő helyettesítő anyagot választotta, és így dr. Fox és kollégái bölcs belátása révén az értékes találmány végül csak nem sikkadt el.
33. A tépőzár és társai - a modern életvitel mindennapos kellékei és véletlen felfedezésük A tépőzár: a bojtorjánoktól az űrhajókig A horgas és kampós tépőzár - szabadalmaztatott márkanevén a Velcro - talán a világ legelmésebb és legsokoldalúbban használható rögzítő módszere. S mint oly sok fontos felfedezés, a tépőzár ötlete is egy véletlen meg6gyelésből származott. Az 1950-es évek elején a svájci George deMestral sétálni ment vidéki otthonának környékén, s hazaérve az erdőszélről, azt vette észre, hogy ruhájába bojtorján ragadt. Miközben megpróbált megszabadulni a ragadós növénytől, azon morfondírozott: „Vajon mitől ragadnak ezek a bojtorjánok olyan szívósan az ember nadrágjához?” Kíváncsisága oda vezetett, hogy mikroszkóp alatt vizsgálta meg a növényt, és felfedezte, hogy a felülete csupa horogból áll, azok akaszkodtak bele a ruha szövetének hurkaiba. A természet ugyanis a bojtorján szaporodását és terjedését a termés kampói révén oldotta meg, amelyek beleragadnak az arra járó madarakba és állatokba. DeMestralban felmerült a kérdés, vajon a bojtorján boszszantó mivoltát kiküszöbölve milyen hasznos célra lehetne felhasználni fő tulajdonságát? A többi, mint mondani szokás, már történelem. Ma tépőzárral készül a gyerekcipőktől kezdve az űrhajós mikroszkópokig rengeteg minden. A legeltérőbb alkalmazási területeken is megtalálhatjuk a tépőzárakat: autókban, a lakberendezésben, orvosi és katonai felszereléseken, és még ki tudja, hány meg hány dolgon - mindet felsorolni is lehetetlen. Mellesleg, a Velcro márkanév az angol „vehet”
(bársony) és „crochet” (horgolni) szavak összevonásából keletkezett. Az első horgas-kampós rögzítőszalagok Franciaországban készültek, de a kézi munka iszonyú lassan haladt. A szalagok hurkos felét még csak könnyedén le lehetett gyártani mechanikusan, de a kampók kivitelezése annál nagyobb problémát jelentett - legalábbis elsőre. A megoldást az jelentette, hogy olyan hurkokat készítettek, amelyek a végüknél kettévágva kampókká alakultak át; így a termék már praktikusan előállíthatóvá vált. Az eredeti tépőzárak piacra kerülése óta számtalan fejlesztés történt - modernizálódott mind a hurkok, mind a kampók anyaga. Először is, a horgok és hurkok nejlon anyagát megvastagították, majd a nejlonhoz poliésztert adagolva megerősítették. Bizonyos esetekben tisztán poliészterből is készítenek tépőzárat, amely így ellenáll az ibolyántúli fénynek, a vegyszereknek és a nedvességnek. Sőt ma már acélból és az űrkorszak legfejlettebb szintetikus anyagaiból is gyártanak tépőzárakat, hogy repülőgépeken és űrhajókon olyan rögzítésekhez használják őket, amelyeknek ellen kell tudniuk állni akár a 400 °C fölötti hőmérsékletnek is. Az űrben használatos tépőzáras rögzítőszalagok némelyike egyenesen éghetetlenre van tervezve, hogy még tiszta oxigénben sem kapjon lángra. Erdőn-mezőn járva a mi ruháinkra is ragadtak már bojtorjánok, de George deMestral kíváncsiságának köszönhetjük, hogy e kellemetlenség okára fény derült, és az ő leleményessége vezetett el oda, hogy a természet e jelenségét megismételve emberek millióinak élete vált könnyebbé és kényelmesebbé.
A lebegő szappan A szappanmárkák milliói közül az egyetlen kivételes darab a Procter & Gamble cég „lebegő” szappanja. Ez az egyedülálló szappan a véletlennek köszönheti megszületését. 1879-ben egy figyelmetlen munkás ebédidőben elfelejtette kikapcsolni a szappankeverő gépet, és ez idő alatt a masina annyira levegősre habosította a szappant, hogy a gyártókban először felmerült, talán ki kellene dobni. Mivel azonban nem volt ínyükre a pazarlás, ezt az adagot is feldolgozták és eladták. Legnagyobb meglepetésükre hamarosan levelek árasztották el őket, amelyekben a vásárlók még többet követeltek a csodálatos lebegő szappanból. A nagy üzleti fogás lehetőségére azonnal ráérző Harley Procter úgy kezdte hirdetni a szappant, hogy az nemcsak a fürdőkádban, de a mosáshoz is kiválóan alkalmas, és még be is „irdalta” a szappandarabokat, hogy könnyedén félbetörhetők legyenek. Amikor egy összehasonlító vizsgálatból kiderült, hogy három népszerű és drága import szappant megelőzve a Procter & Gamble terméke tartalmazza a legkevesebb szennyeződést, a következő hirdetési szlogent eszelte ki: „99 vagy 44 százalékos tisztaságra vágyik?” A szappant, amely az „Elefántcsont” nevet kapta, azóta is így reklámozzák. S hogy miért lett a neve éppen „Elefántcsont”? Nos, Harley Procternek a templomban támadt ez az isteni ötlete egy vasárnapi mise alkalmával, midőn a 45. zsoltár szövegében „elefántcsont palotákról” olvasott.
Kukorica- és búzapehely Több-kevesebb véletlen és a találékonyság műve volt annak a gyártási technikának a felfedezése is, aminek népszerű reggeli müzlijeink alapanyagát köszönhetjük. A kukoricapehely volt az első a sorban - 1898-ban került piacra. Történt, hogy a Kellogg fivérek - Will Keith Kellogg és John Harvey Kellogg - némi főtt búzát több napig állni hagytak, és amikor azt leengedték a darálón, legnagyobb meglepetésükre a szemek, ahelyett hogy felőrlődtek volna, pelyhekké laposodtak. Az eljárást a kukoricával is megismételték - sikerrel. A kukoricapehely azonnal óriási sikernek bizonyult; ennek fényében némileg érthetetlen, hogy a búzapehely csak huszonhat évvel később került a boltok polcaira.
Post-it Az 1980-as évek legkelendőbb új árucikke, a ma már minden háztartásban és munkahelyen nélkülözhetetlen öntapadós jegyzetlap egy isteni sugallat hatására, no meg egy gyártási hiba révén keletkezett. Mindazok, akik ma úton-útfélen használják ezeket a kis, általában sárga, de tulajdonképpen bármilyen színben kapható cetliket, el sem tudják képzelni, hogyan lehettek meg korábban nélkülük. A ragadós papírdarabkák tényleg mindenütt előfordulnak: hivatali leveleken és irattartókon, telefonok mellett, számítógépes képernyők szögletében, otthon a hűtőszekrény oldalán, a tévé tetején vagy a hátsó ajtón. Az eredetileg a 3M által kifejlesztett öntapadós jegyzetlapok „legőszintébb csodálatának” jele a találmányt lemásoló és azt saját márkanév alatt forgalmazó cégek sokasága. De térjünk vissza az isteni sugallathoz! 1974-ben Art Fry, a 3M cég termékfejlesztési részlegének alkalmazottja, mint minden vasárnap, ezúttal is a minnesotai North St. Paul városkájának északi presbiteriánus templomának kórusában énekelt. Hogy a zsoltárok között gyorsabban eligazodjon, az ősi, jól bevált módszerhez folyamodott: papírfecnikkel jelölte meg, mikor hova kell lapoznia istentisztelet közben. Igen ám, de aznap néhány jelzőcsík észrevétlenül a földre hullott, és Fry kétségbeesetten keresgélhette a megfelelő kottákat, hogy időben csatlakozhasson a kórushoz. „Máig sem tudom, minek köszönhetem, egy isteni sugallatnak, vagy az unalmas misének mesélte Fry -, de a gondolataim elkalandoztak, és hirtelen egy ragasztó jutott az eszembe, amit évekkel korábban állított elő a 3M-nél dr. Spencer Silver.” Spencernek akkoriban nem nyerte meg a tetszését saját készítménye, mert az nem bizonyult elég erősnek ahhoz, hogy állandó ragadást biztosítson. Fry azonban úgy gondolta, a ragasztó éppen ideális lenne ahhoz, hogy papírfecnijei időlegesen biztosan megmaradjanak a helyükön, de mégse ragadjanak bele örökre a kottafüzetbe. Azám, „egy időlegesen tartós ragasztó”, ahogyan azt Fry elképzelte! Amint Fry hétfőn beért a munkahelyére, már rohant is az addig semmibe vett ragasztóért, és elkezdte gyártani a könyvjelzőit. Nem sok időbe tellett felismernie, hogy mi minden másra is használható lenne egy öntapadós jegyzettömb. Rájött, hogy ezzel az üzenetírás teljes rendszerét forradalmasíthatja, hiszen az öntapadós papírlapok egyszerre hordozzák magukban a könnyű felragaszthatóság és eltávolíthatóság képességét. Ennek ellenére azért hosszú út vezetett az ötlettől a megvalósításig. A ragasztót némileg módosítani kellett, hogy épp a megfelelő mértékben legyen időleges, ugyanakkor elég tartós is: ez bizony beletelt némi kísérletezgetésbe! Úgy másfél év munka után végül Fry úgy döntött, eleget bütykölt már a papírfecniken, úgyhogy itt az ideje, hogy találmányát megmutassa az értékesítési osztály embereinek. Ők azonban elsőre nem voltak túlságosan elragadtatva; nem voltak biztosak benne, mit is kezdenének a vásárlók a ragacsos jegyzetlapokkal, amelyek ráadásul nyilván drágábbak is volnának, mint a sima firkálgatós jegyzettömbök. 1977-ben ezért csak kísérleti jelleggel kezdték el árulni négy amerikai nagyvárosban az öntapadós jegyzetlapokat. Két városban az eredmények elkeserítőek voltak, de a másik két helyen a termék elsöprő sikert aratott. A különbségek okának felderítése során kiderült, hogy abban a két városban, ahol nagyszerű volt az újfajta üzenőpapirosok fogadtatása, a kereskedők ingyenes próbalapokat osztogattak a vásárlóknak. Ennyi volt hát a nagy titok - csak a vevők kezébe kellett adni a lapocskákat! A többi pedig már történelem, hogy újra ezzel a közhellyel éljünk. 1980ra az öntapadós jegyzettömbök az Egyesült Államok széltében-hosszában elterjedtek, 1981-re pedig az eladási mutatók szerint Európában is általánossá vált a használatuk.
Scotchgard A 3M reklámja szerint a Scotchgard márkanevű, fluor vegyi alapú folttisztító a véletlennek köszönhette létrejöttét. Történt, hogy az újonnan kifejlesztett anyagból valaki elővigyázatlanul az edzőcipőjére löttyintett egy adagot, és később azt vette észre, hogy az adott területen kevésbé
koszolódik a lábbelije. Mire az illető rájött, mi is lehet ennek az oka, már készen is volt az újabb, véletlennek köszönhető találmány!
34. DNS - az élet spirálja A legtöbb embernek csak halvány sejtelme van arról, hogy e három betű - DNS - mit is jelent. Jó, ha annyit tudnak, hogy valami fontos áll a rövidítés mögött. Néhányan talán azt is tudják, hogy a betűszó a dezoxiribonukleinsavat takarja, de a tudósokon kívül aligha sokan vannak tisztában azzal, milyen hatalmas jelentősége van ennek a nyelvtörő kifejezésnek. Azok a kevesek viszont, akik ismerik a molekula szerkezeti felépítését és biológiai funkcióját, tudják, hogy a DNS az élet titkát rejti magában. 1962-ben James Watson, Francis Crick és Maurice Wilkins megosztva kapták meg az orvosi Nobel-díjat azokért a kutatásokért, amelyek során feltárták a DNS struktúráját. Watson biológus volt, Crick fizikus, Wilkins pedig röntgenkrisztallográfus. Munkájuk részleteit bármelyik szerves kémiával vagy biokémiával foglalkozó szakkönyvben megtalálhatjuk, de még ezek a művek sem említik, hogy az áttörésben, amely a Nobel-díjat érő felfedezéshez vezetett, a véletlennek és egy kémikus találékonyságának is szerepe volt. Mindezekről Watson önéletrajzi írásából, A kettős spirál (The Double Helix) című könyvből értesülhetünk, amely számot ad a felfedezés körülményeiről; a mű címe egyben az életfontosságú molekula szerkezetéről is árulkodik. James Watson az Indianai Egyetemen szerzett doktori címet biológiából, 1950-ben, mindössze huszonkét évesen. Doktorátus utáni tanulmányait és kutatásait Európában végezte, a második évtől kezdve a Cambridge-i Egyetem laboratóriumában, Sir Lawrence Bragg irányítása alatt, aki 1915ben Nobel-díjat kapott röntgensugaras kristályszerkezettani vizsgálataiért. Cambridge-ben Watson ideje java részében Francis Crickkel, a zseniális, ám talán éppen ebből adódóan kissé szokatlan gondolkodásmódú fizikussal együtt dolgozott. Ők ketten azt vették a fejükbe, hogy szaktudásukat összeadva tőkét kovácsolnak ismereteikből: megfejtik a DNS rejtélyét, és jól megérdemelt jutalomként máris magukénak tudták a Nobel-díjat. Vezérelvnek Linus Pauling felfedezését választották, aki 1954-ben azzal érdemelte ki a Nobeldíjat, hogy kimutatta: a fehérjék egy úgynevezett α-spirálba rendeződnek, azaz ezekben az óriásmolekulákban az atomok egy jobbmenetes spirálcsavarban, sorban helyezkednek el. Watson és Crick már 1952-ben sejtette, hogy ezért a strukturális kémia törvényeire épülő felismerésért és annak bizonyításáért jár majd az elismerés, annál is inkább, mert Paulingnak munkája során e törvények java részét magának kellett felállítania. Az általános érvényű kémiai igazságok alkalmazása a fehérjékre azután már szinte gyerekjáték volt: az atomokat és elhelyezkedésüket óvodás játékszerek golyóbisaival is le lehetett volna modellezni, még ha Pauling építményei azért ennél némileg összetettebbek voltak is, és méretarányosan megfeleltek a kristályok röntgenképein látható formációknak. A DNS-ről akkoriban annyit tudtak, hogy ugyanúgy óriásmolekula, mint a fehérjék, de a röntgensugaras felvételek tanúsága szerint szerkezetileg nem spirális elrendeződésű. Watson és Crick számára a hozzáférhető legjobb röntgenképes adatokat a Londoni Egyetemhez tartozó Kings College laboratóriumából szolgáltatta Maurice Wilkins, aki a felvételek készítésében együttműködött Rosalind Franklinnel. A fehérjék sok-sok „egyrészes” aminosavból (görög eredetű kifejezéssel élve monomerből) állnak, ezek kapcsolódnak össze bennük „sokrészes” (avagy polimer) óriásmolekulává. 1952-re az elemzések kimutatták, hogy a DNS is polimer, de felépítésében többféle monomer részt vesz. Ezek az ismétlődő monomer egységek a következők: dezoxiribóz (egyfajta cukor), foszforsav, továbbá négy különböző szerves bázis, úgymint guanin, citozin, adenin és timin.
