Глава 2. Эффекты заморозки и охлаждения
Максимальная и оптимальная температура хранения
Существует четыре основных возможности для выбора температуры хранения, и мы должны принять во внимание теоретические и практические преимущества и недостатки каждой. Это естественные низкие температуры в Арктике и Антарктике, а также температуры твердой углекислоты, жидкого азота и жидкого гелия.
В качестве введения приведем слова доктора Одри У. Смита: «Главный принцип в хранении живых клеток заключается в том, что бы приостановить процессы старения и дегенерации. Когда живые клетки охлаждены, все биохимические процессы, связанные с дыханием, обменом веществ и прочим взаимодействием между цитоплазмой клеток и их окружением, замедляются. Если они охлаждены до температуры ниже –79 C°, при которой углекислота и прочие газы переходят в твердое или жидкое состояние, все химические изменения либо замедляются во много раз по сравнению с нормальной скоростью, либо вообще полностью останавливаются. Старение не должно продолжаться при таких температурах, и должна иметься возможность хранить живые клетки неограниченно долго». (110)
Конечно, «неограниченно долго» это легкое преувеличение, и на самом деле мы знаем, что некоторые клетки, хранящиеся при –79 C°, температуре сухого льда, показывают определенные изменения, а доля живых (оживляемых) клеток снижается с каждой неделей или даже с каждым днем, хотя другие клетки не показали практически никаких изменений даже после нескольких лет. К примеру, Мериман говорит: «В случае крови, замороженной без глицерина, срок значительного разрушения измеряется в днях при –7 °C°, неделях при –8 °C°, месяцах при –9 °C° и годах при –10 °C°. (70)
Это необязательно означает, что сравнительно высокие температуры совершенно безнадежны. Определенные изменения могут происходить, но мало что известно о степени и обратимости этих изменений. Возможно, эти изменения, хотя и «фатальные» согласно современным тестам, на самом деле являются незначительными, ограниченными и, в конце концов, обратимыми. Ведь это не обычное гниение, идущее безостановочно, хотя и медленно; скорее, это несколько отдельных процессов, не полностью прекращенных, и равновесие может быть достигнуто после изменений, которые в перспективе являются незначительными.
Таким образом, мы не можем сразу отклонить иногда встречающееся предложение, чтобы тела хранились в условиях вечной мерзлоты в арктических регионах. Очевидное преимущество такой идеи в отсутствии потребности в значительных инвестициях и обслуживании, а также пониженной уязвимости в случае войны. Тем не менее, даже самая холодная естественная температура значительно выше температуры сухого льда, и, вероятно, слишком высока. Шансы представляются весьма неблагоприятными.
Что касается сверхдлительного хранения, существует почти (но не полностью) общее согласие, что температура жидкого гелия, в районе –27 °C°, самая безопасная. Один из оппонентов этой идеи — доктор Р. Б. Грешам, который отмечает: «Было показано, что после того, как вещество заморожено, термодинамическая активность продолжается до –196 C°, температуры жидкого азота, при которой движение прекращается и отмечается вновь при –269 C°, температуре жидкого гелия… Хотя воздействие этой термодинамической активности на долгосрочное хранения живых клеток неизвестно, в случаях, когда сроки хранения измеряются годами, теоретически желательно поддерживать температуру –196 C°». (36)
Этот аргумент вообще-то не выглядит очень убедительным. «Термодинамическая активность» и «движение» относятся только к определенным неравномерностям в скорости потери тепла с понижением температуры и сопутствующим изменениям в молекулярной структуре или физическом состоянии веществ, в основном, воды. Насколько известно, нет особых причин полагать, что это означает какую бы то ни было нестабильность при фиксированной температуре. Большинство авторов не особо озабочено этой проблемой.
Более серьезное возражение против использования сверхнизких температур в том, что хотя ничего не произойдет после достижения температуры хранения, изменения могут произойти в процессе охлаждения. Другими словами, не стоит использовать температуру ниже, чем это необходимо, поскольку это может привести к ненужным дополнительным проблемам. Во всех температурных диапазонах, большее охлаждение означает большие изменения, а ненужных изменений следует избегать.
С практической стороны, жидкий гелий относительно дорог и сложен в обращении.
Таким образом, скорее всего, произойдет следующее. В настоящее время лучшим выбором является температура жидкого азота. Когда будут построены постоянные сооружения для хранения, вероятно, будет использоваться жидкий гелий. В случае чрезвычайных обстоятельств или крайней экономии, может быть использован сухой лед, который дешев и прост в применении.
Радиационная опасность
Не будет ли замороженное тело, хотя и защищенное от разложения, медленно, но неумолимо «сожжено» естественной радиацией?
