Великий учёный Альберт Эйнштейн однажды сказал: «Загляните в природу и тогда вы поймёте всё лучше». Мир природы служит для учёных постоянным указателем на явления, которые пока неизвестны. Рисунок крыльев бабочек на протяжении многих поколений озадачивал учёных и любителей природы.
Эдвард Кёртис Тейлор-младший (1923–2017) был известным американским химиком, который разработал и синтезировал противораковый препарат. За свои заслуги в области химии и медицины он был введён в Зал славы изобретателей Нью-Джерси в 2009 году и получил премию Альфреда Бургера в области медицинской химии в 2010 году от Американского химического общества.
.png)
Ярко окрашенная бабочка белянка на почтовой марке США 1977 года
Он предпринял пожизненные поиски, чтобы выяснить структуру этих пигментов, и обнаружил, что их химический состав является ключом к улучшению условий жизни человека. Будучи аспирантом Корнельского университета в 1946 году, Тейлор был очарован, узнав, что соединение, полученное из шпината и печени, имеет уникальную химическую структуру, которая ранее наблюдалось только в пигментах крыльев бабочек. Это соединение, теперь известное как фолиевая кислота, оказалось важным для синтеза ДНК, а также для роста клеток. Тейлор нашёл главный стержень своего исследования: изучение того, как изменения, внесённые в фолиевую кислоту, могут превратить её из соединения, способствующего росту, в соединение, ингибирующее рост, — с потенциалом убивать раковые клетки. Другими словами, учёный смог создать антибактериальное средство. Поэтому он превратил свои лабораторные исследования в план лечения онкологических больных, продлевая им жизнь. Эти открытия считаются началом современной химиотерапии рака.
Фредерик Гоуленд Хопкинс (1861–1947) был британским биохимиком, получившим Нобелевскую премию 1929 года по физиологии и медицине.
.png)
Цельная вещь Испании 2013 года — Фредерик Гоуленд Хопкинс
В юности Хопкинс был страстным коллекционером бабочек, мотыльков и жуков, и его интерес к насекомым привёл его к изучению пигментов бабочек. Фредерик Хопкинс проявил особый интерес к выяснению того, какие химические вещества делают крылья бабочки такими яркими по цвету. Он особенно интересовался жёлтым пигментом крыльев бабочки лимонницы, как одной из самых долгоживущих бабочек.
.png)
Почтовая марка Великобритании 2013 года с изображением бабочки лимонницы
Первая зрелая исследовательская работа Хопкинса касалась химии пигментов крыльев бабочек и появилась в 1889 году. Хопкинс показал, что непрозрачное белое вещество в крыльях этой бабочки было мочевой кислотой — пример использования нормального экскреторного продукта для украшения. Это исследование пигментов крыльев бабочки побудило его расширить свою работу до проблем с мочевой кислотой у людей. В 1893 году он опубликовал две статьи, описывающие новый метод определения мочевой кислоты в моче, который оставался стандартной практикой в течение многих лет. В ходе продолжающегося исследования для определения того, что же делает крылья бабочки такими жёлтыми, Фредерик Хопкинс обнаружил птеридины (химические соединения), одно из которых сегодня используется в качестве сильнодействующего химиотерапевтического средства против рака.
Генрих Отто Виланд (1877–1957) был немецким химиком. В 1927 году он получил Нобелевскую премию по химии за исследования желчных кислот.
.png)
Почтовая марка Сьерра-Леоне 1995 года с портретом Генриха Отто Виланда
Многие годы Виланд был полностью посвящён химии природных веществ. Его работа над пигментом крыльев бабочек привела к открытию биологически важного класса соединений птерина (биологически активное производное птеридина). Впервые птерины были обнаружены в пигментах крыльев бабочек (отсюда их название, от греческого слова pteron — крыло) и в природе выполняют многие функции цвета. Виланд был очарован натуральными веществами, составляющими цвета крыльев бабочек. Эти пигменты, обнаруженные у бабочек, как оказалось имеют огромное биологическое значение. Виланд обнаружил, что белый пигмент в крыльях бабочки капустницы не является мочевой кислотой, а является родственным веществом с очень похожими свойствами. Он переименовал его в лейкоптерин, т.е. белый птерин, а жёлтый пигмент из крыльев бабочки лимонницы — в ксантоптерин, т.е. жёлтый птерин. В 1933 году Виланд и его сотрудники использовали 250 000 бабочек капустниц в качестве источника лейкоптерина.
.png)
Почтовая марка Швейцарии 1956 года с изображением бабочки капустницы
Виланд установил, что лейкоптерин образуется при окислении ксантоптерина. Вещество, похожее на ксантоптерин, было обнаружено в моче человека, и это было связано с окислением тканей. Ксантоптерин был обнаружен в клетках стенок кишечника человека и, по-видимому, связан с пагубной анемией. Таким образом, Виланд установил, что окисление в живых тканях заключается в удалении атомов водорода (дегидрирование), а не в добавлении кислорода. Эта теория оказалась очень важной для физиологии, биохимии и медицины.
Совсем недавно под эгидой Национального института рака США был проведён поиск противораковых агентов, присутствующих в организме животных и растений. Было обнаружено, что крылья обыкновенной маленькой бабочки желтушки, обитающей на Тайване и островах Океании, содержат редкое вещество, обещающее быть эффективным.
