Систематическое родство лекарственных растений

Фармакоботаника (изучение лекарственных растений) — несомненно одна из древнейших наук, основа ботанической науки. Ведь именно изучение лекарственных растений, а также пищевых и ядовитых растений дало начало многочисленным разделам и направлениям современной ботаники.

О свойствах растений судили по его внешнему виду. Считали, что на каждом растении есть «знаки» — сигнатуры (от латинского signare — указывать), которые и определяют возможность его применения. Известный врач XVI в. Парацельс писал: «Свойства и силу растений узнают… по сигнатуре, которой природа отметила каждое растение. Polygonum persicaria с красными пятнами на листьях употребляется для лечения ран, а колючий чертополох — против внутренних колик».

Учение о сигнатурах в той или иной форме существовало независимо друг от друга у греков, индийцев и китайцев. По существу, на том же принципе основывается и гомеопатия, утверждающая: «Подобное следует лечить подобным». Это учение продержалось в науке до конца XVIII в. и рухнуло лишь благодаря успехам химии и фармакологии. Но отзвуки его сохранились в народных медицинах и… не только в народных.

Исходя, в сущности, из той же порочной идеи, некоторые научно-исследовательские учреждения и в наше время пытались использовать галлы и другие тератологические (уродливые) образования на ивах, полынях, дубах и других растениях как средство для лечения злокачественных опухолей. Не удивительно, что экспериментально это не подтвердилось, так же как в свое время не подтвердилась эффективность использования народной медициной лютиков и калужниц (имеющих желтые цветки) при желтухе, сирени (имеющей сердцевидные листья) — при болезнях сердца и т. д.

Не подтвердилось это потому, что строение вегетативных органов растения (корней, стеблей, листьев) не связано с химическим его составом. Ни по форме, ни по цвету растения нельзя сказать, какие биологически активные вещества оно содержит. Однако, как это ни парадоксально, древние греки и индийцы все-таки, оказались правы — в природе есть указания на лекарственные свойства растений. Но такими «знаками природы» являются не окраска цветков и форма листьев, а строение цветка, количество тычинок, плодолистиков и другие признаки, определяющие систематическое положение, т. е. степень родства отдельных растений.

Исследование данных о схожести растений

Химикам и ботаникам удалось установить очень важную закономерность систематического родства лекарственных растений: оказалось, что существует определенная связь между систематическим положением растения, его химическим составом и биологической активностью. Говоря проще, близкородственные растения почти всегда имеют сходный химический состав и близкие лечебные свойства.

Каждому таксону и, в частности, каждому виду растений присущ определенный комплекс морфологических (в том числе анатомических, эмбриологических, кариологических, палинологических), химических, физиологических, фармакологических, антимикробных и других свойств. Анализ с помощью ЭВМ огромного накопленного фактического материала позволяет выявить положительную корреляцию (сопряженность) многих свойств растений, приуроченность определенных химических веществ к определенным таксонам (видам, родам, семействам).

Многовековая практика человечества и прежде всего анализ обширного фактического материала, полученного в результате проведения широкого химического скрининга растительного мира, говорят о наличии корреляций между химическим составом растения и его положением в естественной филогенетической системе. Разносторонний и вдумчивый анализ родственных отношений растений исследуемой флоры часто позволяет уверенно перенести сведения о народно-медицинском использовании и химическом составе какого-то растения на родственные ему роды и виды, о которых такие данные отсутствуют. Например, алкалоиды гиосциамин и атропин обнаружены во многих видах 8 родов семейства пасленовых, а у представителей других семейств не найдены.

Сесквитерпеновый лактон сантонин отмечен лишь у полыней, близких к цитварной полыни, и отсутствует в подавляющем большинстве других видов этого полиморфного рода. Иногда какое-либо вещество находят почти у всех представителей изучаемого семейства. Алкалоид галантамин, например, найден во многих родах семейства амариллисовых (подснежники, унгернии, белоцветники, нарциссы). Иногда нужное нам вещество свойственно видам одного рода (например, валериановая кислота найдена почти у всех видов рода валерьяны), иногда — лишь небольшой части рода.

Систематическое родство лекарственных растений

Конечно, нет правил без исключения. Известны случаи, когда одинаковые вещества содержатся у представителей очень далеких между собой семейств. Например, алкалоид эфедрин найден у растений семейств эфедровых, тисовых, маковых, мальвовых, маревых и др. Вместе с тем отдельные виды иногда не содержат действующих веществ, характерных для остальных видов этого рода.

Например, один вид валерьяны не содержит валериановой кислоты, столь характерной для остальных видов этого рода. Подобные исключения, конечно, не опровергают общего правила, справедливо утверждающего, что у близкородственных растений во много сот раз больше шансов найти одинаковые или близкие химические соединения, чем в систематически далеких видах.

Случаи широкого распространения некоторых химических веществ (например, алкалоидов никотина, кофеина, некоторых флавоноидов) среди видов, относящихся к различным семействам, порядкам и классам растений, скорее являются исключением и чаще всего свидетельствуют об общности некоторых этапов биогенеза у некоторых даже отдаленных таксонов.

