• Главная
• В избранное
• Наш E-MAIL
• Добавить материал
• Нашёл ошибку
• Вниз

Если сейчас вам около сорока лет, то, когда еще через тридцать или сорок лет вы умрете, врачи или техники, оплаченные вашей страховой компанией, возьмут вашу кровь, через кровеносную систему пропитают ваши органы защитными веществами, и положат вас на покой — не на вечный покой, а на временный, и не в холодную землю, а в гораздо более холодную морозильную камеру. А несколько лет спустя рядом с вами, возможно, положат и вашу жену.

На первый взгляд, большинству людей подобная картина кажется неправдоподобной и даже немного отталкивающей. Она кажется им отталкивающей потому, что их сознание ассоциирует морозильные камеры с мертвыми тушами. Они находят ее неправдоподобной, поскольку знают, что кусок баранины выглядит довольно-таки мертвым и, кроме того, даже в морозильной камере при –2 °C° после нескольких лет мясо начинает портиться.

Также вспоминается тот факт, что иногда нам приходится ампутировать сильно отмороженный палец; мы не можем вернуть его к жизни, несмотря на то, что весь остальной организм нормально функционирует. Как же мы можем надеяться оживить человека, замороженного до мозга костей? Как мы можем быть уверенными, что это когда-либо будет возможно?

Несомненно, что простой универсальный оптимизм, недостаточно убедителен. Очень легко говорить, что наука будущего превзойдет воображение; но будет ли она в состоянии взять большой кусок замороженной солонины и восстановить из него живую корову, ту самую корову, которой когда-то был этот кусок? Нас интересует вероятное, а не едва возможное. Если бы наши шансы были такими же, как у этой гипотетической коровы, мы предпочли бы даже не беспокоиться об этом.

Чтобы обосновать нашу разумную уверенность, давайте тщательно изучим некоторые важные факты и оценки, касающиеся эффектов охлаждения и заморозки живых организмов.

Наш главный аргумент базировался на одном факте и одном предположении. Справедливость того факта, что уже сегодня можно сохранять мертвых людей, по сути, без всяких повреждений, в течение неограниченного срока, может быть легко установлена.

Из химии хорошо известно, что при температурах, близких к абсолютному нулю (около –273 C°), скорости любых химических реакций становятся пренебрежительно малыми. Молекулы вещества практически неподвижны. Жизненные процессы в любом организме, охлажденном до такой температуры, становятся неизмеримо медленными, равно как и процессы разложения. Результаты экспериментов подтверждают этот теоретический принцип.

Доктор Харольд Т. Меримэн (Медицинский исследовательский институт ВМФ США, Национальный Медицинский Центр ВМФ США, Бетесда, Мериленд, США), ведущий авторитет в этой области, говорит: «При любых условиях, срок хранения при температуре жидкого азота, при –197 C°, может считаться практически бесконечным». (68)

Доктор Умберто Фернандес-Моран (Чикагский Университет), выдающийся эксперт в области биофизики, отмечает, что «… никакой метаболической активности при температуре жидкого азота не отмечалось…» Тем не менее, он отмечает, что химическая активность с участием короткоживующих молекулярных фрагментов, известных как «свободные радикалы», может происходить при –197 C°, и что долгосрочное хранение, возможно, должно осуществляться при температуре жидкого гелия (несколько градусов выше абсолютного нуля).

По расчетам, скорость реакции при температуре жидкого гелия ниже, чем при температуре жидкого азота примерно в 10 триллионов раз! (30)

Многие исследователи докладывали об аналогичных результатах. Общее мнение, основанное на длительных наблюдениях и существующих теориях, заключается в том, что тело, охлажденное до температуры жидкого азота может храниться без значительных изменений и ухудшений в течение как минимум лет, а, скорее всего, даже веков. Тело, охлажденное до температуры жидкого азота, может храниться, практически бесконечно.

Тогда очевидно, что проблема хранения — это не самая большая сложность. В каком состоянии тело находится, когда оно достигает температуры хранения, в таком оно и будет оставаться так долго, как это нужно. Если оно было живым, оно останется живым; если оно было до некоторой степени повреждено, оно так и будет до некоторой степени повреждено.

Главная опасность заключается в процессах заморозки и оттаивания. Давайте теперь узнаем, какой прогресс был реально достигнут в заморозке живых организмов и их оживлении.

Среди небольших и простейших организмов есть много видов, которые могут сами пережить глубокую заморозку до температур ниже точки замерзания, даже без какой бы то ни было специальной защиты, и некоторые виды, которым можно помочь это сделать.

Беккерель обнаружил, что некоторые микроскопические, примитивные животные, которые могут переносить обезвоживание, могут быть охлаждены после высушивания до температур, близких к абсолютному нулю, а после нагревания и увлажнения полностью восстанавливаются. (5) Поскольку вода выводится из организма до заморозки, нет никаких повреждений от формирования ледяных кристаллов.

Два японских ученых, Асахина и Аоки, работали с личинками насекомого Cnidocampa flavescens. Личинки были удалены из защитных коконов, охлаждены до –3 °C° на один день, а после этого помещены в жидкий кислород при –18 °C°. После нагревания, их сердца вновь начали биться, и некоторые из них дожили до следующего этапа развития «имаго»,[17] хотя ни один экземпляр не дожил до взрослого состояния. (2) Ученые предположили, что период предварительного охлаждения до –3 °C° на один день позволил ледяным кристаллам расти снаружи, а не внутри клеток; то есть, ледяные кристаллы формировались в межклеточном пространстве.

Большое количество защитных агентов было предложено для минимизации повреждений тканей животных при заморозке; возможно, самым успешным из них был глицерин. Первые свидетельства были представлены профессором Жаном Ростаном, работавшим со сперматозоидами лягушек; подвижность клеток сохранялась в течение нескольких дней при температуре от –4 C° до –6 C°. (94) (Точка замерзания чистой воды при обычном давлении 0 C°.) Позднее было установлено, что некоторые морозостойкие насекомые естественным образом содержат глицерин в своих телах! (110)

Другой успешно используемый защитный агент — это этиленгликоль, раствор которого был использован доктором Б. Дж. Люэтом и доктором М. К. Хартрингом при заморозке уксусных угриц (Anguillula aceti). Угрицы пережили погружение в жидкий воздух при температуре около –19 °C°, при условии, что и охлаждение и нагревание были достаточно быстрыми. (110) Предположительно, этиленгликоль вызывал обезвоживание и стимулировал аморфное, а не кристаллическое состояние воды в клетках.

Моллюски на северных побережьях, подверженные действию отрицательных температур во время отлива, по-видимому, замерзают и оттаивают по два раза в день в течение недель, однако выживают. Ученые полагают, что эти организмы тоже могут вырабатывать какой-то естественный защитный агент и продолжают исследования. (110)

Обратившись к более крупным и развитым формам жизни, мы обнаружим, что и тут ученые добились значительных успехов в заморозке и оживлении клеток, тканей и даже органов. Обычно требовалось использование защитных агентов, но в некоторых случаях удавалось обходиться без них.

