Человек-дельфин - Андреев И. (библиотека книг бесплатно без регистрации .txt) 📗
в) искусственные мембраны доктора У. Л. Робба для почек, которые он пытался приспособить к подводному дыханию.
И наконец, два проекта будущего двух по-своему гениальных людей:
г) homo aquaticus командора Жака Кусто;
д) батинавт доктора Эмиля Гвиллерма.
Водные мыши Килстра
Лейденский университет, Соединенные Штаты Америки, 1961. В своей лаборатории молодой доктор Джон А. Килстра поместил белую мышь в герметически закрытую ванночку наподобие маленького гипербарокессона, частично заполненную водой. Затем под давлением стал закачивать туда кислород.
При нормальном атмосферном давлении (1 кг на 1 см2) морская вода содержит 7 мл кислорода в 1 л: рыбы, снабженные жабрами, отлично им дышат. Для дыхания млекопитающего в жидкой среде необходимо, чтобы это соотношение составило 200 мл на 1 л. Сделать это возможно, только значительно повысив давление, вот для чего необходим гипербарокессон. И еще существует масса технических проблем, о них мы говорить не будем. А что же мышь? Помещенная в новую среду, она сначала отчаянно пытается подняться на поверхность, но затем успокаивается, начинает дышать раствором и в конце концов становится настоящим водным животным. По различным причинам, которые надо было бы слишком долго здесь анализировать, мышь не живет обычно больше восемнадцати часов. А это уже огромный успех. Одна из основных причин смерти — высокая вязкость воды, которая в 36 раз больше вязкости воздуха, что вынуждает мышь расходовать в 36 раз больше энергии, чтобы освободиться от воды во время выдоха. Кроме того, от нее требуется вдохнуть и выдохнуть двойное по сравнению с воздухом количество воды для удаления избытка углекислого газа, хотя он и был частично кондиционирован в жидкости благодаря фармацевтической добавке, о которой еще услышат будущие экспериментаторы и которая может продлить время апноэ, снижая действие CO2 на организм. Речь идет о ТНАМ (тринитрокси-метил аминометан, продукт-пробка органического происхождения). Все эти усилия требуют от мышей огромных затрат энергии, в 60 раз больших, чем на воздухе.
Затем проблема осмоса. Мы говорили в главе “Океан в человеке” об определенном сходстве между кровью и морской водой. Однако кровь богаче хлором, натрием, различными ионами, органическими кислотами, протеином и т. д. Необходимо, следовательно, сделать этот раствор для дыхания изотоническим (имеющий одинаково осмотическое давление) по отношению к крови, т. е. обогатить его хлористым натрием до концентрации 9 на 1000.
Для простоты дела доктор Килстра снизил температуру воды до 20° (температура мыши — 40°), что привело к замедлению у животного основного метаболизма и уменьшению его потребности в кислороде.
Но ни одна мышь не прожила больше восемнадцати часов.
Подводные собачки
Через несколько лет Килстра предпринял в лаборатории Университета Дархема в Северной Каролине новые эксперименты подобного рода, но на этот раз на собаках. Особая система позволяла животному, помещенному в гипербарический кессон под давлением 5 атмосфер (6 кг на 1 см2), дышать с минимальным усилием, чего не могла сделать мышь. Физиологический раствор с помощью резиновой трубки проникал непосредственно в легкие и так же выводился из них. Температура собаки снижалась с 40 до 32°. Точность химического состава жидкости, которой она дышала, легко контролировалась. В конце эксперимента легкие освобождались от раствора с помощью вводимого под давлением кислорода. Обычно выживала одна собака из каждых четырех. Но в любом случае, мышь это или собака, животное умирает, если эксперимент продолжается слишком долго, потому что легкие — это не жабры и при дыхании жидкостью не удается с достаточной быстротой удалять избыток CO2 — Увеличение его требует новых порций O2, процесс адсорбции которого ускоряется, повышая, следовательно, опять содержание CO2, и так далее до достижения в конце концов критической концентрации, приводящей к отравлению организма. Порочный этот круг неумолимо ведет к смерти.
Так ли уж необходимо продолжать убивать бедных животных?
Жидкое дыхание у человека
В главе “Океан в человеке” мы уже видели, как человеческий зародыш вчерне, в виде спазм, делает дыхательные движения, пока его легкие находятся в “коротком замыкании”, говоря языком ученого Боталло. Зародыш получает кислород из крови, поступающей через пуповину, связывающую его с материнской плацентой. Конечно же он “дышит” этой амниотической жидкостью, в которую полностью погружен. И в случае некоторых сложных родов, когда младенец не может быть извлечен немедленно, он в конце концов начнет “по-настоящему” дышать амниотической жидкостью в утробе матери, не умирая (при этом “дыхание” будет набирать силу постепенно, иначе легочные альвеолы могут взорваться).
Вот такие соображения и заставили думать Килстру, что дыхание жидкостями для млекопитающих и, может быть, для человека — процесс не такой уж невозможный.
Доктора Ч. В. Паганелли, X. Рейтон и тот же Килстра попытались сконструировать что-то наподобие комбинации жабр и легких. Было выведено большое число уравнений, формул, сделано много выводов, чтобы прийти к заключению, что структура жабр гораздо сложнее структуры легочных альвеол в том, что касается газового обмена в воде. Все-таки некоторые ученые, убежденные, что предком человека была не обезьяна, а рыба, будут продолжать поиски методов, которые позволят человеку по его собственному усмотрению переключаться с легочного дыхания на водное. Один американский ныряльщик даже предоставил и распоряжение ученых одно свое легкое для экспериментов, подобных тем, что были сделаны на собаках. Физиологический раствор вводился в легкое и выходил из него таким же образом. Все прошло наиотличнейше, и легкое затем было высушено струей чистого кислорода: через восемь часов оно уже функционировало нормально.
Я никогда больше не слышал об этом эксперименте. Если бы он был реализован успешно сразу на двух человеческих легких, мы бы об этом узнали.
Эксперименты Кларка и Голлана
По различным мотивам, приведенным ранее, делающим непрактичными эксперименты с физиологической сывороткой, два других американца, Кларк и Голлан, выполнили к 1965 г. те же самые опыты с мышами, но погружали их на этот раз в жидкость, хорошо известную в химической промышленности как фтороуглерод. В солевом растворе это вещество выпадает в осадок в виде миллионов хлопьев, частичек, напоминающих красные кровяные тельца. Содержание кислорода в них становится в 20 раз больше, чем в морской воде, и в 2–3 раза больше, чем в крови. Работая с собаками, Кларк заменил 1,8 % их крови селекционированным фтороуглеродом (FC 43), растворенным на 40 % в адекватном соляном растворе, и подверг животных все более продолжительным аноксиям. Кларк и Голлан достигли некоторого заметного успеха на разных животных, но и их система не показала себя достаточно надежной. Необходимо было сделать еще больший шаг, чтобы перейти от физиологических растворов и растворов фторуглерода, сверхнасыщенных кислородом в лаборатории, непосредственно к морской среде.
Тогда вновь стали думать об искусственных мембранах, применяемых в медицине.
Дыхательные мембраны
Рыбы и млекопитающие, имеющие жабры или легочные альвеолы, дышат через тончайшие мембраны, способные отделять кислород от морской среды или воздуха. Зная о наличии кислорода в воде, человек, естественно, начал думать о системе искусственных мембран, которые пропустили бы через свои тонкие структуры диффузию газов морской среды в полупроницаемый кессон, где находится подопытное животное или человек. Подобные проницаемые мембраны, сделанные из синтетических материалов силикона или тефлона, уже применяются в медицине, например, для искусственных почек.
