Институт проблем криобиологии и криомедицины Национальной академии наук Украины — единственное в стране научное учреждение, которое ведет фундаментальные исследования влияния холода на биологические объекты и на этой основе осуществляет прикладные разработки в области биотехнологии, медицины, ветеринарии, сельского хозяйства, пищевой и микробиологической промышленности.
Сегодня институт, которым руководит академик НАНУ, член Международного общества криобиологов Валентин Иванович Грищенко, занимает одно из ведущих мест в мире в области фундаментальной криобиологии и криомедицины. Здесь были разработаны высокоэффективные технологии криоконсервации клеток, семян, растений, микроорганизмов, различных тканей и органов. Создан уникальный криобанк, где биологические объекты могут храниться вечно. Может быть, именно этому коллективу суждено воплотить давнюю мечту человечества — научиться продлевать жизнь людей с помощью холода? Или даже помочь им обрести бессмертие?..
«Отморозки»
Фантастическая идея замораживать тела умерших людей ради продления их жизни была воплощена в жизнь с «легкой руки» американского физика Роберта Эттингеру. В 1963 году в своей книге «Перспектива бессмертия» он писал: только время отделяет сегодняшних неизлечимо больных или умерших от излечения или оживления в будущем, когда медицина научится это делать». Эттингер предложил консервировать таких людей с помощью сверхнизких температур. Идея быстро овладела массами. Приятно было сознавать, что у тебя есть надежда, тем более что научные и псевдонаучные публикации, фантастические фильмы и книги эту надежду постоянно подогревали.
Нужно заметить, что на возникновение и развитие крионики в США повлияли научные концепции российских ученых, например Александра Ярославского из Петербурга. Еще в начале прошлого века эти концепции объединялись идеями биокосмизма и главной своей целью провозглашали достижение бессмертия в пространстве и времени. Холодовой анабиоз они считали наиболее перспективным методом достижения этой глобальной цели.
Огромное влияние на развитие данных концепций оказало движение анархизма в России, в частности работы Бакунина и Кропоткина. Биокосмизм рассматривался ими как путь максимального увеличения степени свободы личности. Анархисты обосновывали необходимость абсолютной свободы в пространстве — посредством межпланетных путешествий для расселения человечества в космосе и во времени — путем достижения физического бессмертия. Они считали зависимость человека от природы одной из главных причин угнетения, а достижение бессмертия — возможностью социального освобождения.
Именно эти научные идеи полстолетия спустя возродились в богатой рыночной экономике США, но уже в новом социальном обличье. Через несколько лет после книги Эттингера здесь можно было насчитать десяток компаний, которые брались качественно заморозить тело пациента (за 150 тысяч долларов) или его голову (за 110 тысяч) и сохранять их до нужного момента сколько угодно времени. Ныне в специальных криосклепах хранятся около двух сотен пациентов. Их тела сначала обработали по специальной технологии, а потом охладили до минус 196. После этих процедур замороженный может храниться в таком виде, по уверениям рекламы, вечно.
Еще несколько тысяч мужчин и женщин — пока живых и здоровых — заключили своего рода страховой договор с крионическими фирмами на случай возможного несчастья или неизлечимой болезни. Такие клиенты носят на руке специальные браслеты с выгравированными координатами фирмы и инструкциями на случай их внезапной смерти.
Хотите заключить такой договор с какой-либо из крионических компаний? Нет проблем! Конечно, если вы располагаете нужной суммой. Это можно сделать из любой точки планеты через Интернет. Могу даже подсказать: самой респектабельной из подобных фирм считается Transtime, организованная по инициативе членов Американского крионического общества в 1972 году. Ее первые клиенты, а среди них ученые-криологи и мать того самого Роберта Эттингера, покоятся там в жидком азоте уже четверть века. Как подсчитали специалисты Transtime, распад ткани, который происходит в человеческом организме при нормальной температуре в течение секунды, при минус 196 градусах будет длиться целых 30 триллионов лет! Это ли не доказательство целесообразности обращения в такого рода фирмы?
Что такое анабиоз?
— Мы тоже можем заморозить человека по технологии Transtime, — говорит заместитель директора по научной работе Института криобиологии и криомедицины НАН Украины, профессор Георгий Бабийчук. — Вопрос только в том, имеет ли вообще смысл это делать?
— Почему же нет?
— Давайте по порядку. Замораживание биологических объектов до температуры минус 196 градусов по Цельсию называется глубоким холодовым анабиозом. Это особое состояние организма в целом, тканевых или клеточных живых систем, когда обмен веществ в них приостанавливается, сохраняются только атомарные и молекулярные процессы. Но сама биологическая структура не повреждена или повреждения носят обратимый характер.
— То есть, жизнь просто замирает?
— Да. Нет функционирования, но нет и смерти! Состояние анабиоза может длиться сколь угодно долго, но стоит вернуть объект к нормальной температуре, как все его исходные физиологические свойства восстанавливаются.
— А способен человек самостоятельно погрузиться в состояние анабиоза, если он попадет в условия глубокого холода?