A DNS rejtélyének megoldásához egy osztrák származású kémikus, a Columbia Egyetem tudósa, Erwin Chargaff adta Watson és Crick kezébe a kulcsot. Chargaff arról számolt be a kutatóknak, hogy a legkülönbözőbb élőlények DNS-ének vizsgálatai alapján is mindig ugyanazt a kapcsolódást figyelte meg a guanin és a citozin, illetve az adenin és a timin között, vagyis hogy a guanin minden esetben csakis a citozinnal állt párban, az adenin pedig kizárólag a timinnel kapcsolódott össze. Watson és Crick ezek alapján megalkotott egy DNS-modellt, amely két spirálból állt; ezek tengelye alapvetően dezoxiribózból és foszforsavból állt, a két spirált pedig a négyféle szerves bázis kapcsolta egybe valahogyan. Azt tervezték, hogy a DNS összetevőinek modelljeit legyártatják a Cambridge Egyetem Cavendish Laboratóriumának szerszámgépműhelyében, és úgy illesztik majd össze a részeket, hogy a modell megfeleljen a DNS-kristályok röntgenfelvételei alapján nyert mérési adatoknak. Amíg a lakatosra vártak, aki a fém alkatrészeket köszörülte, Watson a négy bázis lehetséges kapcsolódásait próbálta lerajzolni és kartonpapírból meghajtogatni. Arra a következtetésre jutott, hogy a bázisok, amelyek szabályszerűen ismétlődnek a polimer molekula spiráljainak külsején, „hasonló a hasonlóval” alapon hidrogénkötéseket létesítenek egymással, és így kapcsolják össze a két spirált. (A „hasonló a hasonlóval” azt jelentette, hogy a guanin a guaninhoz, a citozin a citozinhoz kapcsolódik és így tovább.) A hidrogénkötések atomok között fennálló kémiai kötések, amelyek akár olyan molekulákat is képesek összetartani, mint amilyen bázisok a DNS-ben előfordulnak. Nevüket onnan kapták, hogy a vízmolekulákat is hidrogénkötések kapcsolják egybe, így a víz effektív molekulamérete sokszorosára nő, az illékonysága pedig nagyságrendekkel lecsökken ahhoz képest, mint hogyha a víz egyedülálló H2O-molekulákból állna. Ha ez volna a helyzet, nagyon más világban élnénk bolygónkon nem lenne folyékony víz! Watson azonban tudta, hogy a DNS-bázisok képesek a vegyi folyamatokban két különböző szerkezettel is részt venni, vagyis tautomerek - a görög szóösszetétel arra utal, hogy egy adott kötésért felelős hidrogénatom egynél több pozícióban is állhat a bázismolekulában. Watson egy akkoriban újnak számító könyvből vette a szerkezeti elképzeléseket, amelyeket ő maga a hidrogénatomok lehetséges elhelyezkedését illetően jónak tartott, és ezek alapján kapcsolta össze a két spirált, a hasonló a hasonlóval elvet követve. Az ily módon elkészült modell megnyerte a tetszését, mert azzal látszólag meg lehetett magyarázni a gének általi öröklés menetét, de mégis akadt egy hibája: a molekula méretei nem feleltek meg sem a röntgenképes adatoknak, sem a Chargaff féle szabálynak, miszerint a guaninnak a citozinnal, az adeninnek pedig a timinnel kellene párban állnia. Bár mindezek némileg elkeserítették őt, a dolog sürgető természete miatt - nem akarták, hogy Linus Pauling esetleg megelőzze őket - Watson azon nyomban levelet írt egy kollégájának, amelyben beszámolt arról, hogy „éppen sikerült megterveznie egy szép DNSszerkezetet”. Egy óra sem telt el a levél feladása óta, amikor Watson irodájában találkozott az amerikai fizikokémikus és kristálytani kutató Jerry Donohueval, aki akkoriban történetesen egy helyiségben dolgozott Watsonnal és Crickkel. Watson elkezdte neki magyarázni az elméletét, de Donohue azonnal lehűtötte, mondván, hogy a bázisokat nem a megfelelő tautomerikus formákban vette alapul, így azok nem is fogják tudni hidrogénkötéseikkel összetartani a két spirált. Watson azzal érvelt, hogy ő a legjobb szakirodalmat használta, sőt más tudósok is az általa használt tautomerikus formákban képzelték el és vázolták fel a négy szerves molekulát. Donohue erre azzal válaszolt, hogy megfelelő kísérleti bizonyítékok hiányában évekig adtak ki rossz ábrákat tartalmazó könyveket. Márpedig ő csak tudta, hogy mit beszél, hiszen Pauling kutatási támaszpontján, a Cal Techen volt alkalma röntgenkristályos módszerekkel a DNS-hez hasonló szerkezetű molekulákat tanulmányozni. Watson visszament hát az asztalához, és Donohue tanácsát követve - az amerikai által helyesnek vélt tautomerikus formák alapján - új kartonmodelleket kezdett építgetni. Igen ám, de azok sehogy sem akartak összeállni! Amikor Watson megmutatta Cricknek a Donohue szerint módosított szerkezetet, Crick is azonnal látta, hogy az nem felel meg a röntgensugaras mérési adatoknak, ráadásul a Chargaff szabálynak is ellentmond.
Watson ettől teljesen összeomlott, és csalódottan ment haza aznap éjszakára, ám másnap hajnalban mégis újra ott volt hivatali asztala mellett. A kettős spirálban a következőképpen számol be a történtekről: Amikor aznap reggel beértem a még üres irodába, minden papírt félresöpörtem az asztalomról, hogy elég helyem legyen a szerves bázisok lehetséges hidrogénkötéseit párosítgatni. Először visszatértem eredeti, hasonlót a hasonlóval elképzelésemhez, de hamar beláttam, hogy az sehová sem vezet. Csak akkor emeltem fel a tekintetem egy pillanatra, amikor megérkezett Jerry, de látván, hogy nem Francis jött meg, már variáltam is tovább a párokat. És akkor hirtelen arra lettem figyelmes, hogy egy adenin-timin (A-T) pár, amit két hidrogénkötés tart egybe, alakilag teljesen megegyezik egy guanin-citozin (G-C) párral, amit szintén legalább két hidrogénkötés kapcsol egybe. Ebben a formában természetesen adódott az összes hidrogénkötés, nem kellett azon ügyeskedni, hogy miként tegyem a két eltérő bázispárt azonos alakúvá. Gyorsan odahívtam Jerryt, mondja meg a véleményét, vajon ezúttal is talál-e kivetnivalót az új párosításban. Amikor rövid fejtörés után nemmel válaszolt, majdnem kiugrottam a bőrömből örömömben, mert éreztem, hogy ezúttal ténylegesen megtaláltuk a választ a DNS rejtélyére. Később még hozzáfűzte: „Megoldásunk esztétikailag is elegánsnak mutatkozott. [...] Egy ilyen csodaszép struktúrának egyszerűen léteznie kellett!” A következő ábrán láthatók azok a bázispátok, amelyeket Watson kidolgozott.
19. ábra. Az A-T és G-C bázispárok a helyes tautomerikus formában
Watson és Crick gyorsan megszövegezett egy rövid kis cikket a Nature magazinnak. Írásuk a következő két, meglehetősen visszafogott mondattal kezdődött: „Az alábbiakban szeretnénk javaslatot tenni a dezoxiribonukleinsav (DNS) sójának szerkezeti felépítését illetően. Modellünk olyan új jellegzetességeket mutat, amelyek széles körű biológiai érdeklődésre tarthatnak számot.” Nos, a második mondat a nyomtatásban valaha megjelent alulértékelések talán legfényesebb példája, amivel enyhén szólva is alábecsülték saját felfedezésük horderejét. Önéletrajzi könyve vége felé Watson azt írja: „Sikerünkhöz nagyban hozzájárult az a véletlen tény, hogy Jerry egy irodán osztozott Francisszel, Peterrel [Paulinggal] és velem, s bár ez mindannyiunk számára egyértelmű, szinte sohasem beszélünk róla. Pedig lehet, hogy nélküle még mindig ott ücsörögnék Cambridge-ben, és rakosgatnám a kartonkorongjaimat, ragaszkodva a hasonlót a hasonlóval párosítási elképzelésemhez.” Ez volt hát az a véletlen, ami a tudós találékonysághoz járulva a Nobel-díjra érdemes felfedezést lehetővé tette: a megfelelő emberrel osztani meg az irodát!
35. Feltevések, tévképzetek és véletlen balesetek a szerves kémiai szintézisekben Sir Derek H. R. Barton 1969-ben a norvég Odd Hassellel megosztva kapta a kémiai Nobel-díjat. Barton a londoni Imperial College Természettudományi és Műszaki Karának szerves kémikusa volt, Hassel pedig az Oslói Egyetem nyugalmazott fizikokémikus professzora, akiket a szerves vegyületek konformációs analízise, azaz a molekulák egymáshoz viszonyított térbeli elhelyezkedése terén végzett munkásságukért jutalmaztak a kitüntetéssel. A konformáció a szerves molekulák leírásában - az elemi összegképlet, a szerkezeti képlet és a térszerkezet - a negyedik alapvető jellegzetesség; ezek közül az utolsó kettő a molekulaszerkezet háromdimenziós jellemzőire utal. (A szerves molekulák konfigurációjáról lásd még könyvünk 12. fejezetét, benne Pasteur jobb- és balkezes molekuláival.) Odd Hassel Oslóban született, 1897-ben. Az Oslói Egyetemet 1915 és 1920 között végezte el, majd 1922-től 1924-ig Hetman Mark professzorral dolgozott együtt a Berlini Egyetemen, ahol ledoktorált, majd visszatért szülővárosának egyetemére. Bár eredendően a Mark irányításával megkezdett röntgensugaras kristály-szerkezettani kutatásait szerette volna folytatni, be kellett érnie azzal, hogy dipólusnyomatékot méreget, mert Oslóban akkoriban nem állt rendelkezésére röntgen, csak egy sokkal egyszerűbb felszerelés. Márpedig, micsoda véletlen, ez a dipólusnyomaték-mérés, amit Hassel hat szénatomos gyűrűs vegyületeken, azaz ciklohexánokon végzett, közvetlenül elvezetett ahhoz a munkához, amiért később a Nobel-díjat kapta. Attól fogva, hogy Adolf von Baeyer 1885-ben színre lépett, egészen az 1920-as évekig a kémikusok úgy képzelték, hogy a ciklohexánokban az atomok egy síkban helyezkednek el, mint ahogyan az a 20/a ábrán látható. 1918 és 1925 között azonban két nem síkbeli atomi elrendeződésről is felvetették, hogy elképzelhető: az egyiket kád- (20/b), a másikat pedig székkonformációnak (20/c) nevezték el, és jobbára a székkonformációt tartották a helyesebbnek, mivel a kádformában az atomok akár taszíthatták is egymást. 1943-ra Hassel arra a következtetésre jutott mérési eredményeiből, hogy tulajdonképpen minden vegyület, amiben a hat szénatomos gyűrű előfordul, szék alakzatú, de mivel kutatásait norvég nyelven publikálta egy szinte ismeretlen norvég szaklapban, így az mindenki figyelmét elkerülte. Röviddel ezután a német csapatok lerohanták Norvégiát, és Hassel két évre egy koncentrációs tábor börtönébe került. A második világháború végét követően azonban visszatért az Oslói
Egyetemre, ahol egészen nyugdíjazásáig, 1964-ig professzorként tanított, de még ezután is, élete végéig, 1981-ig kapcsolatban maradt az intézménnyel. A véletlenek furcsa összjátéka révén Hassel a háborús börtönévek alatt cellatársa volt Ragnar Frischnek, aki 1969-ben gazdaságtudományi munkásságáért szintén Nobel-díjas elismerésben részesült, ugyanabban az évben, amikor Bartonnal együtt Hassel is átvehette a kémiai kitüntetést.
20. ábra. A ciklohexán lehetséges konformációi Egy németországi konferencián Barton felelevenítette Hassellel közös kémiai együttműködésük érdekfeszítő történetét. Erről megjelent írásának címe nem is lehetne kifejezőbb: „Hogyan nyerjünk Nobel-díjat, avagy a konformációs analízis korai története”. Ennek a fejezetnek az anyaga eddig is, és a következőkben is javarészt erre a műre épül. Derek Harold Richard Barton 1918-ban született az angliai Gravesendben. Apja és nagyapja is ácsok voltak, apjának pedig sikeres faipari üzlete volt, így a család megengedhette magának, hogy a fiút jó iskolába - Tonbridge-be - járassa. Igen ám, de az apa váratlan halála miatt Bartont 1935-ben „mindenféle végzettség nélkül” eltanácsolták, így két évig ő maga is a faiparban próbált szorgalmasan helytállni. Ennyi idő alatt rájött, hogy sokkal érdekesebb dolgokat is rejteget számára az élet, és rövidesen diplomát szerzett és ledoktorált szerves kémiából, a Londoni Egyetem Természettudományi és Műszaki Főiskolai Karán, az Imperial College-ben. A második világháború idején két évet szolgált a katonai hírszerzésnél, majd egy évig egy ipari vállalkozásban dolgozott, mire tanári állást kínáltak neki az Imperial College-nél, amit örömest elfogadott. 1949 tavaszán Louis Fieser professzor a Harvardra invitálta, hogy töltse be R. B. Woodward időlegesen megüresedett álláshelyét, míg a tudós egyetemi kutatóévét kihasználva alkotószabadságon van. Itt, a Harvardon töltött egy éve alatt írta meg Barton azt a rövid (mert saját magának kellett legépelnie!), de annál forradalmibb tudományos dolgozatát, amivel álláspontja szerint a Nobel-díjat kiérdemelte. Barton dolgozatában megoldást javasolt arra a problémára, amit még Fieser vetett fel egyik szemináriumán, nevezetesen hogy egy több hat szénatomos gyűrűt is tartalmazó szteroidmolekulában milyen konformációban helyezkednek el az atomok. Fieser mérési eredményeinek analíziséből Barton megállapította a szénatomok térbeli elrendeződését, s ezzel örökre megváltoztatta a szerves kémikusok több molekulára vonatkozó addigi látásmódját. Ugyanakkor elismerte, hogy eredményeiben feledhetetlen érdemei voltak Hasselnek, aki a konformációs analízis elméleti alapjait lerakta. Barton az egy év lejárta után visszatért Nagy-Britanniába, ahol előbb a Londoni Egyetem Birkbeck College-ében, majd a Glasgow-i Egyetemen tanított, 1957-től pedig ismét az Imperial College tanára lett, majd huszonkét éven át vezette a szerves kémia tanszéket. 1978-ban az akkor már lovaggá ütött Sir Derek visszavonult, hogy egy Párizs külvárosában üzemelő, természetes alapú vegyi anyagokat gyártó cég, a C. N. R. S. igazgatója legyen. 1987-ben aztán megvált ettől az intézettől, és elfogadta a Texasi A&M Egyetem rektori kinevezését. Sir Derek feltevések, tévképzetek és véletlen balesetek sorozataként jellemezte kutatásait.
