Zalecono do bibliotek nauczycielskich i licealnych pism em M inistra Oświaty nr IV/Oc-2734/47
Wydane z pomocą finansową Polskiej Akademii Nauk
TREŚĆ ZESZYTU 10 (2237)
J. V e t u 1 a n i, K lonidyna: historia k ariery l e k u ... 221
A. A m i r o w i c z , Woszerie i możliwości ich b a d a n i a ...225
Z. W i e r z b i c k i , Zarys historii syntezy d i a m e n t u ... 228
P. K o r d a , Życie rodzinne szym pansów ...230
M. S i e w n i a k, Na m arginesie książek o obrazie św iata w roku 2000 . . 234
P rzegląd nauk neurobiologicznych K ierunki dalszych badań (oprać. J. G. V . ) ... 237
Neurobiologia jako nau k a przyrodnicza (oprać. J. G. V . ) ...238
N eurobiologia w Polsce (oprać. J. G. V . ) ... 239
Drobiazgi przyrodnicze K am ienny las Uługej na Gobi (I. W r ó b e l ) ... 239
Pszczołojad w krakow skim ZOO (A. N iw e liń s k i) ... 241
W szechświat przed 100 l a t y ...242
R ecenzje J. V. V a n s z t e j n, M. J. Z i 1 i n: Kronockij zapovednik (A. Rosler) . 243 M a r t i ś o v a a kol.: K vety m oja zaluba (P. Szotkow ski) . . . . 244
Spraw ozdanie Sprawozdanie z działalności Oddziału K rakow skiego P T P im. Kopernika za lata 1981— 1982 ... 244
S p i s p l a n s z
I. FRAGM ENT FAKTURY KORY „kam iennego drzew a” — brązowy chalcedon.
Fot. J. M endaluk
II. FRAGM ENT OKRZEMIONKOWANEGO DREW NA — p stry chalcedon. Fot.
J. M endaluk
III. CHORY PSZCZOŁOJAD w krakow skim ZOO. Fot. A. Turczański IV. ŻM IJA ZYGZAKOW ATA V ip e r a b eru s L. Fot. W. Strojny
O k ł a d k a : LWICA P a n te r a leo. Fot. S. G łogow ski
P I S M O P R Z Y R O D N I C Z E
ORGAN POLSKIEGO TOWARZYSTWA PRZYRODNIKÓW IM . KOPERNIKA TOM 84
(ROK 102)
PAŹDZIERNIK 1983 ZESZYT 10
(2238)
JERZY VETULANI (Kraków)
K L O N ID Y N A : HISTORIA K A RIERY LEKU
Przem ysł farm aceutyczny wciąż produkuje nowe substancje chemiczne, intensyw nie bada
ne przez farmakologów przem ysłowych pod kątem ich m ożliwego zastosowania jako leki.
N iewielki odsetek tych substancji pomyślnie przechodzi próby na zwierzętach a następnie wstępne badania kliniczne i uzyskuje status leku. Mimo trudnej drogi do kliniki, nowych leków pojawia się dość sporo, ale z rzadka tylko znajdują się wśród nich produkty, któ
rych znaczenie wybija się ponad przeciętność.
Dó tych ostatnich należą bądź leki skuteczne w schorzeniach, na które dotychczas leków nie znano, bądź związki, których mechanizm dzia
łania ma szczególne znaczenie dla nauki. Taki lek staje się wówczas narzędziem badawczym:
przestaje być obiektem zainteresowania jedy
nie farm aceutów i lekarzy, ale zwraca na sie
bie także uwagę farm akologów „czystych”: u- czonych badających m echanizm y działania le
ków oraz — przy użyciu leków jako narzę
dzi — podstawowe m echanizm y fizjologiczne organizmu.
Lekiem tu omawianym jest klonidyna. Ta prosta substancja chemiczna, 2-[(2, 6-dwuchlo- rofenylo)amino]-2-imidazolina (ryc. 1), zsynte- tyzowana w laboratoriach firm y Boehringer Sohn w Ingelheim, miała być związkiem po
budzającym struktury zwane receptorami a- -adrenergicznymi. Planowano jej zastosowanie
w kroplach do nosa, celem zmniejszenia pro
dukcji śluzu, a opatentowano jako dodatek do płynu przed goleniem maszynką elektryczną, powodujący „jeżenie się ” włosów, co ułatwia dokładne golenie. Nikt z twórców klonidyny nie przypuszczał, jak w ielką karierę zrobi ona w przeciągu niespełna 20 lat.
Receptory a-adrenergiczne a klonidyna Neuromediatorem pozazwoj owych komórek nerwowych układu sym patycznego jest nora
drenalina. Jest ona syntetyzow ana w tych ko
mórkach i wyzwalana z nich pod w pływ em impulsu dochodzącego do zakończenia nerwo
wego. Wyzwolona noradrenalina może połączyć, się ze szczególnym i tworami w ystępującym i w błonie komórkowej unerwianej komórki.
Ryc. 1. S tru k tu ra klonidymy
222 W s z e c h ś w ia t, t. 84, n r 1$/I9t3
Twory te nazyw am y receptorami. Ich po
łączenie z m olekułą noradrenaliny powoduje zmianę własności błony komórkowej, w w y niku której dochodzi do określonej reakcji.
M ówimy, że noradrenalina pobudza receptory a-adrenergiczne, a w ynikiem tego pobudzenia będzie, w zależności od organu, np. rozszerze
nie źrenicy, skurcz naczyń krwionośnych, roz
kurcz jelit czy skurcz m ięśni przywłośnych (zjeżaczy włosa). Pobudzenie układu sym pa
tycznego powoduje objawy analogiczne do w y stępujących pod w pływ em gniew u lub stra
chu, będące wyrazem m obilizacji organizmu do w alki bądź ucieczki.
Poza receptorami a-adrenergicznym i w ystę
pują jeszcze receptory /?-adrenergiczne, pobu
dzane słabiej przez noradrenalinę a silnie przez pokrewną jej aminę katecholow ą wytwarzaną w nadnerczach — adrenalinę; na receptory /?-adrenergiczne klonidyna nie działa.
Pobudzającemu działaniu na receptory a- adrenergiczne klonidyna zawdzięczała zarówno sw oje działanie na śluzów kę nosa (obkurcze- nie naczyń krwionośnych), jak i na w łosy na twarzy (jeżenie się sierści jest charaktery
stycznym objawem agresji u ssaków o owło
sionej skórze). Ku wielkiem u zdziwieniu bada
czy okazało się jednak, że n ie podnosi ona, jak można byłoby się tego spodziewać, ciśnienia krw i, a wręcz przeciw nie, bardzo silnie je obniża. W ykluczyło to m ożliw ość jej stosow a
nia jako kropli do nosa, ale otwarło szansę na zastosowanie jej jako leku przeciw nadciśnie
niu. Te oczekiwania potw ierdziły się: u czło
wieka i zwierząt doświadczalnych klonidyna po krótkim okresie podniesienia ciśnienia krwi powoduje długotrw ały jego spadek. Obecnie klonidyna jest uważana za siln y i skuteczny lek w chorobie nadciśnieniowej, stosow any zwłaszcza w jej szczególnych opornych i po
w ażnych formach.