Сперматозоиды быков после обработки глицерином хранились при температуре –79 C° (температура твердой углекислоты или «сухого льда») в течение 7 лет и при нагревании показали высокий уровень выживаемости. Но интересно отметить, что даже при такой температуре происходит небольшое ухудшение; более низкая температура улучшает результаты. (110) Также отмечалось, вопреки опыту с уксусными угрицами, что слишком быстрая заморозка может быть вредна. (110)

Человеческие сперматозоиды без использования защитных агентов переносят сверхнизкие температуры по-разному, в зависимости от донора и клеток. В одном исследовании до 10 процентов сперматозоидов пережило пятиминутное охлаждение; результаты варьировались от донора к донору, но для одного донора выживаемость клеток была одинаковой для температуры –79 C°, –196 C° и –269 C°. (110)

Драматическое свидетельство жизнеспособности замороженной человеческой спермы было представлено в статье New York Times (Detroit Free Press) от 6 сентября 1963 года. Два ребенка были рождены женщиной, оплодотворенной спермой, хранившейся в течение двух месяцев при температуре жидкого азота. По другим сообщениям, доктору Джерому К. Шерману из Арканзасского Университета удалось хранить сперму при этой температуре в течение трех с половиной лет без потерь жизнестойкости.[18]

Доктор С. У. Якоб с коллегами сообщили об охлаждении клеток коньюктивы[19] и спермы до менее чем 1 K° с сохранением жизнеспособности. (50)

Сердце куриного эмбриона после обработки раствором глицерина было охлаждено до –19 °C°, и биение сердца возобновилось после нагревания. Этот эксперимент побудил доктора Д. К. С. МакДональда из Университета Оттавы, эксперта в области низкотемпературной физики, написать: «… возможно, наступит день, когда вы, при желании, сможете „пребывать в спячке“ тысячу лет или около того в жидком воздухе, а потом быть „разбуженными“ снова, чтобы увидеть, как мир изменился за это время». (65)

В случае с млекопитающими, попытки заморозки, хранения, нагрева и оживления не были полностью успешными. Однако удалось добиться множества частичных успехов и многое узнать.

Наиболее известны эксперименты доктора Одри У. Смита из Национального Института Медицинских Исследований, Милл Хилл, Лондон, работавшего с золотистыми хомячками. Эти животные были успешно оживлены, будучи наполовину заморожены. В частности, более половины воды в мозгу превратилось в лед, и тела затвердели; тем не менее, эти млекопитающие пришли в себя и вернулись к нормальному функционированию. (110) Это очень важно, поскольку в некоторой степени показывает, что интеллектуальные способности могут переживать заморозку и оттаивание.

Следует отметить, что результаты доктора Смита были достигнуты грубыми средствами: заморозка осуществлялась с помощью холодных ванн и пузырей со льдом, и при оживлении использовались только искусственное дыхание и микроволновая диатермия. Ткани не были ничем защищены, хотя уже было известно, что эффект от защитных агентов может быть значительным.

Похожие результаты были достигнуты Андьюсом и Лавлоком, которые сообщили о выздоровлении и выживании в течение длительного времени от 80 до 100 процентов замороженных крыс. (110) Доктор Дж. Р. Кеньон и его коллеги охлаждали собак до температуры, близкой к точке замерзания, с прекращением сердцебиения и кровообращения и достигли достаточно полного восстановления, когда собаки выживали в течение многих недель после эксперимента. Для предотвращения накопления вредных продуктов метаболизма использовались химические вливания. (55)

Механизм повреждений при заморозке все еще недостаточно хорошо изучен. Различные типы клеток, и даже отдельные клетки одного типа, сильно отличаются по выносливости. Различные температурные интервалы также имеют свои особенные проблемы.

Эксперименты, направленные на проверку новых теорий и новых защитных агентов и методов, ведутся активно, но в сравнительно небольших масштабах. К тому времени, когда общество заинтересуется заморозкой, прогресс значительно ускорится. Не во всех случаях можно ускорить научный прогресс, просто увеличив расходы, но в этом отдельных случаях такая возможность существует. Очевидно, что по многим направлениям исследования не ведутся просто из-за недостатка специалистов.

Среди всего прочего, необходима работа по систематическому поиску новых защитных агентов.

Даже учитывая, что работа сейчас ведется с относительно небольшой скоростью, многие ученые настроены оптимистично. Доктор А. С. Паркес, член Королевского Общества, в предисловии к книге доктора Смита пишет, что в следующем десятилетии (1961-71) «Хранение [при глубокой заморозке] целых органов для трансплантации может стать возможным…»[20] (110)

Доктор Хуан Негрин мл. (Госпиталь Ленокс Хилл, Нью-Йорк) говорил в 1961 году: «Мы уже работаем над методами приостановки жизни с помощью заморозки всего тела. Мы уже добились успеха в работе с некоторыми животными». (117) Несомненно, некоторыми успехами мы будем обязаны методу проб и ошибок. Но для того, чтобы лучше понимать будущие перспективы и сегодняшние возможности, нам нужно изучить сегодняшние представления о повреждениях при заморозке.

Есть несколько причин, по которым клетки и ткани животных часто не выживают после глубокой заморозки, последующего хранения и нагревания.

Прежде, чем мы перечислим эти возможные причины повреждений при заморозке, следует отметить, что «не выживают» — это очень неопределенное и, возможно, вводящее в заблуждение выражение. Обычный критерий выживания — это возобновление функционирования в случае с органом или рост клеточной культуры или успешная трансплантация или автореплантация (пересадка ткани обратно в животное-донор) в случае с тканью. Ткань, находящаяся лишь немного ниже границы выживания называется «мертвой», а эксперимент, в котором лишь небольшая доля клеток выживает, обычно считается неудавшимся. Но на самом деле, почти удавшиеся и частично удавшиеся эксперименты дают значительные основания для оптимизма, поскольку они указывают на сравнительно небольшой объем повреждений.

Ниже перечислено несколько отдельных видов повреждений при заморозке, хотя не все из них являются взаимоисключающими.

1. Возможны механические повреждения при формировании кристаллов льда.

Наиболее очевидная возможность повреждений связана с колющим, давящим или разрывающим действием формирующихся ледяных кристаллов на клеточные мембраны и целые клетки. Странно, однако, что подобные результаты наблюдаются довольно редко, хотя иногда это и может происходить. (В случае с растительными клетками, с их более жесткими мембранами, подобные повреждения происходят намного легче.)

При медленном охлаждении со скоростью около одного градуса в минуту чистый лед постепенно отделяется от клеточного раствора, и кристаллы льда формируются за мембраной в межклеточном пространстве. Более медленное охлаждение увеличивает размер формирующихся кристаллов и уменьшает их число; более быстрое охлаждение — наоборот. По достижении так называемой эвтектической температуры[21] остаток раствора замерзает и превращается в смесь кристаллов льда и различных солей и гидроксидов.

Существует достаточно доказательств того, что формирование кристаллов льда не всегда смертельно, несмотря на то, что вода при замерзании расширяется. Меримен пишет: «Экспериментальные работы в области обморожений показали, что нога собаки может выдержать охлаждение тканей до температур существенно ниже точки замерзания на время до тридцати минут… Нет никакого сомнения, что ледяные кристаллы формируются, но, несмотря на это, ткань выживает… довольно уверенно можно утверждать, что в мягких тканях, свойственных представителям Царства животных, возможно формирование ледяных кристаллов в межклеточном пространстве и значительное сжатие ими клеток без негативного воздействия на выживаемость последних». (70)

При быстрой заморозке формируются кристаллы льда значительно меньшего размера, и, возможно, именно поэтому, опасность механических повреждений намного меньше, хотя общий объем льда, естественно, не меняется. С другой стороны, при быстрой заморозке вода не успевает покинуть клетку, из-за чего формируются небольшие внутриклеточные или даже внутриядерные кристаллы льда, что создает опасность повреждений. Размер этой опасность сложно оценить, но она может быть значительной — кристаллы льда могут, к примеру, повредить ядро клетки.

2. Возможна опасная концентрация электролитов.

Поскольку заморозка вызывает разделение воды (в виде льда) и растворенных в воде веществ, происходит дегидратация. Жидкость, остающаяся в клетке имеет необычайно высокую концентрацию солей и других веществ с близким строением, называемых «электролитами», которые обладают особыми электрическими и химическими свойствами. Подобные значительные изменения внутри клетки могут быть для нее губительными. (69)

Повреждения клетки зависят от концентрации электролитов, времени воздействия и температуры; меньшая температура означает меньшую скорость реакции. В зависимости от типа клетки и других факторов, концентрация электролитов становится опасно высокой при температурах от 0 C° до –25 C°. Следовательно, при отсутствии защитных вливаний охлаждение в этом интервале температур должно быть максимально быстрым.