„Tévképzetei és balesetei” tökéletes példáját szolgáltatják a véletlennek, „feltevései” pedig annak a fényes bizonyítékai, hogy a kutatás során mennyire elengedhetetlen a termékeny tudattal kivitelezett gondos tervezés. Bár e könyvben a hangsúly a véletlenek felfedezésekben betöltött szerepére helyeződött, sohasem mellékesen igyekeztem felhívni a figyelmet arra a tényre, hogy az értékes találmányok megszületéséhez elengedhetetlenül szükség volt a tudósok „felkészült tudatára” ahogyan Pasteur fogalmazott - vagy „bölcs belátására” - hogy Walpole szavait idézzem. Ellenkező esetben a véletlen balesetek semmire sem vezettek volna. A Sir Derek által gondosan megtervezett kémiai reakciók egyike a nagy mennyiségben is hozzáférhető kortikoszteron-acetát átalakítása aldoszteronná - ez utóbbi hormon a szervezet sóháztartásának egyensúlyi állapotáért felelős. Barton idejében ugyanis, mielőtt ő fotokémiai eljárásának elképzelésével előállt volna, a világ tiszta aldoszteronkészlete alig volt több pár milligrammnál. (Csak összehasonlításként: egy kisebb méretű vízcsepp körülbelül 50 milligramm tömegű.) Egy évre rá Bartonnak és munkatársainak már 60 gramm (60 000 milligramm) tiszta aldoszteron állt a rendelkezésére, első ízben téve lehetővé végre a hormon biológiai hatásmechanizmusának pontos vizsgálatát. Maga a folyamat, melynek révén mód nyílt más, a természetben előforduló anyagok mesterséges előállítására is, egy tévképzet következtében született meg. Eredetileg az volt Barton célja, hogy valamilyen úton-módon kialakítson egy összetett molekulában egy γ-lakionnak nevezett gyűrűs egységet. A γ-lakton keletkezése helyett azonban valami tejlesen váratlan történt. A reakció menetének alapos és mindenre kiterjedő elemzése révén Barton és munkatársai rájöttek, hogy a félresikerült eredményt kihasználva, az adott reakció lefolytatásával egyéb értékes vegyületek szintetizálhatók. Bartont azonban még mindig zavarta, hogy nem sikerült γ-laktont előállítania, és addig-addig próbálkozott a kiinduló anyagok és a reagensek változtatgatásával, míg végül törekvéseit siker koronázta. Pár évvel később Jack Baldwinnal, az akkor Austinban, ma Oxfordban tanító professzorral együttműködve ennek a módosított eljárásnak a segítségével állítottak elő az ösztron nevű női hormonból kiindulva 18-hidroxiösztront (a folyamat menetét a 21. ábra szemlélteti). Az aldoszteronhoz hasonlóan erről a vegyületről is elmondhatjuk, hogy a női vizeletben olyan kis mennyiségben fordul elő, hogy élettani hatásának első igazi vizsgálatára csak mesterséges előállítását követően nyílt lehetőség. Sir Derek eredeti, tévesnek bizonyult elképzelései ily módon vezettek tehát két új, ezúttal már helyes feltevéshez, amely a bioorganikus kémiának azóta is értékes alapja lett.
21. ábra. Az ösztron (a) és a 18-hidroxiösztron (b) molekulaképlete Sir Derek fentebb idézett művében a véletlen balesetek is szép számmal leírásra kerülnek. Ezek egyikét az austini Texas Egyetem egyik szemináriumi óráján is megemlítette, 1984-ben. Az órát a következő kijelentéssel kezdte: „Tudják, a szerves kémia legfontosabb reakcióit véletlenül fedezték fel.” Ennek alátámasztására több példát is felsorolt, mire rátért a saját karrierje során történt véletlenek legutóbbi példájának ismertetésére. (Akkoriban engem már javában foglalkoztatott az az emberi képesség, amelynek révén egyesek a legváratlanabb helyzetekben is értékes felfedezésekre jutnak, és röviddel Barton előadását követően először merült fel bennem komolyan egy ilyen témájú könyv megírásának gondolata.) Egy évvel korábban Barton és munkatársai a C. N. R. S.-nél
elhatározták, hogy elkészítenek néhány vegyületmintát, amelyeket aztán összehasonlíthatnak azzal az összetett természetes anyaggal, amit éppen tanulmányoztak. Az egyik vegyületet, amit eredményül kapni szerettek volna, a 22. ábrán (b) jelzettel láthatjuk. Ugyanezen ábrán (a)-val jelöltük azt a kiinduló anyagot, amiről azt remélték, hogy tributil-ón-hidriddel reagáltatva, annak két klóratomját két hidrogénatom fogja felváltani, így a vegyület CHCl2-csoportja CH3csoporttá alakul át. Barton legnagyobb meglepetésére azonban az eredményül várt (b) jelű vegyületnek nyomát sem találták, ellenben létrejött egy olyan vegyület, amiben a hat szénatomos gyűrű héttagúvá bővült - lásd a 22. ábra (c) jelzetű anyagát.
22. ábra. Egy tropon véletlenszerű szintetizálása A tudósok felismerték, hogy a ténylegesen kapott anyag a troponokként ismert vegyületek csoportjába tartozik, amely igencsak foglalkoztatta a szerves kémikusok és biokémikusok fantáziáját. A troponok és közeli vegyi rokonaik, a tropolonok ugyanis már csak elméleti szempontból is érdekesek, hiszen hét atomból álló gyűrűs szerkezetük meglehetősen szokatlan, arról nem is beszélve, hogy igen figyelemreméltó fiziológiai jellegzetességeket mutatnak. A kolchicin például, ami természetes hatóanyagként a kikericsekben - Colchicum - fordul elő, hatékonyan alkalmazható a köszvény kezelésére, ráadásul mivel a vegyület növeli a kromoszómák számát a növények sejtosztódása során, kereskedelmi céllal arra is használják, hogy új fajokat nemesítsenek vele. A troponok és tropolonok szintetizálására korábban nem létezett ilyen egyszerű módszer. Mivel azonban a Bartonék által használt (a) jelű kiinduló vegyület (lásd a 22. ábrát) és ahhoz hasonló anyagok könnyedén előállíthatók még egyszerűbb alkotóelemekből, a tudósok rájöttek, hogy véletlen felfedezésük általánosítása révén lehetővé válik számos hasznos anyag mesterséges előállítása. Már a teljesen más céllal végzett kísérlet váratlan eredményeként adódó tropon felismerése sem volt holmi jelentéktelen teljesítmény, hát még a lejátszódó kémiai reakció mechanizmusának a magyarázata - azt nyugodtan tekinthetjük kimagasló vívmánynak a szerves kémia logikája szerint! A váratlan eredmény ily módon talán még fontosabbnak is minősült, mint ha a várt eredményt sikerült volna produkálni, úgyhogy az esetet a véletlen és a találékonyság kereszteződéséből született felfedezések tipikus példáinak sorába számíthatjuk.
36.
Kémiai koronák 1987-ben három tudós, két amerikai és egy francia között osztották meg a kémiai Nobel-díjat, akik a kémiatörténet három különböző generációját képviselték. Charles J. Pedersen még 1927-ben szerzett diplomát a bostoni Műszaki Egyetemen, az M. I. T.-n; Donald J. Cram 1947-ben doktorált le kémiából a Harvardon; Jean-Marie Lehn pedig a Strasbourgi Egyetemen szerezte meg a kémia doktori fokozatát 1963-ban. Az alapvető felfedezés Pedersen nevéhez fűződik az 1960-as évekből, ezt fejlesztette aztán tovább a két másik kémikus bioorganikus alkalmazási lehetőségek irányába. Pedersen máig is büszke arra a tényre, hogy Nobel-díjat érő felfedezését időskorában tette a DuPont-nál. Miután értesült kitüntetéséről, így nyilatkozott: „Általában azt mondják, hogy a tudósok legnagyobb teljesítményeiket harmincöt éves korukig érik el. Nos, én a DuPont-nál töltött utóbbi kilenc évem alatt dolgoztam ki mindazt, amiért most elismertek.” Pedersen hatvanhárom éves volt akkor, amikor eredményeit publikálta, és két évre rá nyugdíjba vonult. Pedersen annak köszönhette felfedezését, hogy az egyik kísérletéhez szennyezett vegyszert használt. E véletlenből úgy alkotott aztán kiemelkedő fontosságú felfedezést, hogy felfigyelt a keletkezett „fehér, rostos szerkezetű, kristályos melléktermékre”, izolálta azt, alapos vizsgálatnak vetette alá, és felismerte az anyag szokatlan tulajdonságait. Úgy találta ugyanis, hogy az képes vegyülni olyan szervetlen sókkal, mint például a nátrium-klorid (konyhasó) vagy a kálium-klorid (kálisó), s ezek így oldhatókká válnak szerves folyadékokban, amire eladdig nem voltak képesek. Miután a véletlenül keletkezett melléktermékre rátalált, Pedersen már akaratlagosan is elő tudta azt állítani, és a továbbiakban számos hasonló vegyületet készített. Ezek az új anyagok ciklikus éterek voltak, szerkezeti felépítésükben hasonlatosak a közismert altatószerhez, a dietil-éterhez. Csakhogy egy adott molekulájukban nem egy oxigénatom fordult elő, hanem több is, azokat pedig két vagy több szénatom választotta el egymástól a sok tagból álló gyűrűs szerkezetben. Ha ezek a ciklikus éterek szervetlen sókkal léptek reakcióba, azokkal együtt olyan komplex vegyületet alkottak, ahol a só fématomját a ciklikus éter mintegy koronaként körbeölelte. Pedersen éppen ezért „koronaétereknek” nevezte el az új, ciklikus étereket.
