无论多么惊奇，科学家仅在不久前——50年代才充分认识到异体物质经常地进入食物中的含义。正是在60年代才对“异体物质”、“异体化合物”的概念下了定义。这是这样一种物质，它既不能够被某个机体用于产生能量，也不能参与构成该机体的任何部分。最近10年来术语“异生素”（ ксенобиотик）作为异体物质概念的代名词正越来越广泛地被用于文献资料中。因为引起科学家注意的首批“异生素”是人工合成的，因此这个术语专指那些能对生物界产生很多危害的化合物。人们也就以它们为对象对在人或动物机体中的“外来者”的命运作了研究：它们如何进入机体内部环境；在机体中如何分布着；经受什么样的变化；如何被排出；等等。

科学家已发现在动物或人的机体内存在着相当多种不同的防异生素机构。其中主要为：

1. 壁障系统，它阻止异生素进入机体内部环境，并且也保护着特别重要的器官——大脑、生殖系统以及其他某些内分泌腺免受那些终究还是突入机泎内部的异生素的危害。

2. 把异生素从机体内排出的、独特的输运机制。

3. 各种酶系统，它们把异生素转变为毒性较小且容易从机体内排除掉的化合物。

4. 组织库，在那里能把某些异生素仿佛监禁似地积聚起来。

我们将稍为详细些研究防卫系统。保卫着机体内部环境的外壁障是由一层或多层的层状细胞组成的。众所周知每一个细胞都披覆着一层非常薄的脂肪薄膜——脂膜，它对水溶质而言几乎是不可透入的，而水溶质要穿过一层或多层细胞就更加困难，事实上是不可能的。然而那些易溶入脂类的物质自然是能够透过这样的壁障。皮肤、覆盖在肠胃通道和呼吸道内表面的上皮、等等组织在动物或人的机体内起着壁障的作用。假若异生素一旦闯入了血液当中，那么在最重要的器官——中枢神经系统、某些内分泌腺里这些异生素将会遇到配置在组织和血液之间所谓的组织血液壁障。可惜，组织血液壁障对异生素并非总是不可逾越的，要知道安眠药以及其他某些药物作用到神经细胞上，这就意味着这些药物克服了组织血液壁障！[译者注：对大脑的组织血液壁障而言，就是脉络膜丛内的血脑壁障]

此外，某些异生素能够损害形成组织血液壁障的细胞，正因此那壁障就变得容易被渗透了。这是很危险的，因为失去防卫的生殖细胞和神经细胞就开始“患病”，而后甚至可能坏死。例如，睾丸里组织血液壁障的损坏是男子不育症的原因之一。睾丸的组织血液壁障受损的人数逐年增多，并且其中伴有生殖细胞全部毁灭的重度损害占大多数。可见，随着空气、水、食物被各种异生素污染的加重并非所有男子睾丸里的壁障都能经受得住。动物试验表明镉化合物对该壁障损害得最厉害。近年来在全世界范围内由镉引起对周围环境的污染正在加重，所以可以设想正是它影响到男子睾丸的组织血液壁障。无论结果如何，都应当研究这种相互联系的可能性。

把异生素从血液中排掉的输运系统已在包括人类在内的哺乳动物的多种器官里被发现，其中最为有效的是在肝细胞和肾小管当中。在受组织血液壁障保护的器官中存在着独特的构成物，它们把异生素从组织液内排到血液中去。例如，在大脑腔内有所谓的脉络膜丛，它的细胞把异生素从脑脊液里转移到流过它本身的血管的血液中去。

这样一来，好像有两类排除异生素的系统：一类是保持一个器官内部环境的洁净（例如，脉络膜丛细胞里的排出系统），另一类是净化整个机体的内部环境（例如，在肝细胞和肾小管中的系统）。但是排出系统总的工作原理是相同的：“输运”细胞构成细胞层，该细胞层的一侧与内部环境相连接，而另一侧则与外部环境相连接：这层细胞的脂膜不让水溶性的异生素透入，而且在这脂膜中存在着专门的蛋白载体，该载体能够辨认出应当被排除掉的物质，并与该物质形成移动的络合物，使它从内部环境通过脂层进入细胞层内。然后另外的载体把这“不受欢迎的客人”从细胞中排到外部环境中去。

