Перед вами небольшая увлекательная книга писателя Джоэля Курцмена и зоолога-генетика Филиппа Гордона об истории, успехах и проблемах борьбы со старением, за увеличение продолжительности жизни человека. Эта книга — решительный протест против нелепой и трагической несправедливости: почему мы смиренно хороним большинство наших близких в возрасте 65–80 лет, тогда как природой им, да и нам тоже, отведено жить почти вдвое дольше. И этот протест — не бездумный крик души, а результат серьезного размышления над проблемой долголетия, убеждающего в том, что благодаря успехам современной биологии, медицины и техники мы сейчас находимся на пороге становления Человека долгоживущего, Homo longevus.

С самых первых страниц книги авторы стремятся показать, что продолжительность жизни человека определяется по крайней мере двумя главными элементами: наследственностью и средой. В самом деле, трудно не согласиться с известной шуткой: чтобы долго жить, нужно правильно выбрать себе родителей. Добавим: и позаботиться о среде. В качестве среды в книге рассматривается воздействие на человека преимущественно факторов среды физической, но не социальной (между тем как влиянию последней советские ученые придают большое значение). Авторы приводят любопытные данные о возможности увеличения средней продолжительности жизни на 5-10 лет за счет эффективных способов предупреждения и лечения сердечно-сосудистых заболеваний, рака и других болезней. Примерно в таких же пределах человеку позволят продлить жизнь отказ от вредных привычек (курения, употребления алкоголя, переедания, бесконтрольного пользования лекарствами), избегание постоянных нервных и физических перенапряжений, активные и регулярные занятия спортом, научно обоснованная сбалансированная диета и регулярное медицинское обследование. Не забыта и витаминотерапия как одно из испытайных средств предупреждения старения, в том числе пропагандируемое Л. Полингом регулярное потребление больших количеств аскорбиновом кислоты. Подчеркнем, что всем этим моментам укрепления здоровья и отдаления старости в нашей стране уделяется большое внимание.

Курцмен и Гордон критически относятся к нашумевшим в свое время способам омолаживания людей, в том числе к пересадке половых желез, так называемой клеточной терапии и др. Сейчас эти псевдонаучные подходы представляют лишь исторический интерес и служат яркой иллюстрацией того, как ради призрачного возвращения молодости некоторые люди, не задумываясь, готовы рисковать не только своим кошельком, но и собственным здоровьем и жизнью.

Значительное место в книге отведено проблеме пересадки различных тканей и органов и использованию разнообразных технических устройств, позволяющих продолжительное время заменять износившиеся органы человека. Бытует расхожее выражение: "Когда бог создал человека, он забыл изготовить к нему запасные части". Авторы убеждают нас в том, что современный человек в известной мере способен позаботиться об этом сам. В частности, на службу человеку, на поддержание и совершенствование всех его жизненно важных функций могут быть призваны достижения бионики. Уже сегодня эта наука в состоянии обеспечить искусственные слух и зрение, эффективно работающие суставы и конечности, заменить на время поджелудочную железу, легкие, печень, почки и другие органы. Сейчас одной из главных задач является дальнейшая миниатюризация и техническое совершенствование устройств, обеспечивающих надежную и долговременную их работу в организме человека. В связи с пересадкой тканей и органов существенный интерес приобретает проблема их консервации. В книге обсуждается также возможность использования неомортов — субъектов с необратимо разрушенным мозгом, существование которых поддерживается только аппаратами. Получение и "заготовление" впрок органов человека выдвигает на первый план важную проблему установления критериев самого понятия живого применительно к человеку и целый ряд других чисто этических и социальных проблем. Именно этические и социальные аспекты заставляют с особой осторожностью относиться к этим исследованиям. Авторы не прошли мимо шумного криодвижения в США (быстрого посмертного или присмертного замораживания и хранения тела до "лучших времен"). Можно полностью разделить их вполне оправданный скепсис относительно преждевременности этой затеи, поскольку используемые в настоящее время способы замораживания и оттаивания приводят к необратимым разрушениям клеток в тканях и органах человека. Вместе с тем нельзя отрицать, что криобиология имеет существенное научное и практическое значение: в частности, глубокое замораживание широко используется для хранения микробов и даже отдельных клеток и тканей животных и человека.

Наряду с описанием ряда утилитарных подходов к проблеме искусственного увеличения продолжительности жизни человека авторы ненавязчиво и довольно обстоятельно знакомят читателя с сущностью основных теорий старения: теорией ошибок, аутоиммунной теорией, теорией пагубного воздействия свободных радикалов, нейрогуморальной теорией и др. Такой подход проясняет главные направления борьбы со старением и поисков новых способов увеличения продолжительности жизни. Решающего успеха здесь следует ожидать от перестройки наследственности человека. Курнмен и Гордон довольно деликатно и вместе с тем вполне обоснованно настраивают читателя на то, что тонкое изучение структуры генома, в частности его картирование и знание основных приемов генной инженерии, чрезвычайно важно для рационального решения проблемы долголетия. Тем самым еще раз подчеркивается неоспоримая значимость фундаментальных исследований на всех уровнях организации живого, в том числе и на молекулярном.

Последняя глава книги поначалу может несколько озадачить, ибо авторы задают вопрос: а стоит ли заниматься увеличением продолжительности жизни человека в наш бурный век, в условиях резкого роста народонаселения планеты и обострения социальных и экологических кризисов в мире. К тому же увеличение сроков жизни чревато и неким изменением психологии общества. Высказанные опасения не мешают оптимистическому выводу: увеличение продолжительности жизни — благородная задача, решение которой будет способствовать дальнейшему прогрессу человечества. С этим нельзя не согласиться, ибо человек стал человеком не только потому, что он обладал самым большим мозгом, но и самой большой продолжительностью жизни среди приматов. Опыт зрелых лег так же важен для прогресса, как и творческий неудержимый порыв и инициатива молодости. Увеличение сроков жизни человека важно и для успешного освоения космоса. Следует подчеркнуть, что проблема борьбы со старением выходит за национальные рамки и государственные границы, она требует объединения усилий ученых всех стран.

Несмотря на свое несколько рекламное название, книга отнюдь не ратует за бессмертие индивидуума, что было бы скорее проклятием, чем благом для человека, — в ней рассматриваются различные подходы к разумному увеличению продолжительности его полнокровной и творчески активной деятельности. Уже одно это оправдывает ее появление. При чтении книги порой захватывает дух от описываемых перспектив, однако по зрелом размышлении понимаешь, что это не беспочвенная фантазия, а научно обоснованное и правдоподобное изложение потенциальных возможностей человеческого разума и рук по отодвиганию известных пределов жизни. В этом главное достоинство книги, которую вы держите в руках. Разумеется, не все в ней написано гладко, а с придирчивой точки зрения профессионального биолога или медика некоторые построения выглядят излишне упрощенно. Однако в такой доходчивой, предельно сжатой научно-популярной книге этого, очевидно, и невозможно избежать. Со дня выхода в свет американского издания некоторые, казалось бы, чересчур смелые предположения авторов уже подтвердились, а в отношении отдельных "неопровержимых" истин посеяны сомнения. Но такова суть науки. Так, например, гипотеза Хейфлика о пределе деления клетки не находит веских подтверждений, тогда как удивительные успехи в области клонирования человеческих генов превзошли самые смелые ожидания. Они, бесспорно, свидетельствуют о том, что именно генной инженерии принадлежит будущее в борьбе со старением.