Odkrycie zastosowania klinicznego klonidy- ny, w w yniku prac H oefkego i Kobingera w latach 1966— 1967, stało się sukcesem finan
sow ym dla producenta, ale nie w yjaśniło, dla
czego lek pobudzający receptory a-adrenergicz- ne powoduje spadek, a nie w zrost ciśnienia.
Ośrodkowe działanie klonidyny i autoreceptory Hoefke i K obinger zorientow ali się od razu, że hipotensyjne (obniżające ciśnienie) działa
nie klonidyny wiąże się z jej działaniem na receptory adrenergiczne w ośrodkowym ukła
dzie nerwow ym . Okazało się, że w mózgu ist
nieją receptory pobudzane przez klonidynę, zbliżone do receptorów o-adrenergicznych zna
nych z tkanek obwodowych, których pobudze
nie powoduje reakcje przeciw ne do obserwo
w anych po pobudzeniu receptorów obwodo
w ych. Dla zrozumienia m echanizm u działania klonidyny na te receptory posłużono się kon
cepcją autoreceptora. Istnienie takiej struktu
ry zaczęto podejrzewać w końcu lat 60., a klo
nidyna stała się związkiem służącym do zba
dania (i w rezultacie potwierdzenia) słuszności tej koncepcji.
Autoreeeptorem nazwano receptor reagujący na neuromediator produkowany przez daną ko
m órkę nerwow ą i um ieszczony na tej samej komórce. W -odróżnieniu od klasycznego re
ceptora, um ieszczonego bądź na komórkach organu wykonawczego, bądź — zwłaszcza w m ózgu — na wypustkach sąsiedniej komórki nerw ow ej, na którą ma być przekazany im puls, autoreceptor nie służy ani przekazywa
niu, ani • egzekw ow aniu sygnałów w ysyłanych przez neuron. Zadaniem jego jest autoregu
lacja czynności neuronu: gdy neuron pracując nadm iernie w yzw ala zbyt duże ilości neuro- mediatora, ów — działając na autoreceptor — powoduje takie zmiany w błonie neuronu, któ
re doprowadzą do zm niejszenia przepływu im pulsów przez neuron, a w konsekw encji — do zm niejszenia produkcji neuromediatora.
W m yśl koncepcji autoreceptora działanie klonidyny tłumaczono zatem w ten sposób, że niezależnie od m ożliwości reagowania klonidy
ny z „norm alnym ” receptorem a-adrenergicz- 1 ym , nazwanym alt um ieszczonym na innej ko
mórce, po drugiej stronie połączenia m iędzy neuronam i zwanego synapsą (receptor postsy-
A B
Ryc. 2. Receptory i autoreceptory a adrenergiczne n a styku kom órek nerw ow ych (w synapsie ad ren er- gicznej). A — zakończenie w ypustki osiowej neuro
nu w ytw arzającego noradrenalinę (presynaptycznego).
B — zakończenie dendrytu następnego neuronu. 1 — Pęcherzyki wypełnione m olekułam i noradrenaliny.
2 — P ękający pęcherzyk, uw alniający noradxenali;nę do szczeliny synaptycznej. Szybkość pękania pęche
rzyków jest zależna od im pulsacji (przepływu sygna
łów) w neuronie. 3 — Swobodne m olekuły n o rad re
naliny. 4 —- Połączenie m olekuły noradrenaliny z re ceptorem typu «t. W w yniku tego połączenia n astę
puje pobudzenie (pobudzający potencj-ał synaptyczny).
5 — Połączenie m olekuły noradrenaliny z recepto
rem a2. W jego w yniku n astępuje ham ow anie (inhi- bicyjny potencjał synaptyczny). To połączenie może mieć m iejsce zarówno w części postsynaptycznej, po
w odując ham ow anie przekazyw ania isygnałów), bądź presynaptyczmej, pow odując zm niejszenie im pulsacji w neuronie i zw olnienie pękania pęcherzyków i u- w alniania n o radrenaliny. Receptory ax i a2 różnią się od siebie, ale oba typy są aktyw ow ane przez mole
kułę noradrenaliny. K lonidyna znacznie silniej w iąże się z receptorem a2 niż ax. C — Schem at działania receptorów : a — receptor nie zajęty, błona ko
m órkow a n ie zm ieniona; b — receptor ej zajęty przez m olekułę noradrenaliny, błona kom órkowa zm ieniona w sposób u łatw iający pobudzenie kom ór
ki; — c — receptor e 2 nie zajęty, błona kom órkowa bez zm ian; d — receptor a2 zajęty przez m olekułę no rad ren alin y (połączoną inaczej niż z receptorem «j), błona kom órkow a zmieniona <w sposób ham ujący po
budzenie kom órki.
W sz e c h św ia t, t. 84, n r 10/1983 223
naptyczny), jeszcze chętniej klonidyna reaguje z autoreceptorem, nazw anym receptorem a2 albo receptorem presynaptycznym . To jej dzia
łanie hamuje silnie przekazywanie sygnałów (przekaźnictwo) w ośrodkowym układzie adre- nergicznym i powoduje skutki przeciwstawne do efektów pobudzenia receptora a^.
Dalsze badania w ykazały, że tylko część ha
mującego działania klonidyny można w ytłu maczyć jej działaniem na presynaptyczne re
ceptory Oo. W yniki różnych doświadczeń, m ię
dzy innym i prowadzonych w Instytucie Far
makologii PA N w Krakowie, zmusiły do przy
jęcia, że poza autoreceptorami a2 znajdują się w mózgu jeszcze receptory «2 umieszczone post- synaptycznie, na sąsiednich' neuronach, obok receptorów «x. Działaniu na te właśnie, post- synaptyczne receptory a2, przypisuje się hipo- tensyjne efekty klonidyny.
Tak więc ‘odkrycie klonidyny nie tylko do
prowadziło do znalezienia nowego, skutecznego leku do leczenia choroby nadciśnieniowej, ale miało w ielkie znaczenie teoretyczne, umożli
wiając poznanie zasad regulacji natężenia prze
pływu sygnałów w sieciach neuronalnych przez autoreceptory. Jak się obecnie w ydaje, autore
ceptory charakterystyczne są dla bardzo róż
nych układów neuronalnych, a nie tylko ukła
du nor a d rene r g iczn eg o, w którym — dzięki klonidynie — ich istnienie zostało udokumen
towane po raz pierwszy.
Psychofarm akologia klonidyny
Odkrycie leku, który działa na receptory nor- adrenergiczne typu a w ośrodkowym układzie nerwowym było wyczekiw ane przez farmako
logów ośrodkowego układu nerwowego z nie
cierpliwością. W połowie lat 60. wiedziano już, że noradrenalina odgrywa ważną rolę w czyn
nościach psychicznych, potrafiono m ierzyć jej zawartość i zmiany zawartości w mózgu, a wciąż brakowało substancji, która podana zw ie
rzęciu m ogłaby z krwią dojść do mózgu i tam pobudzać lub hamować w sposób wybiórczy receptory a-adrenergiczne. Noradrenalina nie nadawała się do tego celu, gdyż nie przenika ona przez anatomiozno-biochemiczną barierę, jaka oddziela mózg od krwi, przepuszczając do ośrodkowego układu nerw ow ego tylko niew iele substancji.