但是必须明白异生素按其化学结构而言是极其多种多样的，那么在脂膜里应当有多少种载体呢？实验证明，大多数种类的异生素只不过被两种系统排出，一种系统排除有机酸，一种系统排除有机碱。换言之，在人体内部环境形成负离子（碱性）的异生素均由一种系统排出，而形成正离子（酸性）的则均由另一系统排出。1983年前已搞清楚能被肾脏中的输运有机酸系统所辨认出且排除掉的化合物（具有不同的化学结构）有200多种。显然，实际上被肾脏排除掉的化合物种类要大大多于此数。肾脏如此广泛的排除能力对身体是很有益的，假若技术上的净化系统能达到这样的水平就妙不可言了。

遗憾的是，排除异生素系统并不是万能的，在血液中异生素分子的浓度很高时，输运过程达到一定速率后，脂膜中所有的蛋白载体分子（自然，它们的数目是有限的）将满载，因而输运速率将被迫受到限制。此外，已查明某些人工污染剂能够侵害、甚至杀死“输运”细胞，就像组织血液壁障本身受损的情况那样。例如，在70年代美国研究者创制了半合成的青霉素派生系列抗菌素——头孢菌素，它们在试管试验中显得比青霉素有效得多，但是头孢菌素一旦进入机体后就变成致命的，动物由于肾小管细胞的消亡而逐渐死掉。问题在于只有当头孢菌素在细胞中的浓度比血液中的高得多时，输运有机酸系统才开始排除头孢菌素，但是在这样高浓度下头孢菌素开始破坏细胞的结构，细胞也就被杀死，这样一来，防卫系统变成通向死亡的门户啦！这个故事表明，当难以预见到应用复杂的有机化合物的生物学后果时，合成和应用它们可能是何等危险的事。但是化学家知道这个故事吗？

另一种防卫机制是酶系统，酶系统把异生素转变为毒性较小且易于排除的化合物。为此目的，酶起催化作用，或者裂解异生素分子中的某根化学键，或者相反，使异生素分子跟其它物质的分子相化合，结果通常得到易从机体中排掉的有机酸。

肝细胞中的酶系统最强。这是很自然的，须知从肠里流出的血液带着进入它当中的全部营养物质和异生素流入肝脏。肝细胞应该截住异生质，以免它可能冲入一般的血液中去。应当说明，在绝大多数情况下肝脏很好地担负起这一复杂的任务。在肝脏里，即使像多环芳香族碳氢化合物这样一些致癌的危险物质也能够被排除掉。

但是在肝脏里，正像俗语所说的那样，并不总是平安无事的，有时由于这些酶系统工作的结果会形成比初始的异生素有毒得多、因而也危险得多的产物，令人不快的颠倒结果是除毒系统有时恰恰会制造出毒物！

总之，在人及动物的机体中具有多种防异生素系统。应当说，药理学家对这些系统最感兴趣。要使药物起作用的话，必须“教会”它克服壁障，应当确信在药物降解时将不会出现有毒物质，应当知道某种药物如何服法才能不产生副作用，还应当知道它以何种速率、何种方式从机体中被排掉，……，毒理学家和卫生学家同样对这些防异生素系统感兴趣，因为我们在日益严重的人为污染环境里继续生存下去仅仅是由于这些系统的缘故。

但是，令人惊奇的是，绝大多数研究过防异生素系统的科学家总是不自问一下：为什么唯独在人及动物的亿体内能够出现这样的系统？造物主如何能预料到需要一些手段以便排出或消毒地球上出现工厂、汽车、化工生产之前就存在的异生素？显然，这是不简单的！提示了这个问题答案的不是异生素化学，也不是药理学或毒理学，而是生态学，准确一些说，是生态学的一个专门分支，或者称化学生态学，或者称生态生物化学。

科学家已知道，严格地讲，不单是人工合成物质，而且天然物质都可能成为有毒的：细菌和真菌的毒素，植物的生物碱、苷糖苷、苯醌、鞣酸、异构黄酮，这一切物质是否成为有毒的关键是剂量，而形象地说，还与个体的喜欢程度有关。1959年美国研究者夫林凯尔（Ж. Френкелъ）发表了令人震惊的试验成果。他与同事证实了某些昆虫挑选含有一定天然毒素的植物作为本身的食物；例如，烟草天蛾的幼虫根据烟叶内存在尼古丁而认出它，尼古丁很毒，因此实际上所有昆虫都回避它。但是把一条烟草天蛾幼虫放在底上衬有过滤纸的杯中时，它能准确无误地停在尼古丁液滴涂湿处并开始咬该处的纸，而对带有糖、氨基酸或其他有益物质处则一点也不感兴趣。通常称招致动物的物质为诱杀剂，而称吓跑动物的为驱虫剂。可见尼古丁对于大多数昆虫来说是驱虫剂，但对烟草天蛾幼虫而言是诱杀剂。