— Нет. Ни погрузиться в анабиоз, ни выйти из него естественным путем человек не может — в нашем генотипе отсутствует способность к адаптации к сверхнизким температурам. Увы, существует универсальный принцип — чем выше уровень организации живых систем, тем ниже их устойчивость к экстремальным холодовым факторам. А homo sapiens, как известно, устроился на самом верху эволюционного древа. Но теоретически с помощью криотехнологий его можно погрузить в анабиоз искусственным путем.
— На чем основано это предположение?
— По-видимому, анабиоз является элементом эволюции, поскольку тесно связан с таким важным свойством жизни, как устойчивость. Возможно, он является свойством жизни, скрытым для человека, но все-таки обладающим потенциальной возможностью обратимой приостановки активной жизни. В этом случае длительность индивидуальной жизни может включать в себя периоды анабиоза и в общем длиться тысячелетия. В сущности, естественная смерть как явление природы кажется более неестественной, чем временное прекращение обмена веществ при анабиозе. Она больше противоречит сущности жизни.
Растения, грибы, микробы, вирусы…
Что еще заставляет нас надеяться на чудесную возможность регулировать с помощью анабиоза длительность своей жизни? «Братья наши меньшие» — вирусы, микробы, одноклеточные растения, — которые способны погружаться в холод и возвращаться из холода живыми и здоровыми. Правда, неодинаковой криоустойчивостью могут обладать даже различные штаммы даже одного и того же микроорганизма, даже такие примитивно организованные объекты, как вирусы.
Почему же некоторые представители флоры и фауны выживают при низких температурах? Оказывается, природа создала специальные химические соединения, защищающие их от вредного воздействия холода. Такими веществами являются глицерин и углеводы, скажем сахара и глюкозы. Известно, например, что в зимний период в ткани личинок арктических насекомых, обитающих на островах северного побережья Канады, накапливается глицерин, чего не бывает летом. Природные химические соединения, защищающие насекомых и рыб от переохлаждения, названы биологическими антифризами. Благодаря им внутреннего замерзания не происходит и, стало быть, внутриклеточные кристаллы льда не разрушают ткани. Американские ученые выяснили, что у лягушек, способных переносить температуры от минус трех до минус восьми градусов, в момент появления кристалликов льда в конечностях интенсивно образуется глицерин либо глюкоза.
Устойчивость микроорганизмов к холодовому воздействию можно повысить с помощью различных ухищрений. Например, культивировать их в средах определенного состава, выбирать определенные стадии развития, варьировать скорость замораживания, использовать криопротекторы и криоконсерванты. Оказалось, наиболее устойчивы к холоду кокковые формы микроорганизмов и споры — их можно быстро заморозить, оттаять и получить все 100% в жизнеспособном состоянии. Более сложно организованные клетки дрожжей оказались большими неженками. Чтобы сохранить их живыми и здоровыми после выхода из анабиоза, нужно придерживаться особого режима —замораживать медленно либо в два этапа да еще в особой многокомпонентной среде.
Сейчас ученые могут перевести в состояние глубокого холодового анабиоза практически все одноклеточные объекты за исключением простейших пресноводных. После их выхода из состояния глубокого холодового анабиоза даже в жизнеспособных биологических объектах тоже возникают повреждения систем, которые синтезируют белки, но они обратимы.
Замораживать надо умеючи
Как читатель уже понял, криогенное консервирование биологических объектов — не просто замораживание путем погружения в жидкий азот. Это сложный и тонкий процесс перевода их из активного состояния при нормальной температуре в пассивное состояние холодового анабиоза. Сложный потому, что необходимо нейтрализовать многие неблагоприятные факторы замораживания, как химические, так и физико-химические, происходящие как внутри, так и вне клетки. Главная опасность — превращение воды, содержащейся в биологическом объекте, в кристаллы льда, разрушающие нежные живые структуры. Причем для каждого вида клеток существует своя оптимальная программа скорости охлаждения и свои оптимальные криопротекторы, способные обеспечить максимальную сохранность. И для каждого вида клеток их нужно подбирать специально.
Отдельный орган животного или человека заморозить еще сложнее, чем клетку или микроорганизм. Как правило, это многоклеточная, гетерогенная система, имеющая свои геометрические особенности, массу и объем. Процессу замораживания органов сопутствуют значительные температурные перепады, препятствующие быстрому распространению холода в тканях. В результате клетки попадают в весьма неодинаковые условия — поверхностные слои тканей оказываются уже закристаллизованными, а более глубокие находятся еще только в состоянии переохлаждения. К тому же орган по своему морфологическому строению не бывает однородным, соответственно при его замораживании возникают проблемы с сосудами, нервными волокнами и так далее.
Поэтому попытки экстраполировать принципы замораживания простейших и клеточных систем на органы неадекватны — образуются отеки, возникает гипоксия, разрушаются клетки. В лучшем случае эти попытки могут иметь лишь чисто теоретическое значение. Очевидно, проблема низкотемпературной консервации органов может быть решена после тщательной проработки технологии. То есть разработки необходимых этапов и скоростей охлаждения, подбора адекватных криопротекторов, методов отогрева, эффективных способов защиты от холодового повреждения мембран, внутренних структур клеток и генома. Нужны технологии, которые могли бы учитывать индивидуальные биологические особенности как однородных клеток, так и клеток, обладающих разным морфологическим строением и выполняющим различную функцию в органе и в организме.
