nauki ścisłe
Autor: Tim James | dodano: 2019-06-24
Najsilniejsza trucizna i samozapłon

Fot. IU Liquid and water photo/Shutterstock.com

Dlaczego coś truje? Jak ocenić toksyczność substancji? Która z nich jest najgorsza? Czy samozapłon człowieka to prawda?

W2006 r. media całego świata zamieszczały doniesienia o Aleksandrze Litwinience, który umierał w męczarniach, otruty polonem. W tej historii poza jej politycznymi podtekstami krew w żyłach mroził pewien szczegół – tak maleńka ilość polonu potrzebna do spowodowania śmierci. Szacowano, że Litwinienko spożył niespełna jedną setną grama, a po trzech tygodniach już nie żył.

Czy polon to najgorsza substancja, która może dostać się do organizmu? Ocena toksyczności nie przedstawia się tak prosto, jak można by sobie wyobrażać. Na wstępie należy zaznaczyć, że każdy metabolizuje różne substancje nieco inaczej. Już sama nikotyna u poszczególnych osób zmienia się w siedem różnych związków chemicznych, co może tłumaczyć przyczynę, dla której pewnym osobom trudniej przychodzi rzucenie palenia. Takie osoby dosłownie przekształcają ją w substancje o silniejszym działaniu uzależniającym. To oznacza, że jeśli poda się truciznę dużej grupie osób, część z nich umrze, a część przeżyje, zupełnie przypadkowo. Żeby obejść ten problem, biolodzy posługują się wartością LD50, czyli dawką śmiertelną (ang. lethal dose), gwarantującą uśmiercenie 50% grupy. Liczbę tę podaje się w mg/kg masy ciała; im mniejsza wartość LD50, tym większa toksyczność substancji. Czysta kofeina ma wartość LD50 wynoszącą 367 mg/kg. Wobec tego młoda kaczka o typowej masie ciała około kilograma mogłaby przyjąć 367 mg kofeiny i mieć 50% szans na przeżycie. Natomiast w przypadku samca słonia afrykańskiego ważącego 5 tys. kg potrzeba ok. 2 kg kofeiny, żeby zyskać 50% pewności, że zwierzę padnie.

W przypadku ludzi trudno ustalić dokładne wartości LD50, ponieważ jedyny sposób uzyskania takich danych polegałby na podaniu trucizny grupie osób i sprawdzeniu, ile z nich zmarło. Niestety, zdarzały się przypadki eksperymentowania na nieświadomych niczego podejrzanych, lecz takie badania na szczęście prowadzone są bardzo rzadko. Niektóre zwierzęta można uważać za bliskie odpowiedniki człowieka, lecz i tu napotyka się te same problemy. Różne gatunki inaczej metabolizują substancje. Kwas glukuronowy nie szkodzi ludziom i stosuje się go w kuchni jako składnik sosów, ale dla kota to śmiertelna trucizna. Arsen jest dla nas toksyczny, ale dodany do paszy dla drobiu zwiększa przyrost masy mięśniowej. Wiadomo też, że zawarta w czekoladzie teobromina może zabić niedużego psa, a u ludzi wywołuje tylko poczucie wstrętu do samego siebie.

Zwierzętami, które są do nas najbardziej podobne biologicznie, oprócz szympansów – na których nie przeprowadza się prób – są szczury. Bez względu na twoją postawę etyczną w kwestii eksperymentów na zwierzętach nadal aktualny pozostaje fakt, że badania związków chemicznych na szczurach przynoszą dane najbliższe ludziom. Warto również pamiętać, że substancje chemiczne są różnie przetwarzane w zależności od sposobu, w jaki dostają się do organizmu. Niektóre pierwiastki, jak holm, zachowują toksyczność bez względu na sposób zażycia, a np. ind jest niebezpieczny tylko wtedy, gdy się go wdycha (uwaga: lepiej chyba nie przyjmować go także doustnie).

Wszystkie powyższe czynniki bardzo utrudniają określenie, co jest najbardziej trującą substancją chemiczną na świecie. To chyba dobrze, ale skoro już o tym mówimy, moglibyśmy równie dobrze przyjrzeć się niektórym kandydatom do tego tytułu. Ołów ma wartość LD50 wynoszącą 600 mg/kg, a tal – 32 mg/ kg, czyli jest dwudziestokrotnie bardziej niebezpieczny. Arsen, ulubiona trucizna dziewiętnastowiecznych pisarzy, ma LD50 wynoszącą 20 mg/kg, a fosfor – bliską 3 mg/ kg. Jeśli weźmiemy pod uwagę samą toksyczność, to najbardziej trującym pierwiastkiem jest fosfor, lecz po uwzględnieniu działania radioaktywności polon wyprzedza go o dobry kilometr. Pierwiastki promieniotwórcze nie zabijają po prostu przez zakłócanie funkcji organizmu – wyrzucają cząstki alfa, które w zasadzie rozrywają komórki na strzępy. Ze względu na ten dodatkowy sposób zabijania polon prawdopodobnie jest najbardziej śmiercionośnym pierwiastkiem. Nikt faktycznie nie zna jego wartości LD50, ponieważ eksperymentatorzy niechętnie z nim pracują. Nawet jego pył może zabić. Jeśli wziąć pod uwagę ilość potrzebną do uśmiercenia Litwinienki, wartość LD50 musi być jednak bardzo mała. Jeśli obok pierwiastków zaczniemy jednak uwzględniać także związki chemiczne, okaże się, że polon nie jest taki zły. Jako najbardziej toksyczny związek na świecie często wymienia się dimetylokadm, tak trujący, że śmiertelną dawką jest 0,001 g, rozpuszczona w tonie wody.