Доктор Джей. Э. Лавлок полагает, что особой опасности денатурирования и изменения химических свойств подвержены липопротеины. «Частым, если не постоянно встречающимся, компонентом многих мембран в сложной живой клетке являются липо-протеидные комплексы… связанные не сравнительно сильными ковалентными связями, соединяющими атомы в простом белке, но слабыми ассоциативными силами, схожими с теми, что поддерживают мыльный пузырь… Эти комплексы часто нестабильны и, вероятно, постоянно обновляются с помощью внутриклеточного синтеза… Заморозка [легко может] денатурировать более чувствительные липопротеиновые комплексы живой клетки.

Высокая чувствительность липопротеиновых комплексов к неблагоприятным эффектам заморозки заставляет предположить, что не только главная клеточная мембрана, но и меньшие мембраны… могут получить необратимые повреждения во время заморозки. Глубокие изменения в окружении клетки, происходящие во время заморозки, также могут причинять вред более стабильным молекулярным компонентам клетки». (62)

Чтобы не нагнетать лишнего страху, стоит отменить, что далее он продолжает: «… многие живые клетки и ткани успешно хранились в замороженном состоянии… несмотря на эту огромную опасность».

Нельзя забывать также, что фраза «необратимые повреждения» используется слишком бесцеремонно и на самом деле означает лишь «повреждения, которые невозможно обратить с использованием доступных на сегодня методов».

3. Возможна неустойчивость обмена веществ.

Доктор Л. Р. Рей, выдающийся исследователь из парижской École Normale Supérieure, уверен, что клетки могут приходить в беспорядок из-за неравномерного воздействия холода на сбалансированные жизненные процессы. «Действие различных ферментов прекращается при различной температуре… это может приводить к ненормальному накоплению промежуточных продуктов обмена веществ, которые обычно существуют недолго и которые могут оказаться токсичными или направить обмен веществ в другом направлении». (90)

Это звучит довольно многообещающе, поскольку это дает надежду на то, что, изучив эти процессы и разработав средства для их корректировки, мы научимся восстанавливать нарушенный баланс обмена веществ.

Сходным образом прокомментировал ситуацию доктор Л. Крейхерг. «Является очевидным, что в областях организованной ткани in situ [на своем месте] пределы выживания клеток после заморозки… определяются не толерантностью отдельных клеток, но локальной реакцией на беспорядок в „социальной жизни“ клеток». (56) Можно предполагать, что схожий комментарий может относиться и к условиям внутри отдельной клетки и взаимодействию ее частей.

4. Возможен термальный шок и осмотический шок.

Быстрая заморозка оказывается смертельной для многих клеток по малоизученным пока причинам. Одна из гипотез, говорящая о «термальном шоке», предполагает, что различные вещества в клетках и мембранах при понижении температуры сжимаются с различной скоростью, что приводит к разрушительному механическому напряжению. «Осмотический шок» относится к неблагоприятным эффектам внезапных изменений в концентрации растворов, разделенных мембранами.

5. Возможны повреждения во время хранения.

Во время охлаждения клетка в каждом температурном диапазоне сталкивается, в зависимости от многих факторов, с различными превратностями и даже когда она, наконец, достигает температуры хранения, ее беспокойства еще не окончились. Как уже отмечалось, существуют свидетельства тому, что при всех температурах, кроме самых низких, близких к абсолютному нулю, со временем, хотя и очень медленно, происходят ощутимые изменения.

Хотя Фернандес-Моран отмечал, что активность свободных радикалов может продолжаться и при –196 C°, и предположил, что долгосрочное хранение, скорее всего, должно происходить при температуре жидкого гелия, тем не менее, большинство авторов согласны, что и хранение при температуре кипения азота, вероятно, вполне безопасно.

В любом случае, слово «разложение» плохо описывает порчу, которая происходит при низких температурах. Вполне вероятно, что в этом случае происходят не обычные процессы гниения и разложения или даже обычного, хотя и с пониженной скоростью, обмена веществ, а, скорее, несколько чувствительных процессов, идущих к своему завершению, после чего в течение неограниченно долгого времени состояние организма остается неизменным. Если это так, то охлаждение с помощью сухого льда на длительный период может быть таким же надежным, как и охлаждение жидким гелием, за исключением небольших первоначальных повреждений. По этому поводу, впрочем, я не могу сослаться на авторитетный источник, и многие вопросы пока остаются без ответа.

6. Возможны повреждения при нагревании.

Существует множество свидетельств того, что при нагревании наносятся большие повреждения, чем при заморозке, особенно, если нагревание производится медленно и при отсутствии защитных примесей. Механизм таких повреждений, вероятно, включает блуждающую рекристаллизацию льда (небольшие кристаллы могут соединяться в более крупные кристаллы, вызывая механические разрывы) и формирование пузырьков газа, а также другие процессы. Подобные эффекты могут происходить при температуре –4 °C° и выше.

В течение некоторого времени предполагалось, что сложности, связанные с обеспечением быстрого нагревания, чрезвычайно серьезны для всех живых организмов, кроме самых мелких, для которых теплообмен не является проблемой. Однако сейчас стало ясно, что микроволновая диатермия и индуктивные методы позволяют добиться быстрого более или менее равномерного нагревания всего тела даже для крупных организмов. Эти методы включают использование высокочастотных радиоволн, переменных электромагнитных полей; первые аналогичны обыкновенной лампе-нагревателю, вторые — так называемым электронным духовкам. Устройства для нагревания были описаны Лавлоком. (61) С использованием подобных методов кролики могут быть нагреты в течение нескольких секунд. (110)

7. Возможны прочие вредоносные эффекты.

Различные свидетельства и предположения указывают на дополнительные возможности повреждений при заморозке. Лекарства и антибиотики, как и вещества, присутствующие в организме естественным образом, могут достигать смертельных концентраций. При температуре сухого льда при использовании глицерина возможно неполное замерзание, и слабая растворимость солей в глицерине может привести к медленным повреждениям. При чрезвычайно низких температурах полное замерзание воды может коснуться и молекул, необходимых для цельности белков. И так далее; многое уже известно, но куда больше только предстоит узнать.

Подводя итог, скажем: если нас интересует главная опасность для людей, замороженных без насыщения защитными веществами, согласованное мнение экспертов указывает на денатурацию белков, связанную с действием концентрированных солевых растворов, что, в свою очередь, является результатом слишком медленного охлаждения. Что касается возможности избежать этой опасности с помощью защитных агентов или увеличения скорости заморозки, то более подробно об этом будет рассказано позже.

Теперь мы готовы дать ответ скептикам, которые говорят, что поскольку отмороженный палец невозможно вылечить сегодня, они сомневаются, что когда-нибудь станет возможно заморозить и оживить целого человека; и, пожалуй, стоит дать подробный ответ.

Прежде всего, обморожение часто поддается лечению, как показывает клиническая и лабораторная практика. При изучении случаев успешного и неудачного лечения мы находим четкую связь с приведенным выше обсуждением механизма повреждений при заморозке.

Уже было показано, что заморозка как людей, так и иных животных с формированием кристаллов льда может происходить без необратимых повреждений. (110) Повреждения происходят, если температура слишком низкая и, следовательно, чересчур большой объем воды превращается в лед, подвергая ткани воздействию высококонцентрированных солевых растворов; или если заморозка очень продолжительна, что приводит к длительному воздействию концентрированных растворов на клетки; или если нагревание слишком медленно и приводит к опасному воздействию растворов средней концентрации при высокой температуре; или если сгибание или натирание замороженной конечности привело к повреждению негибких тканей; или если размороженные, но недействующие кровеносные сосуды не в состоянии снабжать кровью отогретые части тела.

В медицинской литературе отмечается, что нагревание должно быть быстрым, а растирания (со снегом или чем-то еще) следует избегать. (12)

Короче говоря, неизлечимые сейчас случаи обморожения — это просто те случаи, в которых условия были неблагоприятными. В других случаях, обморожение может быть вылечено. По правде говоря, человеческая кожа уже хранилась замороженная при температуре сухого льда и после довольно успешно использовалась для пересадки. (110) Кожа кролика после обработки глицерином хранилась в течение четырех лет при температуре сухого льда безо всяких повреждений. (110)

Пока не очевидно, что человеческий организм может целиком быть быстро заморожен или обработан глицерином; эти вопросы будут рассмотрены ниже. Пока главной целью было просто показать, что обморожение достаточно изучено, оно может быть предотвращено и часто излечимо. К тому же, конечно, многие случаи, считающиеся неизлечимыми сейчас, будут излечимы в будущем.