Być może sukces klonidyny jako leku krą
żeniowego spow od ow ał,' że w pływ em klonidy
ny na zachowanie nie interesowano się spe
cjalnie wśród jej twórców — badaczy z Boeh- ringer Sohn. Nie zainteresow ali się tym rów
nież ani A nglicy, ani Am erykanie, mimo tego, że psychofarm akologia w tych krajach stoi bardzo wysoko. Firma Boehringer Sohn udo
stępniała jednak próbki klonidyny na prośby badaczy z całego świata. Dzięki tem u tu i ów
dzie zaczęto dokładniej badać ośrodkowe dzia
łanie klonidyny. Pierw sza opublikowana na ten temat praca, wykazująca hamujące działa
nie klonidyny na odruch unikania, powstała w W ellington, w Nowej Zelandii, w 1969 r.
Druga, o ham ującym w pływ ie klonidyny na ruchliwość, została wykonana przez Maja, So
wińską, Baran i Kapturkiewicz w Zakładzie Farmakologii PA N w Krakowie w 1972 r. Pra
ce te, cytowane do dziś dnia jako podstawowe, otworzyły stale rosnącą listę publikacji z za
kresu psych of a rmak olog i i klonidyny.
Teoretyczne prace nad w pływ em klonidyny na zachowanie pozwoliły zrozumieć w iele za
gadnień dotyczących w pływ u ośrodkowego u- kładu noradrenergioznego na czynności psy
chiczne. Przy okazji pozw oliły one również na nowe spojrzenie na' pewne zjawiska, zwłaszcza na tzw. ruchliwość spontaniczną.
Klonidyna a nowe spojrzenie na ruchliwość zwierząt
Ruchliwość jest jednym z najczęściej ba
danych zjawisk, gdy staram y się ustalić, jakie działanie ośrodkowe ma now y związek. Praw dę mówiąc, psychofarmakolodzy nie bardzo za
stanawiali się nad tym, jak skomplikowane jest to zjawisko. W klasycznym doświadczeniu zwierzę jest w odpowiednim czasie po podaniu badanego leku umieszczane w aparacie pomia
rowym, mierzącym w różny sposób liczbę ru
chów, zazwyczaj na okres od 30 min. do kilku godzin; najczęściej podaje się sum ę ruchów obserwowanych w czasie pierwszych 30 min.
lub pierwszej godziny testu. Badania tego ty pu nie uwzględniają zupełnie, że w pierwszym okresie po umieszczeniu zwierzęcia w nowym otoczeniu, jakim jest aparat pomiarowy, mo
tywacja do ruchów jest całkiem odmienna niż w okresach późniejszych. Chociaż argumenty, że ruchliwość poznawcza, wynikająca z zacie
kawienia otoczeniem, może mieć całkiem inne podłoże niż później w ystępująca ruchliwość pozornie bez-celowa, zwana ruchliwością pod
stawową, są bez zastrzeżeń przyjmowane, w zasadzie nie rozróżniano tych dwóch typów ruchliwości w badaniach farmakologicznych.
Właśnie badania nad klonidyną, które pro
wadzili w Instytucie Farmakologii P A N w Kra
kow ie Bednarczyk i Vetulani, a następnie w Istituto di Psicobiologia e Psicofarmacologia CNR w Rzymie Hano, Vetulani, Sansone i Oli- verio wykazały konieczność rozdzielnego trak
towania dwóch typów ruchliwości: klonidyna wybiórczo hamowała aktywność poznawczą, potęgowała natomiast (u niektórych szczepów mysich naw et bardzo znacznie) ruchliwość podstawową. Świadczy to o odmiennym zaan
gażowaniu ośrodkowego układu noradrener- gicznego w tych dwóch zjawiskach behawio
ralnych, pozornie bardzo podobnych i często rozpatrywanych łącznie.
Klonidyna jako narzędzie badawcze Dość nieoczekiwanie okazało się, że klonidy
na może służyć jako związek do badania, czy inne leki mogą być skuteczne jako leki anty
depresyjne. Depresja jest ciężką chorobą afek-
224 W s z e c h ś w ia t, t. 84, n r 1011983
tywną, w braku leczenia często kończącą się sam obójstwem , wciąż z trudem poddającą się leczeniu. Poniew aż nie w ystępuje ona — a przynajm niej inie potrafim y jej zauważyć — u zwierząt laboratoryjnych, niełatw o jest prze
widyw ać, czy now y lek m oże mieć poten
cjalne znaczenie jako lek antydepresyjny, zwła
szcza jeżeli strukturą chem iczną i zachowaniem po p ojedynczym padaniu nie przypomina zna
nych leków antydepresyjnych (odkrytych czę
sto przypadkowo). W związku z tym poszuku
je się usilnie tzw . korelacji behawioralnych działania antydepresyjnego, czyli takich efek
tów, które po podaniu wielokrotnym , kilk uty
godniow ym są pow odowane przez w szystkie znane leki antydepresyjne. (Leki te w klinice nie działają „od r^ki”, ale po kilkutygodnio
wej system atycznej kuracji). Badania Von Voigtlandera w U SA w 1978 r. w ykazały, że charakterystyczną cechą chronicznie podawa
nych leków antydepresyjnych jest spowodo
wanie .zmniejszenia reakcji m yszy na klonidy- nę: u m yszy chronicznie otrzym ujących różne leki antydepresyjne klonidyna powodowała wyraźnie m niejszy spadek tem peratury ciała niż u m yszy kontrolnych. Górka i Zacny w In
stytucie Farm akologii P A N udowodnili, że po
dobnie dzieje się u szczurów, a Pile i V etulani wykazali, że podobny efekt powoduje zabieg terapeutyczny stosow any w depresji a nie m a
jący nic w spólnego z lekam i antydepresyjny
m i — seria elektrowstrząsów. Analogicznie u zwierząt otrzym ujących przew lekle lek i anty
depresyjne osłabione jest ham ujące działanie klonidyny ma ruchliw ość poznawczą.
W ten sposób klonidyna m oże służyć jako narzędzie do przewidywania, czy dany now y związek ma szansę okazać się lekiem antyde
presyjnym . Poza niew ątpliw ym praktycznym znaczeniem tego odkrycia ma ono jednak i dal
sze, teoretyczne konsekw encje: sugeruje, że re
ceptory a2 mogą być w jakiś sposób przyczy
now y zaangażowane w etiologii depresji endo
gennej.
N ow e zastosow anie klonidyny — narkomania Mimo zainteresowania psyehofarm akoiogów teoretycznych, nie m yślano o klonidynie jako 0 potencjalnym leku psychiatrycznym . Prze
łom w tym zakresie przyniosły w yniki badań nad w p ływ em klonidyny w zespole abstynencji m orfinowej.
Morfinizm jest szczególnie groźną formą nar
komanii, poniew aż m orfina, w odróżnieniu od w ielu innych środków, pow oduje tzw. uzależ
nienie fizyczne: organizm nałogowca nie może poprawnie funkcjonować bez stałego dopływu narkotyku i przez pew ien czas po jego odsta
w ieniu w ystępuje niesłychanie intensyw ny 1 prawie niem ożliw y do zniesienia zespół ab
stynencji. To siln e uzależnienie jest głów ną przyczyną tak fizycznej jak i moralnej degra
dacji narkomanów.
