..
Г Л А В А Т Р Е Т Ь Я
ПРЕПАРИРОВАННОЕ БЕССМЕРТИЕ: ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
Метан может встречаться везде на планете. К примеру, эффективным его газогенератором являются илистые отложения пресных водоёмов. Становится понятным, почему караси и раки перед зимовкой зарываются в донный ил, где изобилие этого газа. Благодаря переохлаждению и известным наркотическим свойствам, присущим вообще гидратообразующим газовым веществам, у организмов, зимующих здесь при около нулевых положительных температурах, индуцируется состояние сниженной жизнедеятельности («гипобиоз»). Вместе с тем, в местах их обитания часто бывают и такие свирепые холода, когда водоёмы промерзают до самого дна, но всё ж, и в этом случае без вреда для «предусмотрительных» зимовщиков.
Но эти очевидные факты, известные сызмальства любому деревенскому рыбачку, никак не согласуются с установками, принятыми современной наукой. Считается, что обычными методами, даже с использованием криопротекторов, охладить до отрицательных температур крупные биологические объекты без развития в них повреждений невозможно! Действительно, заморозить объёмный биоматериал, без каких бы то не было трещин и других механических нарушений не позволяют обыкновенные законы физики. Серьёзнейшим препятствием к получению из такой биомассы стеклоподобного цельного монолита становятся именно большие размеры!
Несмотря на то, что сегодня успешно сохраняют в жидком азоте клетки и даже эмбрионы животных, кризис усугубляется. – За десятилетия своего существования, криобиология не оправдала самого главного ожидания – обратимой криоконсервации органов!
Разрешится ли когда-нибудь, пока непредсказуемая ситуация? И в чём причина неудач? Да в том, что жидкие криопротекторы неравномерно распределяются в объёме любого крупного объекта (например, в органе) и потому плохо защищают от повреждений значительную часть его клеток. Кроме того, в таком биообъекте при его замораживании создаются значительные перепады температур и давлений: наступающая кристаллизация воды распространяется от периферии к центру неравномерно, что ведёт к растрескиванию ранее замёрзших (предыдущих) слоев и другим нарушениям. А применение каких-либо чудодейственных криопротекторов совершенно не снимает эту проблему.
Кстати о криопротектарах. Уже сотни таких соединений «найдены» в природе или синтезированы химиками. Открытие всё новых и новых защитных веществ так и не привело к успеху при работе с органами, но исследования в этом направлении продолжаются с маниакальным упорством, достойным только сожаления.
Надо честно признать, что современная криобиология зашла в тупик! Разрешить назревший колоссальный кризис старыми методами в этой, действительно уже немолодой по возрасту науке не удаётся. При использовании обычных веществ объекты крупных размеров всё равно повреждаются (вступают в силу объективные законы природы, и ничего здесь не попишешь).
Таким образом, из-за существенного перепада температур, имеющего место быть вообще при заледенении любых объёмных биологических тел, по всему объекту образуются многочисленные крупные и мелкие трещины. Которые, например, в случае замерзания цельного организма мелкого лабораторного животного, кроме повреждения клеток, также кромсают и рвут у него сосуды, нервы, ткани. А что уж там говорить об организме человека!
Итак. На сегодня методика замораживания крупного биоматериала устарела и выглядит… примитивной. При её использовании за счёт неизбежного трещинообразования приобретаются колоссальные разрушения: весь объём подвергается тотальному растрескиванию. Что бы убедиться в этом, проведите и сами несложный, но довольно-таки впечатляющий опыт. Поместите обычную прозрачную пластиковую бутылку с обыкновенной водопроводной водой в свой домашний морозильник. Вы увидите, что большие и малые трещины буквально вдоль и поперёк пронзают заледеневшее её содержимое (к сожалению, именно поэтому оно уже и не монолит). Такие ледяные цилиндры, напоминающие фрагменты рук и ног человека, являются упрощёнными моделями замораживаемого биоматериала.