К сожалению, в этой интересной и многоплановой книге, написанной прежде всего в расчете на западного читателя, неоправданно скупо освещен вклад русских и советских ученых в прогресс медицины и борьбу за здоровье и долголетие человека. В частности, в ней не нашлось места для упоминания об основополагающих трудах И, И. Мечникова, А. А. Богомольца, А. В. Нагорного, С. А. Брюхоненко, И. И. Шмальгаузена, Н. М. Эммануэля и др. Судя по книге, авторы практически не знакомы с последними достижениями советской медицины (особенно в области бионики) по борьбе с недугами человека, за увеличение продолжительности жизни. Советскому читателю будет, видимо, небезынтересно знать, что наряду с приведенной в книге англоязычной литературой по проблемам геронтологии и борьбы со старением имеется довольно обширная, к тому же вполне доступная научно-популярная литература на русском языке (она приведена в конце книги).

В заключение хотелось бы подчеркнуть, что книга "Да сгинет смерть!" нашла и еще найдет широкого читателя в нашей стране; она, бесспорно, послужит доброму делу, привлечет и усилит интерес не только любознательной публики, но и разнообразных специалистов к разрешению извечной проблемы человечества: увеличению продолжительности жизни и борьбе со старением каждого конкретного индивидуума, каждой личности, которая, как известно, всегда неповторима.

Б. Ф. Ванюшин

Сколько может прожить человек? Отчего одни лгали живут дольше других? Существуют ли "секреты" долгожительства и можем ли мы с вами ими воспользоваться? На эти вопросы отвечают разнообразные науки.

Систематическое изучение продолжительности человеческой жизни началось в конце XVII в., и начало этому положил английский астроном Эдмунд Галлей, тот самый, что открыл комету Галлея. Пытаясь вывести математическую закономерность, которая позволила бы определить возможную продолжительность жизни, Галлей взял данные о смертности жителей польского города Бреслау (теперешний Вроцлав), в ту пору входившего в состав Германии, и составил так называемую "таблицу жизни", из которой было видно, сколько человек умирало в том или ином возрасте. По расчетам ученого, ожидаемая продолжительность жизни жителя Бреслау в среднем составляла 34 года.

В XVIII–XIX столетиях науку о продолжительности жизни значительно продвинули, вперед математики, работавшие в страховых компаниях — последние были заинтересованы в возможно более точных определениях вероятной продолжительности жизни, так как это позволяло вычислить сумму взносов, приносящую прибыль по большинству страховых полисов. Первым математиком, составившим "таблицы жизни" для страховых компаний, был Джеймс Додсон. В 1756 г. он пригласил нескольких дельцов в одну из лондонских таверн под названием "Куинз хэд", чтобы обсудить научно обоснованную, систему взносов, рассчитанных при помощи "таблиц жизни". Эта и последующие встречи положили начало созданию первой компании по страхованию жизни, которая применяла математическую обработку данных о продолжительности человеческой жизни, — Общества равноправного страхования жизни, основанного в 1762 г.

Данные, которыми оперировали служащие страховых компаний, поначалу не отличались точностью, так как "таблицы жизни" составлялись на основе недостаточной и ненадежной информации. Последнее объяснялось тем, что регистрация рождений и смерти во многих странах была необязательной. В Англии, например, только в 1837 г. было выдвинуто требование, чтобы все рождения, браки и смерти отмечались во Всеобщей регистрационной конторе. Тем не менее составление таблиц жизни шло своим путем, и уже в начале XIX в. математики обратили внимание на следующую закономерность: вероятность смерти того или иного индивидуума возрастает в определенной пропорции с его возрастом. Это открытие, которое в наши дни кажется очевидным, привело их к мысли, что в природе действует биологический "закон смертности", который можно выразить математической зависимостью между возрастом и вероятностью смерти. Первым "закон смертности" выразил английский математик Бенджамин Гомперц: в 1825 г. он вывел формулу увеличивающейся с возрастом вероятности смерти и на ее основе составил график, показывающий теоретический максимальный возраст, до которого может дожить человек. Согласно Гомперцу, этот максимум равняется 100–110 годам.

По сравнению с жизнью животных, 100 лет — очень большая цифра. Немногие живые существа живут дольше человека. Размышляя о смерти художницы-примитивистки, известной под именем Бабушка Мозес (она умерла в возрасте 101 года), ученый и писатель-фантаст Айзек Азимов задал вопрос: "Многие ли из тех живых существ, которые приветствовали день и реагировали на изменения внешней среды в момент ее рождения в 1860 году, продолжали делать это в день ее смерти, в 1961? Весь их список — с гулькин нос".

Дольше всех живут деревья, в частности секвойи. Возможно, что одно из старейших на Земле деревьев — кипарис болотный в Туле (Мексика): ему приписывают возраст 7 000 лет. Некоторые гигантские черепахи живут примерно 200 лет. Ни одно другое живое существо не достигает столетнего возраста. Притом, как подчеркивает Азимов, деревья и черепа-хи платят за свое долголетие пассивной неподвижностью или медленным, весьма хладнокровным ритмом движений. Человек же, наоборот, "теплокровен" и "может заткнуть за пояс любое быстрое и ловкое животное. Он всю жизнь суетится и тем не менее ухитряется пережить все другие существа, которые суетятся подобно ему, и почти все организмы, которые совсем на него непохожи и только ползают или не-подвижны".

В своей книге "Тело человека" Азимов приводит продолжительность жизни некоторых животных: креветка живет 1,5 года, крыса — 4–5 лет, кролик — до 15, собака — до 18, свинья — до 20, лошадь — до 40, шимпанзе — почти 40, горилла — под 50, слон — до 70 лет. Иными словами, чем крупнее млекопитающее, тем дольше оно живет. Но есть и исключения, и самое удивительное из них — человек, который меньше слона и меньше лошади, а живет дольше.

Не будем пока говорить о цифрах максимальной продолжительности человеческой жизни, займемся теми, которые ближе каждому из нас, а именно цифрами средней продолжительности жизни. За последние три столетия средняя продолжительность жизни возросла, и особенно заметно — в нашем веке. В первой "таблице жизни" Галлея для жителей Бреслау средняя продолжительность жизни составляла 34 года (в некоторых африканских странах эта цифра сохраняется и поныне из-за низкого уровня медицины и санитарии, см. табл. 1). Эта средняя продолжительность существенно не изменялась до XIX в., когда она начала заметно расти и в 1900 г. в США достигла цифры 47. После этого средняя вероятная продолжительность жизни стала резко возрастать: в 1930 г. она поднялась до 59 лет, а в настоящее время в США равняется 71 году.

