Пресс-центр / новости / Наука /

«Объяснить это пока невозможно, но и игнорировать нельзя» – в ИБХ РАН выступил Александр Иванович Коновалов с весьма необычным докладом

22 октября 2015 года в Институте Биоорганической химии имени академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН в рамках семинара отдела «пептидно-белковых технологий» академик РАН профессор Александр Иванович Коновалов представил необычный доклад: «Образование наноразмерных молекулярных ансамблей с участием молекул воды (наноассоциатов, konovalov nanoagregates) – фундаментальная основа физико-химических и биологических свойств высокоразбавленных водных растворов БАВ (до10-20 М и более)». Послушать докладчика пришли многие сотрудники ИБХ РАН, а также ученые из других институтов и представители СМИ.  

высокоразбавленные растворы, наноассоциаты, А. И. Коновалов

Евсеев Антон

Предыстория необычного семинара

Интерес к данному мероприятию можно было понять – известно,что в 2012 году коллектив под руководством академика РАН, проф.Александра Ивановича Коновалова (Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова, г Казань) объявил об одном любопытном открытии. Суть его заключалась в следующем – известно, что при разбавлении раствора водой, его свойства изменяются вполне предсказуемо. Например, если это раствор биологически активного вещества (БАВ), то, по мере разбавления, эффект воздействия БАВ на живую систему будет снижаться. Однако, по заявлению исследовательской группы, в результате работы, длившейся около шести лет, ими было установлено, это свойственно лишь для лишь 25% растворов, а остальные 75% «ведут себя неклассически: у них свойства изменяются неожиданно». Исходя из всей совокупности полученных результатов, Александр Иванович предположил, что в случае проявления биоэффектов высокоразбавленными растворами речь идет не о воздействии на биологический объект самих молекул вещества, а неких наноструктур, образование которых стимулирует растворенное вещество.

Это было весьма необычное заявление, которое несколько потрясало фундаментальные основы современной физической химии. Поэтому коллеги Коновалова сразу же разделились на два «лагеря» – представитель первого были настроены скептически и не особенно спешили признавать результаты исследований его коллектива, сомневаясь в корректности поставленных экспериментов.  Представители же другого лагеря считали, что коллектив, которым руководил Александр Иванович, открыл весьма необычное явление природы, объяснить которое пока что не могут существующие работы теоретиков.

Следует заметить, что доклад об этих исследованиях был представлен автором на Президиуме РАН 11   декабря 2012 года. Слухи об этом открытии так или иначе продолжали циркулировать не только в научной среде, но и в прессе. Причем СМИ зачастую подавали это открытия не совсем корректно – писали, например, о том, что группа Коновалова «заново открыла гомеопатию», о чем сам Александр Иванович никогда не говорил. И для того, чтобы выяснить, что же на самом деле удалось (или не удалось) открыть группе академика Коновалова, директор ИБХ РАН академик РАН Вадим Тихонович Иванов и пригласил своего коллегу сделать доклад в рамках семинара отдела «Пептидно-белковых технологий».

В самом начале семинара Вадим Тихонович сказал вступительное слово: «Тема семинара необычная, речь идет о действии веществ в сверхмалых концентрациях. Она будоражит умы химиков и биологов уже не одно десятилетие, мнения разделились от полного неприятия до энтузиазма. И человек, который максимально из сейчас работающих ученых владеет этой тематикой и является ее горячим сторонником, сегодня расскажет нам, что творится в этой области». После этого директор ИБХ РАН пригласил на трибуну Александра Ивановича Коновалова.


О чем же поведал докладчик?

Докладчик начал с того, что пояснил, почему: «в названии моего доклада фигурирует термин «высокоразбавленные растворы», а не «растворы с низкой концентрации вещества». Вообще, если говорить о высокоразбавленных растворах, то нужно сказать, где сейчас они имеют реальное применение – это гомеопатия, гормезис и эффект сверхмалых доз, описанный Еленой Борисовной Бурлаковой. Сейчас мы имеем тысячи примеров влияния веществ в сверхмалых концентрациях, точнее, при больших одних концентрациях – один эффект, а при других, сверхмалых – другой. Например, известно, что фенозан калия, антиоксидант, оказывал воздействие на биологические объекты в концентрации 10-18 М.

