näinä päivinä tiede ei enää tarvitse perusteluja ihmisen hartauden arvoisena oppiaineena. Kaikkeuden voimien ja materiaalien täsmällisen tuntemuksen tunnustetaan joka puolella tuovan mukanaan lupauksen ihmiskunnalle suunnattomasta hyödystä. Tämän uuden valon täysi merkitys, Kun se vaikuttaa ihmisen osan paranemiseen, on vasta alkamassa toteutua.
tieteellisen tutkimuksen arvon lisääntyvän arvostuksen mukaisesti tieteelliset ihmiset pyrkivät nykyään yhdistämään jokaisen tieteenalan toisiinsa ja liittämään kaikki yhteen johdonmukaiseksi kokonaisuudeksi unohtamatta kuitenkaan kunkin osan täsmällisyyden tarvetta. Esimerkiksi fysikaalisen kemian, biokemian, fysiologisen kasvitieteen jne. yhdistettyjen tutkimushaarojen olemassaolo on yksi osoitus laajemmasta näkemyksestä.; ja jotkut suurimmista nykyaikaisista tieteellisistä edistysaskeleista ovat tapahtuneet eri tieteiden välisillä rajalinjoilla. Luonto on loppujen lopuksi yksikkö, ja luokittelumme hänen läheisiin ilmiöihinsä erityisiksi aiheiksi ovat osittain mielivaltaisia.
tämä pyrkimys yhdistää eri tieteet toisiinsa ei ole hyödyksi ainoastaan tieteelle kokonaisuutena, vaan se on hyödyksi myös yksittäiselle työntekijälle. Ihmisen henkistä näkemystä täytyy avartaa pyrkimällä selvittämään hänen erikoistehtävänsä suhde ihmiskunnan toimintojen ja tarpeiden moninaisuuteen.
kemiaksi kutsutulla tieteenhaaralla on monia suhteita ihmiselämään sekä muihin tieteisiin. Se on olennainen osa mitä tahansa luonnonfilosofiaa; se toimii ihailtavana älyllisen kurin välineenä; se ohjaa valmistajaa ja kauppiasta kohti tuotannon tehokkuutta ja tuotteen puhtautta; mutta, ehkä kaikkein tärkeintä, se pitää sisällään avaimen, joka yksin voi avata portin todella perustietoon terveyden ja sairauksien piilevistä syistä. Tämä on yksi arvokkaimmista ja elintärkeistä tavoista, joilla mikä tahansa tieteen haara voi palvella ihmiskuntaa tulevina vuosina.
lisää tarinoita
kymmenen vuosisataa sitten, alkemistien aikana, kemiaa kutsuttiin ”lääketieteen orjattareksi”; tänä päivänä tämä suhde ei ole heikompi, vaan pikemminkin paljon vahvempi. Tämän kirjoituksen tarkoituksena on kiinnittää hyvin lyhyesti huomiota joihinkin niistä tavoista, joilla nykyaikainen kemia voi auttaa lääketieteen teoriaa ja käytäntöä.
jokaiselle on selvää, että kemian ja lääketieteen välillä on läheinen suhde. Kehomme rakentuvat kokonaan kemiallisista aineista, ja kaikki elävän organismin moninaiset toiminnot riippuvat ainakin osittain kemiallisista reaktioista. Kemialliset prosessit auttavat meitä sulattamaan ruokamme, pitämään meidät lämpimänä ja antamaan meille lihasvoimaa. On hyvin todennäköistä, että jopa aistiemme vaikutelmat ja aivojemme ajatukset sekä tapa välittää ne hermojen kautta ovat kaikki enemmän tai vähemmän läheisesti tekemisissä kemiallisten reaktioiden kanssa. Lyhyesti sanottuna ihmiskeho on ihmeellisen monimutkainen kemiallinen koneisto; ja sen terveys ja sairaus, sen elämä ja kuolema, liittyvät olennaisesti erilaisten monimutkaisten kemiallisten muutosten koordinointiin.
