Лейденский университет, Соединенные Штаты Америки, 1961. В своей лаборатории молодой доктор Джон А. Килстра поместил белую мышь в герметически закрытую ванночку наподобие маленького гипербарокессона, частично заполненную водой. Затем под давлением стал закачивать туда кислород.
При нормальном атмосферном давлении (1 кг на 1 см2) морская вода содержит 7 мл кислорода в 1 л: рыбы, снабженные жабрами, отлично им дышат. Для дыхания млекопитающего в жидкой среде необходимо, чтобы это соотношение составило 200 мл на 1 л. Сделать это возможно, только значительно повысив давление, вот для чего необходим гипербарокессон. И еще существует масса технических проблем, о них мы говорить не будем. А что же мышь? Помещенная в новую среду, она сначала отчаянно пытается подняться на поверхность, но затем успокаивается, начинает дышать раствором и в конце концов становится настоящим водным животным. По различным причинам, которые надо было бы слишком долго здесь анализировать, мышь не живет обычно больше восемнадцати часов. А это уже огромный успех. Одна из основных причин смерти — высокая вязкость воды, которая в 36 раз больше вязкости воздуха, что вынуждает мышь расходовать в 36 раз больше энергии, чтобы освободиться от воды во время выдоха. Кроме того, от нее требуется вдохнуть и выдохнуть двойное по сравнению с воздухом количество воды для удаления избытка углекислого газа, хотя он и был частично кондиционирован в жидкости благодаря фармацевтической добавке, о которой еще услышат будущие экспериментаторы и которая может продлить время апноэ, снижая действие CO2 на организм. Речь идет о ТНАМ (тринитрокси-метил аминометан, продукт-пробка органического происхождения). Все эти усилия требуют от мышей огромных затрат энергии, в 60 раз больших, чем на воздухе.
Затем проблема осмоса. Мы говорили в главе “Океан в человеке” об определенном сходстве между кровью и морской водой. Однако кровь богаче хлором, натрием, различными ионами, органическими кислотами, протеином и т. д. Необходимо, следовательно, сделать этот раствор для дыхания изотоническим (имеющий одинаково осмотическое давление) по отношению к крови, т. е. обогатить его хлористым натрием до концентрации 9 на 1000.
Для простоты дела доктор Килстра снизил температуру воды до 20° (температура мыши — 40°), что привело к замедлению у животного основного метаболизма и уменьшению его потребности в кислороде.
Но ни одна мышь не прожила больше восемнадцати часов.
Подводные собачки
Через несколько лет Килстра предпринял в лаборатории Университета Дархема в Северной Каролине новые эксперименты подобного рода, но на этот раз на собаках. Особая система позволяла животному, помещенному в гипербарический кессон под давлением 5 атмосфер (6 кг на 1 см2), дышать с минимальным усилием, чего не могла сделать мышь. Физиологический раствор с помощью резиновой трубки проникал непосредственно в легкие и так же выводился из них. Температура собаки снижалась с 40 до 32°. Точность химического состава жидкости, которой она дышала, легко контролировалась. В конце эксперимента легкие освобождались от раствора с помощью вводимого под давлением кислорода. Обычно выживала одна собака из каждых четырех. Но в любом случае, мышь это или собака, животное умирает, если эксперимент продолжается слишком долго, потому что легкие — это не жабры и при дыхании жидкостью не удается с достаточной быстротой удалять избыток CO2 — Увеличение его требует новых порций O2, процесс адсорбции которого ускоряется, повышая, следовательно, опять содержание CO2, и так далее до достижения в конце концов критической концентрации, приводящей к отравлению организма. Порочный этот круг неумолимо ведет к смерти.
Так ли уж необходимо продолжать убивать бедных животных?
Жидкое дыхание у человека
В главе “Океан в человеке” мы уже видели, как человеческий зародыш вчерне, в виде спазм, делает дыхательные движения, пока его легкие находятся в “коротком замыкании”, говоря языком ученого Боталло. Зародыш получает кислород из крови, поступающей через пуповину, связывающую его с материнской плацентой. Конечно же он “дышит” этой амниотической жидкостью, в которую полностью погружен. И в случае некоторых сложных родов, когда младенец не может быть извлечен немедленно, он в конце концов начнет “по-настоящему” дышать амниотической жидкостью в утробе матери, не умирая (при этом “дыхание” будет набирать силу постепенно, иначе легочные альвеолы могут взорваться).