Огромный скачок средней продолжительности жизни в США в текущем столетии — почти на 45 %-объясняется главным образом успехами в области гигиены, врачебного обслуживания и медицины. Профилактика и лечение сыграли свою роль для людей всех возрастов. В частности, использование врачами методов стерилизации резко сократило число инфекционных, заболеваний и тем самым снизило смертность среди рожениц, а лечение таких убийственных для детей болезней, как корь, полиомиелит, ветрянка, коклюш и инфекционные болезни, в огромной степени снизило смертность среди детей и младенцев. Если в середине прошлого столетия младенец имел только 75 шансов из 100 дожить до 14 лет, то сейчас эта вероятность составляет 97 %. Туберкулез — главная причина смерти людей молодых и средних лет в начале века — теперь практически сведен на нет. А смерть от болезней в старости постепенно отодвигается.

Но столь впечатляющее нарастание средней продолжительности жизни вовсе не означает, что люди теперь живут дольше, чем в XVII в. По признанию Р. Д. Кларка, опытного служащего одной английской страховой компании, цифры смертности для стариков (старше 80 лет) "остаются неизменными в течение всего времени, о котором мы имеем достоверные сведения". Достижения в области здравоохранения и медицины, по словам того же Кларка, "позволяют большему числу людей дожить до старости, но пока нет признаков какого бы то ни было увеличения максимальной продолжительности жизни человека".

Рис. 1. График жизни. Рост продолжительности жизни в регистрируемый исторический период

Разумеется, время от времени появляются сообщения о людях, которые прожили гораздо дольше, чем 110 лет, предсказанных Гомперцем. В статье "Сколько я проживу?" медицинский обозреватель Лоуренс Гэлтон сообщает о фермере из Шропшайра но имени Томас Парр, который скончался в 1635 г. в возрасте 152 лет; Джозеф Баррингтон умер в Бергене (Норвегия) в 1790 г. в возрасте 154 лет. В Ноксвилле (штат Теннесси) в 1935 г. умерла женщина, которой, по слухам, было 160 лет. Но, как подчеркивает сам Гэлтон, к этим сведениям многие относятся скептически, так как они не подкреплены соответствующими документами. Однако же Луиза К. Тьер, скончавшаяся в 1926 г. в Милуоки, по словам того же журналиста, "достигла почтенного возраста в 111 лет и 138 дней, что подтверждено надежными показаниями".

"Сведения о моей жизни сильно преувеличены…"

Но ведь есть 120-летние в России и в других местах? И многие из них, оказывается, еще старше.

Известны три места, которые славятся своими долгожителями: 1) Кавказ (область между Черным и Каспийским морями в Советском Союзе); 2) Вилькабамба в Южном Эквадоре; 3) Хунза в северо-восточном Пакистане. Среди народностей, живущих в этих районах, антропологи и геронтологи находят людей, претендующих на возраст старше 120 лет.

Уроженец Кавказа, по имени Ширали Муслимов, в год своей смерти в 1973 г. насчитывал 168 лет от роду. Он оставил после себя пять живых поколений, включая четырехлетнего прапраправнука, и 120-летнюю вдову, с которой прожил 102 года. По паспорту он родился в 1805 г. и помнил Крымскую войну 1853–1856 годов; до самой смерти он возделывал фруктовый сад, разбитый им, как он утверждал, еще в 1870 г. По данным советских геронтологов, другая долгожительница, по имени Дзурба, отпраздновала 100-летие своей свадьбы и скончалась в возрасте 160 лет.

Согласно данным Г. Е. Пицхелаури, директора Грузинского геронтологического центра в Тбилиси, сотрудники центра изучили свыше 15 000 жителей Кавказа старше 80 лет. Среди них оказалось более 700 человек, перешагнувших столетний рубеж, что подтверждалось свидетельствами о рождении или записями в церковных книгах. Показания долгожителей, относящиеся к историческим событиям, датам рождения и свадьбы и др., тщательно перепроверялись.

Таблица 1. Страны с наивысшей средней продолжительностью жизни

Но независимо от того, как долго живут отдельные люди на Кавказе, совершенно очевидно, что там большее число людей живет дольше, чем в других местах. В Дагестане (с населением около 1 млн. человек[2]) из каждых 100 000 человек 70 оказываются достигшими 100 лет и старше. Стоит сравнить с США, где только б человек из 100 000 достигают 100-летнего возраста или больше. А на Кавказе, все население которого равно населению Нью-Йорка (9,5 млн. человек), зарегистрировано 5000 столетних, тогда как в США с их неизмеримо большим населением (около 210 млн.[3]) всего 13 000! Такое же высокое соотношение наблюдается в Вилькабамбе, долине, где проживает около 1000 человек, в 500 км к югу от Кито, столицы Эквадора. Как показала перепись 1940 г., 18 % населения было старше 65 лет (ср. с 9 % в США); 9 человек предположительно достигли возраста 100–130 лет.

Таблица 2. Страны с наинизшей средней продолжительностью жизни

Сходная картина наблюдается и в Хунзе, долине длиной примерно 300 км в области хребта Каракорум системы Гималаев, на северо-востоке Пакистана. Там на население в 40 000 человек приходится шесть жителей старше 100 лет; многим 90 лет и более. Наибольшая продолжительность жизни — 150 лет, но, как полагает Бетти Ли Моралес, президент Американского общества по борьбе с раком, посетившая Хунзу, это, возможно, преувеличение. Вместе с тем она считает, что в нем нет особой надобности, так как "умирают там в среднем в 90 лет".

И если, перефразировав слова Марка Твена, когда он прочитал посвященный ему некролог, "сведения об их смерти сильно преувеличены" (мы имеем в виду сведения о возрасте, в котором они умирают), факт остается фактом: жители Кавказа, Вилькабамбы и Хунзы живут очень долго и, что еще важнее, у них деятельная, бодрая старость. Как мы увидим в дальнейшем, их образ жизни отличается некоторыми особенностями, которые могут помочь и нам добиться физически активной жизни и достигнуть долголетия, превышающего средние цифры современной продолжительности жизни.

Как дожить до ста десяти!

Время от времени мы читаем в газетах интервью с людьми, которые отпраздновали свой сотый день рождения. И репортер обязательно спрашивает, что сам долгожитель считает причиной своего долголетия? "Веру в бога и праведную жизнь", — скажет один. "Ел, пил, курил и веселился", — ответит другой. Конечно, любой из тех, кто достиг столетнего юбилея, имеет полное право на собственное мнение относительно того, как именно он (или она) этого добился, но их опыт вряд ли поможет вам добиться того же.

На продолжительность жизни явно влияют два фактора: наследственность и окружающая среда. Не обязательно родиться в семье долгожителей, чтобы самому прожить долго, но все же это неплохо. Люди, чьи предки отличались долголетием, в каждом данном возрасте имеют более низкие показатели смертности, и у них больше шансов дожить до 80 и дольше.

Однако наследственность — это еще не все. Как пишет Алекс Комфорт, долгожительство человека "наследственно" в том смысле, что оно сродни некой семейной традиции… Существует определенная связь между возрастом, до которого дожили родители, и вероятной продолжительностью жизни их детей. "Вместе с тем эта взаимосвязь не столь закономерна, как, например, в отношении роста". По наблюдениям Комфорта, у детей долгожителей меньше шансов на долгую жизнь, чем у детей долговязых родителей на высокий рост.