Zespół abstynencji m orfinowej można w y wołać również u zwierząt. U szczurów, u któ
rych zespół taki w yw ołano, gdy zwierzętom otrzym ującym przez poprzednie 8 dni stale wzrastające dawki m orfiny (w ostatnim dniu dawka odpowiada — w przeliczeniu na czło
w ieka — 45 g!) podano antagonistę m orfiny — nalorfinę lub nalokson, zaobserwowano szereg objawów, z których najcharakterystyczniejsze to otrzepyw anie się (tzw. objaw mokrego psa), skoki, silna biegunka i ślinienie, powodujące znaczny spadek wagi.
W 1975 r. Tseng, Loh i Wei badali w pływ klonidyny na zespół abstynencji m orfinowej i stw ierdzili, że klonidyna hamuje niektóre jego objawy, np. objaw mokrego psa, a nasila inne, jak skoki. N iezależnie od nich w 1977 r.
V etulani i Bednarczyk w Instytucie Farmako
logii PA N stw ierdzili ham ujący w p ływ kloni
dyny na otrzepywania w zespole abstynencji i publikując sw e w yniki zaproponowali, aby pokusić się o zbadanie, czy klonidyna nie zm niejszy objawów abstynencji u ludzi. Ponie
waż klonidyna była w tym czasie uznanym lekiem , badania takie można było przedsię
wziąć praktycznie „od ręk i”.
W rok później, w czasopiśm ie brytyjskim , psychiatrzy am erykańscy — Gold, Redmond i KI ober opublikowali rew elacyjne w yniki u- zyskane na ludziach. K lonidyna, sama nie bę
dąc lekiem m orfinopodobnym i nie powodując uzależnienia ani narkom anii, efektyw nie zno
siła objawy abstynencji m orfinowej. W yniki te początkowo przyjęto z pew nym niedowierza
niem, ale obecnie zostały one potwierdzone.
Narkomanom podaje się klonidynę, zapobiega
jącą abstynencji, a następnie antagonistę mor
finy, • naltrekson, po zażyciu którego morfina przestaje w yw ierać swój w p ływ euforyczny, stanow iący jej atrakcję. K lonidyna oraz zwią
zek o podobnej do niej budowie, a pozbawiony pew nych cech ujem nych (mniejsze w yw oływ a
nie senności) — lofeksydyna mogą pozwolić na rzecz dotychczas uważaną za niewiarygodną —- na am bulatoryjne leczenie narkomanii.
N ie trzeba dodawać, że w yniki te otw orzyły całą nową dziedzinę badań, jaką jest zagadnie
nie udziału neuronów noradrenalinowych w zjaw iskach abstynencji i ich powiązanie z ukła
dem kom órek nerw ow ych, zawierających sub
stancje m orf inopodobne: układem endorfino- w ym i enkefalinowyim w mózgu.
Sensacja z ostatniej chw ili
Odkrycie klonidyny jako leku do zwalcza
nia narkom anii, poważnej bolączki, jeżeli nie wręcz zagrożenia w spółczesnej cyw ilizacji, uczyniło z niej niezw ykle interesujący lek psy
chiatryczny czy — jak czasami w oli się mó
w ić — psychotropowy. W ydaw ałoby się, że nie można już w iele w ięcej oczekiwać od klonidy
ny od strony praktycznej. Tymczasem pod ko
niec 1982 r. ukazało się doniesienie chyba je
szcze bardziej pasjonujące: być może klonidy
na stanie się lelkiem przyw racającym możność poruszania się parapłegikom, ofiarom urazów kręgosłupa.
W s z e c h św ia t, t. 84, n r 10/1983 225
Klonidyna, jak w ykazały to badania Andena i współpracowników w Góteiborgu oraz Maja, Palidera i Rawłowa w Krakowie, ma bardzo silne działanie pobudzające na neurony nora- drenergiczne rdzenia kręgowego. Naftchi w Nowym Jorku, badając zm iany zachodzące w rdizeniu kręgowym kotów po uszkodzeniu, w y
sunął przypuszczenie, że mogą one być skory
gowane prizez uruchom ienie funkcji rdzenia poniżej m iejsca uszkodzenia. Uszkodzenie z przerwaniem neuronów biegnących do rdzenia z mózgu powoduje bowiem całkow ity zanik u- kładu noradrenergicznego poniżej przerwy.
Wyniki przeszły oczekiwania: podanie kloni
dyny kotom sparaliżowanym w w yniku m e
chanicznego uszkodzenia rdzenia przywracało im możność ruchów. K oty sparaliżowane przez miesiąc, a następnie leczone klonidyną po upływie 4—8 tygodni odzyskiw ały możność chodzenia, czucie oraz kontrolę nad pęcherzem i przewodem pokarmowym. Bardzo wstępne badania na ludziach będących przez długi okres czasu sparaliżowanym i inwalidam i, cierpiący
mi z powodu niekontrolowanych odruchów au
tonomicznego układu nerwow ego i spastycz- ności .wykazały, że klonidyna skutecznie zwal
cza te przypadłości. Dalsze badania wykażą, czy — podobnie jak u kotów — klonidyna bę
dzie mogła przeciwdziałać paraliżowi. Gdyby tak się stało, można by uznać klonidynę za jedną z najw iększych sensacji farmakologicz
nych.
R efleksje i wnioski
Historia kariery klonidyny jest niew ątpliw ie pouczająca. Po pierw sze — wskazuje ona, że nie zawsze pierwotne założenia, jakie staw ia się sobie przy propozycji now ego leku spraw
dzają się. Po drugie — że dyskw alifikacja no
wego związku pod pew nym względem (kloni
dyna nie nadawała się na krople do nosa, bo obniżała ciśnienie) pow inna raczej pobudzić do dalszych badań. Trzecia nauka: że badania teo
retyczne są zawsze przydatne. Gdyby poprze
stać na przyjęciu, że klonidyna obniża ciśnie
nia skutecznie i zaprzestać dalszych, żmudnych i kosztownych badań teoretycznych, nigdy nie
dowiedzielibyśm y się o możliwościach innych zastosowań klonidyny. Czwartą nauką jest to, że współczesna farmakologia (a w szczególności psychofarmakologia) jest wspaniałą przygodą intelektualną, nie pozbawioną przy tym olbrzy
miej satysfakcji, gdy okaże się, że uzyskane w yniki mogą przynieść duże korzyści Cierpią
cym wokół nas.
Historia klonidyny warta też była om ów ie
nia, ponieważ wielki wkład w karierę tego le
ku w niosły badania uczonych polskich. Była ona szczególnie intensyw nie badana w Insty
tucie Farmakologi PA N w Krakowie przez grupę Maja (Zakład Farmakologii) i V etulanie- go (Zakład Biochemii), ale także i w Zakła
dach Farmakologii AM w Zabrzu (Herman) i Lublinie (Kleinrok). Te prace, dobrze skoor
dynowane m iędzy sobą w wyniku ujęcia ich w tzw. problemie w ęzłowym (10.4), finansowa
nym przez PA N, przyczyniły się też do ugrun
towania mocnej pozycji ipsyohofarmakologii polskiej na gruncie m iędzynarodowym (obok innych ważnych prac, dotyczących m echani
zmu działania leków antydepresyjnych).
