Клатратный стазис

Клатратный анабиоз (от лат. clat(h)ratus – замкнутый и от лат. anabiosis – возвращение к жизни) или сокр. клатобиоз – существование организмов и их частей в состоянии временного обратимого прекращения жизнедеятельности в результате выведения свободной (биологически активной) воды из биохимических взаимодействий в клетках [«анабиоз» по Голдовскому А.М.] – путём образования клатратов.

Но клатобиоз – это совершенно самостоятельное, неизвестное ранее науке проявление жизнеспособности («клатратный стазис»). К обычному, так называемому «криоанабиозу» [Голдовский А.М.] он не относится (смотри далее).


История открытия

Время открытия клатратного анабиоза уходит к 1980-м годам. – Именно тогда персональная Академическая Группа академика Кованова В.В. при Всесоюзном научном центре хирургии (самостоятельное научно-исследовательское подразделение АМН СССР) впервые экспериментально обнаружила и теоретически обосновала неизвестную ранее науке закономерность. (С основной научной деятельностью коллектива можно ознакомиться, прочитав статью «Цель – химический анабиоз, или вторая жизнь формалина» в журнале «Наука и жизнь» №7 за 1985 год. К сожалению, в силу различных причин, находка до сих пор ЕЩЁ не внесена в реестр научных открытий!

Суть данного, не смотря ни на что, безусловно, ОТКРЫТИЯ заключается в том, что биологические объекты, насыщенные способными к гидратообразованию постоянными составными частями атмосферного воздуха (азот, кислород, аргон, криптон, ксенон) и непостоянными, или же случайными примесями (углекислый газ, угарный газ, сернистый газ, метан, сероводород, окислы азота и другие), в условиях низких температур и повышенного давления остаются в жизнеспособном состоянии (жизнеспособность – свойство жизнеспособной структуры продолжать жизнедеятельность или возобновлять её при временном перерыве жизнедеятельности [Голдовский А.М.]). То есть, переходят к анабиозу! Тогда же сотрудники академгруппы впервые выдвинули предположение, что клатобиоз может повсеместно встречаться не только на Земле, но даже и в космосе. Идея существования в природе совершенно нового вида анабиоза приобретает всё больше сторонников, так как достоверность клатратного анабиоза продолжает подтверждаться в работах других независимых авторов:

1) http://www.strf.ru/material.aspz? CatalogId=222&d_ no=23846;

2) http://www.rae.ru/upfs/pdf 2012/04/2012_04_32.pdf;

3) http://www. akela.ru/science/ library/article/74;

4) http://www-sbras. nsc.ru/HBC/hbc.phtml? 6+500+1

5) http://www.Arsenal-HR.ru/ club/group/10/blog/153/

На основе обнаруженной закономерности, авторами открытия создано оригинальное изобретение, защищённое патентом (19) RU(11) 2 268 590 C1 (51) МПК A01N 1/02 (2006.01): «Способ криоконсервации органов и тканей in situ» Патентообладатель ГБОУ ВПО «Первый московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова». Изобретение удостоено золотой медали на VII Московском международном салоне инноваций и инвестиций. Может быть применено в медицине, биотехнологии, ветеринарии, животноводстве, хранении продуктов питания, научных исследованиях и даже сфере ритуальных услуг (смотри ниже «нетленные метановые гроба»).


Теоретические предпосылки

Каковы же теоретические предпосылки, что легли в основу столь необычной разработки? Рассмотрим их. Ряд газов и жидкостей образует гидраты. В том числе, большинство компонент воздуха атмосферы. Газовые гидраты принадлежат к типу клатратов и представляют собой рыхлые кристаллические структуры. Они состоят из объёмного матричного каркаса, образованного сцепившимися молекулами одного вида, например, воды («хозяин») и из внедрённых в эту ажурную сетчатую конструкцию посторонних молекул другого вида, например, каких-либо рабочих газов («гость»). Причём, синтезируются указанные соединения при жёстком условии, что возникающее каркасное вещество обладает пустотами, а сам адденд помещается в образующиеся, соизмеримые с ним отсеки-ячейки этой пространственной сетки. Но для надёжного закрепления «гостя» в полости «хозяина» необходимо содействие низкой температуры и повышенного давления (или даже высокого). К примеру, такие молекулярные образования могут появляться после воздействия сжатых инертных газов (относятся к постоянным, но не основным составным частям воздуха) на кристаллизующуюся переохлаждённую воду. К тому же, геометрические параметры данных межмолекулярных ёмкостей соответствуют внешним размерам всех других постоянных и непостоянных (случайные примеси) составных частей воздуха земной атмосферы. Что позволяет входящим в количественный состав воздуха, способным к гидратообразованию молекулам азота, кислорода, аргона, криптона, ксенона, углекислого газа, угарного газа, сернистого газа, метана, сероводорода, окислов азота и другим, относительно легко вписываться во внутренние отделы ажурной матрицы. Считалось, что на фоне соответствующих низких температур (величины от 0° С и ниже, вплоть до -196° С), даже при нормальном атмосферном давлении, многие газовые гидраты уже стабильны. Но стало возможным получать гидраты в устойчивом состоянии и при слабоположительных температурах, если прикладывать давление, большее, чем атмосферное. Так, например, клатраты ксенона стабильны при 275 К и 0,15 Мпа. А такие, совсем не жёсткие условия сразу позволяли приступать к изучению процессов гидратообразования непосредственно в биологических объектах – ведь отпадала всякая необходимость в последующих очень сложных, порой совершенно бесполезных декомпрессионных мероприятиях. Чем и не преминули тут же воспользоваться многие из биологов-естествоиспытателей.