Краткое изучение веществ, которые успешно применяются в качестве защитных вливаний для предотвращения или уменьшения повреждений при заморозке, а также теории, объясняющей их действие, показывает, что исследования в этой области достигли неплохих результатов, и уже сейчас у нас есть некоторые полезные инструменты для минимизации повреждений.

Идеальным защитным агентом будет являться такой, для которого клетки являются легко проницаемыми, который предотвращает все виды повреждений от заморозки, который нетоксичен и может быть легко удален после нагревания. Пока еще не известно вещество, которое бы полностью удовлетворяло перечисленным требованиям для всех видов тканей. Наиболее близкими к этим требованиям удовлетворительными веществами являются глицерин и диметилсульфоксид.

Глицерин, в частности, широко тестировался. Его использование было довольно удачным, хотя и не всегда полностью успешным, в случае большого количества разнообразных организмов и тканей, включая, у млекопитающих, почки, кости, легкие, сперму, кожу, сердца, яичники, яички и, что самое важное, нервную ткань. (110)

Предполагается, что в большинстве случаев глицерин оказывает свое благотворное действие, предотвращая действие раствора электролитов, то есть каким-то образом предотвращая или уменьшая химическую активность растворенных веществ. Это может быть связано со способностью глицерина связывать молекулы воды и самому разлагать некоторые соли. Глицерин также предотвращает возникновение явно выраженной эвтектической точки[22] в физиологическом растворе; и следовательно, если не происходит спонтанной кристаллизации, клетки могут быть спасены от осмотического шока. (110) Также возможны и другие методы защиты, зависящие от свойств конкретной ткани.

Другие вещества, особенно различные сахара и спирты, использовались для защиты с переменным успехом.

Неоднократно сообщалось о большом количестве впечатляющих экспериментов, в которых ткани приобретали биологическую совместимость с глицерином за счет изменения концентрации таких компонентов кровезамещающего раствора, как кальций и калий; в результате были разработаны оригинальные методы замещения глицерина. Обнадеживает то, что в великом множестве случаев, когда остаются нерешенные проблемы, они связаны с нагреванием и удалением глицерина. Это заставляет предполагать, что наши тела могут быть заморожены и сохранены в довольно хорошем состоянии, так что в будущем специалистам нужно будет только отточить методы разморозки и удаления защитных агентов и не придется совершать непомерные чудеса для исправления повреждений от заморозки.

Не так давно некоторые ученые боялись, что даже если мы сможем заморозить тело, сохранить его при низких температурах и затем вернуть его к нормальной жизни, мозг будет очищен от всех воспоминаний, низводя человека до состояния большого ребенка или идиота. Ясно, что крайне важно убедиться в том, что этого не произойдет.

Все зависит от того, является ли память динамической или статической. В вычислительных устройствах есть два основных метода хранения информации: динамические методы, использующие колебания, которые прекратятся, если питание отключено, и статические методы, такие как использование магнитной ленты, при которых информация сохраняется, даже если машина не включена. Эти две возможности существуют и для мозга.

Еще в 1960 году профессор Уильям Фейндель из канадского университета МакГилла написал: «… нейроны содержат соединения, ведущие к этой же клетке, так что они на самом деле получают образцы собственных исходящих сигналов… такие самовозбуждающие нервные петли могут содержать бесконечные цикличные импульсы, которые и являются „памятью“ этой конкретной клетки…» (29) Но он также отметил, что память может быть связана с физическими, химическими или электрическими изменениями в тысячах окончаний, покрывающих каждый нейрон мозга.

Однако уже позднее профессор Рой Джон, директор Университета Рочестерского центра изучения мозга, написал: «Существуют многочисленные свидетельства в пользу двух стадий работы памяти… (1) стадия ранней консолидации продолжительностью около 0,5–1,0 часа, в течение которой кольцевая реверберационная электрическая активность формирует, вероятно, первичное представление о происшедшем событии (опыте), и (2) долгосрочная стабильная стадия, в которой полученная информация закрепляется за счет образования некой структурной модификации». (51)

Другими словами, самые последние воспоминания являются динамичными, что помогает объяснить ретроградную амнезию, иногда наблюдаемую после некоторых видов шока или травм. Но большая часть памяти, долгосрочная память, является статичной. Предположительно, долгосрочная память состоит из изменений в белковых молекулах в нейронах головного мозга. (46)

Были проведены многочисленные эксперименты. К примеру, доктор Смит докладывает: «Мы обнаружили, совместно с психологами, изучающими животных, что у крыс, обученных находить еду в лабиринтах, не было обнаружено потери памяти после охлаждения тела до температуры чуть выше замерзания… Активность коры головного мозга крыс, наблюдаемая с помощью электроэнцефалограммы, прекращается при температуре около +18 C°, так что мозговая активность отсутствовала в течение примерно 1–2 часов у всех животных, прошедших испытания. Несмотря на это, после реанимации все крысы оказались способны к действиям, основанным на предыдущем опыте. Эти результаты противоречат теории о том, что память зависит от постоянного прохождения нервных импульсов через активно действующие нейроны головного мозга». (110)

Двумя наиболее важными моментами, касающимися памяти, являются следующие: каждый фрагмент памяти, похоже, хранится в нескольких различных участках мозга и, следовательно, может выдержать широкие повреждения; и все фрагменты могут быть закодированы в химических веществах методами, схожими с теми, которыми записывается генетическая и иммунная информация, а потому они могут быть морозостойкими и устойчивыми к повреждениям.

Профессор Ганс-Лукас Теубер из МТИ[23] пишет: «Эксперименты, включающие удаления значительных участков головного мозга или многочисленные разрезы коры… показали удивительную способность к восстановлению заложенных мысленных образов… Сохранение когда-то „записанных“ образов после зимней спячки, общей анестезии или конвульсий говорит о механизме защиты от потерь, схожем с иммунной реакцией, то есть с помощью многократной записи, сравнительно небольших размеров и значительного распространения по головному мозгу… [Эксперименты могут показать, что] биологические процессы записи информации по существу одинаковы, рассматриваем ли мы генетические процессы, эмбриональную индукцию,[24] процессы обучения или иммунные процессы». (116)

Мы убедимся в важности этой точки зрения, когда будем оценивать степень допустимых повреждений при заморозке.

Следует отметить, что повреждения при заморозке, особенно повреждения мозга, не могут быть очень серьезными, хотя ни одно млекопитающее пока что не было полностью оживлено после полной заморозки с использованием довольно грубых методов, доступных сегодня.

Есть несколько сложностей в заморозке крупных животных. Сложно осуществить пропитывание защитными агентами, и нет возможности быстро заморозить глубоко находящиеся ткани. Вследствие этого, концентрированные соли могут вызывать денатурацию белков головного мозга, что заставляет сомневаться в успехе. В следующем разделе будет описано, как в действительности при заморозке можно избежать самых серьезных повреждений. В этом разделе будет объяснено, что даже если повреждения настолько серьезны, как это сейчас кажется, остаются убедительные причины для оптимизма.

Прежде всего, хотя сейчас сложно представить универсальный метод для исправления денатурации белков, это не означает, что такой метод в принципе невозможен. Во-первых, хотя сейчас мы не можем себе его представить, такой метод вполне может быть придуман, изобретательными людьми и доблестными машинами будущего. Как-никак, инженеры позапрошлого столетия считали летающие аппараты тяжелее воздуха невозможными; и до 1926 года, когда Шумнер выделил уреазу, было неизвестно, являются ли ферменты белками. (3) Более того, как мы видим, природа и степень денатурации не всегда является одинаковой и в некоторых случаях может быть незначительной; наконец, методы не обязательно должны быть «универсальными».