Na koniec dodać wypada, że historia kloni
dyny świadczy o tym , iż na zainteresowaniu badaniami nad lekiem dobrze wychodzi firma, która lek ten produkuje. Badania nad klonidy
ną, zwłaszcza w naszych warunkach, byłyby niemożliwe, gdyby firma Boehringer Sohn, a osobiście jeden z odkryw ców klonidyny, dr Wolfgang Hoeflke, nie słu żyli na zawołanie próbkami klonidyny normalnej i znakowanej trytem (do prowadzenia badań nad receptora
mi), innym i związkami, piśm iennictwem i w y mianą poglądów. Bez tej pomocy nie zdziała
libyśm y nic albo prawie nic, ale i Boebriinger be;z badań podstawow ych prowadzonych w ośrodkach akadem ickich nie m iałby w iele szans na skorzystanie z nowo odkryw anych zastoso
wań klonidyny (poza tym , o czym pisaliśm y, stwierdzono, że klonidyna jest skutecznym le
kiem w jaskrze, obniża bowliem nadmiernie podniesione ciśnienie w gałce ocznej).
Byłoby dobrze, gdyby naukę o opłacalności finansowania i promowania badań podstawo
wych zedhciał wyciągnąć polski przemysł far
maceutyczny.
ANTONI AMIROWICZ (Kraków)
W OSZERIE I MOŻLIWOŚCI ICH BADANIA
Woszerie stanow ią jednolitą, izolow aną grupę glo
nów o niezbyt jasnej i wciąż dyskutow anej pozycji systematycznej. Więksizośe specjalistów włącza je obecnie do klasy glonów różnowiciiowych (X antho- phyceae) w randze rzędu (Vaucheriales) obejm ujące
go jedną rodzinę (Vaucheriaceae) z jedynym rodzajem woszeria (Vaucheria De Candolle 1801) liczącym 73 gatunki rozprzestrzenione w e w szystkich strefach
klim atycznych Ziemi. Glony te zw racają uwagę oso
bliwą budową i interesującym sposobem rozm naża
nia, a ich makroskopowe plechy w niektórych typach siedlisk tworzą imponujące swymi rozm iaram i sk u pienia; mimo to wiele zagadnień ich fizjologii, eko
logii i sytem atyki wciąż czeka na w yjaśnienie.
Woszerie są szeroko rozpowszechnione w n a jro z m aitszych siedliskach od litoralu mórz po subniw al
226 W sz e c h S w ia t, t. 84, n r 10/1983
n ą strefę w ysokich gór; ro zw ijają się w w odach sło
nych i słodkich, stojących i płynących — w ystępują też w różnych biotopach lądow ych na pow ierzchni gleby, gdy tylko jest ona choćby okresowo w ilgotna.
U nikają miejsc zanieczyszczonych; w zbiornikach w odnych na ogół ograniczają swój zasięg do strefy oligosaprobowej i /j-m ezosaprobowej (wody czyste i lekko zanieczyszczone). Woszerie w ystępują rów nież w Polsce i są dość pospolite w odpow iadają
cych im siedliskach, ale na razie są u n as słabo zbadane; dotychczas znaleziono w Polsce tylko 17 ga
tunków . Wiele regionów naszego k ra ju (w tym w y
brzeże Bałtyku) wciąż stanow i pod tym względem tajem nicze „białe p lam y ”; w tak iej sytuacji każde dokładniejsze badania mogą przynieść znalezienie sze
regu gatunków now ych dla naszej flory.
Om aw iane glony byw ają dem onstrow ane w dy
daktyce biologii, ponieważ reprezentują rzadko spo
tykany typ organizacji plechy: plecha w oszerii jest cenocyteim (komórczakiem). Jest to nieregularnie roz
gałęziona, zielona lu b żółtozielona ru ro w ata nić za
kotwiczona w podłożu krótkim i bezbarw nym i ryzoi- dam i (chw ytnikam i). Nici w oszerii mogą osiągać dłu
gość kilk u n astu centym etrów przy przeciętnej śred nicy w granicach 15—150 |xm (1 (im = 0,001 mm).
Cetulozow o-pektynow a ściana nici jest w yścielona od w ew nątrz cienką w a rstw ą cytoplazm y z licznymi drobnym i jąd ram i i chloroplastam i; owalne płytko- w ate chloroplasty zaw ierają chlorofil a i c, ^ -k a ro ten i różne ksantofile. M ateriałem zapasowym są kro p elk i' oleju; tylko w yjątkow o pojaw ia się u wo
szerii skrobia. W nętrze nici zajm uje w akuola (wod- nioaka) w ypełniona sokiem kom órkowym . Nici rosną wierzchołkowo: zachodzą tam intensyw ne procesy fizjologiczne, w w yniku których budow ana je st ściana nici i nam nażają się organelle. W ew nętrzne przegro
dy są w ytw arzane w niciach tylko podczas tw orzenia organów rozm nażania, bądź dla odcięcia obum arłych lub uszkodzonych fragm entów plechy.
Zależnie od w arunków siedliska nitkow ate plechy w oszerii tw orzą skupienia różnej postaci: w atow ate dyw any n a dnie jezior, pilśniow ate pow łoki n a w il
gotnej glebie, bądź poduszki na brzegach potoków.
Zw ykle te skupienia są niew ielkie i uchodzą uwagi, ale w sprzyjających okolicznościach osiągają pokaź
ne rozm iary i zajm u ją spore przestrzenie; np. latem w krasow ych w ąw ozach W yżyny K rakow sko-C zęsto
chowskiej k ilk a gatunków (Va.ucherici sessilis, V. ter- restris, V. w alzi i V. woroniniana) masowo porasta brzegi potoków. O bfite skupienia w oszerii m ają duże znaczenie ekologiczne jako siedlisko i pokarm boga
tego zespołu złożonego z rozm aitych epifitycznyich glonów oraz przedstaw icieli szeregu grup bezkręgow ców od różnych pierw otniaków po larw y owadów.
Rozwój w ielu z nich jest ściśle zw iązany z wosze- riam i; przykładem mogą być rzadko u nas sygnali
zowane (choć z pew nością nie ta k rzadkie) w rotki z rodzaju Proales (daw niej Notom m ata), które skła
d a ją ja ja w ew nątrz rurow atych nici tych glonów i pow odują pow staw anie na uszkodzonych plechach charakterystycznych w yrośli (galasów). Specyficzne w yrośla fo rm u ją się też na plechach zaatakow anych przez Zygorhizidium , jeden z około 20 grzybów p a sożytujących n a woiszeriach.