但是，尼古丁为什么不毒害烟草天蛾幼虫？一般地说植物为了防卫自己的多种天敌侵害总是合成着毒素。另一方面草食动物被迫形成防异生素的机制，只有这样它们才能吃确定的植物性食物。由此看来烟草天蛾幼虫具有独特的输运系统以便迅速从机体内排出尼古丁。显然，毒素的合成和防毒素系统这两种机制的发展在进化过程中是并排进行和相互制约的。

在这里我们遇到了动植物进化过程中形成的两种防卫战略，第一种防卫战略就是选择独特的保护机制。植物学会合成剧烈的保护毒素——像强心苷、尼古丁、阿托品、土的宁这样的毒素。绝大多数动物不能够防卫这些毒素，但是极少数种类动物产生某种防卫机制，这种动物甚至能够以合成上述毒素的植物为营养食料，因此在食物上它就没有竞争者。进一步进化就把动植物之间的联系固定下来，植物的毒素就成了该种动物的诱杀剂。

第二种防卫战略是避开死因。动物根据气味和味道辨认出植物的毒性时，就学会避开有毒植物。这样的毒素就成为动物的驱虫剂。动物寻觅不含类似于驱虫剂的食物，即使在这种情况下营养植物的范围仍可能是相当广泛的。

这两种战略也决定了对现代异生素的防卫系统的特点。第一种战略只有借助于恰恰是针对某种异生素的防卫系统才能实现，自然，按其机理来说这些防卫系统可能是不同的（解毒、排出、贮存或其他某种方法），但是它们的机会是受限制的。

第二种防卫战略的范畴广泛得多，采用该战略的防卫系统能够保护住机体内部环境免受在各种食物中所遇到的、按其化学结构来说是多种冬样的异半素的侵害。因此防异生素系统、尤其是排有机酸系统的有效性在具有不同饮食类型（单食、少食、多食型，即分别有一种、几种、多种可利用的食物）的动物身上应K是不相同的，事实上单食型动物（蜜蜂火狐）和少食型动物（乌龟）的排出速率是低的，而多食型动物（特别是杂食动物）的排出速率是很大的。

然而这些资料对我们有什么样的益处呢？没想对各种食型的动物施以可被输运有机酸系统排出的高浓度异生素，显然，蝗虫、美洲蟑螂、老鼠等能承受得了这种高浓度的异生素，而龟和蜜蜂火狐即承受不了。如果这种高浓度的异生素作用的时间足够长，像龟、蜜蜂火狐这样类型的动物就有灭种的危险（自然，物种灭绝的速度也与其他防异生素系统的工作效率有关。）因此，只要我们在各类动物的代表身上取得防异生素系统工作效率的典型数值，那么我们就能够预测它们在人为污染环境条件下的命运。在这种情况下就有可能客观地确定我们感兴趣的动物种类能够承受什么样的物质以及多大的剂量。

知道防卫系统的能力同样可以确定什么样的物质不应该进入人类或家畜的食物中去。目前在全世界，特别在苏联产生了新型的饲料蛋白、新的配合饲料。但与此同时，却没有验证一下什么样的异生素含在这些新产品中；防卫系统能够承受这些异生素吗？它们本身将不破坏防卫系统的功能吗？……

现在已开始尝试降低周围环境的污染程度，但是我们大家都知道这件事进展得很缓慢且不是轻而易举的。防异生素系统特性的研究可能帮助我们赢得时间——在提高防卫系统的机能后（通过药理学途径）将获得减弱污染的有害作用的可能性。这对于孩子们特别重要——他们对异生素特别敏感，而他们的防异生素机制还未充分发育。

正像我们吞到的那样，动物身上拥有惊人完善的防异生素系统，这完善的防卫系统是在进化过程中为了跟天然毒物作斗争而形成的，目前这些防卫系统也间接地保护人们免受异生素为害。并且最为宝贵的是它们最广泛地清除各种各样的异生素的能力，用技术装置清除的话远没有达到这种能力。于是产生了构思：要创建出与天然最佳类型媲美的人造净化系统，例如，也许可以用于净化水的人造清除有机酸系统。这种主意并非幻想，在实际上它已经被实施：在美国和苏联的一些实验室里正在进行从细胞脂膜中提取纯净的载体的试验。

可见，防异生素系统的研究对于争取自然界的正常发展和人类的健康而言可以得益很多。化学生态学赋予我们承担人为环境污染课题、对付生态平衡破坏等一个合理的成功机会。我们要利用这一机会吗？

[Hayкa И жизнъ，1989年7期]