în aceste zile știința nu mai are nevoie de justificare ca subiect demn de devotamentul serios al omului. Câștigul în cunoașterea exactă a forțelor și materialelor universului este recunoscut din toate părțile ca aducând cu sine promisiunea unui beneficiu incalculabil pentru umanitate. Importanța deplină a acestei noi lumini, în influența ei asupra ameliorării lotului uman, abia începe să fie realizată.
în concordanță cu aprecierea crescândă a valorii cercetării științifice pentru omenire, există astăzi printre oamenii de știință efortul de a relaționa fiecare știință particulară cu fiecare alta și de a asocia toate împreună într-un întreg coerent, fără a pierde din vedere nevoia de acuratețe în fiecare parte. Existența unor astfel de ramuri compozite de studiu, cum ar fi chimia fizică, biochimia, Botanica fiziologică și așa mai departe, sunt o indicație a perspectivei mai largi; și unele dintre cele mai mari progrese științifice moderne sunt făcute de-a lungul liniilor de frontieră dintre diferitele științe. Natura este, la urma urmei, o unitate, iar clasificările noastre ale fenomenelor sale strâns legate în subiecte speciale sunt parțial arbitrare.
acest efort de a relaționa diferitele științe între ele nu este doar util științei în ansamblu, ci este de asemenea benefic lucrătorului individual. Perspectiva mentală a unui om trebuie să fie lărgită printr-o încercare de a urmări relația sarcinii sale speciale cu varietatea activităților și nevoilor umanității.
ramura particulară a științei numită chimie are multe relații cu viața umană, precum și cu alte științe. Ea constituie o parte esențială a oricărei filozofii a naturii; ea servește ca un mijloc admirabil de disciplină intelectuală; ea ghidează producătorul și comerciantul spre eficiență în producție și puritate a produsului; dar, poate cel mai important dintre toate, ea deține cheia care singură poate deschide poarta către cunoașterea cu adevărat fundamentală a cauzelor ascunse ale sănătății și bolii. Acesta este unul dintre cele mai prețioase și vitale moduri în care orice ramură a științei poate servi umanității în anii următori.
mai multe povești
cu zece secole în urmă, pe vremea alchimiștilor, chimia era numită „roaba medicinei”; astăzi această relație nu este mai slabă, ci mai degrabă mult mai puternică. Obiectul prezentului articol este de a atrage atenția foarte pe scurt asupra unor moduri în care chimia modernă poate fi capabilă să ajute Teoria și practica medicinei.
că există o relație strânsă între chimie și medicină este clar pentru fiecare. Corpurile noastre sunt construite în întregime din substanțe chimice și toate funcțiile multiple ale organismului viu depind, cel puțin parțial, de reacțiile chimice. Procesele chimice ne permit să ne digerăm mâncarea, să ne menținem calzi, să ne furnizăm energie musculară. Este foarte probabil ca până și impresiile simțurilor noastre și gândurile creierului nostru, precum și modul de transmitere a acestora prin nervi, să fie preocupate mai mult sau mai puțin intim de reacțiile chimice. Pe scurt, corpul uman este o mașină chimică minunat complicată; iar sănătatea și boala, viața și moartea ei sunt în esență legate de coordonarea unei varietăți de schimbări chimice complexe.
această complexitate a corpului viu necesită o vedere clară și o cunoaștere profundă pentru înțelegerea sa deplină; iar chimia zilelor anterioare era mult prea simplă și superficială pentru a fi un ghid foarte util în labirintul încurcat al multor căi convergente și care se intersectează. Acum, circumstanțele s-au schimbat complet. Chimia se apropie rapid de fizică în precizie și se extinde dincolo de domeniul fizicii. Pe măsură ce înțelegerea chimică a crescut, decalajul dintre fenomenele mai simple ale laboratorului chimic și schimbările mai complicate care stau la baza vieții organice a devenit din ce în ce mai mic. Medicul inteligent percepe acest lucru și salută ajutorul pe care îl poate oferi știința chimiei care avansează rapid. Un patolog eminent a spus recent că în studiul celulei și al creșterii sale, atât normale, cât și anormale, cercetătorul medical care investighează a ajuns în locul în care trebuie să se întoarcă la cunoașterea chimică, deoarece percepe că acțiunea celulei depinde de natura și cantitatea diferitelor substanțe chimice din care este făcută. Deoarece celula este baza întregii vieți și deoarece corpurile noastre constau pur și simplu din agregări ale unei mari varietăți de celule, fiecare dintre ele fiind guvernată de legi chimice, este clar că chimia trebuie să stea la baza tuturor funcțiilor vitale.