Наследственностью обусловлено около 2000 болезней и дефектов, в том числе некоторые формы слепоты и глухоты, умственная, отсталость, гемофилия и нарушения обмена веществ. Но подобные болезни как причина смерти статистически незначительны По словам Гэлтона, "если какие-то серьезные болезни и передаются по наследству, все они относятся к числу редких. Наследственность обычно предрасполагает к заболеваниям, но отнюдь не делает болезнь неизбежной".

Родителей и все, что они нам передают, мы, как известно, не выбираем. Что же касается второго фактора — окружающей нас среды, то ее мы можем в известной степени контролировать. Мы можем попытаться изменять наше окружение с таким расчетом, чтобы унаследованные нами признаки развивались в более благоприятной обстановке.

В 1973 г. Национальный центр статистики здравоохранения при Министерстве здравоохранения США опубликовал таблицу, из которой видно, как долго могли бы мы жить, если бы с главными "убийцами" человечества было покончено. Стоит расправиться с сердечно-сосудистыми заболеваниями, и мы выиграем в среднем 17,5 лет жизни. А если бы в нашей стране снизить заболеваемость раком на 80 %, то к нашей жизни прибавилось бы еще 2,5 года. Если же нам удастся резко сократить число смертей от несчастных случаев, убийства, самоубийств, цирроза печени, гриппа и диабета, мы сможем приплюсовать к этим цифрам еще 2,5 года. Уничтожив всех "пожирателей" жизни, большинство из которых мы сами себе навязываем своим образом жизни или обращением с окружающей средой, мы смогли бы продлить жизнь каждого человека в среднем на 22,5 года: мужчины в среднем жили бы до 92,5, а женщины — до 97,5 лет. И этого в значительной мере можно достигнуть без изобретения каких бы то ни было новых лекарств, процедур или технических новшеств в медицине. Большая часть этих воздействий целиком находится в нашем подчинении, будучи всего лишь функцией повседневных привычек человека, как наглядно покажет их обзор.

Курение

Курение сигарет — причина более чем 95 % всех заболеваний раком легких, горла и языка и подавляющего числа заболеваний эмфиземой легких. Курильщики вдвое чаще подвержены инфарктам, чем некурящие. Если вы выкуриваете две или больше пачки в день, вы, по сути дела, отдаете минуту жизни за минуту курения; по сравнению с теми, кто не курит, вы теряете 8,3 года жизни. Это превосходно знают страховые компании, иначе они не стали бы уменьшать сумму взносов для некурящих.

Таблица 3. Возможное увеличение продолжительности жизни при устранении причины смерти

Алкоголизм

Хотя само по себе употребление спиртных напитков не сокращает срока жизни (Лестер Бреслоу, декан факультета здравоохранения Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, обнаружил даже, что умеренно выпивающие люди живут дольше пьяниц или тех, кто совсем не пьет), все же 2–3 стопки в день открывают дверь трем из десяти главных "человекоубийц": циррозу печени, авариям на транспорте и пневмонии. Злоупотребление алкоголем может привести и к сердечным заболеваниям, так как ослабляет сердечную мышцу. К этому можно добавить язвы, гипертонию, диабет, астму, подагру, невриты и анемию. Алкоголь не только служит причиной половины всех тяжелых аварий на транспорте, но и приводит к многочисленным убийствам, особенно в тех случаях, когда убийца и жертва знакомы.

Лекарства и химикаты

В настоящее время в США находятся в употреблении 50 000 лекарственных препаратов, 36 000 пестицидов и 7000 видов пищевых добавок, не говоря уже о тысячах других химикатов. Многие из них попадают в наш организм с едой или из воздуха. Изменив свои привычки, вы можете понемногу избавиться от некоторых заведомо опасных воздействий. Достаточно сказать, что излишнее увлечение кофе способствует образованию язв; противозачаточные таблетки угрожают здоровью женщин старше 40 лет: для них вероятность сердечного приступа со смертельным исходом в пять раз выше, чем для женщин, не принимающих этих пилюль. От других химикатов, например от тех, которые находятся в обработанных Пищевых продуктах или в нашем непосредственном окружении, избавиться труднее. Так, если вы пьете мягкую воду, вы больше подвержены опасности получить болезнь сердца, чем при употреблении жесткой воды.

Смертность в районах с загрязненным воздухом гораздо выше, чем там, где воздух чист. В одном медицинском обзоре прямо указывается: если снизить загрязненность воздуха вдвое, заболевания бронхитом снизятся на 25–50 %, болезнями сердца на 20, а раком — на 15 %.

Избыточный вес

По данным Национального центра статистики здравоохранения, 4 кг лишнего веса отнимают у вас примерно год жизни. К тому же тучные люди (а таких в США насчитывается 25 %) в три с половиной раза чаще подвергаются опасности инфаркта и инсульта, чем люди с нормальным весом. Они страдают также заболеваниями почек, диабетом, циррозом печени, раком печени и желчного пузыря, респираторными инфекциями, гипертонией и целым рядом других болезней.

Диета

Отмечено, что коронарная недостаточность в семь раз выше у людей с высоким содержанием холестерина и триглицерида в крови. Сократив потребление говядины, яиц, масла, мороженого и твердых сыров и увеличив потребление рыбы, телятины, птицы, фруктов, овощей, злаков и содержащих малонасыщенные жирные кислоты маргаринов, вы в три раза реже подвергнетесь опасности инфаркта, чем тот, кто питается стандартной для американцев пищей. По мнению д-ра Ганса Куглера из Университета Рузвельта в Чикаго, неправильное питание сокращает среднюю продолжительность жизни примерно на 6-10 лет.

Физические упражнения

Куглер также считает, что правильно построенная система упражнений (он рекомендует два двухчасовых занятия в неделю такими интенсивными упражнениями, как бег трусцой, гребля, теннис, плавание) замедляет физическое старение и может прибавить вам в среднем 6–9 лет жизни. К тому же физические упражнения снимают напряжение, снижают уровень холестерина в крови и кровяное давление, укрепляют сердечную мышцу. А д-р Александр Лиф из Гарвардской медицинской школы добавляет: "Физическая нагрузка — наилучший заменитель "эликсира молодости". Как показывают статистические данные Государственной компании по страхованию жизни в Нью-Йорке, бейсболисты первой лиги имеют на 30 % меньше шансов умереть по сравнению со своими сверстниками, не занимающимися этой игрой. И хотя некоторые, как, например, д-р Лоуренс Морхауз из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, считают, что достаточно заниматься всего полчаса в неделю, чтобы поддерживать тонус тела и усилить сердцебиение, другие полагают, что упражнения приносят пользу только в том случае, если они производятся постоянно — по часу в день шесть раз в неделю.

Регулярное медицинское обследование

Доказано, что обнаружить болезнь до того, как она обострилась, — значит, продлить жизнь. По данным страховых компаний, мужчины, перешагнувшие 40-летний рубеж, могут надеяться на два лишних года жизни при условии ежегодного медицинского осмотра. Женщины в возрасте за 30 лет, ежегодно проверяющие свое здоровье (включая осмотр груди и мазок Рар), могут прибавить к своей жизни четыре года.