Анализ материалов о похожих целебных свойствах растений

Анализ обширного фактического материала говорит также о том, что, несмотря на многочисленные случаи влияния различных факторов среды на накопление действующих веществ в растениях, этот процесс, как правило, генетически закодирован. Лекарственные растения определенных видов, разновидностей, форм, хеморас и популяций в разных своих органах накапливают строго определенные химические вещества и в довольно постоянных количествах.

Более значительные колебания качественного и количественного состава действующих веществ в каждом растении наблюдаются в течение года, в различные сезонные фазы его развития, а также в возрастном аспекте — на различных стадиях онтогенеза растения. Однако максимальные и минимальные показатели содержания данного химического вещества в каждом органе каждого вида и каждой хеморасы растения, как правило, наследственно запрограммированы.

Например, плоды шиповника Беггера всегда отличаются высоким содержанием аскорбиновой кислоты, в то время как плоды рядом с ним растущего в Восточном Казахстане шиповника колючейшего во всех местообитаниях и в различные фазы развития почти не содержат этого вещества.

Шиповник

Наличие корреляций между химическими и морфологическими признаками разных таксонов составляет основу хемо-систематических (или более узко понимаемых хемотаксономических) исследований и используется для:

  • ускорения поиска нужных химических соединений или их групп в таксонах различного ранга;
  • уточнения естественной филогенетической системы растений, а также видовой (или внутривидовой) принадлежности некоторых трудноразличимых видов, форм и путей биосинтеза химических веществ;
  • изучения родственных отношений гибридных форм растения, внутривидовой изменчивости, закономерностей географической локализации определенных химических соединений по земному шару;
  • выяснения вопросов, связанных с проблемой растений-индикаторов.

Из всех этих вопросов больше всего нас интересует выявление хемо-систематических корреляций при поиске новых источников биологически активных веществ.

Практика показывает, что успешный поиск новых лекарств из растений невозможен без предварительных исследований перспективных таксонов как на подвидовом, так и на надвидовом уровнях. При этом нельзя ограничиваться использованием принципа ботанического родства лишь в пределах узких рамок рода или семейства. Интересные прогнозы дает анализ (в особенности с применением ЭВМ) сведений о химическом составе и родстве растений на любом таксономическом уровне.

Основные данные для анализа можно почерпнуть из наиболее полных современных сводок о химическом составе растений с привлечением литературных данных о химическом составе и биологической активности видов других регионов, близких к видам исследуемой флоры. Например, литература о викарных американских видах заманихи, кандыка, пенторума — единственный источник информации о биологической активности дальневосточных видов тех же родов.

Исследователь должен хорошо знать, какие родственные виды имеются у изучаемых наших растений во флоре Америки, Японии, Китая, Кореи, Индии, Европы, чтобы уверенно переносить (экстраполировать) на них данные о близких им зарубежных видах. Это позволяет включать в сферу целенаправленного поиска новые перспективные виды и роды.

Конечно, к каждому изучаемому таксону, к каждой группе химических соединений или индивидуальных химических веществ нужен особый подход. В пределах некоторых однородных родов (ландыш, купена, барбарис, липа и др.) и даже целых однородных семейств возможна широкая экстраполяция признаков изученных видов на неизученные еще виды и роды.

В других же семействах и родах с «пестрым» набором неоднородных видов такого рода экстраполяции недопустимы, и прогноз свойств неизученных видов весьма затруднен. Например, в пределах обширного рода полыней, как уже упоминалось, есть виды, содержащие и не содержащие сантонин, а в пределах рода астрагал — виды, содержащие флавоноид робинии и лишенные этого биологически активного соединения. Поэтому важно выяснить сферу действия каждого признака, характерные для всего семейства или присущие лишь определенной трибе, роду, секции, ряду и отдельным видам.

Полынь

Обычно весьма продуктивно возможно более полное монографическое исследование всех видов перспективного рода в мировом масштабе или хотя бы в пределах одной страны или региона. Выявление центров видового и формового разнообразия каждого углубленно изучаемого перспективного рода облегчает выявление оптимального по сумме интересующих нас хозяйственно-биологических признаков вида.

Затем в пределах оптимального вида (или нескольких в равной степени перспективных видов) ведется поиск лучших разновидностей, форм, хеморас и популяций. Особенно важна такого рода работа при выборе лучшего вида и популяции растения, вводимого в промышленную культуру.

Поиск коррелятивных связей между признаками растений

Желателен широкий поиск коррелятивных связей между морфологическими признаками отдельных таксонов, содержанием в них биологически активных веществ и их лечебными свойствами. Особенно успешны такого рода поиски на внутривидовом и внутриродовом уровне. Например, установлена корреляция между формой и строением плодов и содержанием аскорбиновой кислоты у различных видов шиповника.

Отмечена особая форма и окраска коробочек и семян у высокоморфинных форм мака, что облегчило селекционную работу на содержание в нем морфина. Значительную помощь в прогнозировании наличия определенных химических веществ и других интересующих нас свойств у исследуемых видов может принести закон гомологических рядов Н. И. Вавилова.