Мы уже рассказывали как в 1980–е годы научная группа, работавшая под крылом всемирно известного академика Кованова Владимира Васильевича, совершила невероятное по своей значимости открытие, а посему, и путём дерзким, совсем не очевидным. Интрига кроется в неординарном подходе к выбору самого места поиска цели: читателю сразу же в начале ознакомления могло даже показаться, бут-то бы чудесное обретение чуть ли не высосано из пальца – просто так ткнули перст в небо и взяли, что хотели из… воздуха. Но так оно и было в действительности. Причем, буквально! Ведь находка изъята из самого, что ни на есть обыкновенного атмосферного воздуха. Им все мы дышим, он всегда и везде вокруг нас, а потому, казалось бы, был изучен вдоль и поперёк. Так нет же! В связи с этим, мы приводим последовательность необыкновенно-увлекательных и смеем вас заверить, судьбоносных для социума событий.
Любознательные ученики академика уже имели за плечами кой, какие собственные наработки. Поэтому и задумались как-то о возможном практическом воплощении своего детища. Неугомонные новаторы вдруг вспомнили (озарение, если хотите) о забытой, но в своё время всемерно-известной научной сенсации (и потому наделавшей тогда много шума в самых широких кругах). Суть взбудоражившего в прошлом всех и вся происшествия в том, что в ледовых зонах нашей Матушки Земли один за другим, как по мановению волшебной палочки, стали вдруг попадаться образцы кернов с вмёрзшими древними микроорганизмами. Сии пришельцы из минувшего далека каким-то неведомым, таинственным образом смогли затаиться так эффектно и так надолго (в течение многих-многих веков, а то и миллениумов), что вся эта таинственная конспирация Жизни из-за своей какой-то ирреальности вообще не укладывалась в человеческом сознании. Нельзя ли таким же способом поступить и с человеческим организмом – так же успешно останавливать и его биологическое время?
Материализация чудесных фантомов, возникших совершенно неожиданно перед ошарашенной публикой из непостижимой глубины времён, благодаря сенсационности такого события, естественно, произвела фурор. Тут же раскрученные в СМИ, организмы-невидимки стали столь популярны, что затмили собой даже звёзд эстрады и кино. Но как не печально, время славы и для маленьких артистов оказалось быстротечным. Не балующая долгой своей привязанностью никого из любимых персонажей, пусть даже и взлетевших на волну всеобщего обожания, падкая только до свежих сенсаций («чудес»), к тому же, сметаемая всё новыми и новыми информационными лавинами, неблагодарная и капризная публика, как всегда в таких случаях водится, напрочь забыла очередных своих кумиров.
Так вот. В один прекрасный день, даже не выходя из своей московской лаборатории, естествоиспытатели-академисты, опираясь на давнишние свои исследования, впервые продемонстрировали всему научному миру собственное видение незаурядного таланта микроскопических героев. Оказывается, прославленным бактериям-«звёздам», попавшим в антарктический лёд и погребённые почвы зон вечной мерзлоты миллионы лет назад, помогли остаться в живых другие их собратья по заточению. Но не живые, а почти что призраки. Это такие же, как и они узники льда – газы атмосферы Земли, образовавшие в живых клетках клатраты. Кто же мог себе представить, что биологическое время может столь просто приостанавливаться на непостижимые для человеческого ума сроки в десятки миллениумов. А вершить такие чудеса способен самый, что ни на есть обыкновенный наш воздух http://www.slideshare.net/Paulche/ss-43950801 .
А вот теперь поговорим и об удивительных спасателях, подобных бесстрашным воинам, кои сразу же, без промедления, бросаются на защиту и сохранение всего живого от агрессивных ледяных монстров. Но именно потому, что сии борцы с ледовыми «Голиафами» столь малы и эфемерны, на них никто и никогда до этого не обращал никакого внимания (всерьёз, как на спасателей от холода).
