Az
ötvenes évek elején Belouszov a szerves
molekulák élő sejtbeli oxidációjának egyszerű – jól ismert reakciókból
álló – kémiai modelljét próbálta kifejleszteni. A biokémiai folyamatok
középpontjában a Krebs-ciklus áll, amelyben a szerves savak lassú elégetésével
szén-dioxid és víz képződik. Aerob élőlények esetén az oxidálószer az oldott
oxigén, és a folyamatokat olyan enzimek, illetve elektronszállító fehérjék
katalizálják, amelyekben igen gyakran vasionok (Fe2+/Fe3+)
segítik az elektronok vándorlását. Az anyagcsere folyamat „kémcső”-változatát
Belouszov a következőképpen alkotta meg: szerves szubsztrátumnak a citromsavat
(a Krebs-ciklus egyik köztitermékét), oxidálószernek a savas bromátot,
katalizátornak pedig a cériumiont választotta. Egy ilyen egyszerű rendszer
esetén minden kémikus azt várná, hogy a reakció monoton módon halad előre
az egyensúlyi állapot eléréséig, s közben a színtelen
oldatból (redukált állapot, Ce3+) fokozatosan halványsárga
színű oldat lesz (oxidált állapot, Ce4+). Elképzelhetjük, mennyire
meglepődhetett Belouszov, amikor azt látta, hogy a
sárga színűvé lett oldat hirtelen újból elszíntelenedett,
aztán ismét sárga, majd ismét színtelen
lett... több tucatszor oszcillálva az oxidált és redukált állapotok között.
Belouszov többször is próbálkozott felfedezése közzétételével, de kísérletei sorra kudarcot vallottak. A folyóiratok bírálói minduntalan arra a meggyőződésükre hivatkoztak, hogy „márpedig” periodikus kémiai reakció homogén rendszerekben nem lehetséges, mert ez ellentmond a termodinamika II. főtételének. (Gondoljuk csak el, mennyire más lehetett volna a történet folytatása, ha a bírálók veszik a fáradtságot és reprodukálják a kísérleteket a kéziratban szereplő egyszerű recept szerint...!) 1959-ben egy moszkvai orvoskonferenciáról beszámoló kiadványban [1] Belouszovnak ugyan sikerült közölnie egy rövid (kb. kétoldalas) összefoglalót a reakció meglepő viselkedéséről és a periodicitás lehetséges kémiai mechanizmusáról, de nagyon valószínű, hogy ezt a publikációt csak kevés szakember olvashatta (különösen a Szovjetunión kívül).
1961-ben
Anatolij Zsabotyinszkij, aki a Moszkvai Állami Egyetemen biokémiából
készítette doktori dolgozatát, S.E. Schnoll professzor biztatására
kísérletekbe kezdett az érdekes citromsavas reakcióra vonatkozó (az intézetben
egyébként közkézen forgó) recept alapján. 1962-ben a kísérletek
sikeréről levélben számolt be Belouszovnak, aki az ifjú kutatónak válaszul
elküldte az eredeti, 1951-es kézirat egyik példányát [2].
Zsabotyinszkij, azon túl, hogy kísérleteivel meggyőzően igazolta Belouszov
felfedezésének helyességét, további igen fontos megállapításokat tett a
reakció mechanizmusára vonatkozóan is. Neki, szerencsére, nagyobb sikere
volt az eredmények szovjetunióbeli közlésekor
[3].
Lényegében Zsabotyinszkij tette ismertté a reakciót a nyugati tudományos
világ számára is, amikor 1968-ban egy prágai nemzetközi biokémiai szimpóziumon
(csak pár hónappal az augusztusi események előtt) beszámolhatott eredményeiről.
Napjainkban Belouszov–Zsabotyinszkij-reakciónak nevezünk minden olyan reakciót, amelyben valamilyen szerves szubtrátumot oxidálunk savas bromáttal átmenetifém-ionok jelenlétében. A leggyakrabban alkalmazott szubsztrátum a malonsav, amely azonban bármely szerves molekulával helyettesíthető, ha az brómozható a reaktív brómtartalmú köztitermékkel, és oxidálható az alkalmazott átmenetifém-ionnal. A cériumion mellett a leggyakrabban alkalmazott átmenetifém-tartalmú vegyület a ferroin (a trisz-1,10-o-fenantrolin-vas(II) komplex). Ennek alkalmazásával a kémiai oszcilláció könnyebben látható színváltozást eredményez, mert redukált állapotban az oldat téglavörös színű, oxidált állapotban pedig világoskék. A számtalan módosított BZ-reakcióról kitűnő összefoglaló található a már idézett Field-Burger-könyv [2], illetve a magyar kutatók által kalákában írt jegyzet [4] megfelelő fejezeteiben. Ezekben a művekben elemzik az ún. kémiai hullámok dinamikáját is, amelyek akkor alakulnak ki, ha BZ-oldatot vékony rétegben egy Petri-csészébe öntünk. Ez a különös térbeli jelenség azonban már a Mintázatképződésről szóló fejezet tárgya. A BZ-reakció leggyakrabban alkalmazott receptje a következő lapon olvasható.