Следует подчеркнуть, что даже грубая заморозка часто не может убить все клетки, и даже «убитые» клетки получают повреждения различной степени тяжести; это верно, даже если мы сконцентрируем наше внимание на каком-то одном виде тканей. К тому же самые важные части клетки вполне могут оказаться и самыми морозостойкими.

То, что некоторые клетки могут пережить заморозку, даже когда большинство клеток «умирает», мы видим из работ Рея, который подверг ткани сердца зародыша курицы быстрой заморозке: «… В тканях, не защищенных глицерином, после нагревания рост отсутствует, за исключением нескольких клеток… некоторые странные клетки выживают, после нахождения в жидком азоте… Почему быстрое охлаждение жидким азотом убивает большую часть тканей?… мы думаем [, что эти изменения] происходят во время нагревания». (90)

Хотя курицы и не люди, а сердца — не мозги, факт выживания некоторых клеток очень важен; мы можем логически заключить, что, вероятно, многие клетки почти выжили и могли бы быть спасены учеными будущего с помощью более развитых технологий либо до нагревания, либо после него.

По аналогии представьте себе, что Вы наблюдаете воздушную атаку на колонну солдат. Если никто не поднимается после нее, скорее всего, все они уже мертвы. Но если хотя бы один или двое встают, весьма вероятно, что многие из оставшихся солдат всего лишь ранены, а не убиты.

Крейберг говорит: «Очевидно, что, будучи подверженными сильному охлаждению, многие клетки, часто большая часть клеток, умирает. Но иногда одиночные клетки, а иногда и небольшие группы клеток, выживают и могут сформировать культуру клеток или даже сложные структуры, что было продемонстрировано экспериментами с клетками яичников». (56)

Похожие результаты были достигнуты в экспериментах с нервными тканями млекопитающих, что для нас наиболее важно. Паско, работая с нервными узлами крыс, хотя в целом эксперимент был неудачным, обнаружил, что «один образец [без глицерина] хранился всю ночь при температуре –15 °C°, и после нагревания нерв показал частичную работоспособность при прямой стимуляции». (86)

Но не только эксперименты показывают, что некоторые клетки могут переносить несовершенные методы заморозки, но и теория тоже. Процесс заморозки застанет различные клетки в самых разных условиях и в различных фазах цикла обмена веществ. Некоторым из них наверняка повезет.

Дополнительные свидетельства того, что повреждения мозга при заморозке могут быть умеренными даже при отсутствии защитных растворов, приводит доктор Х. Л. Розомов из Нейрологического института Нью-Йорка. Он наносил повреждения мозгу собаки, касаясь твердой мозговой оболочки медной трубкой, заполненной жидким азотом, на восемь минут. Если после этого собак держали при обычной температуре, они неизменно умирали, а изучение под микроскопом показывало «обширные повреждения клеточных элементов, особенно, нейронов, полное уничтожение клеточной архитектуры[25]…» Но из семи собак, после нанесения повреждений помещенных до нагревания на 18 часов в температуру 25 C° или ниже, две выжили, а остальные продержались в пять раз дольше, чем те, кого не подвергали гипотермии (пониженной температуре); более того, изучение повреждений показало, что: «кора головного мозга лучше сохранилась, а клетки получили менее серьезные повреждения, хотя и были обнаружены определенные негативные изменения, которые могут быть необратимыми». (93)

Экспериментаторы не ставили перед собой цели детально изучить действие заморозки, а скорее разобраться в возможности использования гипотермии для облегчения восстановления поврежденного мозга. Ученым удалось выяснить, что заморозка, скорее всего, не повреждает клетки. Это ясно означает, что наиболее серьезные повреждения происходят по причине анатомических и психологических явлений во время и после нагревания, а, будучи замороженными, клетки остаются в сравнительно хорошем состоянии. Как уже говорилось, это очень важно, поскольку наша задача состоит только в том, чтобы сохранить тело с минимальными повреждениями; если нужно, мы можем оставить решение проблем нагревания и последующего восстановления организма науке и технологиям будущего.

Аналогично, эксперименты с нервными тканями, обработанными глицерином, показывают, что наибольшие сложности, возможно, составляет не заморозка и хранение, а удаление глицерина. Доктор Смит, комментируя работу Паско, который изучил состояние нервных тканей крыс после полной пропитки их организмов раствором глицерина, говорит: «Повреждения нервных тканей, возможно, не являются лимитирующим фактором при попытках оживить целое животное, которое было пропитано глицерином, охлаждено до очень низкой температуры и снова нагрето». (110)

Потратив массу стараний, чтобы показать, что даже при грубых методах заморозки часть клеток может выживать и что даже «погибшие» клетки могут быть лишь незначительно повреждены, мы готовы сделать более определенные выводы.

Очень поможет, если читатель предварительно примет два предположения, которые будут доказаны позднее, в следующих главах:

(1) Мы постепенно начинаем овладевать, а, в конечном счете, полностью овладеем, методами чтения и модификации генетической информации, а также контроля над ростом, развитием и дифференциацией или специализацией соматических клеток (клеток тела). Станет возможным выращивать запасные части, большие или маленькие, или заставлять тело чинить себя, регенерируя недостающие части. (В случае с мозгом, конечно, полная замена или регенерация невозможны, поскольку это будет эквивалентно выращиванию нового индивида.)

(2) Богатство и ресурсы, доступные нам в будущем, будут расти все убыстряющимися темпами, как количественно, так и качественно. В частности, появятся фантастические машины, способные не только к действиям колоссальных масштабов, но и к «мышлению» на высочайших уровнях и манипуляции микроскопическими объектами. Вспомним, что память, скорее всего, хранится в виде изменений в белковых молекулах в клетках мозга,[26] и каждый элемент памяти записан в различных областях мозга. (Поскольку предполагается, что записи памяти химически схожи с записями генетической информации, и поскольку последние способны переносить температуру жидкого гелия, возможно, что и память настолько же морозоустойчива, хотя это для наших целей и не принципиально.) Другие части личности могут храниться схожим образом, а могут и содержаться в более крупных структурах, как, например, межнейронных соединениях (аксонах).

Есть неплохие шансы, что надмолекулярные структуры можно будет успешно наблюдать и изучать после заморозки. Поэтому может оказаться достаточным, если хотя бы небольшое количество клеток мозга останется сравнительно невредимым; этого хватит для достаточно точной реконструкции мозга с использованием вновь выращенных тканей.

Хирургические роботы будущего будут обладать возможностями, едва намечающимися сейчас, но первые шаги уже были сделаны в клеточной хирургии. Были проведены операции на отдельных клетках, например, ядро было пересажено из одной амебы в другую, и даже в амебу другого вида! (27) Так что, если будут необходимы методы «грубой силы», можно представить, что гигантские хирургические машины, работающие по двадцать четыре часа в сутки, десятилетиями или даже веками, постепенно восстановят замороженные мозги, клетка за клеткой, а важнейшие участки даже молекула за молекулой.

Поспешим добавить, что, по всей вероятности, используемые методы будут намного более элегантными и не предвиденными нами. Известный химик Лайнус Полинг не так давно сказал: «Великие открытия будущего — те, что сделают мир отличным от сегодняшнего — это открытия, о которых никто пока еще не думал… Я знаю… что… будут сделаны открытия, для описания которых у меня не хватит воображения, и я ожидаю их, полный любопытства и энтузиазма». (88)

Мы также должны хорошо помнить о том, что только те, кто будет заморожен в самом ближайшем будущем, могут быть значительно повреждены; в ближайшем будущем темп исследований значительно ускорится, и станут доступными безвредные технологии заморозки. В действительности же человек уже сейчас, вероятно, мог бы быть заморожен со сравнительно небольшими повреждениями, как показано в следующем разделе.

Действительно ли высокая скорость заморозки с охлаждением на много градусов в минуту недостижима для такого большого животного, каким является человек? И каковы шансы обеспечить защиту крупному организму с помощью пропитывания защитными агентами, такими как глицерин?