23. ábra. A dibenzo-18-korona-6 komplex vegyület molekulaképlete
A 23. ábrán az első ilyen, Pedersen által felfedezett koronaéter látható, amint „megkoronáz” egy pozitív töltésű fématomot (M+) - ez lehet akár Na+-, akár K+-ion. Az ábrán csak az oxigénatomokat és a fém kationt jelöltük kémiai vegyjelükkel; a gyűrűs szerkezetek csúcsain minden esetben szénatomokat kell elképzelni, amikhez egy vagy két hidrogénatom kapcsolódik. Az ábra a vegyület kristályának háromdimenziós röntgensugaras képe alapján készült; az (a) jelű felülnézeti kép, a (b) jelű pedig egy perspektivikus rajz, ami a kristályt elölről és némileg felülről ábrázolja, így sokkal tisztábban kivehető rajta a molekula koronához való hasonlósága. A gyűrű mérete, a fémionok mérete és az oxigénatomok száma a poliéter gyűrűben meghatározza a komplex vegyületek stabilitását. Bár az első koronaéter véletlenszerűen keletkezett, Pedersen tudata elég nyitott volt az eredmény befogadására ahhoz, hogy a váratlanból jelentős felfedezést kovácsoljon. A DuPont-nál folytatott kísérletei kapcsán már évek óta foglalkozott bizonyos szerves anyagok fémekkel történő vegyítésével (szaknyelven szólva a kelátképzéssel), mert e módszert kiaknázva jól lehetett tisztítani a benzint és más kőolajszármazékokat - a legminimálisabb mennyiségű fémszennyezést is el lehetett belőlük távolítani. Pedersen nevéhez számtalan szabadalom fűződik: antioxidánsok, stabilizátorok és késleltetőszerek sorát alkotta meg a fémek és szerves vegyületek kelátképződését kihasználva. Nem csoda hát, hogy azonnal felfigyelt az általa megalkotott új koronaéter fémes komplexitására, és képes volt hasonló koronaétereket szintetizálni, hogy azok tulajdonságait összevesse az elsőével. Amikor Pedersen 1967-ben először tette közzé a koronaéterek jellegzetességeit feltáró tanulmányát, a világ azonnal felfigyelt művére, és buzgó lelkesedéssel mások is kísérletezni kezdtek az új poliéterekkel. Jean-Marie Lehn Franciaországban háromdimenzióssá terjesztette ki Pedersen komplexeit, és a gyűrűkbe az oxigénatomokon kívül más elemeket (például nitrogént) is beiktatott. Lehn molekulái, háromdimenziós mivoltukból adódóan sokkal szilárdabbak lettek, és megnövekedett a hozzájuk kapcsolható vegyi alapegységek száma. Lehn saját gyártmányú komplexeinek új nevet talált ki: a háromdimenziós molekulákat kriptátoknak, míg azok származékait kriptandoknak nevezte el a görög kryptos - 'rejtett, titkos' - jelentésű szó alapján. Donald J. Cram a Los Angeles-i California Egyetemen (U. C. L. A.) kiterjesztette Pedersen munkáját, s megalapította az úgynevezett „gazda-vendég” kémiát, ahol a gazda a receptormolekula, a vendég pedig a befogadott vegyi alapegység. Bár Lehn és Cram más-más megközelítést alkalmazott, mindketten arra törekedtek, hogy olyan szerves molekulákat szintetizáljanak, amelyek eléggé szilárdak, és amelyekben olyan méretű és formájú űr van, ami lehetővé teszi bizonyos kívánatos szubsztrátok megkötését. Olyasmi vezérelte őket, mint például - a biológiai enzimek óriásmolekuláihoz képest - viszonylag egyszerű felépítésű katalizátorok megalkotása, amelyek utánoznák az enzimek sejten belüli működését, és képesek lennének, mondjuk, a fehérjemolekulákat aminosav alkotórészekre bontani. Mivel a gazda-vendég kémia a háromdimenziós molekulák alakján és rugalmasságán, avagy szilárdságán alapul, Cram nagy hasznát vette az olyan részecskemodelleknek, mint amilyet az alábbi fényképeken láthatunk. Érdemes ezeket összevetni a 23. ábrán látható képletekkel! Ezek a modellek egymásba fonódó műanyag golyóbisokból épültek; relatív méretük és csatlakozási szögük meglehetős pontossággal mutatja a tényleges vegyületek ismert atomi méreteit és kötésszögeit. Miután Cram és munkatársai megalkottak közel száz gazda-vendég komplexet, úgy találták, hogy szerkezetük a röntgensugár-diffrakciós képei alapján nagyjából megfelel annak, amit a műanyag modellek felépítése alapján maguk is vártak. A szerves kémiának ez a molekulafelismeréses ága egyre nagyobb teret hódít magának mind az alapkutatásokban, mind az alkalmazott kutatási területeken. Segítségével olyan kémiai reakciók lefolyását lehet megjósolni, amelyek az emberi sejtek belsejében mennek végbe, ezáltal pedig alapjául szolgálnak az egyre nagyobb ütemben fejlődő, élő szervezetek kutatására szakosodott orvosi vizsgálatoknak. Az Amerikai Kémiai Társaság 1987 tavaszán a Colorado állambeli Denverben összehívott éves közgyűlése is e köré a téma köré összpontosult: a különböző egyetemekről és gyógyszeripari vállalatoktól érkezett kémikusok legújabb kutatásaik menetét
ismertették a többiekkel, azokat az eredményeket, amelyek mind a Pedersen által felfedezett, majd Cram és Lehn által továbbfejlesztett kutatásokra alapozódtak. Amikor Pedersen 1987 novemberében Grammal és Lehnnel együtt átvette a Nobel-díjat, már nyolcvanhárom éves volt, és nem örvendett túl jó egészségi állapotnak. Miután hazatért Stockholmból, ahol részt vett a díjátadó ünnepségen, otthonában riportot készített vele Shekhar Hattangadi, az Industrial Chemistry című szaklap tudósítója. A következő idézet ebből a lapból származik: Képzeljék el az események következő láncolatát, úgy az 1900-as évek elejétől: egy norvég mérnök úgy dönt, a fél világon átrepülve Koreába látogat, hogy egy ottani aranybányában dolgozzon. Ugyanekkor egy japán család a szülőföldjén tapasztalható gazdasági nehézségek láttán szintén úgy dönt, hogy Koreába települ át, ahol a piacok felvirágzóban vannak. A család fiúgyermeke az aranybánya közelében nyit boltot. Lánytestvére találkozik a norvég mérnökkel, egymásba szeretnek és összeházasodnak. Néhány évvel később a frigyből született fiú az Egyesült Államokba utazik tanulni. Kémikus lesz belőle, és mit ad Isten, elnyeri a Nobel-díjat. „Tudom, elképesztő egy történet, néha magam is alig hiszem el - magyarázza Charles Pedersen, [...] felelevenítve családi emlékeit. - Stockholmban is említést tettem róla beszédemben.” A koronaéterek történelmi fontosságú felfedezésének pontos menetét, annak metodológiáját az idős tudós [...] kevésbé részletezi: „A felfedezés? Egyszerűen a megfelelő dolgot csináltam, épp a megfelelő időben - meséli. - De hogy miért tettem azt, amit tettem, pontosan magam sem tudnám megfogalmazni.” [...] Az évek során Pedersen [...] két alapigazságot szűrt le életének alakulásából: először is, nem kell valakinek doktori címet szereznie ahhoz, hogy jó kutató váljék belőle. Másodszor, nem kell feltétlenül fiatalnak lennie az embernek ahhoz, hogy munkája legjavát tudja nyújtani. „Ha egy öregembernek jó ötletei vannak, miért ne próbálhatná megvalósítani őket?” - teszi fel a költői kérdést Pedersen, aki a koronavegyületek kutatásával hatvanéves kora után kezdett el foglalkozni. Herman Schroeder negyvennyolc évvel korábban találkozott először Charles Pedersennel akkor a DuPont-nál voltak munkatársak, és azóta is jó barátok. Egy Japánban tartott ünnepségen, ahol Pedersen felfedezésének húszéves évfordulója apropóján gyűltek össze a meghívottak, hogy leróják tiszteletüket a koronaéterek felfedezője előtt, az idős tudóst maga Schroeder helyettesítette, és megindító beszédben ecsetelte barátja szakmai eredményeit. [...] „Meg kell érteniük a koronaéterek felfedezésének távlatait! Charlie a koordinációs kémia elismert szakemberének számított. [...] Tudta, mi következhet be, és mi nem. Tulajdonképpen fel is volt készülve a felfedezésre; abba nem csak úgy véletlenül botlott bele, sokkal inkább úgy esett, hogy a vegyület ott sétált előtte, ő pedig nyakon csípte. Ehhez azonban hihetetlen éleslátásra és mindenre kész, rugalmas gondolkodásra volt szüksége.” Schroeder idézett szavai ismét csak azt támasztják alá, amit már jómagam is annyiszor hangsúlyoztam ebben a könyvben a véletlen felfedezésekkel kapcsolatban: a váratlanul bekövetkezett dolgokból mindaddig semmi sem lesz, míg a megfelelő emberrel nem történnek akkor azonban jelentős felfedezések kerekedhetnek belőlük!
Epilógus: Hogyan lesznek a véletlenekből felfedezések? Talán már a könyv címének olvastán felmerült önökben a kérdés: Hogyan lesznek a véletlenekből felfedezések? Az egyes fejezeteket olvasva azóta biztosan nyilvánvalóvá vált önök előtt, hogy a váratlanul adódott lehetőségeket akkor tudta kihasználni valaki, ha - Walpole szavaival élve - bölcs
belátással rendelkezett. Az epilógusban megkísérlem elmagyarázni, mit is értek én a felfedezésekhez szükséges bölcsességen, és megpróbálok néhány tanácsot adni, miként fejlesszük ki vagy erősítsük fel magunkban ezt a képességet. Pasteur azt mondta: „A megfigyelés során a szerencse csak a felkészült, éles elmét támogatja.” De vajon mitől „éles” az elme, és hogyan tehetjük „felkészültté”? Biztos vagyok benne, hogy sok esetben egy veleszületett képességnek vagy tehetségnek köszönhető, hogy egyesek a véletlenek között is felfigyelnek az értékes lehetőségekre, legyenek azok mégoly valószerűtlenek. Gondoljunk csak Priestleyre, Pasteurre vagy akár Perkinre: mindhármuk kiemelkedő közös jellemvonása ahogy mellesleg mindazoké, akik a velük megesett véletlenekből leleményes felfedezéseket tettek a kíváncsiság. Egyszerűen kíváncsiak voltak arra, hogyan és miért történt velük éppen az, amit módjukban állt megtapasztalni. Egy másik közös tulajdonságuk a precíz megfigyelőképesség. Láttak egy nem várt jelenséget, és ahelyett, hogy figyelmen kívül hagyták volna azt, vagy zavarba jöttek volna tőle, alaposan megfigyelték a történteket. Minden bizonnyal rengetegen láttak már gőzöket-gázokat képződni, volt a szemük előtt szabálytalan alakú kristály, tapasztaltak egy folyamat melléktermékének furcsa, mély színárnyalatot - mégsem fedezték fel az oxigént, az egyik legalapvetőbb elemet, nem következtettek ki életfontosságú molekuláris szerkezetet, és nem alkottak a kőszénkátrányból gyönyörű ruhafestéket. Szent-Györgyi Albert egyszer azt mondta: „A felfedezés abból áll, hogy az ember meglátja azt, amit mindenki más is lát, de olyat gondol el, amit senki más nem gondolt.” Bár a kíváncsiság és az éles megfigyelőképesség egyesekben jobban benne élhet, mint másokban, ezek a képességek mindenképpen fejleszthetők és erősíthetők, állítja Ronald S. Lenox. A találékony felfedezésre nevelés módszertanáról írott cikkében (megjelent a Journal of Chemical Education 1985-ös évfolyamának 62. számában, 282. o.) azt írja, több módszer is kínálkozik arra, hogy a diákok felkészítsék magukat a váratlan eseményekre, és előnyükre használják ki őket. Az első és legfontosabb lépés, hogy az ember készítsen feljegyzéseket a megfigyeléseiről, beleértve a nem várt eredményeket is! Lenox azt javasolja, hogy a labormunkáról a tanulók vezessenek külön füzetet, amit aztán a tanár nemcsak aszerint értékel és javít ki, hogy „helyes” vagy „helytelen” eredményekre jutott-e a diák, hanem aszerint is, hogy milyen volt az illető megfigyelő és naplóvezetési készsége. A tanulókat bátorítani kell a rugalmas gondolkodásra és az eredmények sokszínű értelmezésére. Ha valaki csak azt veszi észre, amit vár, és mindentől eltekint, ami váratlan, mondván, hogy az biztosan „rossz”, soha nem fog felfedezésre jutni! Saját tanári pályafutásom alatt két jó példával is találkoztam ennek az igazságnak az alátámasztására. Történt egyszer, hogy egyik végzős hallgatóm elvégzett egy kísérletet, és pontosan olyan eredményekről számolt be nekem, amilyeneket vártam. Amikor azonban egy másik diákom is elvégezte ugyanazt a kísérletet, nem ugyanazt az eredményt kapta, s mint később kiderült, azért, mert az eredmény eleve hibás volt. Első diákomat szorította a dolgozat leadásának határideje, és azt írta meg, amit professzorától hallott, mint várható eredményt. (Szerencsére nem publikáltuk azonnal a hibás eredményeket, hanem megvártuk, míg a probléma a későbbiekben megoldódott.) Egy másik alkalommal egyik hallgatóm elmondta, mire számított egy kísérlet kimenetelét illetően, de mivel valami egészen más eredményre jutott, nagyon helyesen úgy döntött, hogy tudtomra adja megfigyelését. A váratlan eredmény egészen új irányba terelte az eredetileg tervezett kutatási programot, és a diákomból egy csapásra felfedező lett! Megint másik módja a véletlenekre való felkészülésnek, ha az ember alaposan beleássa magát a rendelkezésére álló szakirodalomba, és elmélyült tanulmányokat folytat az általa választott kutatási területen. Amint azt Pasteur gondolatának ismeretében az amerikai fizikus, Joseph Henry megfogalmazta: „A nagy felfedezések magvai minduntalan körülöttünk keringenek, de csak azokban képesek gyökeret ereszteni, akik tudatukat megfelelően előkészítették befogadásukra.” Vegyük például Fleminget! Bár éppen akkor, amikor Petri-csészéjébe belekerült valamilyen gombaspóra, nem kimondottan antibakteriális hatóanyagot keresett, mivel elég olvasott és jólképzett volt a mikrobiológia terén, menten felismerte a baktériumtenyészetben keletkezett tiszta folt jelentőségét, amit a véletlenül a csészébe került penészgomba idézett elő. Némelyik felfedezés leírásakor a pszeudovéletlen kifejezést használtam, de lássuk be, ezekben az
esetekben sem lett volna találmány a véletlenből, ha az illető nem figyel fel arra, ami - ha váratlan módon is - éppen az általa kívánt eredményt hozta. Jó példa erre Goodyear esete a gumival, aki azonnal felismerte, hogy a kénnel kevert gumi hő hatására megőrzi rugalmasságát, s ugyanakkor ellenállóbbá válik az időjárás változásaival szemben. Hiszen évek óta ezt a megoldást kereste, és az eredményt próbaképpen azonnal át is tudta ültetni a gyakorlatba. Vagy ott van Nobel, aki felfigyelt a véletlenül kifolyt nitroglicerinre, amit felivott az a porózus anyag, amit a hordók szállításához használt, és ebből rájött, hogyan szelídíthetné meg az életveszélyes robbanóanyagot. Régóta kereste már a pokoli vegyszer lecsillapításának módját, különböző keverékekkel kísérletezett, így tudta jól, hogyan tesztelje le azt az elegyet, aminek a keletkezését véletlenül volt szerencséje megfigyelni. A keresett és váratlanul megtalált megoldások mellett ott vannak azután azok a leleményes találmányok, amelyek valóban a véletlen szüleményei, azok a felfedezések, amelyeket senki sem keresett ugyan, valakik mégis beléjük botlottak, és bölcsességük révén képesek voltak kihasználni a kínálkozó lehetőséget. Nem tagadhatjuk a fontosságát annak, hogy az ember ott tudjon teremni „a megfelelő időben a megfelelő helyen”, de a felfedezéshez arra is szükség van, hogy belássuk, minek voltunk éppen a tanúi. Walpole végül is egyenlő mértékben tulajdonította a sikert a „puszta véletlennek” és a „bölcs belátásnak”, amikor barátjának, Sir Horace Mann-nak beszámolt Serendip három hercegéről, akik „folyton olyan dolgokat fedeztek fel, amelyeket nem is kerestek”. Vegyük csak némelyik „balesetet”, amelyről könyvemben beszámoltam! Egy alma lepottyan Newton lába elé; Wöhler ammónium-cianát helyett karbamidot állít elő; Perlon elkészít egy bíborfestéket; egy olasz kútásó víz helyett szobortöredékeket talál a föld mélyén; egy francia katona felfordít egy furcsa írásokkal telerótt követ, miközben katonai erődöt építenek Egyiptomban; egy palesztin fiúcska követ hajít egy sötét barlangba, és felfigyel a csörömpölésre; Pasteur egyedi alakú kristályokat kap, pusztán mert ablakpárkányán a hőmérséklet nem haladta meg a 26 °C-t; egy fluoreszkáló ernyő váratlanul felvillan a sötétben, holott épp nem volna neki szabad; fekete papírba csomagolt fotólemezen kép rögzül foszforeszkáló kristályok hatására; egy vidéki orvos felfigyel rá, hogy egy fejőnő ellenáll a kor halálos betegségének; egy gombaspóra szállingózik Fleming nyitott Petri-csészéjébe; a DuPont kémikusai munka közben egymást szórakoztatják a laboratóriumban, és közben észreveszik, hogy az álcaluk kihúzott vegyi anyag szála milyen szokatlanul erős; egy másik DuPont-kémikus nem bír gázt előcsalni egy tartályból, holott az nem üres; szivárgó és piszkos kísérleti eszközökben különböző polimerek keletkeznek; egy kiinduló anyagban lévő szennyeződés új molekulaszerkezetű „korona” keletkezéséhez vezet; stb. Ezek a véletlenek akár mind észrevétlenül maradhattak volna, és akkor ma sem tudnánk róluk, nem lennének fontosak számunkra. Mivel azonban azok az emberek, akikkel e véletlenek megestek, rendelkeztek a bölcs belátás képességével, ma meg tudjuk magyarázni azokat a természeti törvényeket, amelyek a bolygók mozgását szabályozzák; megalapozott szerves kémiánk van, amire nyugodtan építhetünk; egyre közelebb kerülünk a molekulaszerkezet és a fiziológiai hatásmechanizmus közötti összefüggések megértéséhez; olyan színű ruhát engedhetünk meg magunknak, amilyet korábban csak az uralkodó rétegbe tartozók hordhattak; beleláthatunk ősi civilizációk kultúrájába és nyelvébe; röntgensugarakat használhatunk a diagnosztikában és a gyógykezelésben; ismerjük a radioaktivitást, és használjuk a nukleáris energiát; védőoltásaink vannak a legkülönbözőbb betegségek ellen; rendelkezésünkre áll a „csodagyógyszer”, a penicillin és társai; műszálas anyagokból - nejlonból és poliészterből - készülhetnek öltözékeink; teflonbevonatú serpenyőink és szívbillentyűink vannak; más polimerekből egyéb használati tárgyakat - szemeteskukákat, jégszekrényeket, radarszigetelést, vízisíhez való köteleket, golyóálló pajzsokat és repülőgépablakokat - gyárthatunk; illetve mesterségesen előállított szerves molekulák állnak rendelkezésünkre, amelyek akár az emberi életfolyamatokhoz nélkülözhetetlen természetes enzimek pótlására is alkalmasak lehetnek. És mindezek csak kiragadott példák, a sort még hosszasan lehetne folytatni, újabb és újabb, véletlenekből született találmányokkal, olyanokkal, „amelyeket [tehetséges egyének úgy találtak meg, hogy] nem is kerestek”. A leleményes felfedezések némelyike századokkal ezelőtt született, némelyik nem is olyan rég, napjainkban. A huszadik században természettudományi, orvosi és technikai ismereteink korábban soha nem látott módon és mértékben kibővültek. Hogy mit hoz a
jövő - bolygóközi utazásokat? a rák gyógyszerének felfedezését? -, nem sejthetjük. Egy dologban azonban teljesen biztosak lehetünk: véletlenek mindig is történni fognak, és minél jobban felkészítjük rájuk tudatunkat, annál inkább remélhetjük, hogy a váratlan dolgokból a jövőben is értékes, mai képzeletünket nagyságrendekkel felülmúló felfedezésekre juthatunk!
