Химия стала для нас доброй волшебницей: ей мы обязаны лекарствами, долголетием, повседневным комфортом и безопасностью, победой над голодом. Однако сумрачный человеческий гений придумал великой науке кощунственное применение — отравлять себе подобных.

Эта статья была опубликована в журнале OYLA №1(29). Оформить подписку на печатную и онлайн-версию можно здесь.

Прежде всего давайте выясним, что называется ядом. Дело в том, что практически все вещества могут быть смертельно опасными. Даже безобидное лекарство становится убийцей, если многократно увеличить дозу, и, наоборот, самые сильные яды в микроскопических количествах способны принести неоценимую пользу. Говоря о ядах, нельзя не вспомнить слова Парацельса: «Всё есть яд, и ничто не лишено ядовитости, одна лишь доза делает яд незаметным».

Например, сердечный гликозид растительного происхождения строфантин (уабаин), стимулирующий сокращение миокарда, при передозировке всего в 2,5–3 раза может привести к остановке сердца. А препарат псориазин для лечения чешуйчатого лишая — это разбавленное в 20 тысяч раз в вазелине боевое отравляющее вещество иприт.

Источники химического отравления бывают широкого и узкого спектра действия. К первому типу относятся вещества, способные реа­гировать с большим количеством биологических структур. Причём многие такие соединения претерпевают внутри организма химические превращения, в результате которых и синтезируются настоящие убийцы. К примеру, спирт метанол (CH₃OH), попадая с током крови в печень, под действием фермента алкогольдегидрогеназы превращается в муравьиный альдегид и далее с помощью альдегиддегидрогеназы — в муравьиную кислоту. Реакции, происходящие в организме, просты: их можно найти в любом учебнике химии:

Последствия этой цепочки химических превращений для человека крайне опасны — тяжёлый ацидоз (закисление внутренней среды организма) и летальный исход в большинстве случаев.

Однако гораздо опаснее яды узкого спектра действия, реагирующие со строго определёнными молекулами в организме. Они не растрачивают силы на побочные реакции, поэтому их смертельные концентрации ниже — до сотых долей миллиграмма. Так, синильная (цианистоводородная) кислота (HCN) и её соединение цианид калия (KCN) блокируют способность тканей потреблять кислород, что вызывает летальное для организма тканевое кислородное голодание. Яд выводит из строя цитохромные дыхательные ферменты клеток, реагируя с железом, входящим в их состав. Ион металла с этого момента теряет способность связывать кислород и доставлять его к тканям.

Клинические проявления отравления синильной кислотой заключаются в том, что человек дышит полной грудью (не исключено даже, что чистым воздухом), кровь насыщается кислородом, но ткани не в состоянии его принять. В итоге первой умирает самая активная система, потребляющая много кислорода: нервная. Для таких сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ) ввели специальную единицу измерения — ЛД₅₀, полулетальная доза. Это экспериментально выявленная средняя доза яда, вызывающая смерть у 50% подопытных животных. Для HCN полулетальная доза составляет 3,7 мг/кг. Синильная кислота входит в состав сигаретного дыма.

Первыми ядами в истории были вещества растительного происхождения. Так, на храме Изиды найдена надпись: «Не открывай, иначе умрёшь от персика». То есть в Северной Африке ещё до нашей эры из листьев персика изготавливали цианистые соединения (с помощью которых приводили в исполнение смертный приговор).

Гликозид амигдалин (C₂₀H₂₇NO₁₁), содержащийся в листьях и семенах персика, миндаля, абрикоса и вишни, попадая в организм, подвергается ферментативному разложению с образованием синильной кислоты, бензальдегида и глюкозы. Происходит это в процессе метаболизма по схеме:

Снова, как и в случае с метанолом, организм сам синтезирует отравляющее вещество. Кстати, содержание амигдалина в семенах горького миндаля настолько велико, что даже 10 косточек могут стать смертельными для ребёнка.

Печального расцвета практика умерщвления посредством ядов достигла в Древнем Риме — появились профессиональные дегустаторы, нанимая которых богатые граждане пытались оградить себя от печальной участи. Примерно в то же время сложился обычай чокаться бокалами так, чтобы их содержимое переливалось из одного сосуда в другой.