Почему же научным сообществом не принимается то, что вещества могут действовать в столь малых дозах? Да потому, что при такой низкой концентрации вещества в растворе никаких эффектов не должно быть. Вот, посмотрите, при концентрации вещества 10-20 М в миллилитре воды там будет присутствовать всего шесть молекул растворенного вещества. А если мы еще вспомним о том, что при последовательных разбавлениях возникает явление адсорбции молекул на стенках сосудов, то вполне вероятно, что там нет вообще ни одной молекулы. Так что тут я и сам присоединяюсь к тем, кто говорит: «Не верю, что при таких низких концентрациях может быть какой-то эффект».

Итак, с позиций концентрационного подхода при сверхнизких дозах никакого эффекта быть не может. Однако они есть, если следовать данным той же Бурлаковой. То есть имеется, на мой взгляд, научное противоречие. Но может быть, это значит то, что концентрационный подход неверен? Может быть, его использовали потому, что в то время авторы не имели под рукой ничего другого, кроме концентрации? Они сопоставляли эффект с концентрацией вещества в растворе и делали вывод, что его вызывает вещество в сверхмалой дозе. Но, может быть, этот эффект нельзя связывать с концентрацией, возможно, он проявляется под воздействием каких-то других факторов, возникающих в растворах при некоторых процедурах, например, при процедуре разбавления?».

Итак, обозначив проблему, А. И. Коновалов сразу же перешел к описанию экспериментов, проведенных коллективом под его руководством: «в 2006 году мы начали комплексное исследование водных растворов биологически активных веществ различной природы – это были антиоксиданты, регуляторы роста растений, витамины, гормоны, транквилизаторы. Были изучены свойства свыше сотни растворов, при этом использовались различные методы. Интервал разбавления – от 10-2 до 10-20 М».

После Александр Иванович рассказал о том, что растворы готовились последовательным серийным разбавлением – как правило, исследователи применяли десятичные разбавления. Все растворы готовились исключительно на свежеперегнанном бидистилляте -  для того, чтобы исключить эффект воздействия случайно попавшего вещества в воду, которая долго стояла. Исследование производилось через сутки после приготовления раствора. Растворы приготавливались как в стеклянной, так и в полипропиленовой посуде и выдерживались при температуре в 25˚С.

Каким же образом производилось само исследование? По словам Коновалова, основным прибором, применявшимся при анализе растворов, был зетасайзер, который помогал определить эффективный гидродинамический диаметр нанообъекта, а также ζ-потенциал, который возникает при движении объекта. То есть, проще говоря, этот прибор помогал нам определить, есть ли в растворе какой-то  нанообъект, и если он есть, то какого он размера. Рабочим же методом был метод динамического светорассеивания, который позволяет определить наличие в растворе различных частиц. Также измеряли электропроводность, поверхностное натяжение и рН.

Согласно докладу Александра Ивановича: «сначала был сделан контрольный анализ чистого бидистиллята – никаких нанообъектов мы там не обнаружили. А вот когда далее мы стали анализировать разбавленные растворы, то обнаружили, что даже на предельно низких концентрациях, близких к разбавлению 10-20 М, были обнаружены странные пики, которые свидетельствуют о наличии в растворе каких-то нанообъектов. Причем все картины этих пиков были индивидуальны, из чего мы сделали вывод, что они зависят от природы растворенного вещества.

Та же самая картина наблюдалась при анализе изменения ζ-потенциалов по мере разбавления раствора – при низких концентрациях наблюдались индивидуальные пики. В основном для всех соединений значения ζ-потенциала получались отрицательные. Интересно, что академик Г. А. Абакумов заметил по этому поводу следующее: «То, что вы вообще обнаружили ζ-потенциал – это уже важнейший факт. Это говорит совершенно определенно, что существует граница фаз. То есть вы наблюдаете дисперсную систему. Если бы там все было однородно, то никаких бы ζ-потенциалов не наблюдалось». Таким образом, как данные по анализу размеров частиц, так и ζ-потенциалов говорят о том, что в большинстве исследованных нами растворов (это примерно 75 процентов) при сверхнизких концентрациях вещества наблюдалось образование каких-то нанообъектов, которые мы назвали наноассоциатами. Следует, однако, отметить, что мы не можем подсчитать их количество – метод динамического светорассеивания не дает информации об их количестве, а только о размере. Исходя из самой чувствительности метода, мы можем лишь сказать, что там присутствовало не менее тысячи наночастиц на один миллилитр раствора – иначе бы мы вообще ничего не увидели.