.png)
Почтовая марка Палау 1988 года с бабочкой желтушкой
Было собрано четверть миллиона бабочек, чтобы получить лекарство в достаточном количестве для первоначальных экспериментов и, возможно, для создания синтетического вещества. В результате проведённых клинических исследований было установлено, что такой препарат обладает очень обнадёживающим противоопухолевым действием.
Тадеуш Рейхштейн (1897–1996) был польско-швейцарским химиком и лауреатом Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1950 году.
Цельная вещь Китая 2006 года с Тадеушем Рейхштейном
Однако его интерес к растениям, обладающим кардиотоническими свойствами, позже привёл его к совершенно новой сфере деятельности, а именно к выделению стероидных гликозидов из насекомых. О том, что эти вещества содержатся в насекомых, вообще не было известно до 1960-х годов. Рейхштейн опубликовал серию статей о более чем двадцати карденолидах, которые были обнаружены не только у знаменитых американских бабочек монархов, но также у кузнечиков и многих других насекомых. Тадеуш Рейхштейн работал над исследованием, показывающим, как бабочки монархи защищены от хищников благодаря химическим веществам, называемым гликозидами, которые употребляют из растения молочай их гусеницы.
.png)
Почтовая марка США 1987 года с изображением бабочки монарха
Их личинкам для выживания и роста требуются карденолиды указанного растения. Таким образом, Тадеуш Рейхштейн первым обнаружил сердечные гликозиды у бабочек и других насекомых. Сердечные гликозиды — группа лекарственных средств растительного происхождения, обладающих терапевтическими дозами кардиотонического и антиаритмического действия, используемых для лечения сердечной недостаточности человека.
Болезни сердца — одна из основных причин смерти во всём мире. Поэтому очень важно найти простые и своевременные способы проверки лекарств для сердечных больных. Вдохновлённые структурным (переливающимся) цветом крыльев японской бабочки голубянки исследователи из Института комплексной науки о клеточных материалах Киотского университета создали устройство, основанное на принципах структурного цвета.
.png)
Почтовая марка Японии 1986 года с переливающейся бабочкой голубянкой
Учёные применили принципы структурного цвета к устройству, которое можно было использовать для проверки воздействия лекарств на клетки сердца. Таким образом, группа исследователей в Японии создала структурный цветной прибор в стиле крыла бабочки для измерения биения сердечных клеток, который, как они надеются, поможет ускорить процесс фармацевтических испытаний.
Великий русский учёный Илья Ильич Мечников (1845–1916), лауреат Нобелевской премии 1908 года по медицине и физиологии, открыл роль белых кровяных телец, или фагоцитов, как главных защитников организма против инфекций и воспалений.
.png)
Почтовая марка СССР 1945 года с портретом И.И. Мечникова
Он также установил, что фермент, продуцируемый личинками восковой моли, может разрушать восковую мембрану туберкулезных бацилл. Поэтому многие годы медицинские препараты на основе восковой моли применяют для лечения туберкулеза и других заболеваний. Экстракт личинок восковой моли является антибактериальным и противовирусным средством широкого спектра действия. Экстракт личинок восковой моли также положительно влияет на обмен веществ, снижает уровень сахара в крови, препятствует отложению жира в печени и стенках сосудов, снижает уровень холестерина.
.png)
Почтовая карточка Германии 1961 года с восковой молью
Экстракт восковой моли улучшает функциональное состояние при респираторном бронхите, бронхиальной астме, воспалении лёгких, улучшает функциональное состояние сердечно-сосудистой системы, используется для нормализации артериального давления и профилактики сердечно-сосудистых заболеваний при повышенном давлении. Учёными доказано, что употребление настойки личинок восковой моли при онкологических заболеваниях значительно улучшает качество жизни пациента. Снижается активность раковых клеток, что снижает риск метастазирования, уменьшается опухоль и ход химиотерапии становится намного проще.
Бабочки тутового шелкопряда, которые питаются листьями тутового дерева, дарят людям тончайшие нити, из которых получают натуральный шёлк.
Шелководство известно человечеству уже более 4 500 лет. Из Китая оно пришло в Индию, а оттуда в Японию, Персию, Среднюю Азию и Европу. Шёлковое волокно на самом деле представляло редкую находку для древних ткачей — оно согревает в холод и охлаждает в жару, к тому же отлично окрашивается и почти не рвётся в процессе работы. Однако шёлковая нить из коконов тутового шелкопряда используется также в хирургии как шовный материал уже почти 1 000 лет. Такая нить обладает замечательными свойствами: она не отторгается человеческим организмом, хорошо стерилизуется, чрезвычайно тонкая и прочная, что очень важно для косметической и стоматологической хирургии. С помощью тутового шелкопряда учёные смогли решить множество медицинских вопросов. Эти вопросы касались аллергических заболеваний, наследственных болезней и медицинской анестезии. В восточной медицине гусениц шелкопряда используют при лечении эпилепсии, простудных заболеваний и некоторых женских болезней. Из куколок тутового шелкопряда было получено лечебное масло, которое сегодня используют при такой болезни, как рак. В некоторых странах разработан биотехнологический метод получения интерферона с помощью гусениц тутового шелкопряда. В настоящее время препарат интерферон широко используется в медицине для профилактики и лечения многих вирусных заболеваний.
Сила бабочки выражается в том, что она прекрасна, хрупка, легка и неповторима в своём совершенстве. Но самое главное, что дарят нам бабочки — это чувство радости от любования их удивительной красотой и очарованием. Таким образом, бабочки украшают нашу жизнь и позволяют нам насладиться их волшебством.