Биологический аспект

На основе использования тяжёлых инертных газов аргона, криптона, ксенона, ранее, другими исследователями было показано, что в процессе образования гидратов газов при пониженных температурах (положительные околонулевые температуры) может быть задействована организменная вода. – В данном случае, при построении гидратных структур захватывается некоторое количество свободной (биологически активной) воды [Голдовский А.М.]. В результате чего, она частично иммобилизуется и выводится из биохимических взаимодействий. Таким образом, образующиеся по всему объёму клетки при небольших положительных температурах и повышенном давлении твёрдые микрочастицы, состоящие из микрокристаллогидратов этих благородных газов, забирают на себя в процессе строительства некоторое количество активной воды. Что и способствует незначительному снижению клеточного метаболизма. На этом эффекте основана известная многим криобиологам «экспериментальная консервация тканей и органов в условиях пониженных температур и гипербарии инертными газами». Но, даже по завершении полного гидратообразования, назвать «анабиозом» данное проявление никак нельзя, так как из-за остаточного содержания в клетке всё ещё незадействованной активной свободной воды (жидкой и в значительных количествах), время такой, именно, клатратной консервации (собственное определение) ограничено.

Всё же, наиболее эффективным для стабилизации гидратов инертных газов считается диапазон отрицательных температур. К тому же, при этих значениях, оставшаяся от строительства незадействованная свободная вода иммобилизуется и естественно – путём образования обычного льда. К сожалению, подобные работы на отрицательном температурном участке ни кем из учёных не проводились. По всей видимости, из-за опасения столкнуться с так называемый «низкотемпературным повреждением». Поэтому, прямым продолжением нетрадиционного направления явилась данная, аналогичная разработка, отличающаяся от предыдущих исследований только тем, что в качестве рабочих, применены уже низкие температуры. Но в этом отличии и кроется её абсолютная новизна!


Концепция клатратного анабиоза

Итак. В академической группе, изучающей, как было отмечено ещё в начале статьи, проблемы «химического анабиоза», сформулирована и концепция клатратного стазиса. Основана она на множестве известных научных фактов. Дело в том, что к этому времени охлаждение биологических объектов под повышенным давлением было уже отработанно многими отечественными и зарубежными учёными, причём, достаточно успешно и стало нормой для лабораторных исследований (но не для клиники). Сформировалась и сама методика проведения подобного эксперимента. Даже прослеживалось некое научное соперничество между авторами-пионерами направления, постепенно, на глазах, перерастающее в самую настоящую борьбу за лидерство. По результатам экспериментов разных научных школ накопилась большая база данных. К сожалению, стало понятным, что клатратная консервация, то есть консервация при слабоположительных температурах, хотя и впечатляла своей продолжительностью, но была строго лимитирована по времени (максимум 8 дней). Поэтому, к ней вообще не приемлемо такое понятие, как «анабиоз». Не смотря на это, диапазон низких температур, с целью повышения эффективности данной экзотической консервации для достижения анабиоза, никто вообще так и не рассматривал. В связи с этим, команда Кованова и выбрала для себя совершенно необычную стратегию дальнейших действий.

В обосновании генерального замысла лежало вполне научное предположение, что в случае переноса указанной модели в неисследованную ещё область отрицательных температур, микрокристаллогидраты составляющих воздуха, будучи по своей сути известными инициаторами кристаллизации (так называемые «кристаллические зародыши») начнут провоцировать во всём биологическом объёме масштабную кристаллизацию оставшейся свободной воды. Клатраты должны были стать своеобразными «дирижёрами», которые при переходе к отрицательным температурам возьмут на себя управление обычным льдообразованием в клетке. Но предполагалось, что суммарная гибридная кристаллизация ещё при умеренно-низких температурах позволила бы абсолютно всю активную клеточную воду вывести из биохимических взаимодействий. (Сотрудники академгруппы ввели в медико-биологический лексикон определение «гибридная кристаллизация» для такого сложного вида кристаллизации.) К тому же, руководящую идею подкрепляли и те, известные всем криобиологам теоретические выкладки, что кристаллизация, развивающаяся без самого «фронта кристаллизации», а сразу по всему объёму замораживаемого объекта, вообще не должна вызывать повреждений.