Перемены, стресс и горести

Жизнь многих людей сокращают разного рода перемены в их судьбе, стресс и нервное напряжение. Как указывается в работе д-ра Томаса Холмса из Медицинской школы Вашингтонского университета, практически любая сколько-нибудь значительная перемена в нашей жизни может отразиться на здоровье — причем не только перемена к худшему (например, смерть одного из супругов, незначительное нарушение закона, ссоры с начальством), но и перемены к лучшему (отпуск, женитьба, продвижение по службе). Суммируя свои наблюдения, Холмс утверждает, что сильнейший эмоциональный стресс как следствие накопления слишком быстрых жизненных перемен неизменно открывает дорогу болезни. Профессор Ганс Селье из Монреальского университета одним из первых среди врачей признал влияние стресса на продолжительность жизни. Он пишет: "Неважно, приятна или неприятна та ситуация, с которой мы сталкиваемся; важно одно: насколько интенсивной адаптации она требует от нашего организма".

Это подтверждено многими исследователями. Ричард Раэ, психиатр Научно-исследовательского нейропсихиатрического центра ВМС в Сан-Диего, обратил внимание на тот факт, что люди, находящиеся в состоянии глубокого стресса, вызванного жизненными кризисами, подвергаются реальной опасности умереть в более раннем возрасте. "Судя по всему, смерть не приходит неожиданно, а очень часто является следствием серьезного кризиса в жизни", — пишет он. Кроме того, как видно из графиков возникновения стресса, люди самолюбивые и несдержанные — из тех, кто кончает начатую собеседником фразу или обрушивает град проклятий на голову нерасторопных водителей идущих впереди машин, — особенно подвержены опасности сердечных приступов.

Имеется целый ряд других (им несть числа) факторов окружающей среды или образа жизни, которые влияют на продолжительность жизни. Приведем несколько примеров. Д-р Роберт Сэмп из Висконсинского университета, проводя исследования 2000 долгожителей, обнаружил, что их хорошее здоровье объясняется такими чертами характера, как умеренность, благодушие, оптимизм, интерес к другим людям и к будущему.

Исследование, проведенное в ФРГ, показало, что год безработицы может уменьшить вероятную продолжительность жизни человека, потерявшего работу, на пять лет. Всем нам хорошо известно, что отставка или выход на пенсию нередко буквально убивает людей.

По наблюдениям д-ра Эрдмена В. Палмора из Медицинского центра Университета Дьюка, удовлетворенность работой — более важный фактор долголетия, чем физическое здоровье или воздержание от курения.

Условия жизни не менее важны для физического благополучия. Так, лица, живущие с супругом или с другом, оказываются долговечнее тех, кто коротает жизнь в одиночестве.

У долгожителей Кавказа, Вилькабамбы и Хунзы многие здоровые обычаи и привычки сложились исторически. Достаточно сказать, что в пищу кавказцев сахар включается редко, соль — умеренно, а содержащие холестерин животные жиры потребляются нерегулярно. Пища в основном состоит из свежих продуктов, парного мяса и молока; эти люди практически не знают, что такое переедание. Пища жителей Вилькабамбы столь же проста; среднее количество потребляемых калорий на человека вдвое меньше, чем для большинства американцев. Пища обитателей Хунзы также бедна животными жирами, холестерином и калориями.

Все упомянутые народы живут трудной, суровой жизнью, но она позволяет им сохранять физическую активность. Крестьянину из Хунзы порой приходится по нескольку раз в день карабкаться вверх по трехсотметровой тропе, чтобы выполнить нужную работу. А престарелые вилькабамбанцы продолжают пасти овец, полоть сорняки, толочь зерно.

Очень важно и то, что образ жизни в этих общинах, по сути дела, почти не меняется. По утверждению Сулы Бенета, почетного профессора антропологии в колледже Хантера (Нью-Йорк) и автора книги "Как дожить до ста лет: образ жизни народов Кавказа", их традиционный образ жизни связан с умеренностью, постоянством и преемственностью взаимосвязей и отношений. Тем самым конфликты и стрессы сведены к минимуму. Вилькабамбанцы тоже живут исключительно спокойной, лишенной волнений жизнью, и в Хунзе царит столь же патриархальная атмосфера.

Зная все это, мы все же опять возвращаемся к мысли, что вряд ли кому-либо точно известна максимальная продолжительность жизни человека в наше время. Некоторые генетики, например Леонард Хейфлик, ранее работавший в Станфордском университете, опираясь в своих гипотезах на скорость старения клетки, считают, что человек должен жить 110–120 лет. Значит, цифра Гомперца — примерно 110 лет — в общем верна и на сегодняшний день. Однако завтра этот возраст могут счесть юным.

Как утверждает д-р Юстус Шифферс из Нью- Йоркского Совета по пропаганде здравоохранения, "если бы люди, достигая полного физического развития в возрасте 25 лет, далее следовали бы по той же пологой линии медленного старения, как множество более низкоорганизованных животных, то человечество могло бы считать средней нормальной продолжительностью жизни 150 лет". Эта цифра вдвое превышает среднюю продолжительность жизни современного человека. А Ганс Куглер из Университета Рузвельта еще более оптимистичен: "Если устранить только 10 % всех факторов старения, — говорит он, — и исправить всего 10 % уже допущенных нарушений, средняя продолжительность вашей жизни составит примерно 280–340 лет".

Наша книга в дальнейшем будет посвящена рассмотрению того, каким образом, опираясь на достижения науки и медицины, можно добиться в действительности столь долгой жизни в полном расцвете сил. Вместе с тем в следующей главе нам придется немного вернуться назад, чтобы ознакомиться с некоторыми довольно необычными методами омоложения и борьбы с болезнями и старением.

Поиски способов возвращения юности, жизненных сил и продления жизни начались задолго до того, как королева Изабелла и король Фердинанд отправили Понсе де Леона на поиски источника вечной юности. В надежде продлить жизнь и получить избыток сил древние египтяне и римляне в громадных количествах поглощали чеснок. Китайские императоры во времена Конфуция содержали при своих дворах алхимиков, которые прописывали им для продления жизни точные дозы золота и ртути, — эти металлы считались вечными, так как не ржавели, хотя ртуть, кстати сказать, весьма ядовита. Алхимия получила распространение и в Европе, и в эпоху средневековья ученые, например Фрэнсис Бэкон, английский писатель и философ, или швейцарец Парацельс, "отец современной медицины", занимались поисками магического философского камня, который превращал бы свинец в золото и смертных в бессмертных. Многие европейцы пробовали на себе и растительные средства, такие, как корень мандрагоры (родственного картофелю растения); этот корень, часто имеющий вид крохотного человечка с растопыренными ручками и ножками, как верили, кричит, когда его выкапывают. Корень мандрагоры содержит наркотик (и притом ядовитый), но считалось, что он возрождает мужскую силу. Популярны были в качестве омолаживающих средств и насекомые: шпанские мушки, изготовляемые из жука-нарывника, считались не только возбуждающим средством, но и восстановителем половой потенции, хотя на самом деле их действие сводилось к сильнейшим раздражениям и зуду в мочевом пузыре и мочеточниках.