Итак. Клатраты – это тип гидратов, состоящих из молекул газов, заключённых в ячейки-«решётки» из молекул воды. Низкая температура и повышенное давление надёжно удерживают (с каким-то непостижимым упорством – мёртвой хваткой) заблудшие молекулы-гостьи внутри полостей-«казематов» гидратных структур-«равелинов». Но по своей сути они – «незваные гости», совершенно случайно угодившие в коварную временную ловушку и ставшие, неожиданно для себя пленниками на века. Именно такие ужасные условия делают гидраты стабильными – закалёнными сильными «воинами».
Недостаточные знания о соединениях включения, или полное отсутствие таковых у большинства современников (в том числе и у специалистов самых разных областей!) тормозит развитие всего научно-технического прогресса. Эти вещества вокруг нас и даже внутри нас (их могут образовывать мочевина, протеины и так далее). Но даже не каждый биолог и медик задумывается о важности присутствия в организме именно этого класса соединений. Та же картина наблюдается и в других сферах науки. В основе же всех (абсолютно всех!) исследований по калатратной консервации биологических объектов лежит «Клатратная теория» знаменитого американского учёного Л. Полинга. Но о нём мы поговорим чуть ниже.
Как ни удивительно, но человек, сам того не подозревая, оказывается, уже давно использует гидраты газов в своей хозяйственной деятельности (сотни, а может и тысячи лет). Вспомните, что делают сельчане, когда во время цветения садов ударяют (так некстати) ночные заморозки? Они жгут костры, и не простые, а обязательно очень-очень дымные. Считается, что дело здесь в плотном тепловом одеяле из дыма, окутывающего нежные растительные создания. А как же тогда можно объяснить воздействие небольших ручных дымных факелов? Перебегая от дерева к дереву, садоводы добиваются от этих малюток того же эффекта, что и от «стационарных» дымарей. Дело в том, что изобильно выделяющиеся в обоих случаях гидратообразующие газы, особенно угарный и углекислый, укрывают нежные лепесточки. А всё остальное, как по ботанику Максимову (первооткрыватель вообще криопротекторных свойств, но, правда, лишь у обыкновенного глицерина). Кроме того, при образовании самих гидратов (даже неустойчивых при таковых условиях), происходит значительное тепловыделение, которое так же очень кстати в данной ситуации.
Образование гидратов газов в биологическом объекте во многом сходно с процессами, наблюдаемыми в нём же и при обычном замораживании. Но в отличие от классики, микрофрагменты твёрдой фазы (микрокристаллогидраты) появляются одномоментно по всему объёму. И они неопасны для структур клеток! От этих первоначально возникших мельчайших зародышей кристаллизация при дальнейшем охлаждении распространяется повсеместно на остальную массу внутриклеточного раствора и в результате выводит всю свободную воду из биохимических взаимодействий. Даже при умеренно-низких, то есть близких к 0ОС незначительных отрицательных температурах. Уже только само это ломает полностью все устоявшиеся традиции в классической криобиологии!
Вслед за показательным экспериментом, продемонстрированным выше, проведите ещё один опыт. На этот раз используйте сильно-газированную минеральную воду (но так же в пластиковой бутылке). Не раскупоривая после покупки в магазине, заморозьте её. В образовавшемся действительно ледяном монолите вы не обнаружите ни продольных, ни поперечных трещин. Вот так «работают» клатраты, в данном случае – клатраты углекислого газа. А заодно вы получили некоторое подобие Чарующего Льда (смотрите «Чарующий лёд: оазис бессмертия» http://www.proza.ru/2013/01/17/1487), отличающегося от антарктического только своим газовым составом и заключённым в клатраты значительно меньшим давлением. Разбейте молотком застывшее содержимое непосредственно в пластиковой бутылке, затем разрежьте её. И… можете сами испытать «чарующее удовольствие», причём с любыми напитками, вовсе необязательно горячительными!