Мы знаем, что она окружает нас: космические лучи бомбардируют нас с неба; уран, торий и радий. содержащиеся в камнях и почве, в бетоне и кирпичах, распыляют проникающее излучение, схожее с рентгеновскими лучами; некоторые радиоактивные атомы (радиоизотопы) в наших собственных телах медленно отравляют нас. (В дополнение к этой естественной «фоновой» радиации, существуют и радиоактивные осадки от тестирования ядерного оружия, но они пока что более или менее незначительны.)
Поскольку интенсивность этой радиации невысока, она оказывает только «привычную дозу», которая почти незаметна, поскольку функционирующий организм может исправить большую часть таких повреждений так же быстро, как они появляются. Но все эти дозы, поглощенные телом в замороженном состоянии, должны считаться серьезными; мы должны рассмотреть возможность того, что накопленные повреждения замороженного тела могут стать серьезными по прошествии многих лет.
Изучая имеющиеся данные, мы видим, что это действительно может быть проблемой, но не очень страшной. (Подходящая информация может быть найдена, к примеру, в работе «Эффекты ядерного оружия», Комиссия по атомной энергии США, 1962.)
Единица, обычно используемая для измерения полученной дозы радиации, — это «рем» (rem — roentgen equivalent for man, эквивалент рентгена для человека);[1] нам не нужно техническое описание, но можно отметить, что доза в 100 рем или меньше, не приводит к заметным заболеваниям, доза в 600 рем приводит к серьезной лучевой болезни, требующей госпитализации и профессионального ухода, а доза в 1000 рем или более практически всегда смертельна при существующих возможностях медицины.
Фоновая радиация значительно меняется в зависимости от местоположения, но при среднем уровне можно грубо оценить, что каждый получает дозу примерно в 10 рем в течение 50 лет. Тогда хранящемуся телу потребуется 500 лет, чтобы получить «клиническую» дозу радиации в 100 рем, при которой могут стать заметны первые симптомы, и 3000 лет, чтобы получить опасную дозу в 600 рем. Конечно, эти сроки могут уменьшиться в случае ядерной войны или чрезмерного тестирования ядерного оружия, приводящих к радиоактивным осадкам; но они также могут быть значительно увеличены с помощью не очень дорогих мер предосторожности.
Если хранить тела под землей, в хранилищах, построенных из низко радиоактивных материалов, такие хранилища будут защищать тела от большей части фоновой радиации, оставляя только внутреннее излучение. Оно большей частью состоит из излучения радиоизотопа калия-40, содержащегося, главным образом, в мягких тканях тела.
Доза радиации от калия-40 составляет около 20 миллирем в год. Она не будет меняться со временем, поскольку «период полураспада» (срок, за который излучение уменьшается вдвое вследствие распада половины радиоактивного вещества) составляет для калия-40 более миллиарда лет. Но чтобы накопить дозу в 100 рем потребуется 5000 лет, а для 600 рем срок составит 30 000 лет.
И даже тогда радиационные повреждения будут, бесспорно, значительно меньше, чем повреждения, нанесенные (телам, замороженным раньше всех) грубыми методами заморозки, так что можно предположить, что должно пройти не менее 100 тысяч лет, чтобы радиационные повреждения стали значительными. Мне приходят на ум некоторые чрезвычайные меры, которые можно предпринять, чтобы увеличить это время до миллиона лет и более, но это не будет стоить затраченных усилий.
Большинство из нас будет заморожено продвинутыми методами, изобретенными в следующие 10–20 лет, и будет ждать в замороженном состоянии только решения проблемы старения. В свете взрывного ускорения научно-технического прогресса будет просто поразительно, если для этого потребуется 5000 лет. Поэтому мы можем не придавать значения вредному воздействию радиации.
Тем не менее, в качестве постскриптума стоит успокоить и тех, кто беспокоится о генетических эффектах радиации. Действительно, доза в 100–300 рем, постоянно получаемая каждым человеком в каждом поколении, может со временем привести к такому количеству мутаций, которое поставит человеческий вид под угрозу, если ничего не будет предпринято. Однако мы ожидаем, в конце концов, что сможем научиться контролировать и менять наши гены, наследственную информацию, хранящуюся в наших клетках, а кроме того оживленные замороженные не будут составлять все население. Для индивидуального же беспокойства причин вообще нет: человек, получивший дозу 500 рем, имеет лишь незначительный риск передать какие-то изменения своим детям или внукам. (См., например, статью профессора Муллера в учебнике «Радиационная биология», ред. Александр Холлендер, McGraw-Hill, 1954 г.)
[1] Рем (или бэр — биологический эквивалент рентгена) является единицей измерения биологического эффекта поглощения радиации. Для рентгеновского и гамма- излучений экспозиционная доза в 1 рентген приводит к поглощенной дозе радиации приблизительно в 1 рем. Для других видов излучений используются поправочные коэффициенты.