Наличие очевидной связи между сексуальной силой и процессами омоложения породило в начале 20-х годов текущего столетия несколько довольно странных методов омоложения.

Примерно 867 000 человек ежегодно умирают только потому, что у них отказал один-единственный орган или из-за вызванных этим осложнений. Эти ведущие к смерти причины мы начинаем устранять несколькими способами, и один из них — пересадка органов из другого организма.

Луис Вашканский (Ваши, как звали его друзья), владелец бакалейной лавки в Кейптауне (ЮАР), всегда гордился своей способностью переносить трудности и лишения. Во время второй мировой войны он сражался с фашистами в Кении, Египте и Италии, и его друзья клялись, что Ваши невозможно сбить с ног. И это было недалеко от истины. В декабре 1959 г. Вашканский перенес инфаркт — приступ стенокардии, в результате чего ухудшилось кровоснабжение сердечной мышцы, что иногда приводит к отмиранию части сердца. Однако от этого инфаркта он оправился в домашних условиях. Через год у него случился второй инфаркт. Вызванный женой врач рекомендовал немедленно госпитализировать больного, но Вашканский отказался. И на сей раз все обошлось благополучно. Пять лет спустя болезнь снова настигла его. Теперь боль была так сильна, что он через силу повел машину к ближайшей больнице.

Кейптаунские врачи обнаружили, что в результате двух перенесенных инфарктов сердце Вашканского в очень плохом состоянии, а это привело к общему ухудшению здоровья: у больного развился диабет, были застои в легких, плохо работали почки, появились отеки.

В 1966 г., будучи всего 54 лет от роду, Вашканский испытывал сильнейшие мучения. Ноги у него отекли, почки почти не работали, в легких были кровоизлияния, сердце расширилось и было в состоянии перекачивать только шестую часть нормального объема крови. Он проводил все больше времени в больнице, иногда терял сознание. И вот тут к нему пригласили доктора Кристиана Барнарда.

Барнарду не потребовалось даже осматривать больного: по данным лабораторных анализов ему было известно, что жить Вашканскому осталось недолго. Тогда он предложил больному операцию-эксперимент — пересадку сердца. Вашканский, отдавая себе отчет в том, насколько это рискованно, все же согласился на операцию.

2 декабря 1967 г. Дениз Дарваль, 25-летняя служащая Кейптаунского банка, не справилась с управлением своей машины и попала в автомобильную катастрофу. Когда ее доставили в больницу, стало ясно, что она не выживет. Барнард проверил совместимость тканей Дениз с тканями Вашканского и обратился к ее родителям за разрешением на пересадку сердца девушки в случае ее смерти. Как только она скончалась, ее сердце извлекли, а Вашканского подготовили к операции и дали ему наркоз. Барнард вскрыл грудную клетку, к Вашканскому подключили аппарат искусственного кровообращения, который принял на себя все жизненные функции. Хирург извлек больное сердце и вшил сердце 25-летней Дениз Дарваль в тело 55-летнего Вашканского.

К немалому удивлению врачей, Вашканский прожил почти месяц. Известный кардиолог, голландец Ян ван Роод, сказал: "Если Вашканский проживет дольше пяти дней, это уже будет огромный шаг вперед в хирургии "запасных частей"". При вскрытии сердце оказалось здоровым и нормальным с виду. Обнаружили только небольшое его воспаление, как следствие оперативного вмешательства, сродни тем воспалениям, которые сопровождают образование шрамов при порезах. По сути дела, Вашканский умер не от сердечной недостаточности. Он умер от воспаления легких, вызванного лекарствами, которые Барнард вводил ему, чтобы предупредить отторжение чужеродной ткани.

После 1967 г., когда была произведена эта операция, трансплантация органов прошла большой путь.

В наши дни почки человека, погибшего в автомобильной катастрофе, могут спасти жизнь другого человека даже спустя шесть часов. Система определения совместимости тканей донора и реципиента с помощью компьютера, применяемая, в частности, Центром донорства и трансплантации органов Уолтера Рида при Армии США в Вашингтоне, позволила продлить жизнь людям, которые менее десяти лет назад не имели на это ни малейшей надежды.

Идея пересадки органов от одного человека к другому не нова. В древнеегипетском медицинском трактате, известном под названием "Папирус Эбере", написанном примерно за 1500 лет до н. э., мы находим упоминание о пересадке кожи с одного участка тела на другой, чтобы закрыть открытую рану, какое-либо уродство или шрам. Древнеиндийские Веды также дают описание пересадок кожи. Древние индийцы подготавливали кожу на участке, откуда предстояло взять лоскут для пересадки, например на ягодице, похлопывая по ней деревянной лопаточкой, пока участок не краснел и не набухал от притока крови. На рану, которую предстояло закрыть лоскутом, они накладывали лист, вырезанный точно по форме раны. Затем этот "шаблон" накладывали на подготовленную "отбиванием" кожу и по нему вырезали лоскут кожи, который накладывали на рану. Новая кожа удерживалась на месте до полного приживления с помощью особого "цемента", рецепт которого в индийских текстах не приводится.

Знаменитый римский ученый Цельс писал о пересадке тканей с одной части тела на другую. Он утверждал, что такие трансплантаты превосходно приживаются на новом месте. А в III в. н. э. арабские врачи, братья Косма и Дамиан, которых позднее объявили святыми, будто бы удалили пораженную гангреной ногу римлянина и заменили ее здоровой ногой раба. Эта операция изображена на деревянном горельефе 500-летней давности в Валенсийском соборе в Испании, а кафедральные хроники содержат описание операции во всех деталях. На картине XV в. изображены оба святых, отрезающих ногу мальчику и заменяющих ее другой ногой. Не известно, прижились ли пересаженные конечности, но, например, Хосе Ривас Торрес, профессор медицины университета в Малаге (Испания), уверен, что деревянный горельеф в Валенсии — историческое свидетельство того, что медицина достигла "фантастических успехов уже много веков назад". По этому поводу прийти к единому мнению очень мудрено.

Однако с падением Древнего Рима идея трансплантации была потеряна, так как раннехристианская церковь запрещала производить вскрытия, отрицала хирургию и вообще медицину. Причиной запрета, наложенного на медицинскую практику, было, по словам церковников, "отвращение церкви к пролитию крови". Изучение анатомии было остановлено и прогресс медицины задержался на несколько веков. Так, первые вскрытия были сделаны только в эпоху Возрождения (одним из первых анатомов был великий Леонардо да Винчи). Пересадка органов стала реальностью в конце XIX в. И сделал ее реальной почти без посторонней помощи человек по имени Алексис Каррель.

Алексис Каррель и новая хирургия

В июне 1894 г. президента Франции Сади Карно, выступавшего перед избирателями во время предвыборной кампании в Лионе, ударил кинжалом итальянский анархист. Была повреждена воротная вена — крупный сосуд, несущий кровь к печени. В те времена ни один врач не верил, что столь тяжелое повреждение мощного сосуда можно исправить хирургическим путем, поэтому никто и не пытался спасти жизнь Карно, и он скончался от внутреннего кровоизлияния. Тело президента доставили в лионскую больницу Красного Креста, где начинающим врачом-интерном был молодой Алексис Каррель. Осмотрев труп, Каррель заявил, что жизнь президента можно было спасти: для этого кровеносные сосуды следовало сшить так же, как сшивают края раны.