Похоже, что при отсутствии защитного агента, мозг (и тело) должны быть заморожены быстро. Это не предотвратит всех повреждений, но может снизить степень риска денатурации белка. Насколько же быстрой может быть заморозка?

Просто поместить голову или тело, или даже открытый мозг в холодную ванну, например, из жидкого азота, недостаточно, за исключением заморозки внешних слоев. И хотя существуют методы передачи теплоты, отличные от обычной теплопроводимости, они мало подходят для охлаждения тела. Единственный метод, применимый в сегодняшних условиях, требует увеличения площади контакта мозга с охладителем.

Самым очевидным приемом будет пропустить охлаждающую жидкость через кровеносные сосуды мозга. На самом деле, это уже делается в операциях на открытом сердце, но при температурах выше температуры замерзания. Вопрос о том, возможно ли сделать что-то подобное при отрицательной температуре, остается открытым и требует дальнейших исследований. Несомненно, это будет сложно, поскольку сосуды будут становиться хрупкими, засоряться и сжиматься, но нет причин, по которым это было бы невозможным.

Некоторые сверхрадикальные методы также лежат на поверхности. К примеру, мозг может быть «разделен» на небольшие сегменты, которые можно охладить гораздо быстрее. Или же полые иглы, содержащие охладитель, могут быть вставлены в мозг, как в подушечку для булавок; иглы будут вводиться в различные области двух полушарий мозга, чтобы избежать повреждения схожих участков с каждой стороны. Или же мозг после охлаждения может быть разрезан на слои для быстрой заморозки; можно предположить, что такие механические повреждения, хотя и огромные по сегодняшним меркам, оказаться значительно меньше в сравнении с повреждениями от медленной заморозки, и, соответственно, могут быть легче исправлены.

Но, похоже, наилучшим методом сегодня была бы сравнительно медленная заморозка после пропитывания раствором глицерина.

Очевидно, что было сделано слишком мало попыток полной пропитки тела. Доктор Смит говорит: «Пока еще не разработана техника пропитки глицерином отдельных органов или всего тела млекопитающего и удаления глицерина без вреда. Если этого удастся достичь, станет возможным охлаждать животное невредимым до температуры –7 °C° и оживлять его. Долгосрочное хранение замороженных млекопитающих станет тогда обоснованным. Следует отметить, что в ближайшем будущем этот результат, вероятно, не будет достигнут». (110)

Самая же замечательная вещь — это то, что нам не нужно полное достижение этого результата в ближайшем будущем! Крысы были полностью пропитаны, как уже отмечалось, и, вероятно, то же можно сделать и с человеком. Проблема же удаления глицерина без вреда для организма может быть оставлена для более далекого будущего, также как и проблемы восстановления тех частей, которые не были полностью защищены глицерином. Люди, которые умирают сейчас, не могут и не должны ждать стопроцентного решения этой проблемы.

Если один из Ваших родственников умирает, Вы можете максимизировать его шансы, обеспечив заранее запланированную квалифицированную медицинскую помощь для подготовки, пропитки и заморозки тела. Если обеспечить такую помощь нет возможности, но Вы все равно хотите дать ему хоть какой-то шанс, потребуются более отчаянные меры. В любом случае, важно знать, насколько быстро после смерти следует начать процедуру заморозки, и сейчас мы обсудим этот вопрос.

Многие непрофессионалы и даже многие врачи, полагают, что тело должно быть заморожено в течение нескольких минут после клинической смерти, чтобы обеспечить шанс на оживление. Это заблуждение.

Достаточно верно, что если прекращено снабжение кислородом, мозг обычно начинает получать повреждения уже через 3–8 минут. Но это простое на вид утверждение вводит в заблуждение: понятия «обычно» и «повреждения» оба нуждаются в прояснении.

Если смерть наступает внезапно или без должных приготовлений, мозг, несомненно, получит «необратимые» повреждения. Когда прекращается кровообращение, кислород и декстроза больше не доставляются клеткам мозга, продукты распада не выводятся. Непосредственные причины повреждений, по Вольфу, включают повышение давления внутри- и/или межклеточной жидкости, потерю тонуса в капиллярах, увеличенную проницаемость стенок кровеносных сосудов, нарушение баланса жидкостей и увеличение концентрации молочной кислоты. (129)

Насколько быстро происходят повреждения, до конца не ясно. Полное прекращение кровообращения считается опасным после трех минут, и наиболее часто встречаемая оценка допустимого периода недостатка кислорода для мозга — это, пять минут. Однако эксперименты, проведенные Брокманом и Джудом с собаками, показали, что десять минут лишения кислорода не оказывают вредного воздействия, хотя четырнадцать минут при обычной температуре тела являются фатальными. По их мнению, более низкие оценки являются результатом использования несовершенных методов, из-за которых кровообращение ограничено и после периода кислородного голодания, что приводит к дополнительным повреждениям и приводит к неправильной интерпретации результатов. (10)

Конечно, многое зависит от температуры и индивидуальных различий, а также от других факторов. В следующих главах мы подробно изложим историю мальчика, который почти полностью восстановился после двадцати двух минут под водой и двух с половиной часов клинической смерти.

Хотя клетки мозга действительно «умирают» быстрее, чем другие виды клеток, мы не должны делать из этого скоропалительные пессимистические выводы. Как уже отмечалось, вполне возможно, что самые важные части и функции этих клеток намного менее хрупкие, чем вся клетка целиком.

Это можно проиллюстрировать с помощью аналогии: представьте себе велосипед и гигантский снежный ком, катящиеся вниз с горы. Велосипед намного более сложен, и его можно остановить, просто вставив палку между спиц, а чтобы остановить снежный ком, нужно гораздо больше усилий. Тем не менее, велосипед в целом намного крепче, чем снежный ком, и когда палка будет убрана, он снова может ехать.

В этом случае, возможно, не следует терять надежду, если хотя бы часть клеток показывает признаки жизни. Если, к примеру, кожа все еще жива, есть шансы, что клетки мозга тоже живы, хотя и повреждены. Удаление избыточной молочной кислоты, корректировка баланса жидкостей и т. п. действия, совершенные с помощью технологий, доступных в будущем, могут сделать все клетки как новыми.

Срок, в течение которого все клетки тела умирают, измеряется, как минимум, часами, а возможно, и днями. Согласно Лиллехею и другим, желудок остается живым и здоровым вне тела, даже без охлаждения, в течение по крайней мере двух часов. (59) Грешам, ссылаясь на неопубликованное исследование В. П. Перри, говорит: «Ткани, удаленные из трупов, даже по прошествии 48 часов после смерти, в большинстве случаев показывают внутренний клеточный рост. Хотя это и не отменяет возможности клеточных изменений, такие результаты показывают, что многие ткани могут оставаться функциональными в течение долгого времени после смерти, и что ткани из мертвого тела могут подходить для пересадки с сохранением жизнеспособности». (36)

Подводя итоги, можно сказать, что в случае уверенности в своих силах, если вы хотите дать умершему хотя бы небольшой шанс, тело должно быть заморожено в день смерти. Если тело хранилось при низкой температуре, возможно, что шансы не очень низки даже после двух дней. Вполне возможно, что повреждения от задержки будут менее серьезными, чем повреждения от грубых методов заморозки, которые приходится использовать.

В случае, если действие происходит в больнице, с необходимой медицинской помощью, ситуация совсем другая — гораздо более обнадеживающая. Дополнительные комментарии будут даны ниже.

В посмертном уходе за телом можно выделить три отдельных стадии: заблаговременные меры по охлаждению, охлаждение до температуры замерзания и охлаждение до температуры хранения.

По разным причинам смерть может наступить до того, как охлаждающее оборудование будет готово. Исследуя способы предотвратить ухудшение состояния на период задержки, мы обнаружили несколько интересных возможностей. Часть из них существует только при наличии специализированного оборудования и персонала, а часть может быть использована практически кем угодно.