Для некоторых растворов была найдена зависимость между изменением диаметров наночастиц и их ζ-потенциалов при высоких степенях разведения и другими свойствами растворов, такими, как поверхностное натяжение, рН и электропроводность. Например, чем более отрицательным становился ζ-потенциал, тем больше возрастала электропроводность. Так же оценивался биологический эффект действия растворов с низкой концентрацией вещества, и данные получились опять-таки индивидуальные для каждого раствора – где-то максимальный эффект совпадал с максимальным размером наноассоциатов, а где-то получалось наоборот».

Потом А. И. Коновалов рассказал о том, что далее исследователи попытались выяснить, что именно может вызывать образование наноассоциатов в исследованных ими растворах: «Мы предположили, что эти наноассоциаты образуются под воздействием электромагнитного поля. Для того, чтобы проверить это предположение, мы провели следующий эксперимент – каждый раствор делился на две равные части, одна из них выдерживалась на рабочем столе в лаборатории, а вторая – в специальном пермаллоевом контейнере, который защищал его от воздействия низкочастотных электромагнитных полей и геомагнитного поля Земли. И вот вам результаты – в том растворе, который находился в контейнере, после разведения 10-5 М не наблюдалось вообще никаких эффектов. В ряде случаев мы генерировали электромагнитное поле внутри контейнера и наблюдали, такую же картинку, как и в растворе, выдержанном на столе. Таким образом, предположение о том, что наноассоциаты возникают именно под воздействием электромагнитного поля, было подтверждено».

Итак, по мнению А. И. Коновалова, возникающие эффекты можно объяснить не действием вещества в сверхмалых дозах, а тем, что в растворах, приготовленных методом последовательного разбавления и встряхивания, под влиянием растворенного вещества и внешнего электромагнитного поля образуются наноразмерные молекулярные ансамбли – наноассоциаты. Именно они и определяют физико-химические и биологические свойства данных растворов. Причем в основном этим наноассоциаты образованы молекулами воды – в объектах диаметром около 100 нм присутствует примерно 6-8 миллионов  этих молекул. Однако подчеркнул Александр Иванович, мы пока не знаем, что удерживает все эти частицы в наноразмерном ансамбле.

Также  Александр Иванович привел  данные исследования  свойств высокоразбавленных растворов относительно новым методом NTA (Nanoparticle Tracking Analisis), которые наглядно, и, что важно, визуально показывают наличие нанообъектов в высокоразбавленных растворах и их полное отсутствие в бидистиллированной воде. Кроме того, он рассказал об исследовании  свойств данных растворов при помощи  метода АСМ (атомно-силовой микроскопии), который также наглядно продемонстрировал наличие нанообъектов.

Несмотря на то, что, по словам Коновалова, большинство высокоразбавленных растворов при воздействии на них электромагнитного поля продемонстрировали каталитические свойства, сам механизм влияния нанообъектов на биологические структуры пока что остается загадочным: «это явно не лиганд-рецепторный механизм, он имеет другую природу. Но какую? Я считаю, что мы, химики, не можем дать ответа на этот вопрос, потому что никаких классических межмолекулярных взаимодействий тут нет». По мнению докладчика, «объяснение природы и механизма образования нанообъектов (наноассоциатов) может лежать в работе итальянского физика-теоретика Джулиано Препарата «Квантово-электродинамическая когерентность в материи» («QED Coherence in Matter. World Scientific», 1995) и его последователей – итальянских физиков-теоретиков Эмилио Дель Джудиче (Emilio Del Giudice) и Джузеппе Витиелло (Giuseppe Vitiello). Созданные ими модели рассматривают воду как квантовую кооперативную структуру. При этом основной упор делается не на геометрию отдельных кластеров, а на коллективные свойства воды как единого целого. По их представлениям, основанным на ряде расчетов, при определенных условиях вода ведет себя как единая система, в которой все молекулы настраиваются на резонансную частоту и начинают вести себя как «организованная структура». Из этих теоретических моделей следует, что в жидкой воде в широком диапазоне температур и при действии внешних электромагнитных полей должны образовываться наноассоциаты примерно тех же размеров, что зарегистрированы нами. Однако природу взаимодействий, которые способствуют образованию конкретных наноассоциатов со специфическими свойствами данные модели, увы, описать не могут».