Тогда еще не умели сшивать концы поврежденной артерии или вены из-за того, что ткани стенок кровеносных сосудов, эластичные и скользкие, сохраняют свою форму только будучи наполненными кровью. Швы во многих случаях оказывались ненадежными и слишком слабо скрепляли концы сосудов — при наполнении кровью сосуд внезапно разрывался, и происходило обширное внутреннее кровоизлияние. Более того, хирурги пользовались нитками, которые в основном состояли из хлопка, и они оказывались причиной свертывания крови. Тромб мог быть занесен в мозг или в легкие и вызвать закупорку — так называемую эмболию — в легких или инсульт. И то и другое часто приводило к смертельному исходу. Кроме того, врачи при пользовании зажимами на кровеносных сосудах часто повреждали их хрупкие стенки. Это приводило к появлению неровностей, вокруг которых образовывались тромбы.

Каррель энергично принялся за поиски методов и хирургических приемов, которые позволили бы соединить концы артерий и вен, и за короткое время достиг значительных успехов. Но в то же время он начал высказывать чудовищно реакционные мысли о превосходстве белой расы, призывая к истреблению всех "низших" народов и пытаясь осуществить некоторые почти феодальные политические идеи. Он также рассказывал о "чуде", которое якобы видел собственными глазами в Лурде. Он уже дважды проваливался на экзамене по хирургии, и ему дали понять, что из-за его "эксцентрических" убеждений экзаменаторы-медики будут вынуждены провалить его и в третий раз. Убедившись, что во Франции ему закрыты все пути, Каррель в 1904 г. переехал в Канаду, где сделал доклад о своих открытиях по хирургии сосудов на медицинском конгрессе в Монреале. Доклад этот произвел такое впечатление на американского хирурга, присутствовавшего на конгрессе, что Каррель получил приглашение в Чикагский университет, которое принял. И вот в конце 1905 г. Каррель объявил, что разработал и усовершенствовал методику сшивания кровеносных сосудов — первую в истории вполне надежную методику.

По свидетельству Чарльза Хафнагеля, хирурга-кардиолога из Джорджтаунского университета, этот метод заключался в следующем: "По окружности сшиваемого сосуда накладывали три шва на равном расстоянии, примерно в 120° друг от друга. Натягивая нити от двух швов, Каррель превращал одну треть окружности сосуда в прямую линию и сшивал каждый сегмент поочередно, меняя натяжение по кругу и таким образом соединяя концы артерии". Во время первой мировой войны этот метод позволил военно-полевым хирургам спасти жизнь тысячам солдат при ранениях, которые в противном случае оказались бы смертельными. Сейчас, пользуясь им, хирурги сшивают кровеносные сосуды почки донора с сосудами реципиента. За свой вклад в медицину, а также за усовершенствование методики стерилизации ран в 1912 г. Каррель был удостоен Нобелевской премии в области медицины. В 1921 г. его наградили Медалью за особые заслуги Армии США за роль, которую он сыграл "в спасении множества конечностей и жизней и в предотвращении тяжелых последствий при ранениях". Каррель, этот уникальный, гениальный изобретатель, неотделим от завоеваний медицины XX века. После того как врачи овладели способами сшивания кровеносных сосудов, остальные хирургические приемы, необходимые для пересадки органов, не представляли ничего необычного и трудного. Итак, Алексис Каррель почти в одиночку открыл путь современной хирургии и сделал возможной пересадку органов.

Каррель, отличавшийся неуемной любознательностью, собрал вокруг себя блестящих и талантливых людей. Правда, среди них встречались и такие, кто разделял его реакционные взгляды на превосходство белой расы, а кое-кто даже приветствовал нацистское государство, зарождавшееся в Германии. Одним из его близких друзей стал американский летчик Чарльз Линдберг.

В 1929 г. Каррель сделал попытку создать искусственную питательную среду, по составу близкую к крови, в которой клетки, получая кислород и необходимые питательные вещества, могли бы существовать вне организма. Для реализации этой идеи ему был необходим "перфузионный насос", который омывал бы культивируемые клетки этим раствором и тем самым сохранял их жизнеспособность. Линдберг согласился помочь в проектировании этого насоса. Каррель ставил перед собой следующую задачу: он намеревался взять, например, изолированные клетки сердца и создать им условия для жизни и роста вне организма с тем, чтобы, как он надеялся, воссоздать весь орган, из которого были взяты клетки, и таким образом получить искусственно выращенный орган, которым можно заменить больной или слабый орган в теле человека.

Каррель и Линдберг работали над перфузионным насосом шесть лет. Наконец, им удалось создать стеклянный аппарат, работающий при помощи сжатого воздуха, который обеспечивал питание клеток вне организма и мог также долго поддерживать жизнь отдельных органов после их извлечения из тела. И хотя они так и не сумели получить искусственно выращенное сердце из культуры изолированных клеток (несмотря на то, что на обложке журнала "Тайм" в 1935 г. появилось сообщение, что такой опыт увенчался успехом), их насос оживил интерес к двум новым областям медицины: пересадке органов и созданию искусственных бионических протезов различных органов. Но прошло еще двенадцать лет, прежде чем операции по пересадке органов стали реальными.

Дэвид Хьюм и первая пересадка почки

Выйдя в отставку из рядов ВМФ после второй мировой войны, Дэвид Хьюм, чрезвычайно энергичный как по поступкам, так и по манере разговаривать выпускник медицинского факультета Гарвардского университета, начал работать в госпитале Питера Бента Брайама в Бостоне. Специальность у него была весьма необычная: он стал хирургом, который искусно подсоединял пациентов к аппарату "искусственная почка", стараясь при этом не нанести повреждения их артериям. В то время аппарат "искусственная почка", созданный в военные годы в Голландии, был еще несовершенным, и одного человека можно было подключать к нему не чаще нескольких раз в год. Несовершенство это, собственно, заключалось не в конструкции самого аппарата, а в артериях больного, по которым кровь поступала в аппарат: для подключения к нему артерии каждый раз следовало вскрывать хирургическим путем. Тогда еще не было шунтов и клапанов, как теперь, которые позволяют постоянно пользоваться одной артерией для подключения к аппарату, и всякий раз после подключения больного к искусственной почке его артерия оказывалась поврежденной.

Будучи не только хирургом, но и эндокринологом, Хьюм с горечью наблюдал за больными, страдающими почечной недостаточностью, которых привозили для подключения к аппарату. Он знал, что если почки у них непоправимо повреждены, то аппарат в лучшем случае продлит им жизнь на несколько месяцев — в конце концов артерии больного не выдержат постоянных травм. Вот почему он вместе с группой специалистов по болезням почек задумался над возможностью пересадки почки от недавно умерших людей тем больным, у которых почки отказываются работать. Месяцами Хьюм практиковался в пересадках почек на собаках, вырабатывал навыки, позволявшие ему быстро сшивать кровеносные сосуды и помещать трансплантат в нужное место. Но из-за того, что вступала в действие иммунная система организма, осуществляющая борьбу с болезнетворными бактериями и вирусами, организм собак отторгал пересаженные почки, и подопытные животные вскоре погибали. Однако Хьюм продолжал совершенствовать свое хирургическое мастерство.

