Текст книги "Гомо акватикус (первое изд.)"

Автор книги: Александр Чернов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 16 (всего у книги 17 страниц)

Вальдемар Эйрес – человек с жабрами

Но вернемся к воздушным мембранам Вальтера Робба, которые позволяют черпать кислород для дыхания непосредственно из воды. Для этого, считает Робб, достаточно иметь всего два – два с половиной квадратных метра пленки, которая будет отгораживать пространство, заполненное воздухом, от окружающей воды. Конечно, еще немало придется поработать, прежде чем будут созданы надежные подводные домики с такой мембраной.

Во всяком случае, первые искусственные жабры уже созданы! Их изобрел инженер Вальдемар Эйрес из США. Рассказывают, будто ему пришлось с головой залезть под воду, чтобы развеять опасения недоверчивых экспертов патентной службы.

Около десяти лет, независимо от Вальтера Робба, трудился Эйрес над воплощением своей мечты. Изучал работу жабр и механику дыхания рыб, подыскивал подходящие материалы, провел сотни опытов, строил одну модель за другой, выходил на испытания в море…

Что же представляют собой искусственные жабры Вальдемара Эйреса? Этот аппарат действует по тому же принципу, что и продемонстрированная Роббом подводная клетка со зверьком. Поглощает из окружающей воды кислород и отдает отработанные газы. Лицо «человеко-рыбы» защищено маской. «Жабры» и маска соединены шлангом. У побережья одного из нью-йоркских пляжей Эйрес проплавал под водой в течение целого часа!.. Правда, почти у самой поверхности.

Пока еще слишком рано судить о реальных возможностях и надежности таких «жабер». Может быть, самое лучшее – создать комбинированные «легкие-жабры» и к добытому из воды кислороду в случае чего добавлять то или иное количество газового коктейля или сжатого воздуха из баллонов. А то и вовсе, когда надо, переходить с жаберного дыхания на легочное или наоборот. Особенно при работе на больших глубинах, где чистый кислород опасен, становится ядовитым.

Кашалот дает идею

Морякам хорошо известно, что у китов некоторых видов мышцы не красные, как у прочих млекопитающих, а почти черные. Оказалось, что кит запасает воздух не только в легких, но и во всех мышцах своего тела. Точнее, в самих легких скапливается воздух, а в мышцах – только чистый кислород.

В китовых мышцах содержится огромное количество дыхательного пигмента миоглобина. Он-то и придает им черный цвет. Кислород связывается в молекулах миоглобина и по мере надобности поступает во все органы животного. Что касается углекислого газа, выделяющегося в процессе дыхания, то он до поры до времени – пока кит плавает под водой – «консервируется» в крови, не попадая в мозговые центры.

Исполины океана – киты изучаются ныне учеными очень настойчиво. Нельзя сказать, что уже полностью известно, почему могут они так долго путешествовать под водой. Однако исследователи называют ряд причин. Первое – это безотказная система мощных регуляторов и клапанов, препятствующих выжиманию воздуха из легких, как бы глубоко ни нырнул кит. После такого нырка отработанный воздух, который выдыхает животное, почти лишен кислорода.

Но, пожалуй, самое изумительное, поистине «фантастическое» свойство кита – это умение запасать кислород в мышцах. Особенно замечательны в этом отношении зубатые киты, например кашалоты.

Когда кашалот показывается на поверхности, шумное дыхание его слышно за сотни метров. Это он вентилирует свои легкие. Не только в старину, но даже совсем недавно, когда еще не было гидролокаторов, «сопенье» кашалотов, как надежный ориентир, помогало китобоям выслеживать добычу в темноте и в тумане.

Кит делает пятнадцать-двадцать глубоких «затяжек» свежим морским воздухом, вдыхая зараз до десяти тысяч литров воздуха, и одновременно выдыхает скопившиеся в легких и крови продукты распада – углекислый газ и водяные пары.

Кислород, когда кит дышит атмосферным воздухом, накапливается не только в легких и в мышцах, но и в крови животного. Миоглобин «запасает» живительный газ, а по мере надобности отдает его работающим органам. И чем больше миоглобина содержится в тканях, чем тщательнее продуты легкие, тем оказываются богаче кислородом мускульные «закрома» и тем длительнее путешествие под водой совершает кит.

Может ли кашалот помочь людям проникнуть в подводный мир?