Уже сейчас используются методы для содержания в хорошем состоянии тел только что умерших с целью сохранения здоровых органов, когда предполагаемая трансплантация какого-либо органа не может быть осуществлена немедленно. Аппараты «сердце-легкие»[27] уже применялись для снабжения тела кровью, насыщенной кислородом, в течение восемнадцати часов после смерти, а после этого печень удалялась из тела и использовалась для пересадки (Detroit Free Press, 31 октября 1963).

Очевидный выход в критической ситуации — использовать искусственное дыхание и непрямой массаж сердца. (В то же самое время тело может быть охлаждено с помощью льда или холодного воздуха.) Любой может научиться этим методам; существуют трубки для выполнения искусственного дыхания рот в рот без прямого контакта. Эффективность применения этих методов будет сильно зависеть от причины смерти и состояния тела, но в ряде случаев использование этих простых мер позволит сохранить тело в довольно хорошем состоянии в течение нескольких часов. В других случаях могут потребоваться дополнительные меры, возможно включающие инъекцию антикоагулянтов.[28]

При повреждениях грудной клетки, помощь иногда может быть оказана с помощью методики, разработанной Нили с коллегами. Они вводили собакам буферный раствор глюкозы вместо крови и обнаружили, что «… животные могут прожить 30 минут без кислорода при замещении крови, и у выживших животных не было выявлено серьезных повреждений мозга». (80)

Другая интересная возможность, требующая наличия определенного оборудования, была предложена в работе доктора И. Борема из Амстердамского Университета, Нидерланды. Он добился выдающихся результатов, проводя операции над пациентами внутри кессона (камеры с повышенным давлением); хирурги и помощники дышали воздухом при давлении в три атмосферы, а пациенты — чистым кислородом при таком же давлении. Было обнаружено, что кровообращение может быть прекращено без вреда на вдвое больший срок, чем обычно; при 14,5 C° собаки могли обходиться без аппарата искусственного кровообращения в течение получаса и дольше. Животные могли фактически жить без крови; у свиней содержание гемоглобина могло быть уменьшено фактически до нуля минимум на пятнадцать минут, при этом растворенный кислород замещал кислород, переносимый красными кровяными тельцами.

«… Когда животное или пациент дышит чистым кислородом при давлении в три атмосферы, во всех тканях тела, как жидких, так и полужидких, уровень растворенного кислорода значительно повышен… [Существует] крайне высокое насыщение всего тела физически растворенным кислородом, так что у клеток есть гораздо больший запас кислорода, чем обычно… Мы можем предположить, что увеличенное количество кислорода в растворе обеспечивает реальный запас для клеток, и, следовательно, клетки тканей могут выдержать более продолжительное прекращение кровообращения». (7)

Если смертельно больной может быть помещен в такое помещение, уровень безопасности при его смерти будет выше. Или если только что умерший пациент будет помещен в такое помещение, искусственное дыхание и массаж сердца будут более эффективны.

При достаточной подготовке, оборудовании и персонале этап охлаждения в большинстве случаев не является проблемой. Аппараты «сердце-лёгкие» и теплообменники имеются во многих больницах. Аппаратура «сердце-лёгкие» часто используется для операций на открытом сердце с охлаждением крови и тела с нормальной температуры около 38 C° до 2 °C°, а иногда и ниже; такая методика была описана, к примеру, Сили и коллегами. (104) По-видимому, она может быть также использована (если принять во внимание причину смерти и возможности подготовки) для охлаждения тел только что умерших людей быстро и безопасно, без повреждений мозга.

Наконец, остается вопрос, как долго можно безопасно хранить тело после того, как оно было охлаждено до момента заморозки.

Если был использован и продолжает использоваться аппарат «сердце-легкие», этот срок более или менее неограничен.

Если мозг охладить примерно до температуры в 1 °C° без повреждений, например, с использованием аппарата «сердце-лёгкие», который затем отключить, мозг может выжить в течение часа без кровообращения, если используется артериальное вливание низкомолекулярного декстрана, хотя и возможны его незначительные повреждения; что показано в экспериментах Эдмундса и его коллег на живых собаках. (25)

Таким же образом опыт Эгертона и его коллег с пациентами, подвергающимися гипотермическим операциям[29] на открытом сердце, показал, что при температуре ниже 12C° в течение более чем сорока пяти минут мозг получает определенные повреждения, хотя большинство пациентов полностью восстановилось через четыре месяца. (26) Другие исследования показывают, что некоторые повреждения происходят и при температуре замерзания воды, 0 C°, даже если продолжается кровообращение.

Следовательно, тело не должно охлаждаться ниже 1 °C° до тех пор, пока оборудование для заморозки не готово, если это можно сделать в течение часа, как это должно быть в больнице.

Существует четыре основных возможности для выбора температуры хранения, и мы должны принять во внимание теоретические и практические преимущества и недостатки каждой. Это естественные низкие температуры в Арктике и Антарктике, а также температуры твердой углекислоты, жидкого азота и жидкого гелия.

В качестве введения приведем слова доктора Одри У. Смита: «Главный принцип в хранении живых клеток заключается в том, что бы приостановить процессы старения и дегенерации. Когда живые клетки охлаждены, все биохимические процессы, связанные с дыханием, обменом веществ и прочим взаимодействием между цитоплазмой клеток и их окружением, замедляются. Если они охлаждены до температуры ниже –79 C°, при которой углекислота и прочие газы переходят в твердое или жидкое состояние, все химические изменения либо замедляются во много раз по сравнению с нормальной скоростью, либо вообще полностью останавливаются. Старение не должно продолжаться при таких температурах, и должна иметься возможность хранить живые клетки неограниченно долго». (110)

Конечно, «неограниченно долго» это легкое преувеличение, и на самом деле мы знаем, что некоторые клетки, хранящиеся при –79 C°, температуре сухого льда, показывают определенные изменения, а доля живых (оживляемых) клеток снижается с каждой неделей или даже с каждым днем, хотя другие клетки не показали практически никаких изменений даже после нескольких лет. К примеру, Мериман говорит: «В случае крови, замороженной без глицерина, срок значительного разрушения измеряется в днях при –7 °C°, неделях при –8 °C°, месяцах при –9 °C° и годах при –10 °C°. (70)

Это необязательно означает, что сравнительно высокие температуры совершенно безнадежны. Определенные изменения могут происходить, но мало что известно о степени и обратимости этих изменений. Возможно, эти изменения, хотя и «фатальные» согласно современным тестам, на самом деле являются незначительными, ограниченными и, в конце концов, обратимыми. Ведь это не обычное гниение, идущее безостановочно, хотя и медленно; скорее, это несколько отдельных процессов, не полностью прекращенных, и равновесие может быть достигнуто после изменений, которые в перспективе являются незначительными.

Таким образом, мы не можем сразу отклонить иногда встречающееся предложение, чтобы тела хранились в условиях вечной мерзлоты в арктических регионах. Очевидное преимущество такой идеи в отсутствии потребности в значительных инвестициях и обслуживании, а также пониженной уязвимости в случае войны. Тем не менее, даже самая холодная естественная температура значительно выше температуры сухого льда, и, вероятно, слишком высока. Шансы представляются весьма неблагоприятными.

Что касается сверхдлительного хранения, существует почти (но не полностью) общее согласие, что температура жидкого гелия, в районе –27 °C°, самая безопасная. Один из оппонентов этой идеи — доктор Р. Б. Грешам, который отмечает: «Было показано, что после того, как вещество заморожено, термодинамическая активность продолжается до –196 C°, температуры жидкого азота, при которой движение прекращается и отмечается вновь при –269 C°, температуре жидкого гелия… Хотя воздействие этой термодинамической активности на долгосрочное хранения живых клеток неизвестно, в случаях, когда сроки хранения измеряются годами, теоретически желательно поддерживать температуру –196 C°». (36)

Этот аргумент вообще-то не выглядит очень убедительным. «Термодинамическая активность» и «движение» относятся только к определенным неравномерностям в скорости потери тепла с понижением температуры и сопутствующим изменениям в молекулярной структуре или физическом состоянии веществ, в основном, воды. Насколько известно, нет особых причин полагать, что это означает какую бы то ни было нестабильность при фиксированной температуре. Большинство авторов не особо озабочено этой проблемой.