На закате империи отравители стали чаще использовать мышьяк (As) и его соединения. Окись мышьяка, или белый мышьяк (As₂O₃), просто идеален в роли яда: хорошо растворяется в воде, не имеет цвета и запаха. И главное, симптомы отравления сильно напоминают холеру, что отлично маскирует факт убийства. Белый мышьяк поражает желудочно-кишечный тракт, нервную систему, кровь и слизистые. На клеточном уровне разрушает процесс синтеза глюкозы за счёт блокирования работы ряда ферментов и вспомогательных белков со сложным названием пируватдегидрогеназный комплекс. Из-за сбоя гликолиза прекращается синтез ацетилхолина, ответственного за передачу нервных сигналов мышцам.

Итальянский род Борджиа, в частности папа римский Александр VI, активно использовал легендарный яд кантарелла для устранения недоброжелателей. Точный состав отравляющего средства неизвестен, но, согласно легенде, кантареллу изготавливали из переработанных внутренних органов свиньи, посыпанных мышьяком. Яд вызывал смерть в течение суток как при приёме внутрь, так и при попадании в едва различимую царапину.

Кадр из сериала «Борджиа» телеканала Showtime

Созданием подобных зелий занималась в Италии и династия Тофана, на счету которой тысячи жертв. О значении ядов в политической жизни того времени исчерпывающе сказал глава Ватикана: «Войны выигрываются не армиями и золотом, а поварами на кухнях и распорядителями званых обедов. Нужна малость — уметь влить в бочку мёда каплю яда». Вероломные традиции переняло семейство Медичи, и мышьяк оставался ядом №1 в Европе вплоть до 1836 года, когда английский химик Джеймс Марш изобрёл способ обнаружения мышьяка, получивший название проба Марша.

Джеймс Марш

Мари Лафарж стала первой обвиняемой (1840), получившей пожизненное заключение за отравление мышьяком супруга. Знаменитый химик и токсиколог Матьё Жозеф Орфила в здании суда, используя пробу Марша, выявил в эксгумированных останках Лафаржа летальную дозу мышьяка. С этого момента токсикология перешла в разряд точных наук и стала признанным методом судебной экспертизы.

Бактерия Clostridium botulinum может жить в бескислородной среде, например в испорченных консервах

Природа — более искусный химик, чем человек, и это наглядно показывает бактерия Clostridium botulinum, способная синтезировать, пожалуй, самый сильный яд в мире — ботулотоксин (BoNT). Этот белок, имеющий очень сложную форму, присоединяется к пресинаптической мембране нейрона, блокирует синтез ацетилхолина, ответственного за нервно-мышечную передачу сигнала, то есть ведёт себя как типичный нейротоксин. Ботулотоксин действует точечно, расщепляя мембранный белок SNAP-25, который высвобождает из нервного окончания нейромедиатор ацетилхолин. Человек умирает от паралича дыхательных и сердечных мышц, причём ботулотоксин способен проникать в организм через дыхательную систему, желудочно-кишечный тракт и даже через кожу.

Многие яды входят в состав медицинских препаратов. Мышьяк используется в стоматологии для обезболивания.

Препарат ботокс содержит ботулотоксин в микроскопических концентрациях и активно используется в пластической хирургии. Из-за работы мимических мышц на лице постепенно образуются морщины. А подкожное введение ботулотоксина вызывает временный паралич мышц — возрастные складки разглаживаются, лицо молодеет.

И конечно, нельзя не сказать пару слов о змеиных ядах — они входят в состав многих кровоостанавливающих, противовоспалительных и обеззараживающих медицинских препаратов.

Американский, британский, французский и немецкий противогазы

Апофеозом аморального применения химических знаний стали программы разработки химического оружия массового поражения. В разное время были созданы иприт, вызывающий незаживающие язвы; фосген, провоцирующий смертельный отёк лёгких; зарин, парализующий нервную систему; наконец, самый сильный яд, синтезированный человеком,— диоксин: он убивает уже при ЛД₅₀ 0,022 мг/кг.

Такова сумеречная сторона химии — отражение тёмной стороны человеческой сущности. По счастью, в наше время всё большее распространение приобретает философия гуманизма: к 2013 го­ду 190 государств ратифицировали конвенцию о запрете разработки, производства, накопления и применения химического оружия и его уничтожении. Проблемами преступного использования достижений химии занимается организация по запрещению химического оружия, удостоенная за свою деятельность Нобелевской премии мира (2013). Многовековая история химии постепенно избавляется от ядовитого наследия.