Nasza flora woszerii jest stosunkow o słabo z b a dana przede w szystkim dlatego, że oznaczenie tych glonów jest często niem ożliw e; nie można rozróżnić
gatunków woszerii gdy w zebranym m ateriale nie m a gam etangiów , a te rzadko tra fia ją się w w aru n kach naturalnych. G am etangia są organam i umożli
w iającym i rozm nażanie płciowe, k tóre u w oszerii m a postać oogamii. O rgany te są zm odyfikowanym i za
kończeniam i bocznych odgałęzień nici, oddzielonymi od niej przegrodam i; są to oogonia (lęgnie) zaw iera
jące pojedyncze duże kom órki jajow e, oraz anterydia (plemnie), w których w y tw arzają się liczne drobne ruchliw e sperm atozoidy (plemniki). Sperm atozoidy w oszerii m a ją po 2 wici różniące się budow ą i dłu
gością: krótsza (podczas ruchu skierow ana do przo
du) jest pierzasta, a dłuższa (skierow ana do tyłu) bi
czowała. Po osiągnięciu dojrzałości spermatozoidy w ypływ ają z anterydium i podążają do oogonium, do kom órki jajow ej dostają się przez otw ór na szczy
cie oogonium w ypełniony kroplą bezbarw nej cyto
plazm y. Zapłodnione jajo (zygota) otacza się grubą ścianą i przekształca się w oosporę, k tó ra w sprzyja
jących w aru n k ach kiełkuje i tw orzy nową plechę;
kiełkow anie poprzedza podział redukcyjny jąd ra oos- pory (woszerie są haplontam i).
Oogonia i anterydia są rozmaicie w ykształcane u poszczególnych gatunków (ryc. 1), stąd też kształt, rozmieszczenie i w ym iary tych organów są podstaw ą oznaczania woszerii. N iestety, u woszerii częściej ob
serw uje się rozm nażanie bezpłciowe realizow ane różny
mi m etodam i; zwykle jest to fragm entacja nici bądź w ytw arzanie zarodników : zoospor i aplanospor. F rag m entacja zachodzi przy m echanicznym zniszczeniu plechy lub przy uszkodzeniu jej przez zw ierzęta od
żyw iające się glonami: ocalałe części nici mogą kieł
kować w nowe plechy; dotyczy to zwłaszcza kaw ał
ków z w ierzchołkam i. Rozm nażanie przy poimocy zo
ospor i aplanospor w ym aga w ykształcania sporangiów (zarodni); k tóre p ow stają podobnie ja k gam etangia:
w rozszerzonym zakończeniu nici grom adzi się cyto- plazm a i oddziela od reszty plechy przegrodą. N a
stępnie ją d ra odciętej cytoplazm y w ędrują do strefy przyściennej sporangium i w sąsiedztw ie każdego ją dra w ykształcają się 2 wici. W ten sposób pow staje orzęsiona zoospora, k tó ra jest tw orem odpow iadają
cym w ielu 2-wiciowym zoosporom połączonym ze so
bą; dlatego też byw a określana nazw ą synzoospory.
U form ow ana zoospora w ydostaje się ze sporangium (uw alnianie zoospor jest stym ulow ane przeniesieniem plechy z ciemności do św iatła) i pływ a przez k ilk a
dziesiąt m inut w ykazując dodatnią fototaksję. Potem odrauca w ici i od razu k iełkuje w now ą plechę. P ro ces w y tw arzan ia aplanospor jest bardzo podobny, z tym, że aplanospory nie m ają w ici i nie mogą ak tyw nie poruszać się, są n ato m iast zdolne do przecho
dzenia okresu .spoczynku.
Niezbędne do oznaczania woszerii gam etangia moż
na uzyskać w odpowiednio prow adzonej hodowli. Ho
dow la tych glonów nie w ym aga skom plikow anych urządzeń, jest łatw a i z reguły szybko daje pozy
tyw ne efekty; pom yślne w yniki badań zależą jednak od zachow ania kilku podstaw ow ych zasad postępow a
nia. Do założenia hodowli w ystarczą nieduże próbki w yciągane pęsetą z w iększych skupień bądź zbierane łyżeczką w ra z z cienką w arstw ą podłoża; w arto ze
brać je z k ilk u m iejsc znalezionego skupienia, po
niew aż często tw orzy je kilka gatunków . Należy zwrócić uwagę, aby razem z plecham i nie zabierać znajdujących się tam zw ierząt; jest to ważne, bo w iele z nich żywi się w oszeriam i i w krótkim czasie
W sz e c h św ia t, t. 84, n r 19/1983
227
Ryc. 1. G am etangia woszerii w ystępujących w Polsce: 1 — Vaucheria dichotoma (L.) A gardh; 2 — V. aversa H assall, 3 V. ornithocephalcL A gardh; 4 —- V. synaudTU Woronin; 5 — V. prolifeta D angeard; 6 — V. pet- chyderm a Walz; 7 — V. sessilis (Vauch.) De Cand.; 8 — V. pseudogeminata D angeard; 9 — V. geminata (Vauch.) De Cand.; 10 — V. verticillata Menegh. sensu Kutz.; 11 — V. undulata Jao; 12 — V. terrestris (Vauch.) De Cand.; 13 V. ham ata (Vauch.) De Cand.; 14 — V. walzi R athert; 15 — V. woroniniana He-
ering; 16 — V. debaryana Woronin; 17 — V. arrhyncha Heidinger
zniszczy założoną hodowlę (dotyczy to szczególnie larw różnych m uchówek); próbki zbierane w siedli
skach wodnych można oczyścić z „nieproszonych goś
ci” przepłukując je podczas zbioru. Woszerie (także wodne!) przewozi się „na sucho”, ponieważ plechy zalane wodą w zam kniętym naczyniu szybko obu
m ierają. Zebrane plechy pow inny być tran sp o rto wane w szczelnych pojem nikach: n a d ają się do tego nieduże słoiki, plastykow e pudełka lub nylonowe w orki; w orki należy zam ykać w ten sposób, aby uwięzić w nich pewną ilość pow ietrza: jest to nie
zbędne dla przeżycia zebranych glonów i chroni je przed przypadkow ym zgnieceniem. Przy zbieraniu m ateriału podczas mrozów lub letnich upałów w arto zadbać o to, aby przewożone glony nie były n a ra żone na nagłe zm iany tem p eratu ry ; można posłużyć się odpowiednio izolowanym pudełkiem , term osam i, można też (latem) owijać słoiki w ilgotną ściereczką, która p aru jąc ochładza je.
Przyw iezione z wycieczki plechy należy możliwie szybko umieścić w naczyniach hodowlanych. N ajw y
godniejsze do tego celu są krystalizatory o pojem ności 300 lub 500 cm3 nakryte dobranym i do nich sakłami zegarowymi, ale w b rak u takich można oczy
wiście użyć innych szklanych naozyń (zilewki, słoiki) z pokryw kam i chroniącym i przed w ysychaniem i za
kurzeniem . Woszerie rozkłada się na dnie naozyń
i zalewa w odą; może to być każda czysta woda:
źródlana, deszczowa, przefiltrow ana woda zabrana (osobno) z m iejsca zbioru, w ostateczności wodocią
gowa (odstała i przegotowana). Wody dodaje się' tyle, żeby jej poziom nieznacznie przykryw ał plechy; w przypadku prób glebowych pow ierzchnia próbki nie powinna być zalana. Naczynia z w oszeriam i usitawia się na północnym oknie (bezpośrednie nasłonecznie
nie jest szkodliwe dla hodowli) i regularnie kontro
luje uzupełniając w ysychającą wodę i usuw ając za
wleczone bezkręgowce. Przy kontroli pomocna jest lupa; już kilkakrotne powiększenie pozwala rozpo
znać rozw ijające się na niciach woszerii gametangia.
