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.
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.
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.
Обратимся вновь к замечательной Энциклопедии Кусто: “Если поместить в непроницаемую “клетку”, сделанную из этого материала, маленькое животное, например, обыкновенного хомяка, он сможет нормально дышать кислородом, проникающим через стенки, взамен удаляющегося тем же способом углекислого газа. Погруженная в аквариум, такая “клетка” будет нормально функционировать. Так как ее стенки непроницаемы, вода не просачивается, а газовые обмены с атмосферой поддерживаются, потому что внешние газы распространены в воде аквариума”.
Однако если правда, что такая система может функционировать в малом масштабе, скажем в аквариуме, то проблема становится совершенно непреодолимой, повтори мы эксперимент на глубине. Здесь такие давления, что невозможно подобрать подходящий материал для аналогичной конструкции. А ведь поверхности мембран должны быть очень большими, чтобы функционировать на глубинах. Даже если этого удастся достичь, то каким образом приладить такую громоздкую систему к телу ныряльщика?
После всех своих революционных изобретений человек, всегда неудовлетворенный и ненасытный, мечтает о следующем шаге. Уже заговорили об искусственных жабрах, которые, будучи пересаженными в легкие человека, сделали бы его таким образом амфибией. Этот подводник вел бы себя как дипной. Вспомним, что эти необычные создания (глава “Апноэ у немлекопитающих животных”) могут дышать как в воде при помощи жабр, так и вне ее благодаря рудиментарным легким. Мы знаем, что человек не может извлекать кислород прямо из водной среды. С другой стороны, даже если бы нашлось решение этой проблемы, возникает другая — кратковременность такого существования по причинам биофизического и биохимического порядка. Так, например, в море человек должен был бы пропускать через свои легкие 630 л воды в минуту, чтобы извлечь из нее необходимый объем кислорода, т. е. 21 л. Кроме того, активность этого кислорода в 6 тыс. раз ниже под водой, чем на поверхности, следовательно, распространение его в организме во столько же раз будет медленнее. Мы также видели, что вследствие небольшого различия в содержании соли в организме и морской воде в легких из-за явления осмоса создалась бы утечка воды с последующим всеобщим обезвоживанием. Вспомним еще об огромных потерях энергии в организме в случае падения температуры окружающей среды ниже 37°. Итак, человек-амфибия с пересаженными жабрами остается пока в царстве грез.
Однако Кусто уже заговорил о другом типе человека-амфибии: “Я представляю вам Homo aquaticus. Это человеческое существо, хирургически модифицированное для той адаптации, которую он просил у природы миллионы лет. Он перенес операцию, заменившую его легкие элементом, содержащим специальную жидкость, поставляющую кислород в кровеносную систему. Он больше не дышит газами, не должен тащить на спине “привычное” оборудование, не соединен с судном трубами и шлангами, его не заботит больше кессонная болезнь, азотный наркоз или декомпрессионная травма. Он может спускаться в море очень глубоко и оставаться там сколько пожелает, совершать быстрые погружения и подъемы без каких-либо неприятных последствий, за исключением некоторых периодических посещений базы, назовем ее “Арджиронета” (база — это субмарина будущего, которая позволит человеку работать на больших глубинах и куда он будет возвращаться по выполнении своей миссии. Водолазы смогут свободно перемещаться от одной базы к другой и работать много часов в день на глубине до 600 м), где он сможет восстановить свой запас окисляющей жидкости и фиксатора углекислого газа. Homo aquaticus абсолютно свободен в море: играет, мечтает, выращивает кита, пасет рыб, чинит подводные машины, руководит исследованиями. Есть только одно ограничение: когда Homo aquaticus (мужчина) женится на Homo aquaticus (женщине) и она будет готова родить Homunculus aquaticus, нужно будет, чтобы семья поднялась на поверхность”.
