Знание - сила, 2003 № 08 (914)

Другое решение предлагают ученые, наблюдающие за поведением бактерий. В последние годы стало ясно, что бактерии обмениваются какими- то сигналами. Повинуясь им, например, они образуют колонии на эмали зубов, вызывают воспаления слизистых оболочек или нарушают работу кишечника.

А ведь еще недавно бактерии считались одиночками, не способными к общению с собратьями. Теперь же стало ясно, что они — по-настоящему «коллективные животные». Они, например, быстро замечают, много ли микробов находится по соседству. Когда их скопление достигнет определенной величины, их поведение резко меняется.

Исследователи окрестили этот феномен Quorum sensing. Бактериям нужен какой-то «кворум», чтобы принять решение. Они определяют этот кворум, выделяя сигнальные молекулы. Если бактерий собралось в этом месте достаточно много, то сигнальные молекулы, выделенные соседями, постоянно достигают их. Это вызывает неожиданный эффект. В организмах бактерий переключаются какие- то гены, и их поведение резко меняется. Пока еше, правда, непонятен механизм воздействия сигнальных веществ на генетику бактерий. Зато ясна реакция. В одних случаях бактерии, как по команде, выделяют яды иди вредные ферменты; в других случаях окутываются слизистой пленкой, защищающей их от антибиотиков.

В феврале 2003 года на ежегодной конференции American Society for the Advancement of Science, проходившей в Денвере, главные редакторы и издатели крупнейших научных журналов выступили с необычным обращением. Они заявили, что намерены запрещать публикацию любых материалов, которые могут угрожать безопасности США. Речь идет прежде всего о статьях, посвященных биотерроризму, а также о любых биологических исследованиях, которые «могут встревожить общественность», например, о синтезе вируса полиомиелита или неудачном эксперименте над мышами, больными оспой. Цензура коснется работ по микробиологии и медицине, особенно инфекционной медицине.

Что полезно для колонии микробов, то смертельно опасно для человека. До определенного времени бактерии уживаются с ним. Когда же «кворум» собран — колония достигла внушительного размера, — тогда они атакуют организм человека.

Если бы нам удалось понять язык бактерий, то мы могли бы вмешаться в переговоры и прервать их — это защитило бы от бактериальной инфекции. Значит, нам нужны лекарства нового типа — не антибиотики, которыми невидимую рать стараются извести подчистую, а — назовем их так — «дезориентирующие» лекарства. Они мешают бактериям общаться, оставляют их в изоляции. Те остаются живы, хоть и беспомощны. Тогда не сработает механизм естественного отбора и не появится популяция микробов, устойчивых к действию лекарства.

Возможно, когда лекарства нового типа будут найдены, они окажутся универсальными. Ведь выяснилось, что многие виды бактерий используют в общении одни и те же сигнальные молекулы. Если помешать выделению этих молекул, наступит «немая сцена». Армия бактерий будет ждать команду: «В ружье!» — и не дождется ее.

А когда мы дождемся новых громких побед на фронтах биологической войны?

Михаил Вартбург

Физики не шутят

Хотя это может показаться очередной экстравагантной шуткой, которыми так знамениты физики, но на сей раз они, кажется, не шутят.

Собравшись на очередное заседание Международной комиссии по будущим ускорителям, они согласовали совместное решение, в котором утверждают, что к концу нынешнего года будут окончательно разработаны и утверждены основные принципы нового, грандиозного ускорителя элементарных частиц, способного подобраться к тем областям энергий, где таятся ответы на вопрос о происхождении массы всех частиц Вселенной и природы основных физических сил, действующей между этими частицами.

На пути к новым горизонтам фундаментальной физики стоят всего лишь два препятствия: нужно договориться, какой из двух предложенных принципов действия будущего ускорителя, американо-японский или немецкий, будет положен в основу строящегося ускорителя — и нужно найти, где взять необходимые для этого строительства 6 миллиардов долларов.

Иными словами, свадьба на мази, осталось уговорить графа Потоцкого.

В одном конкуренты согласны заранее: новый ускоритель должен быть электронно-позитронным, каким был закрытый ныне женевский, то есть разгоняться и сталкиваться в нем должны не тяжелые частицы, а легкие — электрон и его античастица позитрон. Строящийся сейчас в той же Женеве «Большой адронный ускоритель», говорят физики, не сумеет решить интересующие нас задачи, потому что в нем будут разгоняться тяжелые частицы-протоны, а протон — слишком громоздкое орудие для решения тончайших физических проблем, Вот почему все надежды физиков связаны именно с новым международным электронно-позитронным ускорителем.

Что же это за проблемы, требующие таких гигантских усилий? Предыдущее поколение ускорителей помогло физикам построить так называемую Стандартную модель элементарных частиц — своего рода «Менделеевскую таблицу» микромира, в которой все фундаментальные микрочастицы собраны в группы двух видов — основные частицы вещества и частицы-посредники, переносящие разного рода взаимодействия между частицами вещества. Стандартная модель блестяще оправдалась, дав возможность предсказать существование новых, доселе неизвестных частиц, а затем и открыть их в экспериментах (в тех же ускорителях). Но выяснилось, что эта модель не в состоянии объяснить, почему составляющие ее частицы имеют разную массу. Для этого нужно понять, что такое масса вообще, откуда она появляется.

В самой Стандартной модели нет ничего, что указывало бы на существование массы — грубо говоря, модель не изменилась бы, если бы у всех ее частиц масса была равна нулю.

Но на деле она не равна нулю, и чтобы объяснить это, британский физик Хиггс выдвинул гипотезу, что существуют некая новая частица (потом ее назвали «бозон Хиггса», ибо бозонами называется весь класс частиц-посредников), которая переносит энергию взаимодействия всех частиц вещества с неким всепроникающим полем (это поле впоследствии назвали, естественно, «полем Хиггса»). Облипая обычную частицу со всех сторон, бозоны Хиггса наделяют ее способностью «сопротивляться» воздействию внешних сил - иными словами, наделяют ее инерцией; а масса, как известно, есть мера инерции. Судя по теоретическим расчетам, частица Хиггса должна иметь очень большую энергию, поэтому она может быть «увидена» только в результате сверхмощного столкновения — как раз такого, какое должен породить проектируемый новый ускоритель.

Вторая «недоделка» Стандартной модели состоит в том, что в ней представлены частицы-посредники для трех разных фундаментальных сил природы — слабого ядерного, сильного ядерного и электромагнитного взаимодействий, — которые становятся все более сходными по мере увеличения энергии и уменьшения расстояний между взаимодействующими частицами вещества. Физики давно подозревают поэтому, что при какой-то очень высокой энергии все эти три силы попросту сольются в одну, и уже разработана даже теория — она называется «теорией суперсимметрии», — в которой так и происходит, но увы — теоретически.

Новый ускоритель как раз и должен подобраться — почти — к таким высоким энергиям, где слияние происходит на практике. Указанием на это будет появление (в результате столкновений электронов и позитронов) новых, так называемых суперсимметричных, двойников ныне известных частиц — с-электрона, с- кварка и т.п. Экспериментальное доказательство существования таких частиц и выяснение их свойств будет иметь тем большее значение, что ныне предполагается, будто именно из суперсимметричных частиц состоит пресловутое «темное вещество» вселенной, составляющее чуть не четверть всей ее массы.