Дискуссия: вопросов больше, чем ответов

После доклада Александр Иванович отвечал на вопросы всех участников семинара, которых у них накопилось достаточно много. Тем не менее, ряд важных вопросов так и остался без  - часто Александр Иванович отвечал: «мы этого не знаем» или «это еще предстоит выяснить», поясняя, что для полного ответа на эти вопросы пока что нет достаточно информации о природе открытых процессов. Так, на вопрос доктора физико-математических наук, сотрудника Физического института им. П.Н. Лебедева РАН,  члена комиссии РАН по борьбе с лженаукой и фальсификацией научных исследований Ростислава Феофановича Полищука: «Какова физическая природа наблюдаемых вами явлений?» докладчик ответил: «нам она окончательно неизвестна». «Как я и думал, физики происходящего они не знают. Это сводит на нет всю ценность доклада для меня, как физика. Но, возможно, когда-нибудь ответ на этот вопрос будет дан – тогда мы и поймем, было ли там что-то или не было», - сообщил Ростислав Феофанович уже после семинара.

На вопрос, который задал сотрудник лаборатории Биомолекулярной ЯМР-спектроскопии ИБХ РАН Максим Дубинный, докладчик  ответил весьма расплывчато. «Мне постоянно приходится сталкиваться в работе с бидистиллятом, и я могу сказать, что ваше утверждение о том, что там «нет ничего, кроме воды», не соответствует действительности. Если я возьму бидистиллят и сниму с него ЯМР-спектр, то там будет очень много сигналов. Мне сложно сказать, что это, однако я могу сказать, что, начиная с разведения 10-6–10-7 М мы фактически работаем уже не с чистой водой, а с водой, содержащей неконтролируемые примеси в малых концентрациях. Как вы можете доказать, что сигнал шел не от них? Были ли у вас эксперименты, в которых вы другими методами проверили чистоту бидистиллята?», - спросил Коновалова Максим Дубинный. На это докладчик ответил, что таких экспериментов не было, и своей методике контроля он полностью доверяет.

Итак,  участники семинара смогли получить ответы далеко не на все свои вопросы. Впрочем, подобное вовсе не дает повода обвинять Александра Ивановича в том, что его исследования были проведены некорректно – ведь если его коллектив действительно обнаружил принципиально новое явление, то могут пройти годы, и даже десятилетия, прежде чем кто-то сможет построить теоретическую модель, полностью описывающую процессы, приводящие к образованию наноассоциатов.

Обсуждение, выявившее полярность мнений

После этого Вадим Тихонович Иванов предложил всем желающим высказаться по теме доклада. Среди выступивших были те, кто был согласен с выводами докладчика,  а также и те, кто подверг их достаточно жесткой критике. Среди последних наиболее интересным было выступление руководителя лаборатории Биофармацевтики доктора биологических наук Владислава Исааковича Дейгина. Не подвергая сомнению корректность самих экспериментов, Владислав Исаакович заметил, что говорить о том, что наноассоциаты могут производить какое-то воздействие на биологические объекты, несколько преждевременно: «Мне тут что не понятно – если мы говорим с точки зрения химии, то вы сконцентрировались на ряде молекул, которые дают описанные вами эффекты в специально подготовленной воде. То есть мы имеем два компонента – вода и вещество. С ними там что-то происходит, это понятно. Далее вы переключаетесь на биологическую активность. Однако для ее проверки нужно включить и второй объект взаимодействия – ну если действовать по схемам «фермент-субстрат», «лиганд-рецептор», «антиген-антитело». У вас есть первый компонент, но нет второго, поскольку они содержатся не в чистой воде, а в биологических жидкостях, которые принципиально отличаются от той системы, что используете вы. То есть, если поместить все это в биологическую жидкость, то произойдет взаимодействие уже двух систем, которое нарушит все представленные вами структуры. Таким образом, вы не можете объяснить, почему наблюдаемые вами биологические эффекты создают именно наноассоциаты, а не что-то другое». На это Александр Иванович ответил лишь то, что иногда воздействие на биологические объекты могут оказывать не сами вещества, а создаваемые ими квантовые эффекты.