chimia poate fi de folos pentru medicină în cel puțin trei moduri destul de diferite. Una dintre acestea se referă la descoperirea componentelor lucrurilor. Acest tip de chimie se numește chimie analitică. Un alt mod în care chimia poate ajuta medicina depinde de capacitatea chimistului modern, nu numai de a afla din ce sunt făcute lucrurile, ci și de a descoperi modul în care părțile sunt puse împreună. Această ramură a chimiei se numește chimie structurală, deoarece are legătură nu numai cu materialele, ci și cu modul în care sunt aranjate aceste materiale. O altă metodă de ajutor provine dintr—o dezvoltare și mai recentă a chimiei, numită în mod obișnuit chimie fizică, care se ocupă de fenomenele situate pe linia de frontieră dintre fizică și chimie-în special acea parte a liniei de frontieră referitoare la relația energiei cu materialul. Chimistul fizic trebuie să știe nu numai din ce sunt făcute lucrurile și cum sunt puse împreună aceste elemente, ci și ce energie este preocupată în punerea lor împreună și ce energie este eliberată atunci când sunt descompuse.
fiecare dintre aceste trei tipuri de chimie poate ajuta foarte mult știința și arta medicinei—și nu este nevoie de niciun filozof pentru a proclama cât de eficientă poate fi asistența lor decât vechea metodă de observare doar a aspectului exterior al fluidului și țesutului.
să ne uităm acum pe scurt în detaliu la diferitele aspecte ale acestor trei moduri de ajutor, luându-le în ordinea în care tocmai au fost menționate. Mai întâi vine domeniul chimistului analitic. După cum sa spus, corpul uman este o mașină chimică. Este compus în întregime din substanțe chimice și este acționat exclusiv de energia chimică. Chimistul analitic este capabil să ne spună compoziția fiecăreia dintre substanțele multiple care compun această mașină complicată. El este capabil nu numai să descopere diferitele elemente care sunt prezente, ci și să estimeze cu o precizie considerabilă cantitățile lor exacte. El poate analiza alimentele, precum și diferitele părți și secreții ale corpului și poate determina relația dintre compoziția alimentelor consumate și substanța corporală rezultată. Acest lucru este, evident, de mare valoare, pentru că ne arată dintr-o dată într-un mod general, ceea ce elemente ar trebui să intre în produsele alimentare; și mai mult, în cazurile de boală ne oferă indicii excelente cu privire la modul în care diferitele funcții ale corpului se îndepărtează de normal și, astfel, conferă un ajutor important în diagnostic și sugestia unui tratament adecvat. Dar aceasta este o poveste veche și evidentă, de aceea nu mă voi opri mai mult asupra laturii analitice a aplicării chimiei în medicină, oricât de importantă ar fi ea.
să ne întoarcem acum la al doilea aspect al subiectului: și anume, relația chimiei structurale cu medicina. Atât de recentă este dezvoltarea subiectului, încât însăși ideea chimiei structurale nu este încă o parte a echipamentului omului mediu educat din belșug.
chimia structurală și-a avut originea în descoperirea că două substanțe ar putea fi alcătuite din exact aceeași cantitate procentuală de exact aceleași elemente și totuși să fie complet diferite unele de altele. Acest fapt, că două lucruri pot fi exact la fel ca și constituenții lor, dar foarte diferite în proprietățile lor, implică faptul că trebuie să existe o diferență de aranjament de un fel sau altul. Putem obține cea mai clară concepție a acestei idei cu ajutorul ipotezei atomice. Dacă cele mai mici particule ale unei substanțe compuse date sunt alcătuite din atomi și mai mici ai diferitelor elemente în cauză, este clar că putem concepe aranjamente diferite ale acestor atomi și este rezonabil să presupunem că aranjamentele particulare ar putea face o diferență considerabilă în natura compușilor rezultați. Peste tot în aranjament de viață este semnificativă. În cazul numerelor, combinația 191 este foarte diferită de 911, deși fiecare conține aceleași semne individuale. De ce aranjamentul nu poate fi semnificativ în cazul atomilor?