Как трогательно-щадяще ведут себя кристаллогидраты в межструктурных пространствах биологической клетки, можно понять при рассмотрении ещё одной простой модели. Дело в том, что гидратные пробки иногда полностью перекрывают проток в магистральных трубопроводах, служащих для перекачки природного газа, но совершенно без последствий для самих труб. Обычный же, всем хорошо известный так называемый «гексагональный лёд», при замерзании в таком пневмотранспорте, наделал бы много страшных бед, разорвав и изуродовав трубы напрочь! Это тоже косвенным образом говорит в пользу нашей версии об абсолютно безопасном использовании при низких температурах кристаллогидратов в биологических объектах.
Но не только защитой одними газовыми криопротекторами можно объяснить длительное сохранение крупных объектов в естественных условиях. Комбинация обычных криопротекторов с криопротекторами нового типа повсеместно просматривается в окружающей природе. Выше мы уже рассказывали о карасях и раках. К этим особо-показательным случаям необходимо присовокупить и многочисленные сообщения о найденных в якутской мерзлоте жизнеспособных земноводных – тритонах. – Тоже достаточно крупные животные, но значительно более сложные по организации! Они пребывали в состоянии анабиоза от десятков до сотен, а в некоторых случаях даже до тысяч лет! Но сразу же после оттаивания «старички» набрасываются на пищу с таким здоровым остервенением, что с ними не сравнятся и нынешние их праправнуки.
Вы сами, будучи пусть даже городскими жителями, в своих домашних условиях сможете провести потрясающий воображение эксперимент, увязанный напрямую с данной тематикой. Для демонстрации наглядного опыта нужны живые раки, но не обычные, а те, что уже зарылись в метановые перины на дне водоёма и приготовились к долгой зимовке (предварительно накопив значительное количество обычных криопротекторов и насыщаясь из речной грязи газовыми). Состояние, в каком они оказываются в определённое время года в подводном грунте, одинаково как и зимняя спячка медведей в берлогах, относится к естественному посезонному снижению жизнедеятельности у многих животных и называется «гипобиоз» (смотрите выше).
Из донного ила сих беспомощных сонь беспощадно вылавливают браконьерской снастью-драгой. Прерывание сладостного упокоения совершается лишь только потому, что в это время года речные жители необыкновенно жирны, вполне упитаны и вызывают слюноотделение у множества гурманов. А что бы и вам добыть именно таковых особей, уже подготовленных природой к анабиозу (напичканных как обычными так и газовыми криопротекторами), купите их поздней осенью с уличного лотка. Например, на каком-нибудь московском рынке (буквально вчера, до отправки в столицу поездом или самолётом, они были ещё «дома»). Но ни в коем случае не из аквариума супермаркета, этого концлагеря смерти, где бедные узники истощены до предела и близки к издыханию!
Ещё не проснувшихся окончательно жителей Дона или Волги поместите сразу же после улицы в морозильник своего домашнего холодильника – на всю ночь. На следующий день достаньте несчастных из ледяного заточения и опустите в пустой тазик. Подлейте туда холодной воды – пусть затвердевшие как камень существа очень медленно оттаивают. Пройдёт относительно немного времени, и вы увидите, что не такие уж они и «несчастные» – раки живы! Невероятно, но бывшие ледовые пленники шевелятся и вовсю перебирают своими конечностями.
Растительный мир мы не упоминаем, но подразумеваем и его. Ведь новый гидратный анабиоз – универсальный вид известного природного явления. Все эти вышеприведённые наблюдения за окружающей средой позволяют сделать однозначный вывод, что для получения аналогичных результатов в лабораторных условиях необходимо тоже применять комбинацию из гидратообразующих газов и обычных защитных веществ. То есть ещё до проведения экспериментов по замораживанию следует насыщать биообъекты как обычными криопротекторами, так и газовыми! А сам комбинированный метод, когда клатратный анабиоз работает в паре с другим видом анабиоза – наиболее перспективный путь и к физическому бессмертию человека.