Вот что говорят о чудесных способностях китов и о возможности глубоководных погружений человека без каких-либо аппаратов советские ученые.

– Как создать в организме человека условия, близкие к китовым? Здесь нам придется вступить в область научных прогнозов, – высказывает свое мнение инженер В. Волков.

Прежде всего необходимо сохранить воздух в легких. Не дать глубинам сжать грудную клетку. В принципе это осуществимо при помощи устройств, напоминающих легочный автомат акваланга, которые можно вмонтировать, ну хотя бы в специальную маску. Вторая проблема – это такое насыщение организма кислородом, которое обеспечило бы бесперебойную работу внутренних органов в течение длительного времени.

Так что научная идея создания в человеческом организме условий для долговременного пребывания на больших глубинах уже существует… Биологам предстоит решить важнейшие задачи: понизить чувствительность дыхательного центра в мозгу к накапливающейся в процессе работы организма углекислоте или же найти способы, позволяющие улучшить ее выведение из организма; кроме того, еще неясно, как решать проблему быстрого погружения и всплытия. В общем дел предстоит еще немало. Наука сегодняшнего дня вступила лишь в первое соприкосновение с замечательной и многообещающей тайной природы…

– Представьте себе, – продолжают ученые-«кашалотоведы» Сергей Клейненберг, Всеволод Белькович и Алексей Яблоков, – что вы находитесь на берегу моря лет этак через десять-пятнадцать. Вот к воде подходит человек и, проглотив какие-то таблетки и запив их чем-то из стакана, начинает размеренно дышать. За его плечами нет акваланга, только на лицо надета маска. Через несколько минут он погружается в море. Проходит пять, десять, пятнадцать минут – его все нет. Наконец, когда вы уже теряете терпение и поглядываете, не бежать ли за помощью, чтобы вытаскивать утонувшего, человек выходит из воды и ложится отдохнуть на песок.

Фантазия? Сегодня – да, но завтра – реальность! В самом деле, создание веществ, способных помочь нашим тканям запасать кислород из воздуха в несколько большем количестве, чем это происходит обычно, вещь вполне допустимая и возможная.

Но способность аккумулировать газ в организме была отлично известна еще за несколько десятилетий до того, как люди разгадали тайну зубатых китов. Какое же существо, подобно кашалоту, могло устраивать в живых тканях склады газа? Это… сам человек.

К сожалению, человек пока что мало выиграл от этой в общем-то замечательной способности. Азот, растворенный в живых тканях, при быстром уменьшении давления снова становится свободным газом, угрожая кессонной болезнью.

Интересно, что, кроме китов, кислород в мышцах «откладывают» и другие млекопитающие – обитатели моря, а также морские черепахи и даже обыкновенные водоплавающие птицы – дикие гуси и утки. Охотясь под водой, они вынуждены надолго задерживать дыхание. Мясо этих птиц из-за обилия миоглобина довольно темное, хотя и не такое, как у китов. Да и сам миоглобин их отличен от миоглобина морских гигантов. Это и понятно: дыхательный пигмент китов связывает значительно больше кислорода.

Отталкивающий вид, специфический запах и привкус, а кроме того, жесткость – все это до недавнего времени совершенно обесценивало китовое мясо. Охотников привлекал знаменитый китовый жир. Мясо морских исполинов считалось несъедобным и при разделке туш его попросту выбрасывали за борт. Позднее горы китового мяса начали перерабатывать на корм домашнему скоту. А недавно люди включили его и в свой рацион. По мнению одесских ученых из Украинского научно-исследовательского института консервной промышленности, китовое мясо не хуже говядины. Весь секрет в том, как его приготовить. На помощь пришла химия. Если к китовому мясу добавить некоторое количество ортофосфата и соевой муки, исчезнет специфический запах и мясо становится мягким. Вкус улучшают и небольшие добавки глютаминнатрия. Чтобы избавиться от неприятного цвета, мясо подвергают своего рода химчистке – отбеливанию. В институте разработано более десятка различных видов китовых консервов. Вы еще не пробовали их? Обязательно попробуйте, не пожалеете.

Дыхание… без кислорода

И все же было трудно примириться с мыслью, что кашалоты, так долго плавая под водой – отдельные «рекордсмены» – по часу-полтора, – довольствуются лишь тем кислородом, который они припасают в крови и мышцах, усердно вентилируя свои легкие.