А теперь охарактеризуем более подробно научное положение, выдвинутое в качестве данного научного открытия. По Голдовскому было известно, что снижение содержания свободной (биологически активной) воды есть физико-химическая основа перехода к любому виду анабиоза организмов и их частей («анабиоз в результате высыхания», «анабиоз в результате глубокого охлаждения», «анабиоз в результате нахождения в среде с высокой концентрацией солей и высоким осмотическим давлением»). То есть, переход к какому-либо виду анабиоза происходит всегда или при отнятии воды из клеток (высушивание и осмос), или при её иммобилизации (замораживание). К тому же, ранее считалось, что при анабиозе в результате охлаждения, иммобилизация свободной воды происходит только путём образования обычного льда (в виде кристаллов или в аморфном состоянии). Ещё было известно, что свободная вода в клетках не замерзает полностью вплоть до – 196° С. Присутствие же, пусть и незначительного количества активной воды в виде жидкости, способствует процессам распада, что существенно ограничивает продолжительность криоконсервации (криоконсервация – длительное сохранение биологических объектов в жизнеспособном состоянии путём их глубокого замораживания [Белоус А.М.]).

Действительно, при появлении в биологических клетках зародышей льдообразования в виде клатратных структур, эти микрочастицы, в случае дальнейшего охлаждения объекта, сами становятся инициаторами кристаллизации свободной воды. – Большая часть её при слабоположительных температурах всё ещё остаётся незадействованной, даже по завершении клатратообразования полностью. К тому же, появившиеся поодиночке или же в виде гроздей-конгломератов квазиледяные тела, распределены по внутреннему объёму клетки неравномерно и их здесь относительно мало. Несмотря на это, при переходе к замораживанию, процесс сложной, «комплексной кристаллизации» (собственное определение), начавшийся ещё с момента образования клатратов, идёт, от начала до конца, сразу по всему охлаждаемому объёму. В том числе и по межклеточному пространству. Что само-по-себе, как уже отмечалось, совершенно не опасно для клеточных структур, в том числе и в случае глобального замонолитенивания.

Предположение, что такая тактика выбрана правильно, базировалось на следующем. Имелись косвенные подтверждения, что окончательная иммобилизация активной жидкости завершается даже при небольших значениях умеренно-низких температур. Рассмотрим связанные с этими позитивными наблюдениями конкретные научные факты. Так, многочисленные сообщения о наличии в различных древних льдах Земли сверхдлительного анабиоза (миллионы лет!) позволяют со значительной долей уверенности говорить, даже не опираясь на инструментальные методы, о том, что кристаллизация свободной воды в найденных здесь объектах была совершенно полной. Несмотря на местные, ещё, казалось бы, недостаточно-низкие для такого процесса температуры. А иначе и быть не могло: процессы диссимиляции, развивающиеся при присутствии любого количества свободной воды, за столь значительные сроки свели бы жизнеспособность к нулю! В частности, к подобным проявлениям относится обнаруженное в Антарктиде, получившее статус научного открытия «Явление сверхдлительного анабиоза у микроорганизмов» [Абызов С.С.]. К сожалению, хотя авторы всех тех ледовых находок и подтверждают, что данные объекты действительно пребывают в некоем парадоксальном состоянии, не вписывающимся в классические рамки, но никто из них совершенно не раскрывает самого механизма сохранения жизнеспособности. Или же, в отдельных случаях, старые авторы ссылаются на возможную комбинацию из известных видов анабиоза.

А вот теперь обратим внимание на самое главное несоответствие. Дело в том, что газовые гидраты – это абсолютно самостоятельный класс соединений (так называемые «соединения включения»), поэтому, ни каким льдом вообще не являются, так как не относятся ни к одному из 11 типов льда! Хотя, внешне очень похожи. Следовательно, клатобиоз ни как не может быть причислен к известному криоанабиозу, при котором тотальная иммобилизация всей свободной воды в клетках без участия клатратов заканчивается лишь при -196° С; и происходит только путём образования обычного льда (в виде кристаллов или в стеклообразном состоянии). Сама же такая кристаллизация наступает от периферии к центру в виде «фронта кристаллизации». То есть, в классическом случае имеют место быть градиенты температур и давлений, со всеми вытекающими разрушительными последствиями для содержимого клеток. В случае же, якобы, комбинированной ситуации из нескольких видов анабиоза, к чему апеллируют авторы тех ледовых находок, вожатым всё равно должен был стать классический криоанабиоз. Вывод, подразумевающий коллективизм известных видов анабиоза, ни как не разрешает проблему.

