От бактерицидов до термоядерного синтеза: тенденции химии
Куда идти будущим химикам, сможем ли мы найти замену антибиотикам и как работать в 7 проектах и получать удовольствие — об этом и многом другом мы поговорили с научным сотрудником НОЦ Инфохимии ИТМО, членом жюри Санкт-Петербурга олимпиады школьников по химии и регионального этапа ВСОШ, популяризатором науки Денисом Байгозиным.
— Из-за плохого преподавания химии в школе у меня сложился психологический барьер по отношению к предмету. Можно ли его преодолеть во взрослом возрасте, и как это поможет в повседневной жизни?
— Преодолеть можно точно. В первую очередь надо понять, что химия — не теоретическая наука «у доски» и изучать ее необходимо на практике. Лишь потом уже писать отчеты и статьи, считать по формулам.
Денис Байгозин
Как поможет изучение химии? По крайней мере, вы будете противостоять всяким мистификациям. Я много читаю научпопа, и основная моя цель — помочь людям разобраться, что правда, а что вымысел. На рынке устройств, связанных с той же очисткой воды, до сих пор много фейковых товаров. Они бесполезны, но понять это невозможно без знания химии.
Еще одна важная вещь — правильное пользование бытовой химией. Потому что сплошь и рядом, например, домохозяйки смешивают «Туалетного утенка» с «Белизной», с отбеливателем. То есть оттирают пятно одним, не справляются, сразу поверх чем-то другим обрабатывают, в реакции выделяется хлор, и люди, естественно, травятся. Понятно, что не до смерти, потому что образуется маленькое количество газа, но аллергию получают. Сейчас, в самом деле, у населения диагностируют повальную аллергию, в том числе из-за неправильного использования бытовой химии.
— А как вы лично познакомились с химией?
— Это был, наверное, шестой класс. Мама меня повела выбирать кружок в дом творчества. Сразу скажу, что химии там не было. Я выбрал радиоэлектронику. Паял всякие устройства и испытывал их, подключая к блоку питания. Как-то взял и опустил два электрода в воду, зная, что должен пойти электролиз, разложение воды, но выяснил, что чистая вода никакому электролизу не подвергается. Я стал добавлять туда всякие разные вещества, понял, что сахар ток не проводит, a соль наоборот. Провел электролиз с двумя медными электродами, один из них растворился, образовав оранжевый осадок. Стал искать что это. В учебнике было написано, что соединения меди все синие. Пошел к учительнице химии показывать свой эксперимент. «Вот смотрите, я взял два медных электрода, соль поваренную с кухни (даже соль принес, помню) и получил оранжевый осадок. Что у меня получилось?». Она ответила.. внимание: «Не знаю». И только благодаря этому я по-настоящему увлекся химией.
— У вас сейчас около 7 видов деятельности, а раньше вы даже читали лекцию про «карьерную полигамию». Как удается совмещать и, самое главное, быть заинтересованным каждым занятием?
— Это связано: не удастся совмещать несколько занятий, если от них тошнит. Я селектировал, можно сказать,свою работу, продолжал заниматься только тем, что приносит удовольствие и прибыль. Оставляю для широкой аудитории научпоп и благотворительные лекции, они просто прикольные.
Могу такой совет дать... Наверное, не для студентов, а уже для выпускников. Допустим, подал резюме, на собеседование позвали, предлагают максимум 150 тысяч рублей. Можно сказать работодателю: «Я готов не на 150, а на 50». Вот у них сразу отвисает челюсть, они такие: «Классно, да!» Ставишь условия — я только на четверть ставки у вас, и с огромной вероятностью они согласятся, несмотря на то, что час работы выйдет дороже.
А почему я еще не устаю? Потому что у меня два направления деятельности – химическая разработка и преподавание. Они чередуются постоянно. Я то одним занимаюсь, то другим, и разные области мозга загружаются.
— Какие есть тенденции в современной химии?