nu este posibil în această scurtă trecere în revistă să explicăm exact cum chimiștii obțin o noțiune a aranjamentului atomilor care acumulează particulele (sau moleculele) fiecărei substanțe. Depindem de două metode de lucru: una, împărțirea compusului și găsirea în ce grupuri se descompune; cealaltă, încercarea de a construi din aceste grupuri sau similare compusul original. Așa cum printre fragmentele unei clădiri prăbușite veți găsi bucăți suficiente pentru a arăta dacă a fost o locuință, un grajd sau un atelier de mașini, tot așa printre fragmentele unei substanțe descompuse veți găsi bucăți din structura sa rămase încă împreună, suficient pentru a indica ceva din gruparea originală. Fiecare structură chimică diferită va lăsa un alt tip de produs chimic D. Dacă din fragmente similare substanța originală poate fi construită prin mijloace adecvate, dovezile sunt puternice că s-au câștigat unele cunoștințe despre structură.
în ceea ce privește utilitatea chimiei structurale pentru medicină, nu putem decât să vedem imediat importanța sa vastă. Dacă legarea atomilor infinitezimali în moduri diferite modifică proprietățile substanțelor rezultate în mod diferit, este evident că modul particular de legare împreună a fiecăruia dintre compușii complicați care constituie corpul nostru este de o importanță vitală pentru noi. Mai mult, în cazul hranei noastre, numai aranjamentul atomilor poate face diferența între hrană și otravă.
este ușor de văzut de ce aceste structuri diferite ar trebui să aibă un efect diferit în organism. Viața, în cazul animalelor, este un proces continuu de descompunere a structurilor mai complicate în altele mai simple; și este clar că această descompunere se va întâmpla în moduri diferite cu grupări diferite și, astfel, va produce rezultate diferite.
cunoașterea aranjamentului atomic al diferitelor substanțe care compun corpul nu este obligată doar să furnizeze un ghid neprețuit în studiul fiziologiei, patologiei și igienei, dar a condus deja la descoperirea logică a unor medicamente complet noi, construite artificial în laborator pentru a se potrivi nevoilor speciale ale anumitor afecțiuni și la utilizarea rațională a alimentelor. În anii următori, aceste câștiguri sunt obligate să se înmulțească.
astfel, în viitor, medicul își va putea face lucrarea, nu cu un ser sau virus de compoziție și valoare îndoielnică, ci mai degrabă cu substanțe pure construite în laboratorul chimic — substanțe cu grupurile lor de atomi aranjate astfel de știința subtilă încât să realizeze reconstrucția organelor uzate sau distrugerea germenilor maligni fără a face rău de niciun fel. Putem astfel să visăm la obținerea unei imunități artificiale împotriva variolei, de exemplu, la fel de superioară vaccinării pe cât aceasta este superioară vechii inoculări.
substanțele benefice de acest fel nu vor fi adesea descoperite accidental; numărul aranjamentelor posibile este mult prea mare. Pentru a cunoaște tot ce trebuie știut despre materie, trebuie găsită structura fiecărei substanțe complicate existente în corp și dispunerea atomilor în fiecare particulă a organismului nostru complex. Până nu se va face acest lucru, nu putem fi în măsură să prezicem cu o certitudine rezonabilă ce se va întâmpla cu aceste substanțe în runda funcțiilor lor zilnice sau cum sunt susceptibile de a fi influențate de boală. Aceasta este o problemă atât de importantă încât ar fi greu să exagerăm semnificația ei pentru posteritate.
așa cum am spus, cunoașterea modernă cere acum chimistului să știe nu numai elementele care compun toate lucrurile și modul în care aceste elemente sunt puse împreună, ci și cât de mare este o ieșire de energie implicată în fiecare schimbare la care pot fi supuse.