Из всего сказанного становится понятным, что компоненты атмосферного воздуха уже при умеренно-низких температурах в состоянии эффективно связывать активную клеточную воду. И они это делают! Прямо, за счёт образования газовых гидратов, и косвенно, инициируя ими же дальнейшую её кристаллизацию.

Подтверждение достоверности

Первоначально, в чётком экспериментальном подтверждении нуждалась сформулированная концепция. В связи с чем, были проведены уникальные опыты, целью которых являлось определение принципиальной возможности, как таковой, криоконсервации биологических объектов, насыщенных гидратообразующими веществами, относящимися к компонентам атмосферного воздуха. То есть однозначно подтверждающие саму возможность осуществления клатратной криоконсервации.

Для проведения пробного тестирования спорной идеи, была разработана малая барокамера-капсула, представляющая из себя миниатюрный сосуд высокого давления с габаритными размерами, выбранными специально под горловину стандартного 24-литрового сосуда Дьюара. Исследовательская криокапсула позволяла вести экспериментирования с животными клетками, тканями, органами и использовать для этого как отдельные газы, так и их смеси. Микроагрегат мог помещаться в различные хладагенты. И обычный лёд, и холодный воздух морозильной камеры холодильника, и «сухой лёд», и пары жидкого азота, и сам жидкий азот и другие. Испытательная барокамера была рассчитана на максимальное рабочее давление в 155 атмосфер, что позволяло, наряду с выбором определённой рабочей температуры, варьировать так же и этим параметром (в сторону уменьшения от указанной величины). (Кстати, на этой микроустановке можно апробировать, для повторения авторских опытов, как газовые смеси на основе метана, так и сам чистый метан!) Согревалась барокамера-капсула или медленно (естественным путём при комнатной температуре), или быстро (горячим воздухом и водой). В криобарокамере успешно замораживали клетки (сперматозоиды человека), ткань (кровь собаки и крысы), органы (сердце крысы).

Эксперименты решено было проводить только на высшем млекопитающем, например, лабораторной крысе. В процессе проектирования большой барокамеры, возникли сложности чисто технического характера, но которые поменяли весь сценарий дальнейших исследований. Дело в том, что для образования клатратов азота и кислорода необходимо создавать значительно более высокое давление, чем для других составляющих атмосферного воздуха (наибольшее для азота). И, как следствие, обязательное в таком случае последующее применение для млекопитающего многоступенчатой декомпрессии. Что означало значительное усложнение и так достаточно энергоёмкого исследовательского инструментария. В некоторой степени, такой подход даже ограничивал, по субъективным причинам, проведение опытов на целостном организме, длящихся порой, вместе с реанимационными мероприятиями, по нескольку суток: требовалось существенное дополнение как по материальному обеспечению, так и по исследовательской бригаде, причём, из специально обученного состава.

В то же время было известно, что при нормальном атмосферном давлении температура диссоциации некоторых других постоянных составных частей воздуха, таких как тяжёлые инертные газы ксенон, криптон, аргон, меняется в приемлемых пределах: -3,4° С; для ксенона, -27,8° С для криптона, -42,8° С для аргона. А что бы закрыть видимый температурный пробел от 0° С до -3,4° С, не охваченный в начале замораживания стабильным гидратообразованием, достаточно было выбрать в качестве рабочего, давление диссоциации гидрата ксенона при 0° С, равное 1,5 атмосфер. Затем, снять вообще и его! Кроме того, при данной величине давления, необходимость в проведении последующей декомпрессии отпадала совсем. Выбор в качестве хладагента жидкого азота объяснялся возможностью тестирования сразу всего диапазона низких температур (от 0° С до -196° С), с учётом вымораживания в биологическом объекте ксенона при -111,5° С, криптона при -156,6° С, аргона при -189,4° С. Что должно было продемонстрировать реальную возможность проявления клатобиоза даже в жёстких условиях открытого космического пространства. Кроме того, было известно, что при температуре жидкого азота (-196° С) гарантированно гибнет всё живое, если не применять известные методы криозащиты.