– Не имеют ли кашалоты какой-либо дополнительный источник энергии? – задали себе вопрос китологи.

Оказалось, да. Многочисленные опыты и долгие наблюдения позволили сделать такой вывод:

– У китов есть еще один источник энергии – бескислородное, или анаэробное, окисление. Главным источником энергии служат углеводы. Энергия получается за счет их распада на простые соединения. Процесс окисления очень сложен. Первая фаза может идти без участия кислорода. На глубине при задержке дыхания рано или поздно должен наступить момент, когда запасы кислорода в мышцах, в крови и в легких будут израсходованы. Тогда и вступает в действие бескислородное дыхание, говорят ученые. Пища, которую добывает кит, сразу же начинает с огромной скоростью перевариваться и растворяться желудочными соками. Питательный раствор немедленно всасывается стенками кишечника. Кровь разносит эту подкормку – огромное количество глюкозы и других питательных веществ – по всем мышцам, по всему организму. Так высококалорийное питание в глубинах моря заменяет дыхание. И чем больше трофеев – кальмаров и рыбы добудет кашалот, охотясь в глубинах, тем дольше сможет он пробыть под водой, не возобновляя запасов кислорода.

О происходящем анаэробном окислении свидетельствовало резко увеличенное количество молочной кислоты – одного из продуктов этого процесса, обнаруженное в крови только что вынырнувших животных.

Избыток молочной кислоты был найден не только в крови китов, но, кроме того, в организме других ныряющих животных – тюленей, аллигаторов, диких уток.

Но вот английский физиолог Шолландер, наблюдая за профессиональными ныряльщиками – ловцами жемчуга, обнаружил и у них в крови повышенное содержание молочной кислоты. Значит, бескислородное дыхание присуще и человеку! Как оказалось, анаэробное окисление происходит у людей даже на суше, например у штангистов, у спринтеров, когда организм испытывает большие физические нагрузки.

– Возможно, что сходство в процессе дыхания ныряющих животных и человека окажется значительно больше, чем мы представляли до сих пор, – комментируют эти факты инженер В. Голованов и биолог А. Яблоков.

– Создание специальных питательных составов, позволяющих использовать дополнительные энергетические ресурсы бескислородного дыхания, тоже вполне реальная вещь, – развивают эту мысль Сергей Клейненберг, Всеволод Белькович и Алексей Яблоков.

Чтобы проверить свое предположение, ученые провели серию опытов, участниками которых стали группа аквалангистов московского клуба «Дельфин» и подводники Московского нефтяного института.

– В наших экспериментах роль кашалотов исполняли пловцы, а роль кальмаров – виноградный сок с глюкозой. И вот в ряде случаев достоверно увеличивалась продолжительность нырков и длина заплыва под водой… Но ведь это только начало!

Исследователи экспериментально установили еще один интересный факт: под водой сердце ныряльщиков бьется заметно медленнее. Этот эффект – брадикардия – характерен для многих водных и полуводных животных. Но, оказывается, он свойствен и человеку. Эта особенность организма также может сослужить хорошую службу будущему «гомо сапиенс акватикус», говорят ученые, раз у всех ныряющих животных брадикардия выражена исключительно хорошо.

Тем временем – очевидно, сами того не подозревая, что это может вызвать интерес у «человеко-рыб», – проводят свои исследования украинские ученые. Правда, их эксперименты касались отнюдь не анаэробного дыхания. Как раз наоборот.

Украинцы изобрели жидкий кислородный коктейль, который, возможно, в известной степени предвосхищает те самые чудо-пилюли, о которых мечтательно высказались Клейненберг, Белькович и Яблоков.

Начало этой истории такое. Несколько лет назад действительный член Академии наук Украинской ССР Н. Н. Сиротин применил кислородную терапию внутренних органов, газируя кислородом различные фруктовые соки, молоко и другие напитки. Эти опыты проводились в клинических условиях. Кислородная терапия хорошо помогала людям, страдающим теми или иными заболеваниями внутренних органов.

Эту оригинальную идею развили сотрудники Киевского института клинической медицины. Они использовали и другие пищевые продукты, которые, как губка, впитывали кислород и долго удерживали его в организме человека. Кислород постепенно высвобождался из выпитого коктейля и поступал в кровь.