Противоположную точку зрения высказал профессор кафедры биоорганической химии биологического факультета МГУ им. Ломоносова доктор биологических наук Владимир Леонидович Воейков. Он рассказал о том, что исследования о воздействии веществ в сверхмалых дозах не так-то уж и редки, однако на их фоне: «работы коллектива под руководством Коновалова произвели настоящий фурор на многих ежегодных Конференциях по физике, химии и биологии воды, на которых выступал Александр Иванович – поэтому его работы цитируют и другие исследователи данной проблемы. И эти работы не единственные – возможность образования наночастиц в воде под воздействием сверхмалых доз растворенного вещества была изучена и другими авторами. Но такое объемное исследование с широким спектром физико-химических тестов, а также большой выборки веществ было сделано впервые.
Хочу также сказать, что в этом году на Конференции по физике, химии и биологии воды была
доложена работа профессора химического факультета Неаполитанского университета (Италия) Витторио Элиа. Там были эксперименты с обработанной специальным образом сверхчистой водой, превратившейся в желеобразную воду после того, как ее лиофилизировали. В результате они получили из 200 мл порядка 200 мг не испарившейся даже при очень высоких температурах воды. Они проанализировали инфракрасный спектр этого осадка – и он полностью совпал с таковым жидкой воды. То есть это была вода – и, заметьте, она не испарилась даже при температурах свыше 100°С! Это говорит о том, что в самой воде существуют некие пока что неизвестные структуры – такая своеобразная «вода» в воде».

Итак, обсуждение показало, что мнения по вопросам, которые были затронуты работой коллектива А. И. Коновалова достаточно жестко полярные – от полного непризнания до полного доверия результатам данных экспериментов. Это говорит о том, что, возможно, группе Коновалова удалось проникнуть в такие области окружающего нас мира, которые до них столь детально еще никто не изучал. Но это также может быть свидетельством того, что исследователи двигаются все-таки в ошибочном направлении. Таким образом, оживленная полемика продемонстрировала интерес к научной проблеме, но при этом не прибавила ясности.

Впечатления от семинара: они не просто полезны, они необходимы

Участники семинара весьма неоднозначно отзывались о прошедшем мероприятии. На некоторых сотрудников института доклад произвел весьма негативное впечатление. «На мой взгляд, во время всей дискуссии ответов по существу не было. Я сидел и смотрел, как гомеопатия сама себя распространяет. Много эмоций, много отсылок к каким-то авторитетам... Много графиков, непонятных простым людям. Если бы я не был ученым, то, наверное, меня бы это все точно убедило бы. И многих моих знакомых, далеких от науки, это убеждает — все так красиво, эмоционально. Но сотрудники нашего института пришли, поулыбались — и дальше пошли своими делами заниматься. Те, кто поддерживал ученого во время дискуссии, заранее пришли его поддержать. Люди же объединяются по какому-то признаку и поддерживают друг друга!», - поделился впечатлениями от мероприятия во время беседы с корреспондентом издания «Газета.RU» Екатериной Шутовой сотрудник ИБХ РАН Максим Дубинный.

Другие участники семинара, наоборот, сочли эксперименты группы Коновалова весьма корректными и достоверными. «Я склонен доверять представленным нам результатам работы. Главное здесь то, что участники экспериментов сделали отрицательный контроль, и при нём ничего не обнаружили. Из этого можно сделать единственный вывод — вода реально как-то структурируется» – поделился своими впечатлениями от семинара в частной беседе сотрудник подразделения «Опытное биотехнологическое производство» ИБХ РАН Даниил Михайлович Павленко.

Позже, отвечая на вопросы корреспондента «Газеты.RU», Вадим Тихонович Иванов отметил: «Что касается взглядов Коновалова, то налицо экспериментальные данные, от которых не отмахнешься. Изложенная во время лекции концепция до конца не убеждает, но другой пока нет. Будем следить за развитием событий, может быть, поучаствуем в совместных экспериментах».  Директор ИБХ РАН выразил уверенность в том, что в целом подобные семинары полезны для науки, поскольку истина может родиться только при открытом обсуждении проблемы, а не при игнорировании ее. А значит, такие семинары, не просто полезны, а даже необходимы.

10 ноября 2015 года