Продолжим дальнейшее обоснование достоверности проекта. По мнению авторов разработки, экспериментальные данные, полученные с помощью пусть и не всех, а только отдельных компонент атмосферного воздуха, вполне подтверждают достоверность открытия. – Газовые гидраты имеют одинаковые кристаллические решётки, следовательно, физико-химические процессы в биологических объектах развиваются, по всей видимости, по одной схеме. А потому, в соответствии с приведёнными теоретическими положениями и на основе предыдущих наработок на малой барокамере, для большого криососуда была выбрана газовая смесь из ксенона, криптона, аргона, а в качестве рабочего давления взяты те же 1,5 атмосфер. Но камеру, всё же, рассчитали с запасом, на давление в 15 атмосфер, с учётом тестирования в будущем иных газовых смесей на основе криптона (14,5 атмосфер – давление, необходимое для получения гидрата криптона при 0° С) и отработки, в связи с выбором такого давления, сложных многоступенчатых декомпрессионных мероприятий.

Предварительные испытания большой барокамеры ещё при нормальном атмосферном давлении показали реальную возможность достижения максимальной глубины гипотермии 0° С простым поверхностным охлаждением целостного организма крыс ледяной водой, причём, со 100% выживаемостью животных. – 1. «Обратимая глубокая гипотермия целостного организма крыс». Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 1989, 5, 543-545. 2. «Выбор скорости согревания организма после экспериментальной глубокой гипотермии». Институт проблем криобиологии и криомедицины АН УССР. В сб.: Экспериментальное и клиническое обоснование методов криомедицины. Харьков, 1988, 160-164. Поэтому, данная методика обратимого охлаждения, с проведением искусственной вентиляции лёгких в процессе развития глубокой гипотермии, стала базовой моделью для всего проекта. В последующих экспериментах, так же при нормальном атмосферном давлении, дополнительно, на фоне искусственной вентиляции лёгких производили принудительную ингаляцию выбранной рабочей смесью из трёх тяжёлых инертных газов. Было замечено, что в случае приостановки опытов на любом участке гипотермии, все экспериментальные животные легко и без потерь выводились обратно к исходной нормотермии. По всей видимости, благодаря известным наркотическим свойствам тяжёлых инертных газов и развивающейся гипотермии, у млекопитающих индуцировалось гипобиотическое состояние (гипобиоз – сниженная жизнедеятельность [Тимофеев Н.Н.]).

Принципиальная возможность, легко осуществимая с помощью простой ингаляции, насыщать инертными газами целостный организм живого животного, а значит и все его органы, способствовала выбору окончательной схемы криоконсервации – in situ («на своём месте»). Организм, насыщенный таким способом данными газами, относящимися к постоянным составным частям воздуха, помещался в условия низких температур и повышенного давления и охлаждался до -196° С. Необходимо отметить, что в проекте присутствуют элементы, обладающие и сегодня патентной чистотой (несущие в себе явный коммерческий характер). Поэтому, в разработке есть своё НОУ-ХАУ: одновременно с постоянными составляющими воздуха применялись некоторые непостоянные – в качестве добавок. Но с учётом малой концентрации последних в естественных условиях, в эксперименте их использовали так же в малом разведении. Необходимо лишь сказать, что из всех газов-добавок наиболее показателен метан!

В дальнейшем, для проведения тестирования жизнеспособности того или иного объекта, замороженный организм крысы вместе с установкой отогревали до 0° С, вынимали из барокамеры и производили забор интересующего биологического материала. Например, сердца. Известно, что пересадка органов у мелких лабораторных животных – наиболее адекватный метод оценки жизнеспособности трансплантата в эксперименте (демонстрационный и самодостаточный, то есть самый настоящий «экспресс-метод», не нуждающийся вообще в биохимическом обеспечении). А гетеротопическая пересадка сердца у крыс на магистральные сосуды брюшной полости по Abbott – наиболее удобная для таких целей хирургическая манипуляция. Консервированное сердце полностью восстанавливало свою сократительную активность через 3,5 минуты после коронарной перфузии. Эти данные вполне укладывались в выдвинутую разработчиками концепцию клатратного стазиса.


Распространение в природе

Клатратный анабиоз был обнаружен академической группой в уникальных лабораторных условиях. Но, оказывается, он широко распространён и в окружающей среде. Как выяснили авторы данного открытия, бактериям, попавшим в антарктический лёд (господствующие температуры -55° С, -57° С [Абызов С.С.]), погребённые почвы вечной мерзлоты (температуры ещё выше!) и во все другие многочисленные подобные ледниковые зоны Земли миллионы лет назад, помогли остаться в живых именно атмосферные газы, образовавшие в клетках клатраты. В соответствии со своими критическими значениями, вслед за тяжёлыми инертными газами, в работу здесь последовательно вступают и другие составляющие. Но при этом, по мнению академических естествоиспытателей, наиболее значимая роль из всего списка задействованных газов принадлежит метану. Так команда Кованова впервые смогла разрешить известный парадокс, напомнив научной общественности, что умеренно-низкие температуры, при которых указанные биологические находки пребывали в жизнеспособном состоянии, были явно недостаточны для столь длительных сроков естественной криоконсервации (7,5 миллионов лет для вечной мерзлоты!). В связи с тем, что вышеприведённые научные факты ни как не могли быть объяснены с позиций известных представлений об анабиозе, московские исследователи, поэтому, и выдвинули свою клатратную версию.