Замечательно зарекомендовал себя кислородный коктейль, приготовленный из белка куриного яйца. Растворенный в воде и газированный кислородом, он превращался в пену из несчетного множества стойких крошечных пузырьков, заполненных кислородом.

Медики не переставали радоваться: результаты лечения кислородным коктейлем превзошли все ожидания…

– Наш кислородный коктейль тонизирует весь организм, противопоказаний практически не имеет. Он весьма полезен и спортсменам. Коктейль незаменим, когда в силу естественных условий организм человека испытывает недостаток кислорода, например в высокогорных условиях, – заявили они.

Рекомендуя свой коктейль, киевские медики не упоминают подводного плавания.

Не попробовать ли специалистам по подводной физиологии самим продолжить эксперименты, начатые украинцами?

Вообще говоря, попытки насыщать организм человека кислородом перед погружением хорошо известны. Даже простое вдыхание чистого кислорода в течение нескольких минут дает возможность заметно увеличить время пребывания ныряльщика под водой. Вентиляция легких кислородом увеличивает задержку дыхания до пяти-десяти, а то и до пятнадцати минут! На очереди, уверенно говорят ученые, разработка специальных фармацевтических препаратов, позволяющих запасать в организме подводника такое количество кислорода, которое обеспечит работу мышц на многие десятки минут.

Что касается кислородного коктейля, изобретенного медиками, то его приготовление очень несложно. Требуется лишь специальный стальной сифон. Вместо него можно использовать так называемый аппарат Боброва – стеклянную колбу с двумя трубками, вставленными в плотно закрывающуюся пробку. В колбу заливают свежий белок или сладкий сироп. Через одну трубку подается кислород – из баллона с редуктором или даже из обыкновенной кислородной подушки. Газ вспенивает жидкость в колбе и вместе с ней поступает во вторую трубку, которую подносят ко рту.

Двести граммов этого напитка содержат до тысячи миллилитров кислорода. Газ резервируется в желудке, а затем постепенно переходит в кровь…

Как видим, кислородный коктейль и глубоководные завтраки кашалота имеют одинаковый эффект – снабжают организм дополнительной энергией.

Пилюли или скальпель?

Раскроем еще одну тайну зубатых китов. 14 августа 1884 года лондонская газета «Таймс» опубликовала сообщение о нападении кашалота на подводный кабель. Затем последовали новые вести о схватках китов с телеграфными «змеями». Возможно, кашалоты принимали их за щупальца своих старых врагов – гигантских кальмаров и, недолго думая, кидались в атаку. Однако не сами эти сравнения приковали к себе внимание ученых. Дело в том, что кабели прокладываются на очень больших глубинах. В 1955 году при инспектировании подводной телеграфной связи подняли кабель, лежавший на глубине 1200 метров. Вместе с кабелем на поверхность подняли полуразложившийся труп кашалота. Еще более поразительная находка – кашалот, запутавшийся в витках кабеля, – обнаружена четырьмя годами ранее при ремонте участка подводной телеграфной связи между Лиссабоном и Малагой. Труп кита подняли с глубины 2200 метров. Как могли проникнуть сюда гигантские животные? Этот факт поверг ученых в изумление.

Зависть подводников, однако, вызывает не только глубина, на которую могут нырять киты (и ластоногие – дельфины, тюлени), но и быстрота, особенно при всплытии, с которой они это делают. Охотясь за осьминогами и кальмарами, кашалоты преодолевают тысячеметровую глубину со скоростью тринадцати километров в час.

Но, даже имея в своем распоряжении таблетки, о которых говорят Клейненберг, Белькович, Яблоков, сможет ли человек, подобно кашалоту, погружаться на такие же гигантские глубины или он окажется способен плавать под водой всего в нескольких десятках метров от поверхности?

– Акваланг – примитивное средство, недостойное современного уровня науки, – сказал как-то его изобретатель.

Кусто предполагает, что «гомо акватикус» грядущего станет обладателем миниатюрных дыхательных аппаратов, вживленных в тело. Эти небольшие, но безупречно действующие искусственные жабры вводят кислород непосредственно в кровь, минуя легкие. Шланги такого прибора подключаются прямо к аортам. Что касается легких, то они, как и полости костей, заполняются нейтральной несжимаемой жидкостью или пластиком, а нервные дыхательные центры временно заторможены, как у кашалотов. Тогда люди научатся нырять в глубь океана на 1000–2000 метров!