Zdarza się, że po 3—4 tygodniach jeszcze nie n a stępuje spontaniczny rozwój oogoniów i anterydiów ; najczęściej byw a to spowodowane niedostatecznym oświetleniem bądź niedożywieniem hodowli. G am e
tangia w ykształoają się u woszerii tylko wtedy, gdy dzień jest dłuższy od nocy i dlatego zim ą hodowla wymaga dośw ietlania. Podobnie konieczne jest dobre odżywienie plechy; często wodę w naczyniach trzeba wzbogacać pożywką. N adaje się do tego pożywka Knopa zaw ierająca w 1 litrze 4 g azotanu w apnia (Ca(N03)2 • 4HjO), 1 g azotanu potasu (KNO,), 1 g fosforanu potasu (K2H P 0 4) i 1 g siarczanu magnezu (M gS04 • 7H20 ); aby uniknąć w ytrącenia osadu pod
czas przygotow yw ania tej pożywki należy rozpuścić
228 W s z e c h ś w ia t, t. 84, n r 10/1983
w części w ody azotan w apnia i dolać przygotow any oddzielnie roztw ór pozostałych soli. Pożyw kę K napa dodaje się do hodow li w takiej ilości, żeby końcowe stężenie nie przekroczyło l%o; wygodne jest używ a
nie stężonego roztw oru pożywki dodawanego propor
cjonalnie do ilości w ody w hodowli. Woda deszczo
w a i źródlana może zaw ierać zbyt m ało żelaza; do
d aje się je wówczas w „śladow ych” ilościach: 1 kro
plę 1% roztw oru chlorku żelaza (FeCls • 6H20 ) lub siarczanu żelaza (F e S 04 • 7HaO) na litr pożywki. Przy hodowili m orskich woszerii polecane jest wzbogacanie wody z m iejsca zbioru dodatkiem azotanu potasu (0,1 g /dm 3) i fosforanu potasu (0,02 g/dm3). Hodowle prow adzone w wodzie „n a tu ra ln e j” z reguły nie w ym a
gają dodatku m ikroelem entów , jed n ak w razie takiej potrzeby imożna użyć w yciągu glebowego: w edług jed
n ej z prostszych recept przygotow anie w yciągu polega na w ytrząsaniu 1 części żyznej i w olnej od skażeń gleby z 3 częściami w ody destylow anej przez k ilk a naście m inut; przefiltrow any w yciąg glebowy dodaje się w m ałych ilościach (1/400—1/50). Przy wzbogaca
niu hodowli pożyw kam i trzeba pam iętać, że łatw o wywołać w ten sposób masowy rozwój glonów epifi- tycznych, które mogą „zagłuszyć” hodowlę. Dlatego też pożyw ki są stasow ane przede w szystkim w k u l
tu rach wyizolow anych gatunków , prow adzonych m e
todam i zapew niającym i ścisłą kontrolę w arunków ho
dowli; ta k ie k u ltu ry pozw alają na precyzyjne b ad a
n ia poszczególnych w oszerii, ale om aw ianie ich w y
kracza poza ram y tego arty k u łu .
Kiedy w hodowli pojaw ią się nici z rozw iniętym i oagoniami i anterydaam i, można rozpocząć studiow a
nie zebranych gatunków . Do tego potrzebny jest m i
kroskop z optyką d ającą kilka pow iększeń w zakre
sie 100—300 razy, zaopatrzony w m ikrom etr okula
rowy. Poniew aż woszerie są obiektam i stosunkowo dużymi, mnożna podczas obserw acji m anipulow ać ni
m i w suniętym do p re p a ra tu włosem ; często ułatw ia to dokładne zbadanie oglądanych s tru k tu r. M ateriał można obserwować na żywo, można też interesujące okazy u trw alać w postaci p rep arató w glicerynowych:
po zabiciu m ateriału poprzez wpuszczenie pod szkieł
ko nakryw kow e 4% form aliny lub 70% alkoholu w k rap la się do p re p a ra tu przez kilka dni 10-terotnie rozcieńczoną glicerynę z rozpuszczonym tym olem (kil
ka kryształków tym olu na 100 om3 gliceryny); przez ten czas zn ajdująca się w p reparacie w oda w yparuje, a powoli zagęszczająca się gliceryna nie wyw oła pla- zmoliizy okazów. W ten sposób można zgromadzić w ygodną do opracow ania kolekcję gatunków rozw i
jający ch się w hodow anej próbie. Nie należy spie
szyć się z likw idacją „w yeksploatow anej” hodowli, ponieważ często po pew nym czasie „u jaw niają się”
tam gatu n k i początkowo n ie w ykształcające gaimetan- giów.
U koronow aniem całej procedury jest oznaczenie ze
branych w oszerii; do tego może posłużyć jedyne w polskiej literatu rze system atyczne opracow anie r o dzaju Vaucheria znajdujące się w przygotow anym przez prof. K. S tarm acha 10 tomie Flory słodkoiuod- n ej Polski, k tó ry został w ydany w 1972 roku; są tam omówione w szystkie znane wówczas gatunki woszerii. Od tego czasu- system atyka tych glonów uległa pew nym zm ianom i opisano k ilk a now ych ga
t u n k ó w , dlatego pożytecznym uzupełnieniem w spom nianej pozycji są dw ie nowsze m onografie: w ydany w 1977 roku przygotow any przez L. Z auera 10 tom radzieckiej serii Flora sporovych rastienij S S S R , w którym omówione zastały woszerie w ystępujące na tery to riu m Zw iązku Radzieckiego, oraz w ydany w 1980 roku- opracow any przez A. R ietha 4 tom nie
m ieckiej serii Siijiwasserflora von M itteleuropa obej
m ujący woszerie znane z Europy.
Na zakończenie tego pobieżnego przedstaw ienia w oszerii w ypada w yrazić nadzieję, że przybliży ono Czytelnikow i te osobliwe glony i być może zachęci do ich obserw acji. M iejm y też nadzieję, że obecny stan zbadania w oszerii w Polsce ulegnie popraw ie z korzyścią dla naukii i znajom ości ojczystej przy
rody, i że n astąp i to w niedalekiej przyszłości; jest to pilne, poniew aż każdego roku w iele w artościow ych siedlisk ulega dew astacji i znikają z nich (często bez
pow rotnie) liczne interesujące rośliny i zwierzęta.
ZBIGNIEW W IERZBICKI (Wrocław)
ZARYS H ISTO RII SY NTEZY D IA M E N TU
Można przyjąć, że trzy zasadnicze przyczyny mo
bilizowały w ysiłki w ielu uczonych do poszukiw ań technologii p rodukcji sztucznych diam entów, nie u stę
pujących pod w zględem w łaściw ości diam entom n a turalnym . Były to:
1. rzadkość w ystępow ania diam entów n atu raln y ch ,
2. system atyczne w yczerpyw anie się starych złóż;
poszukiw anie i udostępnianie now ych daw ało w , efek
cie bardzo nierów nom ierną eksploatację diam entów , niew spółm iernie n isk ą w stosunku do rosnącego za
potrzebow ania,
3. stale rosnący popyt na diam enty, ze w zględu na ich w yjątkow e w alory. Popyt ten początkowo za
znaczył się w jubilerstw ie: od XV i XVI w. stop
niowo doskonalono m etody obróbki osiągając już w X V III w . 58 ścian pow ierzchni szlifowanej.
P ierw szym m asow ym w ykorzystaniem technicznym diam entu było jego zastosow anie w produkcji n arzę
dzi do cięcia szkła.
