2-я Гл. Стал известен истинный возраст Криобиологи

Павел Щербаков Пол Че
..



                Из книги

                «Пол Че — Павел Щербаков: достижения»






                Г Л А В А     В Т О Р А Я

                «Стал известен истинный возраст Криобиологи»




 

Начнём с того, что это именно благодаря биофизику Щербакову П. В. — стал известен истинный возраст Криобиологи !




— Ведь существующее на сегодня определение понятия «криопротекторы» является некорректным, так как исходит из неверных предпосылок. И не раскрывает полностью всю суть проблемы...




Вот оно : «Криопротектор (cryoprotector) —  вещество с относительно низкой (ниже 0°C) температурой замерзания. Криопротекторы используются для глубокой заморозки гамет, соматических клеток и эмбрионов различных организмов. Различают проникающие криопротекторы (низкомолекулярные вещества, с молекулярной массой менее 300 Д — метилформамид пропандиол, глицерин, этиленгликоль, метанол, диметилсульфосид), которые при использовании проникают внутрь клетки, и непроникающие (высокомолекулярные вещества — некоторые белки, поливинилпиралидон и др.). Часто криопротектор представляет собой смесь веществ, в том числе обоих типов»



 
Дело в том, что криобиология как наука якобы появилась в 1949 году, когда был «открыт» первый криопротектор глицерин (cryoprotector) [греч. kryos — ХОЛОД (!), мороз, лёд и лат. protector — покровитель, защитник]. По версии горе-историков науки (а по-другому про них и не скажешь) — с данного «открытия» всё началось. Что на самом деле очень далеко от истины. Но позвольте, в действительности же честь открытия криопротекторного эффекта глицерина принадлежит русскому ботанику-физиологу Н. А. Максимову, который и обнаружил его ещё в 1912 году при переохлаждении растительных тканей в диапазоне слабоположительных температур. По обнаружении криопротекторного эффекта при использовании глицерина он сразу сделал доклад перед солидной научной аудиторией, то есть «застолбил» своё открытие, а уже через год вышла и его научная статья на эту тему (Максимов Н. А. / О вымерзании и холодостойкости растений // Изв. Лесн. ин-та. 1913. — Т. 25. — С. 1-329.). К этому неразрешённому до сих пор казусу необходимо добавить, что вообще сама криобиология переводится как «наука о жизни при ОХЛАЖДЕНИИ» (от греч. krios — холод, bios — жизнь, logos — наука). То есть уже при одном только упоминании о криопротекторах, по логике вещей, сразу должно подразумеваться не только замораживание биологического объекта, но и его захолаживание в слабоположительных областях температур. Но никто из специалистов вообще не замечает возникшее вопиющее недоразумение.


 

В связи с чем к настоящему времени сформировалось совершенно ложное представление вообще о криопротекторах как таковых, к сожалению достаточно утвердившееся, в том числе и в серьёзной специальной литературе. Подразумевается, что криопротекторы могут быть использованы только для низкотемпературного (ниже 0°С) сохранения биообъектов. И это при только что упомянутом научном факте, что криопротекторный эффект впервые был обнаружен Максимовым именно при околонулевых положительных температурах. По всей видимости, возникшая неясность связана, прежде всего, с тем утвердившимся ещё со студенческой скамьи научным допущением, что сохранение биообъектов при слабоположительных, так называемых «пониженных температурах» в криобиологии традиционно не относят к криоконсервации. А потому слабоположительный температурный диапазон не интересен криобиологам-ортодоксам и уже по умолчанию относится ими к прерогативе специалистов по гипотермии. Видимо такое рассогласование в подходах к вообще-то общей (!) для них всех проблеме и поспособствовало искажению исторических нюансов в понимании времени зарождения криобиологии как науки.



 
В результате, в большинстве научных написаний совершенно категорично заявляется — мол, криопротекторы способствуют предохранению растительных и животных клеток и тканей только от повреждающего действия замораживания. То есть этим однозначно подчёркивается — всё, что называется «криопротекторами» может работать лишь при температурах ниже 0°С.




Но оказывается, криопротекторы прекрасно зарекомендовали себя и при слабоположительных значениях температур. Например, такие вещества широко применяются в сельском хозяйстве — для защиты растений от воздействия холода ещё очень далёкого по своей силе до настоящих заморозков. Применяются криопротекторы и в той же медицине не только для классического замораживания с целью криоконсервации биологических объектов, но и при гипотермической консервации органов человека или животных, о чём будет сказано ниже. Вообще-то гипотермией (от hypo — под, низкое и thermos — тепло, теплота), принято называть охлаждение любого биологического объекта, в том числе и растительного происхождения (клетки, ткани, органы, организмы) строго в положительных областях температур, вплоть до 0°С («сверхглубокая гипотермия»).


 
 
Например, необходимость в таких защитных препаратах, препятствующих появлению стрессов у растений на воздействие холода, особенно  выражена при выращивании рассады открытым способом во время холодных ночей, а также в ранне-весенний и поздне-осенний периоды при выращивании многих сельскохозяйственных культур.




К тому же известно, что для многих растений, особенно тропических, критическим нижним пределом температуры является отнюдь не ноль градусов, и не +10 градусов, а несколько выше, в отдельных случаях может и все +15.