tämä koukeroinen elävän ruumiin vaatii selvää näköä ja syvällistä tietoa sen täyden ymmärryksen; ja kemia entisten päivien oli aivan liian yksinkertainen ja pinnallinen olla erittäin hyödyllinen opas hämmentävä labyrintti monia lähentyviä ja risteäviä polkuja. Nyt olosuhteet ovat täysin muuttuneet. Kemia lähestyy fysiikkaa nopeasti tarkkuudessa ja laajenee laajuudeltaan fysiikan ulkopuolelle. Kemiallisen ymmärryksen lisääntyessä kuilu kemiallisen laboratorion yksinkertaisempien ilmiöiden ja orgaanisen elämän taustalla olevien monimutkaisempien muutosten välillä on pienentynyt koko ajan. Älykäs lääkäri tajuaa tämän ja on tyytyväinen siihen apuun, jota nopeasti edistyvä kemian tiede voi antaa hänelle. Eräs arvostettu patologi sanoi äskettäin, että tutkiessaan solua ja sen kasvua, sekä normaalia että epänormaalia, tutkiva lääketieteen tutkija on tullut paikkaan, jossa hänen täytyy turvautua kemialliseen tietoon, koska hän havaitsee, että solun toiminta riippuu niiden erilaisten kemiallisten aineiden luonteesta ja määrästä, joista se on valmistettu. Koska solu on kaiken elämän perusta ja koska elimistömme koostuu yksinkertaisesti hyvin monenlaisten solujen kokonaisuudesta, joista jokaista säätelevät kemialliset lait, on selvää, että kemian täytyy olla kaikkien elintoimintojen perustana.
kemiasta voi olla hyötyä lääketieteessä ainakin kolmella aivan eri tavalla. Yksi niistä koskee asioiden osien löytämistä. Tällaista kemiaa kutsutaan analyyttiseksi kemiaksi. Toinen tapa, jolla kemia voi auttaa lääketiedettä, riippuu nykyaikaisen kemistin kyvystä paitsi selvittää, mistä asiat on tehty, myös selvittää, miten osat on koottu. Tätä kemian haaraa kutsutaan rakennekemiaksi, koska se ei koske vain materiaaleja, vaan myös tapaa, jolla nämä materiaalit on järjestetty. Vielä eräs avuliaisuuden menetelmä on peräisin vielä uudemmasta kemian kehityksestä, jota yleisesti kutsutaan fysikaaliseksi kemiaksi, joka käsittelee fysiikan ja kemian rajalla olevia ilmiöitä—erityisesti sitä rajaviivan osaa, joka koskee energian suhdetta materiaaliin. Fysikaalisen kemistin täytyy tietää, ei ainoastaan mistä asiat on tehty ja miten nämä alkuaineet kootaan, vaan myös mikä energia on kysymyksessä niiden kokoamisessa ja mikä energia vapautuu, kun ne hajoavat.
jokainen näistä kolmesta kemian lajista voi suuresti auttaa lääketieteen tiedettä ja taidetta—eikä tarvita yhtään filosofia julistamaan, kuinka paljon tehokkaampaa niiden apu voi olla kuin vanha menetelmä pelkästään nesteen ja kudoksen ulkonäön havainnoimiseksi.
tarkastelkaamme nyt lyhyesti näiden kolmen avuliaisuuden muodon eri puolia ja ottakaamme ne juuri mainitussa järjestyksessä. Ensin tulee analyyttisen kemistin ala. Kuten on sanottu, ihmiskeho on kemiallinen kone. Se koostuu kokonaan kemikaaleista ja toimii yksinomaan kemiallisella energialla. Analyyttinen kemisti pystyy kertomaan meille jokaisen sellaisen moninaisen aineen koostumuksen, joka muodostaa tämän monimutkaisen koneen. Hän pystyy paitsi löytämään eri tekijät, jotka ovat läsnä, mutta myös arvioida huomattavan tarkasti niiden tarkat määrät. Hän voi analysoida ruokaa sekä kehon eri osia ja eritteitä ja määrittää syötävän ruoan koostumuksen ja siitä syntyvän ruumiin aineen välisen suhteen. Tämä kaikki on ilmiselvästi hyvin arvokasta, sillä se osoittaa meille kerralla yleisellä tasolla, mitä aineksia ruokaan pitäisi sisältyä; ja lisäksi, tautitapauksissa se antaa meille erinomaisia vihjeitä siitä, miten kehon eri toiminnot poikkeavat normaalista, ja siten antaa tärkeää apua diagnosoinnissa ja sopivan hoidon ehdottamisessa. Mutta tämä on vanha ja ilmeinen tarina, joten en aio viipyä pidemmälle analyyttisellä puolella kemian soveltamisesta lääketieteeseen, niin tärkeää kuin se onkin.