Итак, Кусто склонен верить в хирургический вариант превращения жителя земли, сухопутного с «сотворения мира», в человека-амфибию, подобного беляевскому Ихтиандру.

Эта идея вызвала ожесточенные споры. Многие отрицали и возможность и допустимость с моральной точки зрения столь смелого вмешательства в организм человека.

Слов нет, подобная операция очень сложна и пока недоступна современной науке. К тому же медикам и без того хватает дел на Земле…

Но окинем взором высоты, достигнутые медициной и, в частности, хирургией за последние годы. Реанимация – оживление после клинической смерти, поистине чудодейственное возвращение с того света! Захватывающие дух операции на сердце. Пересадки действующих органов, включая отдельные участки коры головного мозга. Ученые уверены: в скором времени – что-то между 1975 и 1990 годами – будет осуществлена пересадка и приживление биоэлектронных пластмассовых протезов – имитаторов живых органов, подключаемых к нервной системе человека…

Так что едва ли правы те, кто сейчас бездумно отбрасывает предположение Кусто. Возможно, когда-нибудь подобная операция и в самом деле окажется по плечу любой хирургической клинике. Не будет недостатка и в добровольцах «перековаться». Конечно, нет смысла подвергать себя подобной переделке просто так, из любопытства. Но океанавтам – обитателям подводных обсерваторий и рудников на дне моря, ученым-мореведам и подводным археологам – такая операция оказалась бы очень полезной.

Свою идею Кусто высказал лет пять назад. Сейчас ученые – физиологи и конструкторы – переходят от слов к чертежам и экспериментам. Изобретение Эйреса – лишь одна из первых ласточек, знаменующих появление людей новой «расы» – Гомо акватикус.

А вот еще один обнадеживающий эксперимент. Его провели недавно сотрудники Вестминстерского госпиталя в Лондоне С. Фельдман, Дж. Хойл и Дж. Блэкберн. Их опыт как бы перекидывает мост между гипотезой Кусто и реальностью.

Экспериментаторы вводили кислород непосредственно в кровеносные сосуды животных, полностью отключив легочное дыхание. Самое любопытное, что при этом использовался не чистый кислород, а перекись водорода, которая впрыскивалась в аорту. Обогащенная артериальная кровь поступала во все органы животного. При этом перекись водорода постепенно разлагалась на воду и кислород.

Решающее значение в этом эксперименте имеет дозировка и скорость подачи перекиси водорода. При излишке ее в организме высвобождается слишком много кислорода, который не успевает ни раствориться в крови, ни прикрепиться к «вакантному» гемоглобину, и тогда в кровеносных сосудах могут образоваться пузырьки газа, как при кессонной болезни. Чтобы этого не произошло, необходимо тщательно рассчитать нужный для «дыхания» запас вещества.

Английские физиологи ежеминутно впрыскивали в аорту кошки один кубический сантиметр перекиси водорода. Этого оказалось достаточно, чтобы животное могло полностью «выключить» свои легкие и дышать газовой смесью, искусственно введенной в организм…

* * *

В октябре 1964 года в Геную, на родину Христофора Колумба, съехались со всех концов света делегаты. Они собрались на Генеральную ассамблею Всемирной федерации подводной деятельности.

Через несколько дней участники ассамблеи покинули зал заседаний и в сопровождении корреспондентов поднялись на борт корабля «Торрегранд». Прогромыхали якоря, и судно вышло в открытое море.

Президент Всемирной федерации Жак-Ив Кусто торжественно огласил «Декларацию о взятии власти над глубинами моря».

Затем свиток с текстом «Декларации» заключили в бронзовый сосуд, украшенный эмблемой Всемирной федерации и вымпелами стран – участниц Федерации подводной деятельности. Звучит команда, и капсула с легким всплеском скрывается в безднах моря…

Этот день, 12 октября 1964 года, Всемирная федерация объявила первым днем первого года Подводной эры. Чтобы увековечить начало Подводной эры, было решено установить бронзовый монумент на дне Средиземного моря. Это будет первый в мире подводный памятник – в честь пионеров морских глубин.

– Итак, мы вступили в новую эру – эру гидрокосмоса, – сказал Кусто. – Настал золотой век подводных исследований. Он откроет человечеству всю красоту и богатство нашей планеты, большая часть которой, скрытая под водой, так долго была недоступна людям.