— Я совсем недавно на форуме «Ученых против мифов» читал лекцию про тенденции. Хорошо вектор развития можно проследить по тому, какие за последние 20 лет Нобелевские премии дают. Процентов 10 — это неорганическая химия, причем в основном связанная с композитными материалами и батарейками. Еще процентов 10 — теоретическая и физическая химия, расчеты энергии и так далее. Еще процентов 5 — другие направления, а все остальное занимает биохимия. Подавляющее количество и статей, и Нобелевских премий, как я уже сказал, посвящены разработке лекарств, методам исследования биологических объектов.
Когда у меня спрашивают, обычно старшие школьники, какое направление в химии выбрать, все почему-то ожидают услышать ответ: «Нефтянку». Я не знаю зачем они хотят туда, наверное, из-за больших зарплат. Но химии в нефтянке уже нет, потому что все изобретено, остался один менеджмент. А вот если хочется чего-то нового, то это все-таки биохимия, медицинская химия или молекулярная биология.
— В декабре 2022 года впервые провели «положительный» термоядерный синтез. Как скоро стоит ожидать внедрения этой технологии в энергетику?
— Я отвечу как все: хотелось бы через 10 лет. Там проблема какая? Слишком большой расход ресурсов на обеспечение стабильного протекания реакции.
Я думаю, что лет через 10 будет реализовано не промышленное внедрение, а только установка, которую можно потрогать, пощупать; полностью человечество перейдет на термоядерный синтез лет через 50-60, когда ископаемое топливо кончится. Есть два варианта: либо помереть, либо перейти на термоядерную энергию. Потому что, при всем моем уважении к солнечным батареям и ветрогенераторам… первые годы это было, конечно, здорово, а сейчас… солнечные батареи, которые сделали 10–15 лет назад, уже лежат на помойке, а вторично переработать их весьма сложно. Не окупаются вложения.
— Есть какая-то разработка, которая вас больше всего интересует, в которую вы верите, за чем вы следите, может быть?
— Мы поспорили про молекулярное моделирование с моим приятелем 18-19 лет назад. Я утверждал, что через 25 лет от того момента, можно будет молекулярно смоделировать человека, запустив на суперкомпьютере расчет всех процессов в организме. Пока что я проигрываю, потому что даже одну клетку нормально не смоделировали, не то что целого человека. Но да, меня это интересует. Мне нравится биохимия и медицинская химия в приложении, нравится предсказывать, какое лекарство подействует.
Условно говоря, мы вводим в программу данные о питании человека, и она предсказывает, как вещества распределяются по телу пациента — это настоящий прорыв в лечении. Персонализированная медицина будет первым шагом к этому. Если мы знаем генотип человека можем предсказать, какая таблетка сработает.
Я верю, что это когда-то будет. Но в споре, видимо, проиграл. На кону было полное собрание сочинений Пушкина на бумаге.
— Что делать людям, когда бактерии получат резистентность ко всем антибиотикам?
— Бактерицидных белков бесконечное количество. Их меньше по сравнению со всеми остальными белками, но все равно необозримо много. Поэтому я верю в белковые бактерициды, их немного открыто, но вполне себе потихонечку эта тема поднимает голову. Когда антибиотики очередного поколения перестанут работать, это, наверное, будет единственный шанс. Альтернатива — естественный отбор, как в Средневековье: 40 % людей умирает, 60 % выживает, имея резистентность к болезни. Я этого не хочу, поэтому вся надежда на белковые бактерициды.
Зная общие принципы биохимии, можно среди бесконечного количества белков искать потенциальные лекарства с помощью машинного обучения.Это как раз одна из причин, почему я именно на инфохимии: верю в компьютерное предсказание.
Есть сайт fold.it, там можно собирать головоломки и помогать компьютеру искать лекарства. Пользователи подключаются к игре, в которой, решая головоломку, придумывают разные, нешаблонные варианты компактизации белка. Вот в такие штуки я вполне себе верю, то есть когда поиск новых лекарств идет через нейросетку, но с частичным участием человека.
Фото предоставлены собеседником
Фото на обложке: unsplash.com
Еще почитать по теме