acum, nu există nici o îndoială că energia este cauza imediată a fiecărei acțiuni din universul cunoscut. Fără niciun fel de energie, întregul univers ar fi liniștit, întunecat, pătrunzător de rece, adormit. O lume impregnată de energii fizice, dar fără energie chimică, s-ar putea învârti și ar avea lumină și căldură; dar nu ar putea avea viață organică, pentru că viața se bazează pe acțiunea energiei chimice. Astfel, studiul energiei chimice este o altă problemă umană foarte importantă.
chimia fizică are legătură cu relația fiecăruia dintre diferitele tipuri de energie cu schimbările chimice. Se ocupă de forțele care acționează, care fac viața posibilă și, în fiecare dintre multele sale aspecte, aduce o nouă inteligență asupra funcționării mecanismului viu.
chimia fizică tratează printre alte subiecte relațiile chimice ale schimbărilor de la solid la lichid și de la lichid la gaz și discută natura soluțiilor și amestecurilor de tot felul. Deoarece corpul viu este compus din solide și lichide și depinde de gazele din atmosferă pentru promovarea schimbărilor chimice care îl animă și, pe măsură ce soluțiile și amestecurile sunt prezente în fiecare celulă, legile și teoriile chimiei fizice se împletesc cu fiecare fapt al fiziologiei.
din nou, chimia fizică se ocupă de relația căldurii cu schimbarea chimică. Producția de energie sub formă de căldură în fiecare reacție chimică este demnă de studiat, dar mai ales omul ar trebui să investigheze pașii prin care se dezvoltă toată căldura animală—și acest lucru se datorează exclusiv reacției chimice. Mai mult, chimia fizică studiază efectul schimbării temperaturii asupra vitezei și tendinței acțiunii chimice — o chestiune importantă în studiul febrei și al altor condiții anormale, precum și în urmărirea minunatului mecanism ascuns prin care corpul este menținut la o temperatură aproape constantă.
cu toate acestea, această chimie dinamică a viitorului nu se oprește aici. În provincia sa se află, de asemenea, relațiile recent găsite de chimie și electricitate, care poartă probabil unele dintre misterele acțiunii nervoase și furnizează multă inteligență cu privire la natura soluțiilor în general. Mai important, poate, decât toate acestea este ramura subiectului numită fotochimie, chimia luminii, care promite să ofere o mare asistență în interpretarea schimbărilor care apar în frunzele plantelor sub influența soarelui. Numai prin intermediul luminii, natura este capabilă să construiască compușii complicați necesari pentru a oferi tuturor animalelor hrană; și, până când nu înțelegem creșterea legumelor, nu putem spera să o înțelegem pe cea a animalului.
un moment de gândire va arăta că această chimie a substanțelor în acțiune—adică chimia energiei—aduce cu sine o promisiune de ajutor generațiilor viitoare, care poate o depășește pe cea a oricărei alte științe. Căci studiul substanței inerte din care s-a îndepărtat viața, oricât de precis ar fi acest studiu, nu ne poate oferi o adevărată cunoaștere a biroului său real, mai mult decât putem prezice din apariția unei păsări umplute într-un muzeu obiceiul său complet de viață. Pentru a înțelege procesul de viață, trebuie să vedem substanțele în acțiune și să studiem comportamentul lor sub influența forțelor multiple care se joacă în jurul lor; și acesta este scopul chimiei fizice.
am subliniat foarte pe scurt câteva dintre modalitățile prin care știința oferă o mare promisiune de ajutor omenirii suferinde în viitor. Pentru unii, punctul de vedere poate părea materialist; trebuie totuși să ne amintim că știința nu încearcă să înțeleagă misterul ultim, ci se ocupă doar de faptele naturii. Cele mai mari mistere ale vieții par aproape la fel de departe ca întotdeauna. Doar ce relații există, de exemplu, între schimbarea chimică și gândire, ce modificări permanente ale structurii chimice provoacă memorie, nu știm. Viața pe care nu am fost niciodată în stare să o producem numai din material mort. Personalitatea și ereditatea sfidează chimistul, așa cum fac fiziologul și psihologul. Dar să nu fim nerăbdători. Deși este imposibil să prezicem cât de departe vom fi capabili, prin intermediul minții noastre limitate, să pătrundem în misterele unui univers imens de vast și minunat, putem totuși să ne mângâiem cu gândul că fiecare pas câștigat aduce o nouă binecuvântare umanității și o nouă inspirație pentru un efort mai mare.