В сентябре 1992 г. «Британский медицинский журнал» (British Medical Journal) опубликовал обзор исследований, который показал, что за 50 лет (1938 – 1988) концентрация сперматозоидов в человеческой сперме, в основном в странах Европы и в США, снизилась на 40%. При этом уменьшился и средний объем спермы в эякуляте – с 3,4 дл 2,75 мл. Представленные данные основывались на изучении 14 947 мужчин (средний возраст 30 лет), которые сдавали сперму в клиниках фертильности для искусственного оплодотворения. В таких случаях все показатели здоровья добровольных доноров спермы тщательно проверяются. Донорами спермы чаще всего бывают студенты медицинских колледжей. Авторы этого обзора предположили, что выявленные «изменения вероятнее всего связаны с факторами внешней среды» [2]. Публикация «Британского медицинского журнала» стимулировала проверочные исследования в других странах. В Шотландии сравнили качество спермы мужчин, родившихся до 1959 г., в 1960 – 1964 и в 1970 – 1974 гг. В последней возрастной группе концентрация и подвижность сперматозоидов оказались ниже на 20%, хотя ее представители были моложе [3]. Исследования, проведенные в 2008 г. в Перу, установили четкую связь снижения качества спермы у перуанских крестьян с применением органофосфатных пестицидов в сельском хозяйстве [4]. В США, тоже недавно, проводилась проверка качества спермы в разных штатах. Наихудшие показатели были в сельскохозяйственных штатах, особенно в Миссури, где пестицидов используется больше всего. Гербициды алахлор (alahlor) и атразин (atrazine) и инсектицид диазинон (diazinone) оказались наиболее спермотоксичными [5].

Поскольку это направление научных исследований привлекло широкое внимание общественности, ученые начали изучать с этой точки зрения не только пестициды, но и природные вещества и пищевые продукты. Одним из наиболее важных открытий оказалось то, что пищевые продукты, изготовленные из сои (тофу, соевое молоко, соевые бифштексы для вегетарианцев и сотни других), также влияют на качество спермы. В сое содержится много фитоэстрогенов, которые имитируют действие эстрогена, женского полового гормона. Потребление большого количества соевых продуктов ведет к значительному снижению концентрации сперматозоидов в сперме, но в то же время облегчает протекание менопаузы у женщин и снижает у них частоту остеопороза [6]. В последние годы в США значительно увеличилось число аномалий половых органов у новорожденных мальчиков. У 1% младенцев мочевой канал выходит не в головку пениса, а у его основания [7]. Выявлено более ста продуктов, отнесенных к категории «эндокринных нарушителей» (endocrine disruptors). Они имитируют или ингибируют действие тироксина, эстрогена, тестостерона и других гормонов. К этой же группе веществ относятся загрязнители воздуха, например диоксин и бисфенол, выбрасываемые в воздух при сжигании пластмассовых отходов в мусоросжигательных печах. Попытки контролировать присутствие таких веществ в окружающей среде посредством законодательных актов предпринимались много раз. Однако, по данным Американского агентства по защите окружающей среды (ЕРА), в настоящее время в коммерческом обороте в США находится 87 000 химических веществ. Контроль за их действием на физиологию человека выходит за пределы возможностей медицинских учреждений.

В течение первых трех миллиардов лет существования жизни на нашей планете органических токсинов в природе не существовало. Эволюция жизни в этот период происходила в водной среде, и отработанные продукты обмена, например аммиак, фильтровались через жабры рыб и быстро поглощались одноклеточными водорослями. Токсины начали появляться в природе лишь после выхода растений на сушу, в палеозойскую эру (345 – 280 млн лет назад). Первыми наземными животными были насекомые, личинки которых питались в основном листьями растений. Первые токсические вещества растений, называемые сейчас алкалоидами, появились в эволюции растений исключительно как средство защиты их вегетативных органов от личинок – гусениц насекомых. Бактерий и грибков в наземных биоценозах в тот период было очень мало. Они стали появляться позже при усыхании болот и формировании почвы.

Практически все дикорастущие растения содержат те или иные токсины, защищающие их не только от личинок насекомых, но и от других животных. Эволюционная стратегия растений не требует, чтобы токсины были летальными. Насекомые и животные играют для растений и положительную роль, обеспечивая, например, перекрестное опыление и выделяя углекислый газ, утилизируемый при фотосинтезе. Алкалоиды растений делают их вегетативные органы малопривлекательными или неудобными для поедания. Такой эффект достигается горьким или кислым вкусом, раздражающим слизистые оболочки действием, неприятным запахом или психотропным и наркотическим действием. В течение миллионов лет в растениях появились десятки тысяч различных алкалоидов. Этот процесс идет постоянно, так как и личинки насекомых приспосабливаются к растительным ядам. Термин «алкалоид» не является химическим. Он произошел от арабского слова al-kali, что значит «щелочной». Определением химического состава алкалоидов ученые занялись лишь около 200 лет назад после выделения в чистом виде морфия. Названия алкалоидов были обычно производными от названий содержащих их растений. Применение растительных экстрактов с алкалоидами началось в медицине тысячи лет назад, и главной проблемой было определение дозы. Малые дозы обладали лечебным или стимулирующим действием, а большие могли действовать как наркотики или яды.

В эволюции живого мира появление веществ защиты растений от насекомых опередило защиту наземной флоры от бактерий на много миллионов лет. В первичных болотах уже квакали гигантские лягушки и росли деревья высотой до 30 м, но бактериальная микрофлора, способная расщеплять целлюлозу и лигнин стволов деревьев, еще не появилась. Поэтому падающие в болота стволы деревьев не разлагались бактериями, как это происходит сейчас во влажных тропических лесах, а медленно карбонизировались, превращаясь в угольные пласты. Этот период, продолжавшийся около 100 млн лет, оставил современным людям триллионы тонн лучших угольных пластов – антрацитов, состоящих почти из чистого углерода, часто с отпечатками породивших их растений. Бурые угли появились позднее, когда уже была высока активность бактерий. Алкалоиды растений не могли служить защитой и от бактерий, которые не имеют органов чувств и физиологических систем. Для защиты от бактерий и появившихся позднее вирусов необходимы были биохимические яды с летальным действием. Такие растительные антибактериальные вещества появились в первую очередь для защиты наиболее простых почвенных растений. Изучение этих веществ началось лишь в XX веке. Наиболее известными среди них стали пенициллин, образуемый плесневыми грибками, и стрептомицин, продуцируемый почвенными актиномицетами. У наземных растений защитой от бактерий стали не только токсины, но и реактивный кислород. Антибактериальным действием обладают также смолы и некоторые эфирные масла. Растительные антисептики оказались более радикальными лекарствами, чем алкалоиды. Их использовали в медицине в основном для лечения инфекционных бактериальных заболеваний. Они получили название антибиотиков. В Советском Союзе в 1928 г. профессор Борис Токин предложил для растительных антисептиков более точный термин «фитонциды». Обширные исследования по выделению фитонцидов из разных растений провел в 1946 – 1950 гг. в биохимической лаборатории Никитского ботанического сада в районе Ялты профессор Николай Иванович Нилов, мой первый учитель в области прикладной биохимии. Мое знакомство с этими веществами началось в 1948 г. В то время результаты исследований по фитонцидам засекречивались.