Жидкости

Летом 1991 г. двое немецких туристов, путешествуя по итальянским Альпам, нашли мумифицированные останки мужчины. Этот человек, костям которого, как выяснилось, около 5000 лет, позже получил от ученых прозвище Эци. Его останки необычайно хорошо сохранились, поскольку с момента его смерти были заключены в лед вместе с его одеждой и вещами: на Эци надеты сплетенная из травы накидка, куртка, пояс, чулки, набедренная повязка и обувь вроде мокасин, всё кожаное. Все его инструменты сделаны весьма изобретательно, но если говорить о клее, то самым интересным оказался топор. Рукоятка сделана из тиса, лезвие – из меди, а соединены они кожаными полосками, залитыми березовым дегтем. Это смолистое вещество получается путем длительного нагревания березовой коры в горшке; в результате выходит черно-коричневая вязкая жижа, которая широко использовалась в качестве связующего вещества в позднем палеолите и мезолите. Она годится для изготовления тяжелых инструментов вроде топора, потому что при затвердевании становится прочной и твердой. Наши предки использовали ее для крепления к стрелам наконечников и перьев, изготовления кремневых ножей, ремонта гончарных изделий и строительства лодок. Сама жидкость в основном состоит из молекул семейства химических веществ, известных как фенолы.

Структурная формула 2-метокси-4-метилфенола, который входит в состав березового клея. Она представляет собой шестиугольник из атомов углерода и водорода, соединенный с гидроксильной группой – OH, отличительным признаком фенола

Их химическое название вам, может быть, незнакомо, но запах, уверен, вы узнали бы без труда: основной фенол березового дегтя – 2-метокси-4-метилфенол, пахнущий дымным креозотом. Фенолальдегид пахнет ванилью. Этилфенол – копченой грудинкой; на самом деле характерный аромат копченой рыбе или мясу придают именно фенолы.

Нагревая березовую кору, вы извлекаете из нее фенолы. Густая смола, которая при этом получается, представляет собой в основном смесь растворителя под названием скипидар и фенолов. Скипидар – основа жидкости, но за несколько недель он испаряется, и остается только фенольная смесь; жидкость превращается в твердый вар, достаточно липкий, чтобы связать дерево с кожей или другими веществами.

Оказывается, деревья – вообще прекрасные поставщики всего липкого. Сосны выделяют капли смолы, из которой тоже выходят хорошие клеи. Популярное уже тысячу лет связующее вещество гуммиарабик получают из аравийской акации. Смола босвеллии, известная как ладан, – клей с особенно приятным запахом. Еще одна ароматическая смола, мирра, происходит из колючего дерева коммифоры. Смолы часто использовали в составе лекарств, а также духов, возможно потому, что их активные химические элементы, подобно фенолам, обладают мощными антибактериальными свойствами. Ладан и мирра так высоко ценились в Античности, что их нередко дарили королевам, королям и императорам – вот почему их присутствие в библейском рассказе о Рождестве так важно.

Липкость древесных смол не случайна. Такими они стали в процессе эволюции, чтобы растения имели возможность ловить насекомых. Так что смолы для деревьев – важный инструмент защиты. Ювелирный янтарь – на самом деле окаменевшая древесная смола, и в ней часто присутствуют идеально сохранившиеся насекомые и кусочки случайного мусора.

Муравей в янтаре – окаменевшей древесной смоле. © Anders L. Damgaard

Без древесных смол нашим древнейшим предкам было бы крайне сложно изготавливать орудия и инструменты, и тогда нашей цивилизации очень трудно было бы взять старт. Но вряд ли стоит склеивать смолой самолет – она наверняка потрескается во время полета. Фенольные молекулы не слишком прочно связываются с другими веществами – они слишком замкнуты, слишком самодостаточны.

Но если вы среди деревьев, то вам не придется слишком долго искать более сильные разновидности клея. Посмотрите на птиц: их крылья не скручены болтами или шурупами. Их мышцы, связки и кожа держатся за счет молекул семейства химических веществ, известного как белки. Наши тела тоже связаны ими. Один из важнейших белков называется коллагеном. Он обычен для всех животных, и получить его относительно несложно. Древние люди использовали рыбью кожу и шкуры диких зверей – отделяли жир, а затем вываривали шкуры в воде. При этом коллаген извлекается из шкур, и получается густая прозрачная жидкость, которая, остывая, превращается в твердое жесткое вещество – желатин.

Коллагеновые белки в желатине – длинные молекулы с «хребтом» из атомов углерода и азота. В телах животных коллагеновые молекулы удерживаются вместе, образуя прочные волоконца, из которых состоят сухожилия, кожа, мышцы и хрящи. Однако, оказавшись в горячей воде в процессе вываривания, молекулы коллагена разделяются. У них появляются свободные химические связи, которые они стремятся заполнить. Иными словами, они хотят прилепиться к чему-нибудь – а значит, превращаются в костный клей.

Изменение структуры коллагенового волоконца при превращении в костный клей