Постоянные и переменные составляющие атмосферного воздуха предстают в необычном для себя качестве. Поэтому, учёные-теоретики из группы академика отнесли их к совершенно новому классу криозащитных веществ – «газовые (клатратные) криопротекторы». По аналогии с хорошо известными и широко применяемыми сегодня обычными жидкими криопротекторами (глицерин, диметилсульфоксид, этиленгликоль, пропиленгликоль и другие). Таким образом, открытие клатратного анабиоза коренным образом изменяет многие сложившиеся представления в области биологии и, в частности, в криобиологии. В перспективе, для целей криоконсервации возможно использование не только отдельных газов и их смесей, относящихся к компонентам атмосферного воздуха, но и иных гидратообразующих веществ. Вполне возможно применение обычных жидких криопротекторов в сочетании с криопротекторами нового типа. Оптимальная смесь из этих веществ и есть так необходимый для будущей альтернативной криобиологии «Суперкриопротектор».

Важно заметить, что в биологических объектах, пребывающих ныне в анабиотическом состоянии в различных регионах Земли, рабочей основой для гидратообразования могли когда-то стать даже отдельные локальные выбросы газов, относящихся лишь к некоторым компонентам атмосферного воздуха (например, выбросы метана, сероводорода и др.). Понятно, что клатратный анабиоз повсеместно проявляет себя не только на дне озёр, морей, океанов, но и в самой их студёной глубоководной толще (в качестве примера можно сослаться на поднятые из воды глыбы метана, как оказалось, напичканные жизнеспособными микро- и макроорганизмами). А парадоксальное возвращение к жизни тритонов - «иглозубов» (заметьте, достаточно крупных биологических объектов), которых постоянно находят в вечной мерзлоте Якутии, насквозь пропитанной гидратами, в основном метана, также свидетельствует в пользу нового вида анабиоза. Встречается он и на леденящих высотах в атмосфере планеты (занос жизнеспособных микроорганизмов постоянно циркулирующей атмосферой в Антарктику). Такое экзотическое проявление жизнеспособности сотрудники Кованова охарактеризовали как «клатратная (гидратная) машина времени». Ими впервые было показано и то, что из всех газов-соучастников естественной клатратной криоконсервации, главную защитную роль исполняют именно гидраты метана (когда он присутствует). К тому же, в свете клатобиоза легко находит объяснение известная гипотеза первичного осеменения Земли из космического пространства (так называемая «панспермия»). Ведь клатраты различных газов могут существовать в полярных шапках Марса, кольцах Сатурна, кометах, астероидах и так далее. По твёрдому убеждению авторов данного открытия, именно клатратный анабиоз – распространитель элементов Жизни и непосредственно по Земле, и по бескрайним просторам Космоса!


Практическое значение

Возможности применения в народном хозяйстве нового класса криозащитных веществ безграничны. Например, можно надёжно и неограниченно долго сохранять нежнейшее мясо криля. Как известно, оно подвергается ферментативному распаду сразу после вылова животных. Даже, если они находятся под защитой холода, в обыкновенной морозильной камере (при умеренно-низких температурах). Поэтому, основная, наиболее надёжная технология сохранения крабов, омаров, лангустов, креветок и подобных им такова: тут же после улова, прямо на плавбазе, животных обязательно варят, затем замораживают и только тогда отправляют потребителю. То, что поставляется в замороженном, но изначально сыром виде, активно распадающаяся мёртвая ткань (с накоплением у человека опасных токсинов и вытекающими из-за их агрессивного воздействия отдалёнными негативными последствиями). Этим уникальным способом можно так же неограниченно долго сохранять и хрупкие ягоды. Например, малину, вишню, смородину и так далее. После хранения, их нежная, сочная мякоть останется такой же, как словно бы плоды только что сорвали с ветки. – На внешних поверхностях организмов и их частей есть оболочки, трудно-проницаемые для обычных жидких криопротекторов, или же вообще не проницаемые. Например, у семян растений, у икринок рыб. Так вот, эти естественные природные преграды для газогидратных криопротекторов абсолютно прозрачны! При этом, добавка к рабочим газам отдельно метана, пусть и незначительная, должна привести к резкому, скачкообразному повышению эффективности клатратной криоконсервации.

Благодаря обнаружению клатратного анабиоза, уже сегодня стало вполне реальным вводить в анабиотическое состояние любые по размерам и сложности биологические объекты. Причём, как растительного, так и животного происхождения. Но нет возможности в кратком изложении перечислить всё то, где данная универсальная разработка могла бы найти применение. Известно, что в свете любого революционного открытия, следом идёт порядка двух-трёх тысяч выдающихся изобретений. Широчайшее поле деятельности для будущих исследователей!


Метановый пантеон

В качестве примера остановимся и на модной сегодня крионике. По сути, ещё изначально, уже в момент своего появления на свет, это был мертворождённый ребёнок (ДА ПРОСТЯТ МЕНЯ КРИОНИЦИСТЫ ВСЕХ МАСТЕЙ ЗА ТАКОЕ КОЩУНСТВО). Как её не пытались реанимировать, в таком бесперспективном качестве она остаётся и сегодня. И вот почему. Во-первых, заморозить объёмные биологические объекты путём обычного теплосъёма, чтобы при этом ещё и не было вообще никаких механических повреждений, в принципе не возможно (см. предыдущие главы). Видите ли, строгая наука теплофизика нагородила всевозможные баррикады в виде градиентов температур и давлений [Белоус А.М., Кирпатовский В.И., Шумаков В.И.]. Не сомневайтесь, непроходимые! Только их отсутствие могло бы разрешить ситуацию. Во-вторых, и на пути витрификации млекопитающего стоит пока непреодолимое препятствие, сводящее все усилия экспериментаторов на нет. Это гематоэнцефалический барьер). Он предохраняет мозг от любых вредных химических воздействий. Фильтруя необходимые мозгу вещества от ненужных и агрессивных, биологический барьер защищает серое вещество от поражения. Не проникают в нейроны в изначальном своём виде и обычные жидкие криопротекторы. Для клатратных же криопротекторов гематоэнцефалический барьер не является препятствием. В качестве примера остановимся всего лишь на одном газе – метане. Но из всех предыдущих рассуждений становится понятным, он способен творить чудеса. Пока же, эти потуги крионистов, как говорится, от лукавого. Очередной замысловатый способ развода состоятельных людей и отнятия у них денег. И более ничего! Но выход из этой некрасивой истории есть…

Рассмотрим, как применительно к крионическим целям видится простейшая клатратная установка (модель-основа, от которой всем желающим можно будет плясать далее и создавать, в действительности, что-то серьёзное). Известно, при 0° С гидрат метана стабилен под давлением порядка 25 бар (250 метров). В случае роста температуры, необходимое для соответствия давление также должно быть увеличено. Так, при температуре 4,4° С для образования гидрата метана требуется уже 42,2 атмосфер. При нормальном же атмосферном давлении, данный гидрат сохраняет устойчивость при соответствующей температуре около -80° С. Так вот. Человеческое тело, предварительно, ещё при положительных температурах помещённое в специальный прочный сосуд с чистой метановой средой и насыщенное там же, в метановой атмосфере, этим газом, причём, самым простым способом, всего лишь благодаря приложению определённого избыточного внешнего давления в течение какого-то времени, готово, затем, для дальнейшего охлаждения. Но какую температуру взять как рубежную, а какую оставить в качестве фона для постоянного хранения?

В качестве относительно дешёвого хладагента можно выбрать так называемый «сухой лёд». Известно, что при нормальном давлении температура перехода двуокиси углерода (СО2) из твёрдого состояния в газообразное равна -78,5° С. Видимая разница в вышеприведённых значениях, во-первых, температуры, необходимой для стабилизации гидрата метана (-80° С), во-вторых, реальной температуры замёрзшего углекислого газа (-78,5° С), указывает на то, что гидраты метана, в конце концов, окажутся в метастабильном состоянии. Но температурные возмущения при этом будут столь ничтожны, что известный эффект самоконсервации гидратов (в данном случае, безусловно, положительный) обеспечит, с запасом, сохранение их стабильности.

Из этих, казалось бы, пространных рассуждений, вытекает самая, что ни на есть, простая и позитивная конкретика. Вот она. Тела, предварительно обработанные таким способом метаном при положительных ещё температурах в сосуде высокого давления и охлаждённые там же до -80° С, затем можно будет хранить при нормальном атмосферном давлении, только и всего что, обложив их сухим льдом. В принципе, неограниченное время, лишь не забывай подкладывать ледку. Даже в самом наипростейшем саркофаге, в виде всем знакомого, своей трагической неизбежностью, классического деревянного ящика, но слегка усовершенствованного, обшитого примитивнейшей теплоизоляцией («нетленные метановые гроба»). Усложните конструкцию и продвиньте технологию, и… вас ждут великие дела! Задел возможностей для всех крионических компаний, уже поднаторевших на обычных криопротекторах, но из-за этого своего ошибочного, изначально тупикового выбора, пребывающих в глубочайшем кризисе. В том числе и для относительно молодых, недавно вступивших на тот же ложный заокеанский путь (отечественные КриоРус, КриоФридом, КриоКом).

