Существует еще ряд микроэлементов, которые в микроколичествах, но стабильно присутствуют в человеческом организме. К этой группе биогенных элементов относятся следующие: мышьяк, бор, бром, литий, никель, ванадий, кадмий, свинец. Их можно объединить в четвертую группу под общим названием "условно эссенциальные микроэлементы".
Брэйн-элементы
Имеется целая группа элементов с неизведанными функциями. С достаточно большой степенью осторожности можно говорить об их взаимосвязи с интеллектуальными возможностями человека.
Прежде всего, обращает на себя внимание их относительно высокая концентрация в головном мозге человека, органе, который является одним из наиболее оберегаемых в организме. Так, необъяснимо относительно высокое содержание в головном мозге золота (2,54 мкмоль/кг сухой массы), таллия (2,44 мкмоль/кг, тогда как в других органах - не более 1,96 мкмоль/кг), олова (16 мкмоль/кг, что на порядок превышает его содержание в других органах) и некоторых других элементов. Вообще, в микроэлементном отношении мозг человека в чем-то сродни компьютеру.
Полученные рядом исследователей данные указывают на то, что химический состав волос у людей, резко отличающихся друг от друга по интеллектуальному потенциалу, достоверно различен по содержанию некоторых микроэлементов. В частности, при исследовании детей одного из районов Новосибирской области с общим диагнозом "умственная отсталость", было установлено, что у больных детей в волосах достоверно повышена концентрация марганца, ванадия и никеля и понижена концентрация галлия. Геохимический район проживания всех детей один и тот же, так что в этом смысле ошибка исключена.
Все эти элементы можно объединить в пятую группу элементов под общим названием "брэйн-элементы".
Элементы нейтральные и агрессивные
Думается, само понятие "токсичные элементы" архаично и не имеет права на существование. В приведенном в предыдущих разделах делении биогенных элементов на пять групп этому понятию не нашлось места, и я сознательно его не употреблял. Действительно, избыток любого химического элемента (будь то сера, железо, цинк или золото) в человеческом организме приводит к патологии. Это касается элементов всех групп, даже первоэлементов. Печально известная синильная кислота имеет формулу HCN, т.е. представляет собой соединение трех органогенов. Следовательно, речь можно вести только о токсичной концентрации либо о токсичных соединениях того или иного элемента.
Все абиогенные элементы можно три группы.
К первой из них можно отнести так называемые элементы-нейтралы типа алюминия, титана и рубидия, относительно высокие концентрации которых организм переносит достаточно безболезненно.
Техногенные, к которым относятся в первую очередь тяжелые металлы, такие, как ртуть, висмут, осмий и т.п Такие элементы можно отнести ко второй группе абиогенных элементов, определив их как агрессивные.
Третья подгруппа элементов из числа абиогенных. Это так называемые элементы-конкуренты - барий, стронций и др. После выхода организмов на сушу и замены этих элементов более легким и реакционноспособным кальцием они стали конкурировать с ним за место в метаболизме организмов. Отсюда вызывающая хрупкость кости и недоразвитие скелета болезнь Урова (замещение кальция на стронций в скелетах людей) в некоторых эндемичных районах Сибири и, по всей видимости, возникновение ряда минеральных новообразований в человеческом организме типа уролитиаза и атеросклероза.