tarkastelkaamme nyt aiheen toista näkökohtaa, nimittäin Rakennekemian suhdetta lääketieteeseen. Aiheen kehitys on niin tuore, että pelkkä Rakennekemian ajatus ei vielä kuulu keskivertokoulutetun ihmisen laitteisiin.
Rakennekemia sai alkunsa siitä havainnosta, että kaksi ainetta saattoi koostua täsmälleen samasta prosenttimäärästä täsmälleen samoja alkuaineita, mutta silti ne olivat täysin erilaisia keskenään. Tämä seikka, että kaksi asiaa voivat olla täsmälleen samanlaisia rakenneosiltaan, mutta hyvin erilaisia ominaisuuksiltaan, merkitsee sitä, että täytyy olla jonkinlaisia järjestelyeroja. Voimme saada selkein käsitys tästä ajatuksesta avulla atomi hypoteesi. Jos minkä tahansa yhdisteaineen pienimmät hiukkaset koostuvat vielä pienemmistä atomeista, on selvää, että voimme kuvitella näiden atomien erilaiset järjestelyt, ja on kohtuullista olettaa, että näillä järjestelyillä voi olla huomattava vaikutus syntyvien yhdisteiden luonteeseen. Kaikkialla elämän järjestely on merkittävä. Numeroiden osalta yhdistelmä 191 on hyvin erilainen kuin 911, vaikka jokainen sisältää samat yksittäiset merkit. Miksi järjestelyllä ei ehkä ole merkitystä atomien tapauksessa?
tässä lyhyessä katsauksessa ei ole mahdollista selittää tarkasti, miten kemistit saavat käsityksen niiden atomien järjestelystä, jotka rakentavat kunkin aineen hiukkasia (tai molekyylejä). Olemme riippuvaisia kahdesta työskentelytavasta: yhdisteen pilkkomisesta ja sen löytämisestä, mihin ryhmiin se hajoaa; toinen, yritys rakentaa näistä tai vastaavista ryhmistä alkuperäinen yhdiste. Aivan kuten sortuneen rakennuksen palasten joukosta löytyy riittävästi palasia, jotka osoittavat, oliko se asunto, talli vai konepaja, niin myös hajonneen aineen palasten joukosta löytyy sen rakenteen palasia, jotka ovat vielä jäljellä yhdessä, niin että ne osoittavat jotakin alkuperäisestä ryhmityksestä. Jokainen erilainen kemiallinen rakenne jättää erilaisen kemiallisen débriksen. Jos samanlaisista fragmenteista voidaan sopivalla tavalla konstruoida alkuperäinen aine, on vahva näyttö siitä, että rakenteesta on saatu jonkin verran tietoa.
Rakennekemian hyödyllisyydestä lääketieteessä ei voi kuin heti todeta sen valtavan merkityksen. Jos äärettömän pienten atomien yhteen Sitominen eri tavoin muuttaa syntyvien aineiden ominaisuuksia eri tavoin, on selvää, että erityinen tapa sitoa yhteen jokainen kehomme muodostava monimutkainen yhdiste on meille elintärkeä. Sitä paitsi ravintomme ollessa kysymyksessä yksistään atomien järjestely voi tehdä kaiken eron ravinnon ja myrkyn välillä.
on helppo ymmärtää, miksi näillä erilaisilla rakenteilla pitäisi olla erilainen vaikutus kehossa. Eläinten kohdalla eläminen on jatkuva prosessi, jossa monimutkaisempia rakenteita hajotetaan yksinkertaisemmiksi, ja on selvää, että tämä hajoaminen tapahtuu eri tavoin eri ryhmittymissä ja tuottaa siten erilaisia tuloksia.