До настоящего времени не существует способов, позволяющих эффективно заморозить и разморозить даже отдельный орган, не говоря уж о человеке в целом. Такие важнейшие факторы, как сохранение функции мозга и регуляторных систем организма, обеспечивающих жизнь, вообще не учитываются.
Люди или криотрупы?
Одна из крионических фирм уже объявила, что сделает первую попытку размораживания своего клиента в 2050 году. Это будет реанимация или эксгумация? Что хранится в криосклепах США? Живые люди или криотрупы?
— Нет никакого сомнения, что у замороженного по современным технологиям человека возникли повреждения, несовместимые с жизнью, — говорит Георгий Бабийчук. — В склепах с помощью дорогостоящих криотехнологий хранятся криотрупы. И наивно предполагать, что даже в отдаленном будущем станет возможна их молекулярная репарация. Решить проблему анабиоза человека в ближайшие сто лет нам вряд ли по силам. Конечно, в отдаленном будущем человечество научится более широко использовать сверхнизкие температуры для потребностей общества. Возможно, будут разработаны и способы замораживания на продолжительное время и возвращения к жизни людей и животных. Во всяком случае, криобиологи, в том числе ученые нашего института, прилагают максимум усилий для решения этой задачи.
А что касается замораживания отдельно головы, а вернее — мозга, то наши эксперименты показали: при температуре тела плюс 18 по Цельсию уже не удается записать энцефалограмму. А при плюс четырех исчезает электрическая активность мозга, утрачиваются функциональные связи и взаимодействия между структурами мозга, регуляторная функция. С понижением температуры эти нарушения принимают необратимый характер. В ближайшие лет десять мы не рассчитываем заморозить мозг таким образом, чтобы после его отогрева сохранились возникшие в процессе эволюции и жизни человека причинные ассоциации, являющиеся структурной основой памяти, а также все те процессы, которые лежат в основе духовной личности.
…Прошло более 30 лет после того, как был заморожен первый человек — американский профессор психологии Джеймс Бедфор. Но заманчивая цель «умирая, заснуть, пробудиться через десятилетия и оказаться в новом мире» так и не получила каких-либо существенных научных оснований. Пока это красивые гипотезы. Крионика не в состоянии гарантировать своим замерзшим клиентам возвращение к жизни.
Иммортализм
Однако, как известно, реальность — это одно, а мечта — совсем другое. Есть такое философское направление — иммортализм, базирующееся на естественнонаучном обосновании возможности продления жизни людей вплоть до достижения бессмертия.
В частности, российский ученый Сергей Соловьев опирается в своих рассуждениях как раз на достижения криобиологии и криомедицины. Особые надежды связываются с развитием нанотехнологии. Возможно, с ее помощью удастся репарировать поврежденные холодом молекулярные и клеточные структуры организма, а попросту говоря отремонтировать разрушенные белки? Ее адепты строят также различные модели устройства общества, состоящего из бессмертных людей. То есть общества, где смерть будет заменена максимальной свободой во времени.
— Жизнь и смерть — две стороны «одной медали», — говорит Георгий Бабийчук. — Механизм смерти заложен с момента появления живого и на протяжении миллионов лет не претерпевал изменений. Конечно, нельзя исключать возможности, что на каком-то этапе эволюции функциональные системы организма будут преобразованы. Возникнет некая новая биологическая организация, которая существенно увеличит продолжительность жизни. Но смерть все равно будет ее неизменным спутником.
Ведь что такое старение человека? Это обусловленное эволюцией специфическое разрегулирование систем, обеспечивающих постоянство внутренней среды. Если хотите, это плата за сложность — одноклеточные организмы избавлены от внутренних причин смерти. А смерть — закономерный финал существования организма, в котором произошло критическое разрегулирование жизненно важных систем. Причем пределы жизни определяются генетически и лежат в природе определенного вида. История не располагает фактами, когда крыса или кошка жила бы дольше человека.
Причем этапы развития и старения людей соответствуют этапам полового созревания человека, а репродуктивный период четко фиксирован генетически, он не увеличивается при увеличении общей длительности жизни. За последнее столетие благодаря улучшению условий жизни европейской женщины живут в среднем лет на двадцать больше своих бабушек, но время наступления менопаузы осталось прежним. Продолжительность репродуктивного периода и неизбежность смерти — природные биологические константы.
Несомненно, человечество еще поборется за достижение своего запрограммированного генетически максимума, то есть примерно 150 лет, и, скорее всего, его достигнет. Но дальше придется вмешиваться в саму программу жизни. Криотехнологии, в частности анабиоз, могут стать наглядным подтверждением того, что активное воздействие на механизмы жизни и смерти ради продолжения жизни все-таки возможно.
Есть, правда, вопрос — будут ли представлять какую-либо ценность для будущих земных цивилизаций люди, замороженные в далеком прошлом? Смогут ли они «вписаться» в другую жизнь?