Более серьезное возражение против использования сверхнизких температур в том, что хотя ничего не произойдет после достижения температуры хранения, изменения могут произойти в процессе охлаждения. Другими словами, не стоит использовать температуру ниже, чем это необходимо, поскольку это может привести к ненужным дополнительным проблемам. Во всех температурных диапазонах, большее охлаждение означает большие изменения, а ненужных изменений следует избегать.

С практической стороны, жидкий гелий относительно дорог и сложен в обращении.

Таким образом, скорее всего, произойдет следующее. В настоящее время лучшим выбором является температура жидкого азота. Когда будут построены постоянные сооружения для хранения, вероятно, будет использоваться жидкий гелий. В случае чрезвычайных обстоятельств или крайней экономии, может быть использован сухой лед, который дешев и прост в применении.

Не будет ли замороженное тело, хотя и защищенное от разложения, медленно, но неумолимо «сожжено» естественной радиацией?

Мы знаем, что она окружает нас: космические лучи бомбардируют нас с неба; уран, торий и радий. содержащиеся в камнях и почве, в бетоне и кирпичах, распыляют проникающее излучение, схожее с рентгеновскими лучами; некоторые радиоактивные атомы (радиоизотопы) в наших собственных телах медленно отравляют нас. (В дополнение к этой естественной «фоновой» радиации, существуют и радиоактивные осадки от тестирования ядерного оружия, но они пока что более или менее незначительны.)

Поскольку интенсивность этой радиации невысока, она оказывает только «привычную дозу», которая почти незаметна, поскольку функционирующий организм может исправить большую часть таких повреждений так же быстро, как они появляются. Но все эти дозы, поглощенные телом в замороженном состоянии, должны считаться серьезными; мы должны рассмотреть возможность того, что накопленные повреждения замороженного тела могут стать серьезными по прошествии многих лет.

Изучая имеющиеся данные, мы видим, что это действительно может быть проблемой, но не очень страшной. (Подходящая информация может быть найдена, к примеру, в работе «Эффекты ядерного оружия», Комиссия по атомной энергии США, 1962.)

Единица, обычно используемая для измерения полученной дозы радиации, — это «рем» (rem — roentgen equivalent for man, эквивалент рентгена для человека);[30] нам не нужно техническое описание, но можно отметить, что доза в 100 рем или меньше, не приводит к заметным заболеваниям, доза в 600 рем приводит к серьезной лучевой болезни, требующей госпитализации и профессионального ухода, а доза в 1000 рем или более практически всегда смертельна при существующих возможностях медицины.

Фоновая радиация значительно меняется в зависимости от местоположения, но при среднем уровне можно грубо оценить, что каждый получает дозу примерно в 10 рем в течение 50 лет. Тогда хранящемуся телу потребуется 500 лет, чтобы получить «клиническую» дозу радиации в 100 рем, при которой могут стать заметны первые симптомы, и 3000 лет, чтобы получить опасную дозу в 600 рем. Конечно, эти сроки могут уменьшиться в случае ядерной войны или чрезмерного тестирования ядерного оружия, приводящих к радиоактивным осадкам; но они также могут быть значительно увеличены с помощью не очень дорогих мер предосторожности.

Если хранить тела под землей, в хранилищах, построенных из низко радиоактивных материалов, такие хранилища будут защищать тела от большей части фоновой радиации, оставляя только внутреннее излучение. Оно большей частью состоит из излучения радиоизотопа калия-40, содержащегося, главным образом, в мягких тканях тела.

Доза радиации от калия-40 составляет около 20 миллирем в год. Она не будет меняться со временем, поскольку «период полураспада» (срок, за который излучение уменьшается вдвое вследствие распада половины радиоактивного вещества) составляет для калия-40 более миллиарда лет. Но чтобы накопить дозу в 100 рем потребуется 5000 лет, а для 600 рем срок составит 30 000 лет.

И даже тогда радиационные повреждения будут, бесспорно, значительно меньше, чем повреждения, нанесенные (телам, замороженным раньше всех) грубыми методами заморозки, так что можно предположить, что должно пройти не менее 100 тысяч лет, чтобы радиационные повреждения стали значительными. Мне приходят на ум некоторые чрезвычайные меры, которые можно предпринять, чтобы увеличить это время до миллиона лет и более, но это не будет стоить затраченных усилий.

Большинство из нас будет заморожено продвинутыми методами, изобретенными в следующие 10–20 лет, и будет ждать в замороженном состоянии только решения проблемы старения. В свете взрывного ускорения научно-технического прогресса будет просто поразительно, если для этого потребуется 5000 лет. Поэтому мы можем не придавать значения вредному воздействию радиации.

Тем не менее, в качестве постскриптума стоит успокоить и тех, кто беспокоится о генетических эффектах радиации. Действительно, доза в 100–300 рем, постоянно получаемая каждым человеком в каждом поколении, может со временем привести к такому количеству мутаций, которое поставит человеческий вид под угрозу, если ничего не будет предпринято. Однако мы ожидаем, в конце концов, что сможем научиться контролировать и менять наши гены, наследственную информацию, хранящуюся в наших клетках, а кроме того оживленные замороженные не будут составлять все население. Для индивидуального же беспокойства причин вообще нет: человек, получивший дозу 500 рем, имеет лишь незначительный риск передать какие-то изменения своим детям или внукам. (См., например, статью профессора Муллера в учебнике «Радиационная биология», ред. Александр Холлендер, McGraw-Hill, 1954 г.)

Примечания:

1

The Man with the Broken Ear, 1862. http://gaslight.mtroyal.ab.ca/gaslight/brkermen.htm

2

Анри Беккерель (Henri Becquerel), французский ученый, проводивший свои эксперименты в 1950-е в университете Парижа.

3

Коловратки (Rotifera) принадлежат к микроскопическим червям группы Scolecida.

17

Имаго — последняя стадия развития насекомого

18

Сейчас в мире существует множество банков спермы, включая такие необычные как банки спермы нобелевских лауреатов, выпускников Гарварда, звезд Голливуда или военнослужащих. отправляющихся в горячие точки. На сегодняшний день в мире из замороженной спермы родилось более 50 тысяч человек.

19

Коньюктива — слизистая оболочка глаза.

20

Первая успешная пересадка замороженных органов была произведена в начале 2002 года. Группе канадских ученых под руководством Роджера Госдена удалось пересадить крысам замороженные яичники.

21

Эвтектическая температура — температура, при которой жидкая фаза находится в равновесии с несколькими твердыми фазами.

22

Эвтектическая точка — температура, при которой нарушается равновесие в системе «расплав-твердая фаза», т. е. температура кристаллизации физиологической среды. В данном случае эвтектикой считается плазма и внутриклеточная вода.

23

МТИ — Массачусетский технологический институт.

24

Эмбриональная индукция — явление, при котором в процессе эмбриогенеза зачаток одного из органов влияет на другой зачаток, определяя путь его развития, и, кроме того, сам подвергается индуцирующему воздействию со стороны другого зачатка.

25

Имеется в виду внутренняя структура клетки.

26

В настоящее время среди нейробиологов наиболее популярен комплексный подход к объяснению механизмов функционирования долговременной памяти: она представляется свойством мозга как системы в целом, а не его отдельных молекулярных или клеточных компонентов.

27

Аппарат «сердце-лёгкие» представляет собой симбиоз аппарата искусственного кровообращения (сердце) и трансмембранного оксигенатора (легкие). В этом устройстве кровь прогоняется через специальные керамико-полимерные фильтры и «газируется» кислородом.

28

Антикоагулянты — препараты против свертывания крови.

29

Гипотермическая операция — операция в условиях охлаждения организма.

30

Рем (или бэр — биологический эквивалент рентгена) является единицей измерения биологического эффекта поглощения радиации. Для рентгеновского и гамма- излучений экспозиционная доза в 1 рентген приводит к поглощенной дозе радиации приблизительно в 1 рем. Для других видов излучений используются поправочные коэффициенты.