Irodalomjegyzék 1. Arkhimédész - a meztelenül rohangáló matematikus Archimedes. Encyclopaedia Britannica. IX Edition. 1878. Vol. 2. Archimedes. Encyclopaedia Britannica. 1962. Vol. 2. 2. Kolumbusz - az Újvilág felfedezője Columbus, Christopher. Encyclopaedia Britannica. 1962. Vol. 6. Judge, Joseph-J. L. Stanfield-Luis Marden-Eugene Lyon: Columbus and the New World. National Geographic, November 1986. 3. Beteg indián lázasan keres - és kinint talál Encyclopaedia Britannica. 1962. See Cinchona (Vol. 5) and Quinine (Vol. 18). Accidental Scientific Discoveries. Chicago: Schaar and Co., 1955. 45 Lednicer, Daniel-Lester A. Mitscher: The Organic Chemistry of Drug Syntbesis. Vol. 1. New York: Wiley-Interscience, 337. Silverman, M.: Magic in a Bottle. New York: Macmillan, 1941. Chapter 2. 4. Sir Isaac Newton, az alma és a tömegvonzás törvénye Andrade, E. N. da C.: Newton. In Newton Tercentenary Celebrations. The RoyaJ Society. Cambridge: Cambridge University Press, 1947. Andrade, E. N. da C.: Isaac Newton. London: Max Parrish, 1950. Anthony, H. D.: Sir Isaac Newton. London: Abelard-Schuman, 1960. Brewster, Sir David.: Memoirs of the Life, Writings, and Discoveries of Sir Isaac Newton. Vols. I and II. Edinburgh: Edmonston and Douglas, 1850. Cajori, Florian: Newton's Twenty Years' Delay in Announcing the Law of Gravitation. In Sir Isaac Newton, 1727 1927, A Bicentenary Evaluation of His Work. The History of Science Society. Baltimore: Williams and Wilkins, 1928. de Villamil, R.: Newton: Zbe Man. London: Gordon D. Knox, 1931. More, L. T.: Isaac Newton: A Biography New York: Charles Scribner's Sons, 1934. Stukeley, William: Memoirs of Sir Isaac Newton's Life. 1752. Reprint. London: Taylor and Francis, 1936. Sullivan, J. W N.: Isaac Newton, 1642-1727. New York: Macmillan, 1938. 5. Az elem és az elektromágnes - avagy a békacombtól az iránytűig Encyclopaedia Britannica. 1962. See Battery (Vol. 3), Electromagnet (Vol. 8), and Oersted (Vol. 16). Bailar, John C. et al.: Electrochemistry. New York: Academic Press, 1978. Chapter 24. Shamos, M. H. ed.: Great Experiments in Physics. New York: Holt, Rinehart and Winston, 1959. Chapter 9. Shapiro, Gilbert: A Skeleton in the Darkroom. San Francisco: Harper & Row, 1986. Chapter 2. 6. Védőoltás - Edward Jenner, a fejőnő és a himlő Jenner, Edward. Encyclopaedia Britannica. IX Edition. 1878. Vol. 13. Jenner, Edward. Encyclopaedia Britannica. 1962. Vol. 12. Lompere, E. L.: Research, Serendipiry, and Orthopedic Surgery. Journal of the American Medical Association (21 December, 1957): 2070. Clark, W R.: The Experimental Foundations of Modern Immunology. 3d ed. New York:
John Wiley and Sons, 1986. 4-7. 7. A kémiai elemek felfedezése Accidental Scientific Discoveries. Chicago: Schaar and Co., 1955. This book offers articles on oxygen, iodine, and helium. Chemistry. Encyclapaedia Britannica. 1962. Vol. 5. A discussion of the phlogiston theory is given here in connection with the work of Priestley and Scheele. See also Helium (Vol. 11) and Airship (Vol. 1). Oxigén Farber, E. ed.: Great Chemists. New York: Interscience, 1961. This book offers articles on Joseph I'riestley, Carl Wilhelm Scheele, Joseph Louis Gay-Lussac, and Humphry Davy. Moore, E J.: A History of Chemistry. lst ed. New York: McGraw-Hill Co., 1918. Priestley, Joseph: Experiments and Observations on Different Kinds of Air Reprint No. 7. London: Alembic Club. This reprint gives the portions directly related to the discovery of oxygen. Rhees, David J.: A Catalogue to an Exhibit Celebrating the 250th Birthday of Joseph Priestley and the Inauguration of the Center for History of Chemistry. Philadelphia: The Center for the History of Chemistry, 1983. 8. Kéjgáz és éter - avagy az érzéstelenítők Accidental Scientific Discoveries. Chicago: Schaar and Co., 1955. 17. Farber, E. ed.: Great Chemists. New York: Interscience, 1961. Moore, E J. A History of Chemistry. lst ed. New York: McGraw-Hill Co., 1918. Encyclopaedia Britannica. 1962. See Anesthesia and Anesthetics (Vol. 1) and Davy, Sir Humphry (Vol. 7). 9. Wöhler szintetizálja a karbamidot - kezdetét veszi a szerves kémia térhódítása Wöhler, Friedrich. Encyclopaedia Britannica. 1962. Vol. 23. Farber, E. ed.: Great Chemists. New York: Interscience, 1961. 507. Moore, E J.: A History of Chemistry. lst ed. New York: McGraw-Hill Co., 1918. Chapter 12. Wílliams, T. I. ed.: A Biographical Dictionary of Scientists. 3d ed. New York: John Wiley and Sons, Inc., 1982. SGG. Wheland, G. W: Advanced Organic Chemistry. 2d ed. New York: John Wiley and Sons, Inc., 1949. 2. Jaffe, Bemard: Crucibles: The Story of Chemistry. Premier Reprint. Greenwich, Conn.: Fawcett Publications, Inc., 1957. 10. Daguerre és a fotográfia feltalálása Gemsheim, Helmut-Alison Gemsheim: The History of Photography. New York: McGrawHill Book Co., 1969. Chapter G. Photography Encyclopaedia Britannica. 1962. Vol. 17. Schaaf, Larry J.: Nineteenth Century Photographic Processes. Report to the Faculty of the Graduate School of the Universiry of Texas at Austin (August 1973). Chapters 2 and 3. Includes a definitive description of the daguerreorype. 11. Gumi - természetes és mesterséges Vulkanizálás Encyclopaedia Britannica. 1962. See Rubber (Vol. 19) and Goodyear, Charles (Vol. 10). Halacy, D. S., Jr.: Science and Serendipity. Philadelphia: Macrae Smith Co., 1967.
Garrett, A. B.: The Flash of Genius. Princeton, N.J.: D. Van Nostrand Co., 1963. Peirce, B. K.: Trials of an Inventor, Life and Discoveries of Charles Goodyear. New York: Carlton and Porter, 1866. l06. A mesterséges gumi Berenbaum, M. B.: Encyclopedia of Polymer Science and Technology. Vol. 11. New York: Wiley-Interscience, 1969. 425-447. Gaylord, N. G. ed.: Polyethers. New York: Wiley-Interscience, 1962. Chapter 13. Marvel, C. S.: The Development of Polymer Chemistry in America -The Early Days. Journal of Chemical Education 58 (July 1981): 535. 12. Pasteur - „balkezes” és „jobbkezes” molekulák Kauffman, G. B.-R. D. Myers: The Resolution of Racemic Acid. Journal of Chemical Education 52 (December 1975): 777. Pasteur, Louis. Encyclopaedia Britannica. 1962. Vol. 17. Moore, E. J.: A History of Chemistry. New York: McGraw-Hill Book Co., 1918. 204ff. Vallery-Radot, Rene: The Life of Pasteur. Translated from French by Mrs. R. L. Devonshire. 2 vols. New York: McClure, Phillips and Co., 1902. 13. Mesterséges festékek és pigmentek Harrow, B.: Eminent Chemists of Our Time. 2d ed. New York: D. Van Nostrand Co., 1927. 1, 241. Accidental Scientific Discoveries. Chicago: Schaar and Co., 1955. 7. Perkin, W H.: Hofmann Memorial Lecture, Memorial Lectures delivered before the Chemical Society, 1893-1900. London: Gurney and Jackson, 1901. Crowther, J. G.: British Scientists of the Nineteenth Century London: Pelican Books; Penguin Books, 1940-1941. 375. Levinstein, H.: Chemistry and Industry 16 (1938): 1137. Cronshaw, C. J. T: Endeavour 1 (1936): 79. 14. Kekulé, aki megálmodta a molekulák felépítését Accidental Scientific Discoveries. Chicago: Schaar and Co., 1955. 10. Kekule. Encyclopaedia Britannica. 1962. Vol. 13. Benfey, O. T.: Journal of Chemical Education 35 (January 1958): 21. Chemical and Engineering News (November 4, 1985): 22; (January 20, 1986): 3. Weiss, U.-R. A. Brown: Journal of Chemical Education 64 (September 1987): 770. Cannon, W B.: The Way ofan Investigator. New York: W W Norton & Co., 1945. Chapter 5. 15. Nobel - az ember, a találmányok és a díjak Nobel, Alfred Bernhard. Encyclopaedia Britannica. 1962. Vol. 16. Bergengren, Erik.: Alfred Nobel, The Man and His Work. lst English ed. London: Thos. Nelson and Sons, Ltd., 1962. Henriksson, E: The Nobel Prizes and Their Founder, Alfred Nobel. Stockholm: Alb. Bonniers, 1938. Nobel Foundation, ed.: Nobel, The Man and His Prizes. Amsterdam: Elsevier Publishing Co., 1962. Halasi, N.: Nobel: A Biography of Alfred Nobel. New York: Orion Press, 1959. Sohlman, R.-H. Schuck. Nobel, Dynamite and Peace. New York: Cosmopolitan Book Corp., 1929. Pauli, H. E.: Alfred Nobel, Dynamite King-Architect of Peace. New York: L. B. Fischer, 1942.
16. Celluloid és rayon - mesterséges elefántcsont és műselyem Celluloid. Encyclopaedia Britannica. 1962. Vol. 5. Accidental Scientifie Discoveries. Chicago: Schaar and Co., 1955. 43. 17. Friedel és Crafts - egy laboratóriumi balesetből a kémia ipari alkalmazásának új lehetőségei sarjadnak Olah, G. A.-R. A. Dear: Friedel-Crafts and Related Reactions, edited by G. A. Olah. Vol. 1. New York: Interscience Publishers, 1903. Roberts, R. M.-A. A. Khalaf: Friedel-Crafts Alkylation Chemistry New York: Marcel Dekker, Inc., 1984. 18. Hogyan legyünk sikeres régészek? - Úgy, hogy meg sem próbálunk azzá válni! Fagan, Brian: M. The Adventure of Archeology. Washington, D.C.: National Geographic Society, 1985. Ásatások - meglepő eredményekkel Hao, CZ.-C. Hevi-R. Suichu: Out of China's Earth. New York: Harry N. Abrams, lnc., and Beijing: China I'ictorial, 1981. 65. Neanderthal Man. Encyclopaedia Britannica. 1962. Vol. 16. Weaver, Kenneth F. The Search for Our Ancestors. National Geographic (November 1985). Austin American-Statesman (8, 9, 11 January 1985; 14 August 1987; 31 January 1988). Washington Post (January 13, 1985). Tárgyak, melyek maguktól felszínre kerültek Roserta Stone. Encyclopaedia Britannica. 1962. Vol. 19. Andrews, Carol: The British Museum Book of the Rosetta Stone. New York: Peter Bedrick Books, 1985. Cottrell, Leonard ed.: The Concise Encyclopaedia of Archaeology. 2d ed. New York: Hawthorn Books, Inc., 1971. 323, 324. Amikor a természet nyújt segítő kezet Weaver, Kenneth E: The Search for Our Ancestors. National Geographic (November 1985). Fiúk és barlangok Tushingham, A. Douglas: The Men Who Hid the Dead Sea Scrolls. National Geographic (December 1958). Szivacshalászok Bass, George F. Oldest Known Shipwreck Reveals Splendors of the Bronze Age. National Geographic (December 1987). Katzev, Michael L. Resurrecting the Oldest Known Greek Ship. National Geographic (June 1970). Throckmorton, Peter: Oldest Known Shipwreck Yields Bronze Age Cargo. National Geographic (May 1962). - Thirty-three Centuries Under the Sea. National Geographic (May 1960). Weaver, Kenneth E: The Search for Our Ancestors. National Geographic (November 1985). 19. Véletlen csillagászati felfedezések Hannan, Patrick J.-Rustum Roy-John F. Christman: Serendipiry in Chemistry, Astronomy, Defense, and Other Useless Fields. Chemtech (July 1988): 402. Several other serendipitous discoveries, including others in astronomy, are described.