Таблица 4 Биогенная классификация химических элементов
| Тип | Группа | Название | Примечание |
| Первоэлементы | Водород, углерод, кислород, азот | Каркасные элементы органических молекул, возникших еще в докембрии. Составляющие большинства аминокислот | |
| Фосфор, сера | Непременные участники белковых молекул, ДНК и РНК. Создатели первичной, доклеточной жизни | ||
| Биогенные | Макроэлементы | Калий, натрий, кальций, магний, хлор, кремний. | Элементы буферной системы первых одноклеточных организмов и клеточного потенциала. Первые элементы скелетного аппарата простейших организмов |
| Эссенциальные микроэлементы | Железо, медь, цинк, марганец, хром, селен, молибден, йод, кобальт, фтор. | Включились в метаболизм с возникновением кровеносной системы. Участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. Составляющие коферментов организма | |
| Условно эссенциальные микроэлементы | Мышьяк, бром, литий, никель, ванадий, кадмий, свинец. | Узкоспециализированная группа элементов, "работающая" не у всех видов организмов. Некоторые входят в состав коферментов | |
| Брэйн-элементы | (Золото, олово, таллий, теллур, германий, галлий) | Предположительно, участвуют в проводимости импульсов головного мозга млекопитающих. Очевидно, включились в метаболизм в четвертичном периоде | |
| Абиогенные | Нейтральные | Алюминий, титан, рубидий | Не заняли своего места в метаболизме животных из-за слабой реакционной способности, несмотря на широкую распространенность в литосфере |
| Конкуренты | Барий, стронций, цезий | Участвовали в метаболизме морских форм организмов, что и определило их дальнейшую конкуренцию в метаболизме сухопутных видов (ведущую к патологии) | |
| Агрессивные | Ртуть, бериллий, осмий, висмут | Элементы поздней вулканической деятельности. В связи с тем, что не нашли места в метаболизме организмов, вредны в малых дозах |
Классификацию элементов, представленную в этой таблице, можно считать естественной, поскольку в ее основе лежит достаточно логичный и последовательный эволюционный принцип. Все элементы Периодической таблицы Менделеева подразделены на два типа: биогенные, т.е. участвующие в метаболизме живых форм, и абиогенные, т.е. все остальные. Биогенные элементы, в свою очередь, подразделены на пять групп, причем их иерархия от момента включения в метаболизм организмов на ранних этапах развития живой материи до четвертичного периода в целом соответствует распространенности в живых организмах. Ясно, например, что
- первоэлементы являются сквозными для всех форм жизни на Земле, т.е. присущи всем формам жизни;
- макроэлементы - сквозными для всех животных организмов;
- эссенциальные микроэлементы - сквозными для всех млекопитающих;
- условно эссенциальные - сквозными для отдельных семейств млекопитающих.
- брэйн-элементы - сквозными для высших млекопитающих и человека.
Абиогенные элементы подразделены на три группы, по отношению к живым организмам. Исчерпывающая мотивировка такого деления приведена в тексте.
Самое главное, как мне кажется, то, что настоящая таблица функциональна. Она является одной из первых попыток подобного рода классификации, если не первой такой попыткой, и, несмотря на все свое несовершенство и предварительный характер, может оказаться полезной в различных областях естественных наук, включающих теорию эволюции, генетику, медицину.
Некоторые характеристики минеральных элементов
организма
Всего в организме обнаруживается свыше 70 элементов таблицы Д.И. Менделеева, 47 из них присутствуют постоянно и называются биогенными. Минеральные вещества играют важную роль в поддержании кислотно-основного равновесия, осмотического давления, системе свертывания крови, регуляции многочисленных ферментных систем и пр., т.е. имеют решающее значение в создании и поддержании гомеостаза.
По количественному содержанию в организме они делятся на макроэлементы, если их больше чем 0,01 % от массы тела (К, Са, Мg, Na, P, Cl) и микроэлементы (Mn, Zn, Cr, Cu, Fe, Co, Al, Se). Основную часть минеральных веществ организма составляют хлористые, фосфорнокислые и углекислые соли натрия, кальция, калия, магния. Соли в жидкостях организма находятся в частично или полностью диссоциированном виде, поэтому минеральные вещества присутствуют в виде ионов – катионов и анионов.
Функции минеральных веществ:
1) пластическая (кальций, фосфор, магний);
2) поддержание осмотического давления (калий, натрий, хлор);
3) поддержание буферности биологических жидкостей (фосфор, калий, натрий);
4) поддержание коллоидных свойств тканей (все элементы);
5) детоксикационная (железо в составе цитохрома Р-450, сера в составе глутатиона);
6) проведение нервного импульса (натрий, калий);
7) участие в ферментативном катализе в качестве кофактора или ингибитора;
8) участие в гормональной регуляции (йод, цинк и кобальт входят в состав гормонов).
Промежуточный и конечный обмен минеральных веществ
Поступают минеральные вещества в организм в свободном или связанном виде. Ионы всасываются уже в желудке, основная часть минеральных веществ – в кишечнике путем активного транспорта при участии белков – переносчиков. Из желудочно-кишечного тракта поступают в кровь и лимфу, где связываются со специфическими транспортными белками. Выделяются минеральные вещества главным образом в виде солей и ионов.
С мочой: натрий, калий, кальций, магний, хлор, кобальт, йод, бром, фтор.
С калом: железо, кальций, медь, цинк, марганец, молибден, и тяжелые металлы.
Характеристика отдельных элементов
Натрий – основной катион внеклеточного отдела. Составляет 0.08 % от массы тела. Играет главную роль в поддержании осмотического давления. При отсутствии или ограничении в поступлении натрия в организм его выделение с мочой почти полностью прекращается. Всасывается в верхнем отделе тонкого кишечника при участии белков-переносчиков и требует затраты АТФ. Суточная потребность варьирует в зависимости от водно-солевого обеспечения организма. Депонируется в коже и мышцах. Кишечная потеря натрия происходит при диареях.