Korona jednak należy się toksynie botulinowej – substancji chemicznej pochodzenia bakteryjnego, wytwarzanej przez laseczkę jadu kiełbasianego (Clostridium botulinum). Istnieje kilka jej odmian o nazwach od A do H, a najgorsza jest toksyna botulinowa H. Żeby uśmiercić dorosłą osobę, trzeba zaledwie dwóch miliardowych grama. Przy założeniu, że liczba ludności na Ziemi wynosi ok. 7 mld, potrzeba zaledwie 14 g (łyżeczka do herbaty), żeby zetrzeć z powierzchni planety cały nasz gatunek. A toksyna zabija w dość paskudny sposób, mianowicie poprzez prowadzące do śmierci porażenie mięśni. Można ją jednak rozcieńczyć do małego stężenia i wstrzyknąć pod skórę czoła, żeby porazić mięśnie i zapobiec występowaniu zmarszczek. Właśnie do tego celu używa się toksyny botulinowej A (niezupełnie aż tak śmiertelnej jak poprzednia), dostępnej w sprzedaży pod handlową nazwą botoks.

 

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie” 7/2019 oraz w książce Tima Jamesa „Spal tę wodę. Jak zmienić wodę w ogień, zrobić diament z masła i inne cuda z krainy pierwiastków”, która ukazała się w czerwcu 2019 r. nakładem wydawnictwa Prószyński i S-ka.

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 07/2019 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
07/2019
06/2019
Kalendarium
Lipiec
17
W 1967 r. na Księżycu rozbiła się amerykańska sonda Surveyor 4.
Warto przeczytać
Zmysł dotyku, tak często przez nas niedoceniany, to prawdziwy majstersztyk natury. Jego receptory znajdują się niemal wszędzie: nie tylko w skórze, lecz także w tkance łącznej, śluzówce, mięśniach, ścięgnach czy stawach.

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Tim James | dodano: 2019-06-24
Najsilniejsza trucizna i samozapłon

Fot. IU Liquid and water photo/Shutterstock.com

Dlaczego coś truje? Jak ocenić toksyczność substancji? Która z nich jest najgorsza? Czy samozapłon człowieka to prawda?

W2006 r. media całego świata zamieszczały doniesienia o Aleksandrze Litwinience, który umierał w męczarniach, otruty polonem. W tej historii poza jej politycznymi podtekstami krew w żyłach mroził pewien szczegół – tak maleńka ilość polonu potrzebna do spowodowania śmierci. Szacowano, że Litwinienko spożył niespełna jedną setną grama, a po trzech tygodniach już nie żył.

Czy polon to najgorsza substancja, która może dostać się do organizmu? Ocena toksyczności nie przedstawia się tak prosto, jak można by sobie wyobrażać. Na wstępie należy zaznaczyć, że każdy metabolizuje różne substancje nieco inaczej. Już sama nikotyna u poszczególnych osób zmienia się w siedem różnych związków chemicznych, co może tłumaczyć przyczynę, dla której pewnym osobom trudniej przychodzi rzucenie palenia. Takie osoby dosłownie przekształcają ją w substancje o silniejszym działaniu uzależniającym. To oznacza, że jeśli poda się truciznę dużej grupie osób, część z nich umrze, a część przeżyje, zupełnie przypadkowo. Żeby obejść ten problem, biolodzy posługują się wartością LD50, czyli dawką śmiertelną (ang. lethal dose), gwarantującą uśmiercenie 50% grupy. Liczbę tę podaje się w mg/kg masy ciała; im mniejsza wartość LD50, tym większa toksyczność substancji. Czysta kofeina ma wartość LD50 wynoszącą 367 mg/kg. Wobec tego młoda kaczka o typowej masie ciała około kilograma mogłaby przyjąć 367 mg kofeiny i mieć 50% szans na przeżycie. Natomiast w przypadku samca słonia afrykańskiego ważącego 5 tys. kg potrzeba ok. 2 kg kofeiny, żeby zyskać 50% pewności, że zwierzę padnie.