Shipman, Harry L.: Black Holes, Quasars, and the Universe. 2d ed., Boston: Houghton Mifflin Co., 1980. 51ff. Trefil, James S.: The Moment of Creation. New York: Collier Books, Macmillan Publishing Co., 1983. Chapter 1. 20. Véletlenül felfedezett gyógyszerek Inzulin Cannon, Walter B.: The Way of an Investigator. New York: W. W. Norton & Co., Inc., 1945. 72. Sourkes, T. L.: Nobel Prize Winners in Medicine and Physiology. London: AbelardSchuman, 19. 111. Encyclopaedia Britannica. 1962. See Diabeles Mellitus (Vol. 7); Insulin (Vol. 12); Mering, Baron Joseph von (Vol. 15), and Minkowski, Oskar (Vol. 15). Allergia, túlérzékenység és az antihisztaminok Sourkes, T L.: Nobel Prize Winners in Medicine and Physiology. London: AbelardSchuman, 19. 79. Cannon, Walter B.: The Way of an Investigator. New York: W W Norton & Co., Inc., 1945. 71, 179. Encyclopaedia Britannica. 1962. See Allergy and Anaphylaxis (Vol. 1); Immuniry (Vol. 12); and Richet, Charles Robert (Vol. 19). A nitrogén alapú mustárgáz és a rák kemoterápiás kezelése Rhoads, C. P: Journal of Mt. Sinai Hospital, N. Y. 13 (1947): 299. „A” tabletta Djerassi, Carl: The Matring of the Pill. Science 84. 127. Russell E. Marker, personal communication, April 1988. Center for the History of Chemistry News Letten Philadelphia (June 1987): 3. LSD Cohen, Sidney: The Beyond Within: The LSD Story. New York: Atheneum, 1970. Chapters 1 and 9. Hofmann, Albert: The Discovery and Subsequent Investigation on Naturally Occurring Hallucinogens. In Discoveries in Biological Psychiatry, edited by E. J. Ayd, Jr. and B. Blackwell. Philadelphia: Lippincott, 1970. A rákszűrés Classics in Oncology 23 (May/June 1973). Cameron, Charles S.: Dedication of the Papanicolaou Cancer Research Institute. Journal of the American Medical Association 182 (3 November 1962): 556. Stenkvist, B.-R. Bergstrom-G. Eklund-C. H. Fox: Papanicolaou Smear Screening and Cervical Cancer, What Can You Expect? Journal of the American Medical Association 252 (21 September 1984): 1423. Death of ’Dr. Pap’. Medical World News 2 (1962): 46.17. A fény és a csecsemőkori sárgaság Fincher, Jack: Notice: Sunlight may be necessary for your health. Smithsonian (June 1985): 71. Koleszterinreceptorok
Banta, Bob: Austin American-Statesman (27 October 1985). Brown, Michael S. Joseph L. Goldstein: Science 232 (4 April 1986): 34. Curtis, Gregory. Texas Monthly (December 1985). Kolata, Gina. Science 221 (16 September 1983): 1164. 21. Röntgensugarak, radioaktivitás és atommaghasadás A röntgensugarak felfedezése Accidental Scientific Discoveries. Chicago: Schaar and Co., 1955. 57. Encyclopaedia Britannica. 1962. See Röntgen, Wilhelm Conrad (Vol. 19) and X Rays (Vol. 23). Garrett, A. B.: The Flash of Genius. Princeton, N.J.: D. Van Nostrand Co., Inc., 1963. 57. Moore, F. J.: A History of Chemistry. New York: McGraw-Hill, 1918. 252. Nobel Foundation ed.: Nobel, The Man and His Prizes. Amsterdam: Elsevier Publishing Co., 1962. 446-448. Shapiro, Gilbert. A Skeleton in the Darkroom. San Francisco: Harper and Row, 1986. Becquerel felfedezi a radioaktivitást Accidental Scientific Discoveries. Chicago: Schaar and Co., 1955. 47. Becquerel. Encyclopaedia Britannica. 1962. Vol. 3. Wolke, Robert L.: Marie Curie's Doctoral Thesis. Journal of Chemical Education 65 (1988): 561. Mesterséges radioaktivitás és atommaghasadás Lightman, Alan P: To Cleave an Atom. Science 84. 103. Bohr, Niels. Encyclopaedia Britannica. 1962. Vol. 3. 22. Mesterséges édesítőszerek - édesek, mint a cukor, és mégsem hizlalnak Fieser, L. F.-M.: Advanced Organic Chemistry. New York: Reinhold Publishing Co., 1961. 701. Abstracts, Journal of the Chemical Society (1879): 628. A brief summary in English of the original article in the German Journal (see the next reference). Fahlberg, C.-I. Remsen: Ueber die Oxydation des Orthotoluolsulfamids. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 12 (1879): 469. This is the first publication that mentions the sweet taste of saccharin. Journal of the Chemical Society (1927): 3186. Obituary notice For Ira Remsen. O'Brien, L.-R. C. Gelardi: Artificial Sweeteners. Chemtech (May 1981): 274. Bakal, A. L: Functionality of Combined Sweeteners in Several Food Applications. Chemistry and Industry (19 September 1983): 700. Kirk-Othmer ed.: Concise Encyclopedia of Chemical Technology. New York: John Wiley and Sons, Inc., 1985. 1147. 23. Biztonsági üveg Glass. Encyclopaedia Britannica. IX Edition. 1878. Vol. 10. Glass. Encyclopaedia Britannica. 1962. Vol. 10. Boyd, David C.-David A. Thompson: Glass. Encyclopedia of Chemical Technology. Vol. 11. 3d ed. New York: John Wiley and Sons, 1982. Lavin, Edward-James A. Snelgrove: Vinyl Polymers. Encyclopedia of Chemical Technology. Vol. 23. 3d ed. New York: John Wiley and Sons, 1982. Sowers, Robert M.: Laminated Materials, Glass. Encyclopedia of Chemical Technology. Vol. 13. 3d ed. New York: John Wiley and Sons, 1982. Wilson, J.: Safety Glass: Its History, Manufacture, Testing, and Development. Journal of
the Society of Glass Technology 16 (1932): G7. Face-Saving Windshields. DuPont Magazine (September-October 1986): 20. 24. Antibiotikumok - a penicillin, a szulfonamidok és a magcininek A penicillin: Fleming, Florey és Chain Ludovici, J.: Nobel Prize Winners. London: Arco Publishers Ltd., 1957. 165. Kauffman, G. B.: Maize, Melon and Mould-Keys to Penicillin Production. Education in Chemistry 17 (1980): 180. Abraham, E. P: Introduction. In Chemistry and Biology of β-Lactam Antibiotics, edited by R. B. Morin and M. Gorman. Vol. 1. New York: Academic Press, 1982. Sourkes, T L.: Nobel Prize Winners in Medicine and Physiology. London: AbelardSchuman, 1966. 235. Garrett, A. B.: The Flash of Genius. Princeton, N. J.: D. Van Nostrand Co., Inc., 1963. 31. Halacy, D. S. Jr.: Science and Serendipity. Philadelphia: Macrae Smith Co., 1967. 31. Fieser, L. E and M. Topics in Organic Chemistry. New York: Reinhold Publishing Corp., 1963. 309, 313ff. Accidental Scientific Discoveries. Chicago: Schaar and Co., 1955. 35. Szulfonamidok. Domagk, Fourneau és a Trefouel házaspár Northey, E. H.: The Sulfonamides and Allied Compounds. American Chemical Society Monographs. New York: Reinhold Publishing Corp., 1948. 1 fF Sourkes, T. L.: Nobel Prize Winners in Medicine and Physiology. London: AbelardSchuman, 1966. 214. Silverman, M.: Magic in a Bottle. Ncw York: Macmillan: 1941. 283ff. Noller, C. R.: Chemistry of Organic Compounds. 3d ed. Philadelphia: W B. Saunders Co., 1965. 534. Solomons, T. W. G.: Fundamentals of Organic Chemistry. 2d ed. New York: John Wiley and Sons, 1986. 743. Domagk, Gerhard. Encyclopaedia Britannica. 1962. Vol. 7. Magaininek: antibiotikum egy béka bőréből Okie, Susan (Washington Post Service). Austin American-Statesman (30 July 1987). Chemical and Engineering News (3 August 1987): 22. 25. Nejlon - a hidegen húzás fortélya Marvel, C. S.: The Development of Polymer Chemistry in America - The Early Days. Journal of Chemical Education 58 (July 1981): 535. Farber, E. ed.: Great Chemists. New York: Interscience, 1961. 1600. 26. Polietilén - hála a szivárgó és piszkos reakcióedényeknek! Swallow, J. C.: The History of Polythene. Polythene - The Technology and Uses of Ethylene Polymers, edited by A. Renfrew. 2d ed. London: Iliffe and Sons, Ltd., 1960. Chien, J. C. W : Coordination Polymerization, A Memorial to Karl Ziegler. New York: Academic Press, Inc., 1975. Friedrich, M. E. P-C. S. Marvel: The Reaction Between Alkali Metal Alkyls and Quaternary Arsonium Compounds. Journal of the American Chemical Society 52 (1930): 376. This article briefly mentions the polymerization of ethylene by butyllithium. Owen, E. D. ed.: Degradation and Stabilization of PVC. London: Elsevier Applied Science Publishers, 1984. Chapter 1. Myerly, Richard C.: Journal of Chemical Education 57 (1980): 437.
Price, Charles C. etal.: Journal of the American Chemical Society 78 (1956): 690. 27. Teflon - az atombombától a serpenyőig The American Institute of Chemists. The Original Teflon Man. The Chemist (May 1985): 4. Midgely, T., Jr.: The Perkin Medal address. Journal of Industrial and Engineering Chemistry 29 (1937): 241. Plunkett, Roy J.: The History of Polytetrafluoroethylene Discovery and Development. Paper given at the AAAS Meeting in Philadelphia, May 1986. 28. Benzingyártás - virágos elképzelések és a földgáz benzinné alakítása Robert, Joseph C.: Ethyl, A History of the Corporation and the People Who Made It. Charlottesville, Va.: University of Virginia Press, 1983. 104ff. Chemical and Engineering News (22 June 1987). 29. Gyógyszerek, amelyek véletlenül másra hatottak, mint amire kitalálták őket Aszpirin Badger, G. M.: In Proceedings of the Royal Australian Chemical Institute. October 1973. 273. Van, Jon (Chicago Tribune Service). Austin American-Statesman (February 16, 1988): C9. Pszichoaktív gyógyszerek Snyder, Solomon H.: Medicated Minds. Science 84. 141. Center for the History of Chemistry News Letten Philadelphia (Fall 1986): 6. Antiaritmiás szerek: hogy éjnek évadján ki ne ugorjon helyéről a szívünk! Katz, R. L.-G. J. Katz: In Lidocaine in the Treatment of hentricular Arrhythmias: Proceedings of a Symposium held in Edinburgh in September 1970, edited by D. B. Scott and D. G. Julian. Edinburgh: E. and S. Livingstone, 1971. 112. Burstein, Charles: Treatment of Acute Arrhythmias During Anesthesia by Intravenous Procaine. Anesthesiology 7 (1 March 1946); 113. Minoxidil: ez hajmeresztő! Steinbrook, Robert (Los Angeles Times Service). Austin American-Statesman (21 September 1986). Rumsfield, J. A.-D. P West-V Fiedler-Weiss: Topital Minoxidil Therapy for Hair Regrowth. Clinical Pharmacy 6 (May 1987): 386. Stern, Robert S.: Topital Minoxidil. Archives of Dermatology 123 (January 1987): 62. Topital Minoxidil for Baldness, The Medical Letter on Drugs and Therapeutics 29 (September 1987): 87. Interferon: a rák és az ízületi gyulladás ellenszere Taylor-Papadimitriou, Joyce ed.: Interferon: Their Impact in Biology and Medicine. Oxford: Oxford University Press, 1985. Interferon found to relieve arthritis. Austin American-Statesman (AP) (October 9, 1985). 30. Gyógyszerek szennyvízből és sárból Kefalosporinok Abraham, E. P Introduction. In Chemistry and Biology of β-Lactam Antibiotics, edited by R. B. Morin and M. Gorman. Vol. 1. New York: Academic Press, 1982. Manhas, M. S.-A. K. Bose: β-Lactams: Natural and Synthetic. New York: Wiley-
Interscience, 1971. Part 1, 31-49. Research papers by E. P Abraham and co-workers in the Biochemical Journal, Vol. 50, 168 (1951); Vol. 58, 94 (1954); Vol. 79, 377 (1961). Gregory, G. I. ed.: Recent Advances in the Chemistry of β-Lactam Antibiotics. Proceedings of the Second International Symposium, Cambridge, England. London: The Royal Society of Chemistry, 1981. Hodgkin, D. C.-E. N. Maslen: Biochemical journal 79 (1961): 393. Brown, A. G.-S. M. Roberts eds.: Recent Advances in the Chemistry of β-Lactam Antibiotics: Proceedings of the Third International Symposia, Cambridge, England. London: The Royal Society of Chemistry, 1985. Glatt, A. E.: Third-Generation Cephalosporins. Physician Assistant (January 1986). Ciklosporin Borel, J. F.: In Cyclosporin A: Proceedings of an International Conférence on Cyclosporin A, Cambridge, England, edited by D. J. G. White. Amsterdam: Elsevier Biomedical Press, 1982. Kolata, Gina: Drug Transforms Transplant Medicine. Science (July 1983,): 40. 31. Brown és Wittig - a bór és a foszfor szerepe szerves anyagok mesterséges előállításában Hidroboráció Brown, H. C.: Hydroboration. New York: W A. Benjamin, Inc., 1962. Chapter 2. Brown, H. C.: Boranes in Organic Chemistry. Ithaca, N.Y: Cornell University Press, 1972. 258. Loudon, G. Mare: Organic Chemistry. Reading, Mass.: Addison-Wesley Publishing Co., 1984. 916, 917. The Robert A. Welch Foundation. Research Bulletin N. 33 and Program of the XVII Conference on Chemical Research (5-7 November 1973). Houston, Texas. Alkénszintézis March, J.: Advanced Organic Chemistry. 2d ed. New York: Wiley-Interscience, 1985. 845. Wittig, G.-G. Geissler: The Course of Reactions of Pentaphenylphosphorus and Certain Derivatives. Annalen der Chemie 580 (1953): 44. Wittig, G.-U. Schoellkopf: Triphenylphosphinemethylene as an Olefin forming Reagent. Chemische Berichte 97 (1954): 1318. Wittig, G.: Variationen zu einem Thema von Staudinger; ein Beitrag zur Geschichte der Phosphororganischen Carbonylolefinierung. Pure and Applied Chemistry 9 (1964): 245. Contains a summary in English. Nobel Prizes. Encyclopaedia Britannica, Yearbook for 1980. 101. 32. Polikarbonát - ez aztán kemény! Fox, D. W: From Plant Pigments to Polymers. The Chemist (September 1987): 12. 'Ihis is the text of Dr. Fox's 1987 Chemical Pioneer Address. Fox, D. W : Polycarbonates. In Encyclopedia of Chemical Technology Vol. 18. 3d ed. New York: John Wiley and Sons, 1982. 479. 33. A tépőzár és társai - a modern életvitel mindennapos kellékei és véletlen felfedezesük A tépőzár: a bogáncsoktól az űrhajókig Brochures published by Velcro USA, Inc. Cocklebur. Encyclopaedia Britannica. 1962. Vol. 5.