Он, подобно Периодической системе Д. И. Менделеева, позволяет предугадывать наличие в исследуемом роде (виде) видов.и форм с признаками, известными у близких видов или родов того же семейства. Приведем несколько примеров плодотворного использования при поисках новых лекарств из растений сведений о их родственных отношениях.

После введения женьшеня в советскую медицину перед исследователями была поставлена задача — обеспечить нашу медицинскую промышленность его сырьем. Однако скудность запасов женьшеня в природе и трудности его выращивания в культуре побудили экспедиции ВИЛРа и дальневосточных исследователей к поискам его заменителей среди дальневосточной флоры. Ученые изучили все виды семейства аралиевых (к которому принадлежит женьшень), растущие в СНГ.

Поиск дал замечательные результаты. Оказалось, что экологичным с женьшенем действием обладают другие дальневосточные аралиевые, и сейчас на полках наших аптек рядом с настойкой из корня женьшеня можно видеть препараты из корней аралии маньчжурской, высокогорного сихотэ-алинского кустарника — заманихи высокой й свободноягодника (элеутерококка) колючего. Все они, по утверждению специалистов, — хорошие заменители женьшеня и ныне находят применение как ценные стимулирующие и тонизирующие средства не только в медицине, но и в животноводстве, звероводстве и др.

По тем же соображениям исследовали практически все виды наперстянок, растущих на земле, и сравнили их с используемой в медицине наперстянкой красной. Препараты наперстянки шерстистой обнаружили ряд преимуществ перед препаратами наперстянки красной и вскоре почти полностью заменили их. Одновременно разрешили использовать препараты из дикорастущих в СССР видов наперстянки крупноцветковой, ржавой и реснитчатой.

По этому же принципу сравнивали целебное действие различных видов боярышника и шиповника. Наравне с боярышником колючим были разрешены боярышники кроваво-красный, даурский и однопестичный; наряду с шиповником майским (коричным) разрешены шиповники иглистый, даурский, Беггера и др. Раньше алкалоид галантамин (назначают при некоторых двигательных расстройствах) получали из мелких луковиц подснежника Воронова, а затем стали использовать надземные части значительно более крупного растения из того же .семейства амариллисовых — унгернии Виктора.

Препараты из марены красильной эффективны при некоторых заболеваниях почек и печени, но это растение в СССР встречается редко. Было решено исследовать другие виды марены, но не сразу все 20 произрастающих в СССР, а в первую очередь марену грузинскую, наиболее близкую в систематическом отношении к марене красильной. Исследования подтвердили эффективность ее препаратов, и вскоре они были разрешены для медицинского использования.

Одновременно с поисками принципиально новых лекарственных растений в содружестве с химиками и фармакологами проводилось сравнительное изучение дальневосточных растений, относящихся к тем же родам, что и разрешенные в научной медицине виды: щитовник, желтушник, мята, аралия, василистник, клопогон, плаун, любка, ятрышник, живокость, крушина, боярышник, валерьяна, зверобой, патриния, липа и др.

При этом сравнивали не только биологическую активность, но и суммарные хозяйственно-биологические показатели местных и разрешенных для медицинского использования видов. В результате проведенных работ были разрешены препараты из аралии Шмидта наравне с аралией маньчжурской, диоскореи ниппонской (вместо диоскореи кавказской), барбариса амурского (наравне с препаратами барбариса обыкновенного) и др. Экспериментально доказана допустимость замены папоротника (щитовника) мужского щитовниками толстокорневищным и Буша и равноценность луба бархата сахалинского и бархата амурского.

Клопогон

Надо сказать, что нередко местные виды и разновидности имеют даже преимущества перед обычно используемыми европейскими видами. Например, упомянутая выше марена грузинская по содержанию действующих веществ превышает европейскую марену красильную, некоторые сорта мяты полевой содержат значительно больше ментола, чем культивируемая у нас мята перечная, а белена египетская — больше алкалоидов, чем белена черная.

Мы привели несколько примеров, показывающих эффективность привлечения ботанико-систематических сведений о родстве отдельных растений при поисках новых лечебных препаратов. Но нельзя приписывать этому методу универсального значения, нельзя забывать об ограниченности его возможностей. Ведь работы по этому методу сводятся лишь к поиску уже известных или близких к ним лекарств и не позволяют выявить принципиально новые лечебные средства.

Изучение родственных отношений растений и использование при поисках выявленных закономерностей ни в коей мере не исключает поисковых работ вне родов и семейств, уже зарекомендовавших себя в качестве перспективных. Особенно эффективны подобные поиски во флорах слабо изученных районов и среди плохо изученных семейств, порядков и классов растений, в частности, среди споровых растений.

В список растений, подлежащих изучению, можно включить также виды, стоящие особняком в филогенетической системе растительного мира, не имеющие близких связей с ныне живущими растениями, или же растения редкие и лишь поэтому, быть может, не известные эмпирическим медицинам. Отметим, однако, что их изучение обычно не дает практических результатов, ибо они не имеют достаточной природной сырьевой базы и чаще всего плохо культивируются.

 

Получать интересное на почту

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *