Криоконсервация уже устроила революцию в репродуктивной медицине, предоставив людям возможность хранить в замороженном виде яйцеклетки и сперму.
Следующий шаг – продление периода жизнеспособности крупных внутренних органов человека, предназначенных для трансплантации, – стал бы серьезным прорывом в медицине, который бы спас тысячи человеческих жизней. На сегодняшний день человеческая почка может находиться вне человеческого тела не более двух дней, в то время как сердце способно продержаться всего считаные часы. В связи с этим трансплантация внутренних органов всегда превращается в гонку со временем – нужно как можно быстрее подобрать идеального донора и доставить орган для пересадки, пациента и хирурга-трансплантолога в одну операционную. Каждый день в США погибает дюжина людей из-за того, что не удалось вовремя найти подходящий орган для пересадки. Если бы мы научились эффективно замораживать и хранить донорские органы для их оживления и трансплантации в будущем, количество успешных операций по пересадке внутренних органов определенно стало бы постепенно увеличиваться.
На сегодняшний день это пока еще неосуществимо.
Мы умеем понижать температуру живой ткани с помощью жидкого азота с умопомрачительной скоростью – шестьсот градусов в минуту, однако этого недостаточно. Мы пока что не научились замораживать крупные человеческие органы, а потом полностью восстанавливать их жизнеспособность. И, наконец, мы даже и близко не подошли к тому, чтобы замораживать тело человека целиком, чтобы потом его оживить.
Так что стоило Стори услышать про замерзающую лягушку, он тут же принялся за ее изучение. Как известно, у лягушек те же основные внутренние органы, что и у людей, так что это новое направление его исследований могло принести существенную пользу. Несмотря на все наши современные технологии, мы не умеем замораживать и восстанавливать после заморозки ни один человеческий орган – а тут обнаруживается животное, чудесным образом справляющееся со всеми химическими премудростями и способное замораживать и восстанавливать все свои внутренние органы более-менее одновременно. После многих лет исследований (и многих ночей, проведенных в лесах Северной Канады в поисках древесных лягушек) Стори удалось узнать многое из того, что скрывается за этим таинственным фокусом Rana sylvatica с заморозкой.
Вот что удалось обнаружить ученому: всего через несколько секунд после того как кожа лягушки ощущает критическое падение температуры, она начинает выводить воду из своей крови и клеток внутренних органов, накапливая ее в брюшной полости. Одновременно с этим печень лягушки начинает выбрасывать огромное (для маленькой лягушки) количество глюкозы в кровь, выделяя также дополнительно специальные многоатомные спирты, тем самым стократно увеличивая уровень сахара в крови. За счет всего этого сахара температура замерзания оставшейся в крови воды значительно падает, и она превращается в своеобразный природный антифриз.
Разумеется, в организме лягушки по-прежнему остается немало воды – она просто переносится в те участки тела, где кристаллики льда способны причинить лишь незначительный ущерб и где лед сам по себе может даже сослужить лягушке хорошую службу. Когда Стори препарировал замороженных лягушек, он обнаруживал слои льда, расположенные между кожей лягушки и мышцами лап. Кроме того, в брюшной полости всегда оказывался огромный кусок льда, окружавший внутренние органы лягушки – сами органы были сильно обезвоженными и выглядели сморщенными, словно изюм. Получается, что лягушка аккуратно окружала свои внутренние органы льдом – точно так же люди помещают донорские органы для пересадки в специальные заполненные льдом термоконтейнеры перед транспортировкой. В медицине врачи достают орган, помещают его в полиэтиленовый пакет, который затем кладут в контейнер с ледяной крошкой, чтобы поддерживать его при минимальной температуре, при этом не дав ему замерзнуть.
В крови лягушки тоже остается вода, однако высокая концентрация сахара не только приводит к понижению температуры замерзания, но также сводит к минимуму возможные повреждения, уменьшая размеры все равно образующихся кристаллов и делая их менее острыми, чтобы они не смогли проткнуть или разрезать клеточные мембраны или стенки капилляров. Вместе с тем даже все эти меры не способны полностью защитить лягушку от всех повреждений, однако она и об этом тоже позаботилась. Во время зимних месяцев замороженного сна организм лягушки выделяет большое количество коагулирующего фактора под названием фибриноген [33], который помогает устранить любые повреждения, возникшие в период заморозки.
* * *
С целью противостояния холодам в винограде уменьшается количество воды и повышается концентрация сахара. Теперь мы знаем, что и лягушки спасаются от холода подобным образом. Возможно ли для человека приспособить себя к морозу похожими защитными механизмами?
Является ли совпадением то, что люди с максимально вероятной генетической предрасположенностью к болезни, которая выводит из организма большое количество жидкости и повышает уровень сахара в крови, произошли от людей, живших в тех самых местах, что наиболее всего пострадали от резкого наступления ледникового периода где-то тринадцать тысяч лет назад?
Это довольно спорная теория, однако диабет действительно мог помочь нашим европейским предкам пережить внезапное похолодание позднего дриаса [34].
По мере наступления позднего дриаса любая адаптация к новым климатическим условиям, какой бы неблагоприятной она ни была в нормальных условиях, могла защитить людей от преждевременной смерти и помочь им дожить до репродуктивного возраста. Так, например, у людей с реакцией Льюиса[8] было преимущество в добыче пищи, потому что они были меньше подвержены обморожению.
Теперь представьте себе, что у небольшой группы людей была другая реакция на холод. Круглогодичная отрицательная температура привела к тому, что в их организме стало выделяться меньше инсулина и уровень сахара в крови стал повышаться. Как в случае с древесной лягушкой, это привело бы к понижению температуры замерзания их крови. Частое мочеиспускание поддерживало низкий уровень жидкости в организме.
Недавнее исследование, проведенное Армией США, показало, что в холодную погоду обезвоживание наносит организму минимальный ущерб.
Предположим, эти люди использовали свой бурый жир для сжигания избытка сахара в крови с целью получения тепла. Возможно, у них даже происходило дополнительное выделение коагулирующего фактора для восстановления поврежденных особенно сильными заморозками тканей. Нетрудно понять, что у этих людей было бы достаточно преимущества перед другими, особенно если, как это происходит у древесной лягушки, скачки уровня сахара в крови были бы лишь временными, чтобы увеличить их шансы дожить до репродуктивного возраста.
Существуют довольно привлекательные данные, свидетельствующие в пользу этой теории.
Когда крыс подвергают воздействию отрицательных температур, чувствительность их организма к собственному инсулину снижается. По сути, в ответ на холод они становятся диабетиками, как назвали бы это состояние врачи.