A lebegő szappan; kukorica- és búzapehely Fichter, George: United Airlines Magazine 31 (October 1986): 87, 90. Post-it Hutchinson, Julie: Austin American-Statesman (1 September 1985). Brochure available from the 3M Company, courtesy of Rich Sanders in the Technical Services Department and Judy Boroski, Staff Marketing Services, St. Paul, Minn. 34. DNS - az élet spirálja Watson, James D.: The Double Helix, New York: Atheneum, 1968. Watson, James D.-F. H. C. Crick: A Structure fon Deoxyribose Nucleic Acid. Nature 171 (1953): 737, 748. 35. Feltevések, tévképzetek és véletlen balesetek a szerves anyagok szintetizálásában Encyclopaedia Britannica, Yearbook for 1970. See Barton, Derek H. R. 138 and Hassel, Odd, 149. Barton, D. H. R.: In Stereochemistry of Organic and Bioorganic Transformations, edited by W Bartmann and K. B. Sharpless. Weinheim, Federal Republic of Germany, VCH Verlagsgesellschaft mbH, 1987. 205. Barton, D. H. R.: Experientia 6 (1950): 316. Barton, D. H. R: The Invention of Organic Reactions Useful in Bioorganic Chemistry. In Frontiers in Bioorganic Chemistry and Molecular Biology; edited by Yu. A. Ovchinnikov and M. N. Kolosov. Elsevier/North-Holland Biomedical Press, 1979. Barbier, M.-D. H. R. Barton-M. Dews-R. S. Topgi: A Simple Synthesis of the Tropone Nucleus. Journal of the Chemical Society, Chemical Communications (1984): 743. 36. Kémiai koronák Winners of Nobels in Chemistry and Physics. New York Times (October 19, 1987). Nobel Prizes: U. S., French Chemists Share Award. Chemical and Engineering News (19 October 1987): 4. Progress Made in Synthesizing Enzyme Mimics. Chemical and Engineering News (19 October 1987): 30. Chemistry in the Image of Biology. Science (30 October 1987): 611. DuPont Magazine, College Report supplement (January-February 1988). Industrial Chemist (February 1988): 22. An interview with Charles J. Pedersen. Pedersen, C. J.: Cyclic Polyethers and Their Complexes with Metal Salts. Journal of the American Chemical Society 89 (1967): 7017. Pedersen, C. J.: The Discovery of the Crown Ethers (Nobel lecture). Angewandte Chemie, International Edition in English 27 (1988): 1021. Epilógus: Hogyan lesznek a véletlenekből felfedezések? Lenox, Ronald S.: Journal of Chemical Education 64 (1985):82.
Névmutató A Nobel-díjjal kitüntetett tudósok nevét vastag szedéssel jeleztük. Abraham, Sir Edward Agenbroad, Larry Akhmim, Egyiptom Albert, Monaco hercege Albright, William F. Amarillo, Texas Amerikai Kelet-kutató Szakcsoport, Jeruzsálem Amerikai Mezőgazdasági Minisztérium Északi Regionális Kutató Laboratóriuma, Peoria Amerikai Rákellenes Társaság Amerikai Tudósok Szövetsége Andrews, Carol Arago, Francois Jean Arkhimédész Arlberg-alagút Athéni Egyetem Atomtudósok Szövetsége Audrieth, L. F. Aurignac, Franciaország Austin, Texas Ayrshire, Skócia Baeyer, Adolf von (kémia, 1905) Baldwin, Jack Ballard, Robert D. Ban Chang, Thaiföld Banks, Sir Joseph Banting, Frederick Grant Barton, Sir Derek Harold Richard (kémia, 1969) BASF Bass, George F. Bauman, E. Becquerel, Henri (fizika, 1903) Beddoes, Thomas Beduin fiú Bell, Jocelyn Bell Laboratórium Benedictus, Edouard Benfey, D. T. Berlini Egyetem Berzelius, Jons Jacob Best, Charles Herbert Biot, Jean Baptiste Birbeck College, Londoni Egyetem Biskupin, Lengyelország Black-hegység, Dél-Dakota Bodrum, Törökország
Bohr, Niels (kémia, 1922) Bonni Egyetem Borel, Jean Borogyin, Alekszander Bouchard, Pierre Francois Xavier Bragg, Sir Lawrence Brahms, Johannes Brandenberger, Stanley Braunschweigi Műszaki Főiskola Breuil, Henri abbé Brewster, Sir David Briggs, Alton Brit Telefonhálózat-építő Vállalat British Museum Brotzu, Giuseppe Brown, Herbert C. (kémia, 1979) Brown, Michael Stuart (orvostudomány, 1945) Brown, R. A. Bueding, dr. Ernest Bunsen, Robert Wilhelm Burstein, Charles őrnagy Cade, John Cagliari, Szardínia Cajori, Florian Calcott, William Stansheld Calvin, Melvin (kémia, 1961) Cambridge Egyetem Cameron, Charles S. dr. Carlsson, Arvid Caro, Heinrich Carothers, Wallace Hume Central Pacific vasúttársaság Chain, Ernst Boris (orvostudomány, 1945) Chang, Clarence Chardonnet, Hilaire de Chargaff, Erwin Chicagói Egyetem Chinchon grófné Christy, James Churchill, Sir Winston Ciba Gyógyszergyár Rt. Clark, W. R. Clement, N. Cline, Henry Clinton, New York kormányzója C. N. R. S. Cohen, Sidney dr. Coinder, Jean Francois Collins, Arnold Coloradói Természettudományi Múzeum Colton
Columbia Egyetem Compere, E. L. Conant, James B. Cook kapitány Cooley, Samuel Cornell Egyetem Cornell Egyetem Orvosi Fakultás Coulomb, Charles Augustin de Courtois, Bernard Crafts, James Mason Cram, Donald J. (kémia, 1987) Crick, Francis (orvostudomány, 1962) Cronshaw, C. J. T. Crookes, Sir William Curie, Irène (kémia, 1935) Curie, Marie Sklodowska (fizika, 1903; kémia, 1911) Curie, Pierre (fizika, 1903) Daguerre, Louis Jacques Mandé Daidalosz dakron Dale, Henry Hallett (orvostudomány, 1936) Dandridge, A. G. Danti, Egnazio Dart, Raymond Daugherty, Richard Davy, Sir Humphry Dean, J. N. Dear, R. E. A. Delay, Jean deMestral, George Deniker, Pierre Denison, Walt Desormes, C. Dexter, Kansas Djerassi, Carl Doering, William von Eggers, mesterséges kinin Domagk, Gerhard (orvostudomány, 1939) Donohue, Jerry druidák Dumas, André DuPont Rt. École Műszaki Egyetem Egyesült Államok Tengerészeti Obszervatórium Egyesült Karbid Művek Ehrlich, Paul Einstein, Albert (fizika, 1921) Endo, Akiro Ericson, Leif Eschenmoser, Albert esszénusok
Fahlberg, C. Faraday, Michael Ferdinánd, II. (Aragóniai) spanyol király Fermi, Enrico (fizika, 1938) Fiedler-Weiss, Virginia Fieser, Louis F. Figgins, Jesse Finsen, Niels (orvostudomány, 1903) Fiorelli, Giuseppe Fischer, Emil (kémia, 1902) Fittig, Rudolph Fleming, Sir Alexander (orvostudomány, 1945) Florey, Howard Walter (orvostudomány, 1945) Flory, Paul J. (kémia, 1974) Foerster, dr. Richard Folkes, Martin Folsom, Új-Mexikó Fourneau, M. Fowler, George Fox, Daniel W. Frankland, Edward Franklin, Benjamin Franklin, Rosalind Freiburgi Egyetem Freontermék Osztály, DuPont Friedel, Charles Friedrich, M. E. P. Frisch, Otto R. Frisch, Ragnar Fry, Art Gay-Lussac, Joseph Louis Geigy Gyógyszergyár Rt. Geissler, Georg General Electric Rt. General Motors Hűtőház-Fejlesztési Részleg Gent, Belgium Gibson, R. O. Giesseni Egyetem Glasgow-i Egyetem Gmelin, Leopold Goldstein, Joseph Leonard (orvostudomány, 1985) Goodyear, Charles Goodyear Gumi Rt. Gore, Albert Gorman, Chester Göttingeni Egyetem Graebe, Carl Gray, Tom Greifswaldi Egyetem Groves, Leslie R. főhadnagy
Hahn, Otto (kémia, 1944) Hall, Charles Martin Harvard Egyetem Hassel, Odd (kémia, 1969) Hattangadi, Shekhar Heidelbergi Egyetem Helmholtz, Hermann von Henne, Albert Henry, Joseph Herculaneum Heroult, P. L. T. Hertz, Heinrich Hess, Sofie Heumann, Karl Hewish, Anthony Heyerdahl, Thor Hill, Julian Hillebrand, W. H. Hindenburg léghajó Hinsey, dr. Joseph C. Hodgkin, Dorothy Crowfoot (kémia, 1964) Hoerlein, Heinrich Hoff, Jacobus van’t (kémia, 1901) Hofmann, Albert Hofmann, August Wilhelm von Hoffmann, Felix Hoffmann - La Roche Rt. Holzkamp, E. Hor Springs, Dél-Dakota Hunter, John Hyatt, Isaiah Hyatt, John Wesley I. G. Farbenindustrie Illinois Egyetem Illinois Egyetem Orvosi Kara Imperial College, a Londoni Egyetem Természettudományi és Műszaki Főiskolai Kara Indianai Egyetem Ingenhousz, J. Inhoffen, Hans 139 Isaacs, Alick Izabella, I. (Kasztíliai) spanyol királyné Jackson, Charles T. Janssen, Pierre Jefferson, Thomas Jenner, Edward Jewett, Frank F. Johanson, Donald Johns Hopkins Egyetem Joliot, Frèdèric (kémia, 1935)
Joubert, J. F. Kaiser Wilhelm Intézet Kansas Egyetem Kekulé, August Kellogg, John Harvey Kellogg, Will Keith Kendall, Edward Calvin Kenyon Főiskola Kettering, Charles F. Kieli Egyetem Kilmarnock Akadémia Kings College Kinsky, Bertha Kirchhoff, Georg Robert Klarer, Joseph Kohler, E. P. Kolbe, Hermann Kolumbusz, Kristóf Kuhn, dr. Roland Kumrán, Palesztina Kundt, August Kyrenia, Ciprus Laborit, Henri Lang, William H. Lartet, Edward Lavoisier, Antoine Laurent Leakey, Mary LeBel, Hoff és Joseph Lehn, Jean-Marie (kémia, 1987) Lenard, Philipp Lenox, Ronald S. Liebermann, Carl Liebig, Justus von Lightman, Alan Lindenman Linné, Carl von (Carolus Linnaeus) Linstead, R. P. Lister, Joseph Lockyer, J. Norman Loewi, Otto (orvostudomány, 1936) Londinium Londoni Egyetem Londoni Egyetem Szent Mária Kórháza Londoni Skót Önkéntesek, vízilabdacsapat Long, Crawford W. lovasztatin Ludlow, Daniel Lundelius, Ernest Macintosh, Charles
MacLeod, John James Richard makah indiánok Manchester Főiskola Marburg Egyetem Mark, Herman Marker, Russell Earl Marvel, Carl S. („Gyalogkakukk”) Maryland Egyetem Maslen, E. N. Massachusetts Állami Kórház Massachusettsi Műszaki Egyetem (M. I. T.) Max Planck Intézet McJunkin, George Meitner, Lise Mengyelejev, Dimitrij Merck Gyógyszergyár, Sharp és Dohme Mering, Joseph von Mevacor mevinolin Mexikóváros Mietzsch, Fritz Midgley, Thomas ifj. Minkowski, Oscar Mitrász főisten Mitscherlich, Eilhard MMM (3M) Rt. Mobil Oil Társaság Montecatini Vállalat Montignac, Franciaország More, L. T. Morfian, Thomas dr. Morton, William T. G. Münsteri Patológiai Intézet Mylar Napóleon Natta, Giulio (kémia, 1963) Nemzeti Gyermekgyógyászati és Fejlődéstani Intézet Nemzeti Rádiócsillagászati Obszervatórium Newton, Guy Newton, Isaac Sir Niepce, Joseph Nicephore Nieuwland atya Nobel, Alfred Nobel, Emil Nobel, Immanuel Northumberland, Pennsylvania Notre Dame Egyetem Oak Ridge Nemzeti Laboratórium Oberlin Főiskola Oersted, Hans Christian
Ohiói Állami Egyetem Oklahomai Egyetem Olah, G. A. Onkológiai Intézet, Moszkva Oslói Egyetem Oxfordi Egyetem Ozette, Washington Paganini, Niccolo Pannett, Charles Aubrey Papanicolaou, George Nicholas dr. Párizsi Egyetem Pasteur Intézet, Párizs Pasteur, Louis Patrick, Joseph Cecil Pauling, Linus (kémia, 1954; béke, 1962) Pauling, Peter Pedersen, Charles J. (kémia, 1987) Pechukas, A. Pearson, George Peebles, James Peirce, Bradford K. Pelletier, Pierre Joseph Pennsylvania Egyetem Penzias, Arno Perkin, William Perrin, M. W. Phipps, James Pitt, William Pittsburghi Egyetem Orvosi Fakultása Pittsburghi Síküveggyár Rt. Plinius, id. Plunkett, Roy J. Pompeji Price, Charles C. Priestley, Joseph Princeton Egyetem Procter and Gamble Rt. Procter, Harley Purdue Egyetem Qin Shihuangdi császár Raistrick, Harold Ramsay, Sir William (kémia, 1904) Ramszesz fáraó, II. Rayleigh, Lord John William Strutt (fizika, 1904) Rebok, Jack Regnault, Victor Reid, Emmett Reifenstein, Edward Remsen, Ira
Richet, Charles Robert Roberts, Frank ifj. Robertson, J. M. Roosevelt, Eleanor Roosevelt, Franklin Delano, ifj. Roosevelt, Franklin Delano Rosenkranz, George Rosetta, Egyiptom Ross, Anne Röntgen, Wilhelm Conrad (fizika, 1901) Rudnick, dr. Seth Rue, Warren de la Rutherford, Lord Ernest (fizika, 1908) Sandoz Laboratórium Sanger, Frederick Sankyo Gyógyszergyár Rt. Scheele, Carl Wilhelm Schlatter, James M. Schlesinger, H. I. Schöllkopf, Ulrich Schou, Mogens Schreus, Hans dr. Schroeder, Herman Scotchgard Skót Festék Kft. Shelburne grófja Shumway, Norman dr. Silver, Spencer Silverman, M. Simplon-alagút Smithsonian Intézet Snyder, Solomon H. dr. Sobrero, Ascanio Sohlman, Ragnar Sorbonne Egyetem, Párizs Southworth, J. L. Sperry, Roger (orvostudomány 1981) Spy, Belgium Staelin, David Stanford Egyetem Starzl, dr. Thomas Standinger, Hermann Sternbach, Leo Stockard, Charles Rupert Strasbourgi Egyetem Strassman, Fritz Stukeley, William Sturgeon, William Subba Rao, B. C. Suttner, Arthur von Suttner, Bertha von
Sveda, Michael Swallow, J. C. Swammerdam, Jan Syntex Szent Gotthárd-alagút Szent-Györgyi Albert (orvostudomány, 1937) Szent Julian-erőd Szilárd Leó szíriai érsek Taung-gyerek terilén Tengeri Régészeti Intézet Természettudományi Múzeum, Párizs Texas Egyetem, Austin Texas Egyetem Egészségügyi Tudományos Központja, Dallas Texasi A&M Egyetem Throckmorton, Peter Titanic Titusville, Florida Tobey, dr. George Tollond-mocsár, Dánia Torontói Egyetem Townes, Charles Hard (fizika, 1964) Traut, dr. Herbert Frederick Trefouel, Jacques és Julia Trever, John C. Tübingeni Egyetem Tutanhamon, egyiptomi fáraó Ulu Burun, Törökország Uppsalai Egyetem Utrechti Műszaki Technikum Vallery-Radot, René Vezúv Viktor Emánuel, II. Vinci, Leonardo da Volta, Alessandro Voltaire Washington Főiskola Washington, George Washingtoni Állami Egyetem Watanabe, Yoshio Watson, James (orvostudomány, 1962) Watt, Sir Robert Watson Wayne Állami Egyetem Webster, Daniel Weiss, U. Wells, Horace
Wilke, G. Wilkins, Maurice (orvostudomány, 1962) Williams Főiskola Williams, G. Melville dr. Wilson, Robert Wisconsin Egyetem Wittig, Georg (kémia, 1979) Witwatersrandi Egyetem Wöhler, Friedrich Woodward, Robert B. (kémia, 1965) Wright Junior College Wright, SirAlmroth Wurtz, Charles Adolphe Würzburgi Egyetem Young, Stephen Zappacosta, Anthony dr. Zasloff, Michael dr. Zeppelin, Ferdinand von, gróf Ziegler, Karl (kémia, 1963) Zoecon Gyógyszergyár Rt.