kehon muodostavien eri aineiden atomijärjestelyjen tuntemus ei ole ainoastaan välttämätön opas fysiologian, patologian ja hygienian tutkimuksessa, vaan se on jo johtanut täysin uusien lääkkeiden loogiseen keksimiseen, jotka on keinotekoisesti rakennettu laboratoriossa tiettyjen sairauksien erityistarpeita varten, ja elintarvikkeiden järkevään käyttöön. Tulevina vuosina nämä voitot moninkertaistuvat.
niinpä lääkäri voi tulevaisuudessa tehdä työtään, ei koostumukseltaan ja arvoltaan kyseenalaisella seerumilla tai viruksella, vaan pikemminkin kemiallisessa laboratoriossa rakennetuilla puhtailla aineilla — aineilla, joiden atomiryhmät on järjestetty niin hienovaraisen tieteen avulla, että ne saavat aikaan kuluneiden elinten jälleenrakentamisen tai pahanlaatuisten bakteerien tuhoamisen ilman minkäänlaista haittaa. Voimme siis haaveilla esimerkiksi isorokolta saadusta keinotekoisesta immuniteetista, joka on yhtä paljon parempi kuin rokotus kuin vanha rokotus.
tällaisia hyödyllisiä aineita ei usein löydetä sattumalta; mahdollisten järjestelyjen määrä on aivan liian suuri. Jotta voitaisiin tietää kaikki, mitä asiasta voidaan tietää, täytyy löytää jokaisen kehossa olevan monimutkaisen aineen rakenne ja kompleksisen eliömme jokaisen hiukkasen atomien järjestely. Ennen kuin näin on tehty, emme voi millään kohtuullisella varmuudella ennustaa, mitä näille aineille tapahtuu niiden päivittäisten toimintojen aikana tai miten taudit todennäköisesti vaikuttavat niihin. Tämä on niin elintärkeä ongelma, että sen merkitystä jälkipolville olisi vaikea liioitella.
kuten olen sanonut, nykyinen tietämys vaatii kemistiltä nyt, että hänen tulee tietää, ei ainoastaan alkuaineet, jotka muodostavat kaiken ja miten nämä alkuaineet kootaan, vaan myös se, kuinka suuri energiantuotto sisältyy jokaiseen muutokseen, johon ne voivat joutua.
nyt ei ole epäilystäkään siitä, että energia on jokaisen tunnetun maailmankaikkeuden toiminnan välitön syy. Ilman minkäänlaista energiaa koko maailmankaikkeus olisi rauhallinen, pimeä, lävistävän kylmä, unessa. Maailma täynnä fyysisiä energioita, mutta ilman kemiallista energiaa, voisi pyöriä ja olla valoa ja lämpöä; mutta sillä ei voisi olla mitään orgaanista elämää, sillä elämä perustuu kemiallisen energian toimintaan. Näin ollen kemiallisen energian tutkimus on toinen hyvin tärkeä inhimillinen ongelma.
Fysikaalinen kemia liittyy kunkin erilaisen energian suhteeseen kemialliseen muutokseen. Se käsittelee niitä vaikuttavia, liikkeelle panevia voimia, jotka tekevät elämän mahdolliseksi, ja kaikissa sen monissa piirteissä se tuo uutta älyä kantamaan elävän mekanismin toiminnassa.
Fysikaalinen kemia käsittelee muun muassa kiinteästä nesteestä ja nesteestä kaasuun tapahtuvien muutosten kemiallisia suhteita sekä käsittelee erilaisten liuosten ja seosten luonnetta. Koska elävä ruumis koostuu kiinteistä aineista ja nesteistä ja on riippuvainen ilmakehän kaasuista sitä elävöittävien kemiallisten muutosten edistämiseksi, ja koska jokaisessa solussa on liuoksia ja seoksia, fysikaalisen kemian lait ja teoriat kietoutuvat yhteen jokaisen fysiologian tosiasian kanssa.