Многие растения и не только южных широт повреждаются даже умеренным холодом положительных температур. Но степень холодостойкости разных растений неодинакова (вообще под «холодостойкостью» понимают способность растений переносить положительные температуры несколько выше 0°С). Например, при температуре +3°С повреждаются огурец, хлопчатник, фасоль, кукуруза, баклажан. Таким образом, устойчивость к холоду у разных растений различна.




Понятия «криопротектор» и «антифриз» как средства для защиты растений прочно вошли в обиход сельскохозяйственных тружеников и известны любому агроному. Но всё же и в сельском хозяйстве правильнее с научной точки зрения употреблять только слово «криопротектор», поскольку термин «антифриз» уже давно используется как название незамерзающих технических жидкостей. Там к антифризам относят жидкости, которые не замерзают в морозную погоду, и на сегодня этот термин обычно используют в автомобильной терминологии.




Таким образом, именно слово «криопротектор» больше всего подходит для обозначения данных препаратов сельхозназначения. При этом в растениеводстве (как и в животноводстве) криопротекторы также делятся на две группы — проникающие и непроникающие. Проникающие не дают развиться кристалликам льда во внутренней части растения. Вторая группа остается на поверхности и, тем самым, защищает растения от холода.



 
Оглядываясь назад, становится понятным, что тот, ошибочно принятый за основу криобиологии 1949 год — всего лишь календарная дата, когда наконец-то выяснилось, что глицерин оказался универсальным криопротектором. Пригодным для биологических объектов как растительного, так и животного происхождения. Эффективным как для диапазона слабоположительных температур, так и для низких тоже. К сожалению ни все это сегодня осознают, даже в кругах учёных. Вот поэтому-то довольно часто и возникает недоразумение — когда о криопротекторах вдруг упоминают применительно к положительным значениям пусть даже и околонулевых плюсовых температур, это сразу же «режет слух» читателя, неосведомлённого о широком использовании криопротекторов. Например, с целью профилактики той же гипотермии или при гипотермической (выше 0°С) консервации органов и тканей.




Повышение устойчивости человека и животных к гипотермии сегодня удаётся достичь с помощью определённых препаратов, выполняющих в том числе и функцию криопротекторов.




Уже несколько десятилетий учёными разных стран ведутся разработки (и получены превосходные результаты !) нетрадиционных способов защиты от переохлаждения человеческого организма — на случай непредвиденных аварийных ситуаций на море, или на суше с преобладающим суровым климатом. Одни из таких сберегающих способов и основаны на повышении устойчивости (резистентности) организма к гипотермии с помощью тех же криопротекторов.




К тому же на сегодня получило широкое распространение использование криопротекторов в трансплантологии — для пролонгирования сроков гипотермической консервации органов.




Но такое же точно непонимание сформировалось и относительно новых на сегодняшний день — газовых криопротекторов, участвующих в защите биоматериала, находящегося в среде инертных или иных клатратообразующих газов под давлением на фоне гипотермии.




В довольно длительном периоде изучения влияния благородных газов на биологические объекты главенствующая роль принадлежит отечественным учёным Н.В. Лазареву (1895–1974) и Б.А. Никитину (1906–1952). Лазарев ещё в 1941 году предсказал наркотические свойства благородных газов и впервые показал, что на фоне пониженных температур (напомним снова — это околонулевые положительные их значения) и небольших давлениях в среде инертных газов задерживается скисание молока и гниение мяса. Так был обнаружен самый настоящий криопротекторный эффект данных газов.



 
Именно Лазарев своими пионерными опытами в 1941 году впервые продемонстрировал газовый криопротекторный эффект. Ведь на сегодня вполне доказанным является тот научный факт, что свободная клеточная вода служит средой для протекания биохимических процессов, а её иммобилизация при пониженных температурах в виде строительства микроостровков из клатратных образований, как в случае с Лазаревым, несколько снижала процессы диссимиляции (разрушения) в том же мясе и молоке — пусть даже это и происходило при температурах чуть выше 0°С.




Затем в 1960-е годы, после успешной консервации биологических объектов необычным методом в течение целых 8 дней, стало понятным, что протекторы нового типа и прежде всего ксенон когда-то в будущем смогут работать подобно их аналогам (глицерин, диметилсульфоксид, этиленгликоль, пропиленгликоль и др.) — уже при низких температурах (величины от 0°С и ниже, вплоть до –196°С). Оптимизм в этом вопросе был вполне обоснован, так как базировался на демонстрации успешных опытов с тем же глицерином: впоследствии и он оказался универсальным криопротектором — эффективным для диапазона слабоположительных температур и для значений уже существенно ниже 0°С.



 
Таким образом, сегодня можно уверенно заявлять, что научные основы криобиологии были заложены ещё в 1912 году русским учёным Максимовым в связи с его легендарным открытием защитных свойств глицерина. Ничем  непримечательное  событие для своего времени, тем  не  менее,  оказалось судьбоносным, так как заложило базис  «Начал криобиологии», как  бы  мы  сказали  сегодня. Науки, которая сформировалась в известную всем нам сегодняшнюю «Криобиологию» лишь  только к  средине ХХ века. Но отсчёт которой почему-то ошибочно начинают лишь с 1949 года.

.