Na ogrom ne zapotrzebow anie n a diam enty n ie w ą t
pliw ie w p ły n ął rów nież noziwój now ych technik w górnictw ie (w 1864 r. zastosow ano diam ent w obro
tow ych w ierceniach szybów i otw orów w skałach tw ardych) oraz w szechstronne zastosow anie w róż
nych gałęziach przem ysłu.
Pierw sze k o n k retn e próby, m ające n a celu syntezę sztucznych diam entów m etodam i chem icznym i należy odnieść do r. 1828, kiedy G annal próbow ał otrzym ać diam enty w w yniku rozkładu dw usiarczku węgla, stosując fosfor (według przypuszczalnej reak cji P 4+
+ 5CS2 = P4S10 + 5C). Sądził on, że w w yn ik u te j re-
FRAGMENTFAKTURYKORY„kamiennegodrzewa” — brązowychalcedon. Fot. J.Mendaluk
II. FRAGMENT OKRZEMIONKOWANEGO DREWNA — p stry chalcedon. Fot. J. M endaluk
W sz e c h ś w ia t, t. 84, n r 10/1983 229
akcji uwolniony węgiel w ykrystalizuje w form ie dia
mentu. Istotnie, po przeprow adzeniu doświadczenia otrzymał zesikorupiały osad, a w nim tkw iły bardzo drobne kryształki nieznanej substancji. Największe z nich, o wielkości ziarna prosa, były całkowicie prze
zroczyste, w ykazyw ały silne załam anie św iatła, a pod m ikroskopem charakterystyczną dla diam entu postać
H - a t o m w ę g l a
Ryc. 1. T rójw ym iarow a stru k tu ra kryształu diam entu.
Atomy ABCD jednego tetra ed ru , z którym i związany jest w ew nętrzny atom — O nie leżą na jednej pła
szczyźnie. Dlatego między sąsiednim i płaszczyznami atomowymi istn ieje silne w iązanie. J. B. Mariom Phy- sics and the Physical V niverse, N. York. London 1971
12-ścianu. Rysow ały ponadto stal. Czy był to dia
m ent — nie wiadomo.
Inną próbę syntezy sztucznych diam entów zasto
sował w r. 1853 Despretz. Poddał om długoterm ino
wemu działaniu p rądu elebtryoznego (kilka miesięcy) cylinder wykonamy z czystego węgla, umieszczając go w naczyniu z próżnią. Na niciach platynow ych otaczających oba końce cylindra stwierdzono poja
wienie się czarnego osadu, w k tórym przy 30-krot- nym pow iększeniu rozpoznano m ałe, błyszczące i czarne ośmiościany o właściwościach podobnych do pyłu diamentowego.
Z kolei Marsdem ogrzewał do w ysokiej tem pera
tu ry pew ną m ieszaninę srebra z w ęglem (uzyskanym ze spalania cukru) w ciągu 10 godzin. Gdy stopioną masę oziębił, po rozpuszczeniu sreb ra kw asem azoto
wym, obok bezpostaciowego w ęgla i grafitu znalazł również 8-ścienne kryształy, praw dopodobnie diam en
tu, w ykazujące zbliżone w łaściw ości optyczne doty
czące św iatła spolaryzowanego.
Głośne pod koniec ubiegłego w ieku (r. 1880) były doświadczenia angielskiego chem ika J. B allantine- -Hamnaya. Stw ierdził on, że podczas rozkładu w ę
glowodorów w w arunkach w ysokiej tem p eratu ry i ciśnienia w obecności m etalicznego m agnezu i sodu oraz obojętnego chemicznie azotu — w odór łączył się z metalem, a węgiel w ydzielał się jako wolny. O trzy
mał bardzo m ałe, lecz jasne i przezroczyste kryszta
ły o postaci ośmiościanów, b tóre posiadały tę samą twardość i gęstość, co diam ent n atu raln y . Ponadto rysowały one kryształy szafiru (korundu), a przy ogrzewaniu spalały się jak d iam en ty n a tu raln e bez żadnej pozostałości po spaleniu. B rak jednak dowo
du na potwierdzenie autentyczności tych diamentów.
W doświadczeniu tym autor posługiw ał się ruram i, wykonanym i z kowalnej stali, btóre ogrzewano pod wysdkim ciśnieniem do tem peratury czerwonego żaru.
W prawdzie w większości ru ry te uległy rozerw aniu, lecz eksperym enty potw ierdziły zam ierzony rozkład węglowodorów n a węgiel i wodór.
Doświadczenia te nie m iały jednak większego roz
głosu i praktycznego znaczenia. Dopiero w 1893 r.
uwagę całego św iata zwróciło doniesienie francuskie
go chemika Moissana o uzyskaniu przez niego k ry ształków diam entu wielkości dziesiętnych części m i
lim etra. Bezpośrednią przyczyną badań M oissana było znalezienie (1890 r.) w kanionie Diablo (stan Arizo
n a — USA) m eteorytu z rodzim ym żelazem, w k tórym w ykryto drobne ziarna diam entowe. Moissanowi cho
dziło w łaśnie o otrzym anie takich diam entów z prze- chłodizonego stopu żelaza z grafitem . Metoda jego polegała na rozpuszczeniu g ra fitu w istopie z żela
zem w piecu elektrycznym (temp. 3000 K) i gw ał
tow nym przeChłodzeniu stopu w wodzie lub ciekłym ołowiu.
Ponieważ stygnąca surów ka powiększa swą obję
tość — we w nętrzu stygnącej wlew ki o stałej obję
tości pow staw ało ogromne ciśnienie. W tych w a ru n kach węgiel nie przyjm uje postaci g ra fitu (jak przy wytopie surów ki w w ielkich piecach), lecz k ry stali
zuje jako diam ent. Piec elektryczny Moissana stano
wił blok izolacyjny, w ypełniony palonym w apnem (CaO) lub m agnezją (MgO), w e w nętrzu którego znaj
dował się tygiel ze składnikam i stopu oraz ruchom e elektrody węglowe dla w ytw orzenia silnego łuku ele
ktrycznego. Doświadczenia te ze w zględu n a wielkie zużycie energii elektrycznej były bardzo kosztowne w tam tych czasach, i jak się później okazało — nie przyniosły spodziewanego efektu praktycznego w za
kresie syntezy diam entu. Tym niem niej m iały one zasadnicze znaczenie w ukierunkow aniu dalszych b a dań w w arunkach wysokich ciśnień i tem peratur.
Dopiero doświadczenia B ridgm ana z la t czterdzie
stych bieżącego stulecia pozwoliły na ustalenie w y
k resu fazowego pierw iastka w ęgla dla 5 faz: g rafi
tu — diam entu — metalicznego w ęgla — cieczy i ga
zu, oraz wyznaczenie ich granicznych ciśnień i tem peratu r, z którego w ynikały m inim alne p aram etry syntezy diam entów : tem p eratu ra 2300 — 3300 K i olbrzymie ciśnienie —■ powyżej 3,0 GPa.
1000 2000 3000 U000 5000 TC°CJ (10 Gpa = 105at)
Ryc. 2. W ykres fazowy węgla. S. Engels, A. Nowak A u f der Spur der E lem ente, Leipzig 1971