Tárgymutató α-spirál A-vitamn, tonnaszám ABS-polimerek acetát acetát-rayon acetilén acél adenin és timin adrenalin agyagkatonák, agyaghadsereg aldoszteron alizarin alkének alkimisták alkoholok, aldehidekből és ketonokból allergia alumínium a földkéregben Wöhler által tiszta formában kinyert alumínium-klorid alumínium-trietil amil-benzol aminosavak ammónium-cianát anilinlila antiaritmiás szerek antibiotikumok antidepresszáns antihisztaminok antimon-trifluorid antracén anyagösszetétel, a neyloné anyarozs, mérgező alkaloidjai aszpartil-fenil-alanin-metil-észter aszpirin Atabrin atomkor atommaghasadás Aurignac-barlang azofesték azték korong, Mexikóvárosban talált β-laktám antibiotikum balesetek balkezes kristályok balra forgató (tulajdonság) ban chang-i leletegyüttes bauxit
benzin, magas oktánszámú benzingyártás benzofenon benzol Kekulé benzolgyűrűs elmélete béka bőréből izolált gyógyszer békacomb és elektromosság biliárdgolyók bilirubin Bioferon Biskupin faluja bisz-guajakol biszfenol-A biztonsági üveg biztonságos film bojtorján borkősav bór, szerves anyagok szintézisét segítő bölcs belátás bőröv, kétrétegű bronz bronzkori fémtárgyak bronzkori hajó Ulu Burunnál bronzkori hajóroncs Törökország partjainál butadién búvármaszk búzapehely B12-vitamin camera obscura CD-lemez cecropinok celluloid cellulóz cellulóz-acetát cellulóz-nitrát Cephalosporium acremonium cézium ciklamátok ciklikus éterek ciklohexánok ciklosporin A cisz- és transz-kötések citozin cukorbetegség C14-izotópos (radiokarbon)kormeghatározás C-vitamin ([+]-aszkorbinsav) csecsemőkori sárgaság csirke- (baromfi-) kolera dagerrotípia dakron
demotikus demotikus írás dezoxiribóz ducid, hat szénatomos diamin, hat szénatomos dibór difenil-karbonát dinamit, feltalálása dioszgenin dipólusnyomaték divinilacetilén DNS (dezoxiribonukleinsav) dopamin edzett üveg égés egyiptomi királynő-szobor, Akhmim, Egyiptom elefántcsont, mesterséges „elefántcsont” szappan elem (mint elektromos áramforrás) élesztő életerőtan/vitalizmuselmélet (vis vitalis elv) epoxy resins érzéstelenítők éter (dietil-éter) etil-benzoát etil-benzol etil-sztearát etilén-diklorid fahéj fahéjsav fájdalomcsillapító gyógyszerek fehérjemolekulák fejőnő fenol (karbolsav) festőbuzér (Rubia tinctorum), buzérgyökér feszültség (volt) fixírsó (nátrium-tioszulfát) fizikai Nobel-díj flogisztonelmélet fluoreszkáló fénycsövek fogamzásgátlók, szájon át szedhető Folsomi indián relikviák folttisztító foszfor, szerves anyagok szintézisét segítő foszforeszkálás foszforsav foszforvegyületek foszgén fotokémiai eljárás fotoszintézis
Friedel-Crafts-reakció ftalocianinok γ-lakton galvánelem „gazda-vendég” kémia gázkromatográfiai vizsgálat gázmaszkok szemüveglencséi genetikai felépítés gipszöntvények, pompeji áldozatok élethű másolatai glükóz (dextróz) gombák görög hajó Ciprus partjainál Gram-negatív baktériumok Gram-pozitív baktériumok gravitáció (a tömegvonzás törvénye) GRS (Sztirol-típusú Kormányzati Gumi) guajakol guanin guanin-citozin pár (G-C) gumi mesterséges guttapercha gyerekcipők, tépőzáras hallucinogének hasnyálmirigy, kutyáé „hasonló a hasonlóval” elv hastífusz Herculaneum Hevea brasiliensis hidegen húzás, poliészterek és poliamidok gyártása hidroboráció hidrogén hidrogénkötések 18-hidroxi-ösztron hieroglifák, egyiptomi higany-oxid („vörös higanyhamu”) himlő hínár hiperkoleszterinémia (FH-betegség) hologram, a Taung-gyermek koponyájáról Holt-tengeri tekercsek hólyagmedúza húgysav idegimpulzusok imipramin immunreakció-képesség elnyomása, a cikloszporin A hatása immunrendszer Imperial Vegyi Művek (ICI)
indigó infravörös analízis interferonok, gének klónozása inzulin iránytű és elektromágnesesség izobután izomerek izoprén a mesterséges gumi előállításához izopropil-alkohol izopropil-benzol jamgyökér, mexiói „jezsuita kéreg” jobbkezes kristályok jobbra forgató (tulajdonság) jód „júdeai aszfalt” kalcium kámfor kantalupdinnye katódsugarak kefalosporin C kefalosporin N kefalosporin P kefalosporinok kéjgáz kelátképződés kémiai koronák kémiai Nobel-díj ketonok kínafa kinin Perlon mesterséges előállítási kísérlete kiralitás klorokinin kloromicetin kloroprén klór- és fluortartalmú szénhidrogének klór-promazin klórgázok, a Thiokol vegyi kutatásaiban kolchicin koleszterinreceptorok kollodium konformáció konformációs analízis kopolimer „koronaéterek” kortikoszteron-acetát kortizon kovaföld
kőszénkátrány köszvény kriolit kriptandok kriptátok kripton kukoricadarálási melléktermék kukoricapehely kumarin kumráni barlangok láncreakció Langerhans-szigetek Lascaux-barlang latex lázcsillapító LDL (alacsony töménységű lipoproteinek) L-dopa lebegő szappan légzés, állatoké legyek a vizelet körül lépfene leukémia (fehérvérűség) „levegő” Librium Lindow-ember lítiumsó lizozim lőgyapot lökhárító LSD (lizergsav-dietil-amid) magcininek magfúzió mágneses audioszalagok malária maláriaparazita mályvaszín mamutok, a Black-hegységben mániás-depresszió Markovnyikov-szabály masztodonok, Austinban megfestő technika megfigyelő léghajó, nem merev vázas méhrák mesterséges gumi mesterséges radioaktivitás mesterségesen előállított „természetes” gumi metanol metán mikrofilm minoxidil
molekulamodellek monasztralkék monomerek múmiák mustárgáz, kén alapú műanyagok „mülheimi légköri nyomású etilénpolimerizáció” Mylar „Nagy Bumm” nátrium-borohidrid nátrium-ciklohexil-szulfamát nátrium-poliszulfid Neander-völgyi ősember nejlon összetétele nejlon-6,6 neonreklámok neopentán Neoprene neurózis nitrogén nitrogén mustárgázok nitroglicerin Nobel-békedíj Nobel-díj, orvosi 19-norprogeszteron novokain női egyenjogúság nukleáris energia NutraSweet nyugtatók obszidián ón optikai aktivitás oxigén oxigén mint katalizátor Ozette indián ereklyéi ösztradiol ösztron ötvözet pajzsmirigytúltengés (golyva) „Pap-teszt” parazita kórokozók Parkinson-kór pasztörizálás penészgombák penicillin
penicillin N Penicillium penészgomba peptidek „perzselő lencse” pestis Petri-csésze pilótafülke polariméter poláros fény poli(vinil-butirin) gyanta poli(vinil-klorid) (PVC) poliamidok polietilén alacsony fajsújú és elágazó műanyag fóliák nagy fajsúlyú, lineáris polietilén-oxid törékenységének csökkentése „vetőmagszalag” vizes bázisú festékek besűrítése vízvezeték- és locsolócsövek polietilén-oxid és polipropilén-oxid poliészterek polikarbonátok polimer polipropilén polisztirol polisztirolhab polónium Pompeji Post-it progeszteron Prontosil propil-alkohol propilén-etilén kopolimerek propilén és polipropilén pszeudovéletlen pszichoaktív gyógyszerek pulzárok Qin császár sírja quina-quina fák quinacrine racém típusú keverék rezolválása racémsav radarkábelek szigetelése radioaktív karbonizotóp (C14) rádióantenna radioizotópos kormeghatározás radiokarbon rádium
ragasztó ragasztó, „időlegesen tartós” rakéta-üzemanyag rayon repülőgép-üzemanyag repülőgépek benzintankbélése, Thiokol gumiból reumatikus ízületi gyulladás réz réztárgyak, a tengerfenékről robbanó zselatin rosette-i kő röntgensugarak rubídium rugalmas gondolkodás salétrom (kálium-nitrát) salétrom-oxid (kéjgáz) „sárból” kinyert gyógyszerek sárgaréz Scotchgard (seb)fertőtlenítő szerek, mesterségesen előállított selyem műselyem Silver Stone skisztoszomiázis skisztoszómák skizofrénia sisakok síkbeli atomi elrendeződés Staphylococcus baktériumok staphylococcusos vérmérgezés streptococcusos fertőzés szacharin szapogeninek székkonformáció szélvédők rétegelt (laminált) „szénből, levegőből és vízből előállított szintetikus selyem” (nylon) szén-dioxid szénhidrogének szén-oxigén kettős kötés átalakítása szén-szén kettős kötéssé szén-szén kettős kötés Szent Antal tüze szennyeződés szennyeződés a kiinduló anyagban szennyvíz szervátültetések szerves kémia, definíciója szerves vegyületek szervetlen vegyületek
szexuális forradalom szilícium-alumínium katalizátor (ZSM-5) szivacshalászok szívátültetés (transzplantáció) sztirol (vinilbenzol) szulfamátok szulfanil alapú gyógyszerek szulfanilamid szulfapiridin szulfatiazol szulfonamidok tabletta, „a” fogamzásgátló Taung-gyerek tautomerikus formák teflon - poli(tetrafluor-etilén) az atombombagyártáshoz termékek tehénhimlő tengerimalac, kísérletekhez használt tengerirózsa tereftálsav térfogat, szabálytalan alakú tömör tárgyaké terilén természetes polimerek tesztoszteron textilipar Thalidomide Thiokol timin tirrénbíbor tisztított borkő titán-tetraklorid Titusville-i koponyák Tollond-ember toluidin toluol Trinitrin triplex üveg tropolonok troponok túlérzékenység tükörképforma U-235 izotóp uránium uránium-hexafluorid űrhajók vadszamóca, korai virágzású válium váratlan eredmények
„variációk egy Staudinger-témára” vas Velcro veseátültetés veszettség védőoltás védőpajzs a pápa életét védő kartondobozból Röntgen által vinilacetilén vinil-klorid Viton „vörös higanyhamu” (higany-oxid) vulkanizálás Wittig-féle szintézis xantát-rayon xilokain
A kiadásért felelős az Akadémiai Kiadó Rt. igazgatója Termékmenedzser: Egri Róbert Fedélterv: Kállai Nagy Krisztina A számítógépes tördelés a STRIP Bt. munkája A nyomdai munkálatokat az ETO-Print Kft. végezte Felelős vezető: Balogh Mihály Budapest, 2005 Kiadványszám: KMA4-112
Megjelent 17,75 (A/5) ív terjedelemben