W przypadku ludzi trudno ustalić dokładne wartości LD50, ponieważ jedyny sposób uzyskania takich danych polegałby na podaniu trucizny grupie osób i sprawdzeniu, ile z nich zmarło. Niestety, zdarzały się przypadki eksperymentowania na nieświadomych niczego podejrzanych, lecz takie badania na szczęście prowadzone są bardzo rzadko. Niektóre zwierzęta można uważać za bliskie odpowiedniki człowieka, lecz i tu napotyka się te same problemy. Różne gatunki inaczej metabolizują substancje. Kwas glukuronowy nie szkodzi ludziom i stosuje się go w kuchni jako składnik sosów, ale dla kota to śmiertelna trucizna. Arsen jest dla nas toksyczny, ale dodany do paszy dla drobiu zwiększa przyrost masy mięśniowej. Wiadomo też, że zawarta w czekoladzie teobromina może zabić niedużego psa, a u ludzi wywołuje tylko poczucie wstrętu do samego siebie.

Zwierzętami, które są do nas najbardziej podobne biologicznie, oprócz szympansów – na których nie przeprowadza się prób – są szczury. Bez względu na twoją postawę etyczną w kwestii eksperymentów na zwierzętach nadal aktualny pozostaje fakt, że badania związków chemicznych na szczurach przynoszą dane najbliższe ludziom. Warto również pamiętać, że substancje chemiczne są różnie przetwarzane w zależności od sposobu, w jaki dostają się do organizmu. Niektóre pierwiastki, jak holm, zachowują toksyczność bez względu na sposób zażycia, a np. ind jest niebezpieczny tylko wtedy, gdy się go wdycha (uwaga: lepiej chyba nie przyjmować go także doustnie).

Wszystkie powyższe czynniki bardzo utrudniają określenie, co jest najbardziej trującą substancją chemiczną na świecie. To chyba dobrze, ale skoro już o tym mówimy, moglibyśmy równie dobrze przyjrzeć się niektórym kandydatom do tego tytułu. Ołów ma wartość LD50 wynoszącą 600 mg/kg, a tal – 32 mg/ kg, czyli jest dwudziestokrotnie bardziej niebezpieczny. Arsen, ulubiona trucizna dziewiętnastowiecznych pisarzy, ma LD50 wynoszącą 20 mg/kg, a fosfor – bliską 3 mg/ kg. Jeśli weźmiemy pod uwagę samą toksyczność, to najbardziej trującym pierwiastkiem jest fosfor, lecz po uwzględnieniu działania radioaktywności polon wyprzedza go o dobry kilometr. Pierwiastki promieniotwórcze nie zabijają po prostu przez zakłócanie funkcji organizmu – wyrzucają cząstki alfa, które w zasadzie rozrywają komórki na strzępy. Ze względu na ten dodatkowy sposób zabijania polon prawdopodobnie jest najbardziej śmiercionośnym pierwiastkiem. Nikt faktycznie nie zna jego wartości LD50, ponieważ eksperymentatorzy niechętnie z nim pracują. Nawet jego pył może zabić. Jeśli wziąć pod uwagę ilość potrzebną do uśmiercenia Litwinienki, wartość LD50 musi być jednak bardzo mała. Jeśli obok pierwiastków zaczniemy jednak uwzględniać także związki chemiczne, okaże się, że polon nie jest taki zły. Jako najbardziej toksyczny związek na świecie często wymienia się dimetylokadm, tak trujący, że śmiertelną dawką jest 0,001 g, rozpuszczona w tonie wody.

Korona jednak należy się toksynie botulinowej – substancji chemicznej pochodzenia bakteryjnego, wytwarzanej przez laseczkę jadu kiełbasianego (Clostridium botulinum). Istnieje kilka jej odmian o nazwach od A do H, a najgorsza jest toksyna botulinowa H. Żeby uśmiercić dorosłą osobę, trzeba zaledwie dwóch miliardowych grama. Przy założeniu, że liczba ludności na Ziemi wynosi ok. 7 mld, potrzeba zaledwie 14 g (łyżeczka do herbaty), żeby zetrzeć z powierzchni planety cały nasz gatunek. A toksyna zabija w dość paskudny sposób, mianowicie poprzez prowadzące do śmierci porażenie mięśni. Można ją jednak rozcieńczyć do małego stężenia i wstrzyknąć pod skórę czoła, żeby porazić mięśnie i zapobiec występowaniu zmarszczek. Właśnie do tego celu używa się toksyny botulinowej A (niezupełnie aż tak śmiertelnej jak poprzednia), dostępnej w sprzedaży pod handlową nazwą botoks.

 

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie” 7/2019 oraz w książce Tima Jamesa „Spal tę wodę. Jak zmienić wodę w ogień, zrobić diament z masła i inne cuda z krainy pierwiastków”, która ukazała się w czerwcu 2019 r. nakładem wydawnictwa Prószyński i S-ka.