Анабиоз, или временное замедление или прекращение жизненных процессов в организме, давно является частью научной фантастики. В историях о межзвёздных путешествиях людей замораживают в капсулах на годы. Однако в реальной жизни этот феномен уже существует в природе — достаточно вспомнить спячку животных. Современная наука также делает шаги к использованию подобных методов для спасения жизни людей.
Медицинское применение холода
Уже сегодня врачи применяют контролируемое охлаждение тела как метод экстренной терапии. Процедура используется, например, при остановке сердца: пациента резко охлаждают до примерно 5 °C, чтобы замедлить метаболизм и защитить жизненно важные органы, особенно мозг, во время отсутствия кровообращения.
Такой подход может значительно снизить риск повреждений мозга, позволяя пострадавшему выжить без медицинской помощи до 90 минут.
Несмотря на перспективность охлаждения тела, полное замораживание, как в фантастике, на данный момент невозможно. Всё дело в свойствах воды: при замерзании она расширяется, образуя острые кристаллы льда, которые разрывают клетки и ткани. Именно поэтому обморожения настолько разрушительны для организма. Заморозить человека целиком — значит его убить.
Тем не менее, заморозка уже используется в медицине, например, при хранении человеческих эмбрионов. Их подвергают быстрой заморозке в жидком азоте при температуре -196 °C. Перед этим из клеток извлекается вода, а внутрь вводится защитное вещество, предотвращающее образование льда. В одном случае эмбрион был успешно заморожен на 19 лет, а затем привёл к рождению здорового ребёнка.
Заморозка и спячка в природе
Североамериканская древесная лягушка использует похожий биологический механизм. С наступлением холода её организм вырабатывает большое количество глюкозы — естественного антифриза. Сердце и мозг останавливаются, тело покрывается льдом, но внутренние ткани остаются защищёнными. Весной лягушка оттаивает и продолжает жить, как ни в чём не бывало.
Другой путь — спячка, который встречается у млекопитающих. У мелких грызунов температура тела падает почти до нуля, дыхание и сердцебиение замедляются до минимума. Крупные животные, как, например, американские чёрные медведи, понижают температуру тела лишь до 30 °C, снижая метаболизм на 25 %. Это позволяет им сохранять мышечную массу и плотность костей даже при долгом бездействии.
Хотя идея замораживания человека для длительных путешествий в космосе захватывает воображение, на практике она пока слишком опасна. Химическое удаление воды и защита всех клеток организма — задача крайне сложная и рискованная. Возможно, для людей более реалистичным сценарием будет разработка механизмов искусственной спячки, аналогичной той, что используют медведи.
Искусственная спячка для человека
Учёные уже разрабатывают технологию искусственной спячки — искусственного торпора — и уже добились заметных успехов. Так, в мае 2023 года исследователи из Вашингтонского университета в Сент‑Луисе (Штаты) впервые продемонстрировали, как с помощью ультразвука, направленного на гипоталамус, у мышей достигается состояние, напоминающее естественную спячку.
Для этого используется специализированная "шапка" из ультразвуковых преобразователей. Она направляет импульсы на предоптическую область гипоталамуса — ключевой центр терморегуляции.
Опыты показывают, что всего через несколько минут такого ультразвукового воздействия температура тела мышей падает примерно на 3 °C, метаболизм замедляется, частота сердцебиения снижается почти на 50%. При постоянном воздействии такое состояние можно поддерживать до 24 часов подряд, а после отключения аппарата животные возвращаются к нормальному состоянию без последствий для здоровья.
Важно отметить, что у мышей, на которых проводились первые опыты, присутствует механизм естественной спячки. Но потом аналогичные эксперименты, были проведены на крысах, которые не впадают в спячку естественным образом. Несмотря на это, температура тела крыс снизилась примерно на 1 °C, метаболизм также замедлился. Это указывает на то, что похожие механизмы могут существовать в организмах всех млекопитающих, включая людей.
Теперь ученые работают над тем, чтобы разработать носимый ультразвуковой шлем, который позволит людям проходить экстренное искусственное охлаждение в условиях стационара, или использоваться в дальних космических миссиях.