Справедливости ради, тут же необходимо отметить, что попытки справиться с бескомпромиссной природной защитой мозга, какой является гематоэнцефалический барьер, с помощью одних только химических манипуляций, предпринимались неоднократно (преследуя, кроме коммерческой, всё же, и благородную цель, то бишь желая, ради науки, протолкнуть в мозг обычные криопротекторы в изначальном своём виде). Предпринимаются они и сегодня: появились отдельные оригинальные подходы, в некоторой степени даже успешные. Преуспел на этом поприще знаменитый наш соотечественник, известный в широких кругах учёный, криобиолог с мировым именем, Пичугин Юрий Игоревич. Достижения по-настоящему впечатляют, но всё равно, дела его напрасны! Это Сизифов труд. Ни сколько не умоляя достоинств обычных криопротекторов (но только для суспензий клеток, зигот и эмбрионов), в случае крупных объектов (например, для головного мозга) упор необходимо делать, прежде всего, на газовые их аналоги. Жидкие криопротекторы, как не печально, исчерпали себя, да и теплофизика, повторимся снова, со своими жестокими законами-ограничениями – дама непреклонная (см. выше). В дальнейшем можно вернуться и к обычным жидким защитным средам, но уже в виде совместной с газами композиции («суперкриопротектор»). И прежде всего на основе метана. Именно такой выбор, рано или поздно, но всё же, возобладает и станет краеугольным камнем новейшего направления – «Альтернативной криобиологии».


Клатратное бессмертие

На значительно опередившие своё время идеи Роберта Эттинджера («Перспектива бессмертия») повеяла свежая струя (в прямом смысле, воздушная!) новейшей новации, способная, наконец-то, поднять революционное направление на достойную высоту. Расправить опавшие могучие крылья (Крылья Мечты) уже подзабытой сегодня сенсации смогут именно газовые криопротекторы. А реализация с помощью российского открытия задуманного проницательным американцем явится настоящим прорывом не только в крионике, но и в жизни живущих людей. В криобиологии и в криомедицине грядёт самая настоящая революция!

И вот ещё что. Призрачная страна Антарктида, как некая машина времени (а в действительности, самая что ни на есть, настоящая Антарктическая Клатратная Машина Времени, открытая когда-то командой академика Кованова), с помощью газовых криопротекторов перенесла в наши дни микроорганизмы, жившие миллион лет назад. Она способна перебросить и любую другую жизнь, обитающую ныне на Земле, в значительно отдалённое будущее. Что когда-нибудь позволит и человеку, замонолитенному гидратами метана (и еже с ним), совершить скачок через века, к бессмертию!


P.S.

По ходу данной работы внимание уважаемых читателей намеренно акцентировалось на ранее неизвестных, удивительных талантах метана. При этом мы ни сколько не умалили роль в биологических постановках другого, не менее мощного гидратообразующего вещества – ксенона (не так давно только ему пели нескончаемые дифирамбы). – Именно с ксеноном метан легко образует прочные гидратные связи. Ведь было известно, что для образования термодинамически устойчивых двойных гидратов, значительная часть малых полостей у этих соединений должна заполняться молекулами вспомогательного гостя. Например, того же, любимого всеми экспериментаторами ксенона. Хотелось бы отметить, что если метан в биологических опытах – истинный «центровой» (подобно пятому номеру баскетбольной команды), то на молекулах ксенона зиждется успех всего такого показательного выступления.

Итак. Метан, по сути своей, это «пятый элемент» (квинтэссенция) в экспериментах с биологическими объектами. Как настоящий центровой из группы своих спортивных товарищей выделяется помимо роста и габаритов, также атлетизмом и игровыми навыками, так и метан ценен для всей команды гидратообразующих веществ эксклюзивными, присущими только ему достоинствами. Ксенон же, на его фоне – более быстрый, и самое главное, координированный игрок. Именно благодаря этому его качеству удаётся существенно сместить температуру стабилизации к более высоким её значениям. Хотелось бы напомнить вот ещё что. При привлечении малых молекул воздуха, например, кислорода, азота, аргона, криптона, легко добиваются стабильности газовых гидратов при более высоких температурах.



Щербаков Павел Васильевич