taas fysikaalinen kemia käsittelee lämmön suhdetta kemialliseen muutokseen. Energian tuotos lämmön muodossa jokaisessa kemiallisessa reaktiossa on tutkimisen arvoinen, mutta erityisesti pitäisi ihmisen tutkia vaiheita, joilla kaikki eläinten lämpö on kehittynyt—ja tämä johtuu yksinomaan kemiallisesta reaktiosta. Lisäksi fysikaalinen kemia tutkii lämpötilan muutoksen vaikutusta kemiallisen toiminnan nopeuteen ja taipumukseen, — mikä on tärkeää kuumeen ja muiden poikkeavien olosuhteiden tutkimisessa sekä sen ihmeellisen kätketyn mekanismin jäljittämisessä, jonka avulla ruumis pidetään lähes tasaisessa lämpötilassa.
tämä tulevaisuuden dynaaminen kemia ei kuitenkaan lopu tähän. Sen provinssissa sijaitsevat myös äskettäin löydetyt kemian ja sähkön suhteet, jotka kantavat ehkä joitakin hermostollisen toiminnan mysteereitä ja antavat paljon älykkyyttä ratkaisujen luonteesta yleensä. Ehkä tätä kaikkea tärkeämpää on valokemiaksi kutsuttu aiheen haara, valon kemia, joka lupaa antaa suurta apua tulkittaessa auringonvalon vaikutuksesta kasvien lehdissä tapahtuvia muutoksia. Pelkästään valon välityksellä luonto pystyy rakentamaan monimutkaisia yhdisteitä, joita tarvitaan kaikkien eläinten ravinnoksi; ja ennen kuin ymmärrämme kasvin kasvun, emme voi toivoa ymmärtävämme eläimen kasvua.
hetken ajatus osoittaa, että tämä toiminnassa olevien aineiden kemia—toisin sanoen energian kemia—tuo mukanaan lupauksen avuliaisuudesta tuleville sukupolville, mikä ehkä ylittää minkään muun tieteen lupauksen. Sillä sen elottoman aineen tutkiminen, josta elämä on lähtenyt, ei voi antaa meille tosi tietoa sen todellisesta virasta, olkoonpa tämä tutkimus kuinka tarkka tahansa, sen enempää kuin me voimme ennustaa täytetyn linnun ilmestymisestä museoon sen täydellisen elämän tavan perusteella. Jotta voisi ymmärtää elämisen prosessia, täytyy nähdä aineet toiminnassa ja tutkia niiden käyttäytymistä niiden ympärillä olevien moninaisten voimien vaikutuksen alaisena; ja tämä on fysikaalisen kemian tavoite.
olen hahmotellut hyvin lyhyesti muutamia tapoja, joilla tiede antaa suuren lupauksen kärsivälle ihmiskunnalle tulevaisuudessa annettavasta avusta. Joistakuista tämä on saattanut vaikuttaa materialistiselta; meidän täytyy kuitenkin muistaa, että tiede ei yritä käsittää perimmäistä mysteeriä, vaan se käsittelee vain luonnon tosiasioita. Elämän suurimmat mysteerit näyttävät lähes yhtä pitkälle ratkaisulta kuin koskaan. Mitä suhteita on olemassa, esimerkiksi kemiallisen muutoksen ja ajatuksen välillä, mitä pysyviä muutoksia kemiallisessa rakenteessa aiheuttaa muistia, emme tiedä. Elämää emme ole koskaan kyenneet tuottamaan pelkästään kuolleesta aineksesta. Persoonallisuus ja perinnöllisyys uhmaavat kemistiä samoin kuin fysiologia ja psykologi. Mutta älkäämme olko kärsimättömiä. Vaikka onkin mahdotonta ennustaa, kuinka pitkälle rajallisen mielemme avulla pääsemme tunkeutumaan mittaamattoman laajan ja ihmeellisen maailmankaikkeuden mysteereihin, voimme kuitenkin lohduttautua ajatuksella, että jokainen saavutettu askel tuo ihmiskunnalle uutta siunausta ja uutta innoitusta suurempiin pyrkimyksiin.