Техника эксперимента еще не была окончательно отработана, и трудно было предвидеть, с какими осложнениями можно столкнуться, применяя ее на людях, поэтому было решено, что первую пересадку почки попытаются произвести человеку, которому дополнительный орган нужен будет только на время, пока не подлечат его собственные почки. Долгожданная пациентка, молодая женщина с тяжелым заболеванием почек, полученным во время беременности, поступила в госпиталь в 1947 г. Подходящая для пересадки почка была получена от умершего больного, и Хьюм приступил к операции. Он производил ее в маленькой комнате при свете двух небольших ламп — больная была так слаба, что даже перевозка в операционную могла стоить ей жизни.

Почку не сразу вживили в организм. Вначале ее положили на руку больной, прикрыв влажными губками, и Хьюм просто подключил женщину к почке через одну из артерий в руке. Три дня кровь циркулировала через почку, неся ей питательные вещества, а почка в свою очередь очищала кровь от вредных примесей. На четвертый день она начала сдавать, но к этому времени заработали собственные почки больной. После этой операции пересадка органов в ее современном виде стала реальностью.

С 1949 г. Хьюм приступил к экспериментам с помещением почки в тело больного. Вначале пересаженный орган помещали в нижнюю часть брюшной полости, а мочеточник выводили не в мочевой пузырь, а в отверстие в коже. Но через выведенный наружу мочеточник почка легко инфицировалась, поэтому никто из больных не прожил более семи месяцев. Тогда Хьюм стал помещать почки выше, ближе к их естественному анатомическому положению, а мочеточники выводил в мочевой пузырь больного, так что мочеотделение происходило относительно естественно. И все же, за исключением случаев пересадок почек от близких родственников, степень успеха была незначительной.

Как выяснилось, пересадка почки от отца к сыну происходит гораздо удачнее, чем в тех случаях, когда люди не связаны между собой кровным родством. Более того, вначале такие операции вообще оканчивались неудачей. Напротив, пересадка почки от одного идентичного близнеца другому давала самый большой показатель приживаемости. Первая удачная пересадка почки была осуществлена именно между близнецами в 1954 г.; мальчик, получивший почку, прожил еще восемнадцать лет.

Неудача пересадки почек у людей, не связанных кровным родством, объясняется тем, что организм реципиента отторгал полученный чужеродный орган так, словно это была угрожающая его жизни бактерия. Трансплантации не удавались как раз потому, что иммунная система организма работала очень эффективно. Как мы увидим ниже, большинство научных работ было направлено на то, чтобы преодолеть механизм отторжения.

Инвентаризация трансплантатов: современное состояние дел

В 1969 г. д-р Роберт Шварц из Центрального госпиталя Новой Англии в Бостоне заметил, что "каких-нибудь десять лет назад пересадку органов считали невозможной все серьезные ученые, за исключением кучки энтузиастов". Сейчас почти 7000 человек живут и здравствуют после пересадки почек именно благодаря этим энтузиастам.

Пересадки почек относятся к числу самых успешных операций по трансплантации органов, но некоторые успехи наметились и в других областях. Напомним, как обстоят дела в настоящее время.

Сердце

С тех пор как Луису Вашканскому была сделана операция в Кейптауне, пересадки сердца — наиболее драматические из всех трансплантаций — прошли долгий путь. К декабрю 1975 г. 64 группы хирургов во всем мире провели 286 пересадок сердца. 50 оперированных живы по сей день (1976 г.). Дольше всех живет 56-летняя домохозяйка из штата Висконсин, получившая новое сердце в 1967 г.

При пересадке сердца возникает множество чисто хирургических осложнений, не говоря о проблеме отторжения. В сутки сердце делает около 100 000 сокращений и перекачивает примерно 8000 л крови через кровеносную систему. Каждый из четырех сердечных клапанов открывается и закрывается примерно 400 000 раз, прогоняя кровь через 96 000 км кровеносных сосудов. При такой физической нагрузке сердце будет действовать, только если работа хирурга безупречна. С чисто технической точки зрения хирургия пересадки сердца чрезвычайно сложна, но обычно главными "виновниками" неудач являются болезнь и отторжение.

В настоящее время пересадкой сердца занимаются немногие центры, так как результаты этих операций почти непредсказуемы. Наиболее активная работа проводится в Станфордском университете, где группа врачей под руководством Нормана Шамуэя делает примерно одну операцию в месяц, причем процент успешных операций значительно выше средних цифр для всего мира.

Почки

К августу 1975 г. в 288 центрах мира было проведено 16 444 пересадок почек. Из 14 479 больных, за которыми велось послеоперационное наблюдение, у 47 % почки работали, у 21 % почки не работали и приходилось прибегать к диализным аппаратам; 32 % скончались. (Почти у двух третей умерших функция почек сохранилась; они погибли от болезней, несчастных случаев или хирургических ошибок.) Среди пациентов, проживших после операции минимум пять лет, 71 % получили почку от брата или сестры, 62 % — от одного из родителей и примерно 50 % — от умерших. Известны 55 случаев, когда женщины с пересаженной почкой беременели и рожали здоровых детей.

С каждым годом общая статистика успешных пересадок почек улучшается. По словам Джимми А. Лайта, заместителя директора Программы Уолтера Рида по пересадке органов, "при оптимальном подборе доноров и реципиентов до 80 % всех пересадок почек будут надежными на пять лет и дольше".

Печень

К апрелю 1974 г. произведено 200 пересадок печени; из них 11 человек прожили свыше года и только один — пять лет. Сложность состоит в том, что при нарушении функции печени кровь загрязняется шлаковыми продуктами и токсинами, а это в свою очередь ослабляет все клетки организма. При заболевании печени нельзя применить аппарат, подобный искусственной почке, поэтому общее хорошее состояние здоровья у больных с дисфункцией печени поддерживать невозможно.

Шансы на успех значительно повысятся, если будет найден способ поддерживать здоровье человека с больной или поврежденной печенью до тех пор, пока не будет получен орган для пересадки. Невзирая на сказанное, Томас Э. Старлз из Колорадского университета — первый, кто произвел пересадку печени, — считает, что "пересадка печени в наше время — вполне осуществимая и узаконенная, хотя пока и несовершенная форма лечения".

Поджелудочная железа

Поджелудочная железа вырабатывает инсулин, который в свою очередь контролирует усвоение сахара организмом. Больные имеют возможность получать инсулин перорально или в виде инъекций, поэтому нет необходимости прибегать к пересадке поджелудочной железы, как к крайнему средству спасения жизни человека с дисфункцией поджелудочной железы. Тем не менее проведено 46 пересадок поджелудочной железы; первую из них произвел в декабре 1966 г. д-р Ричард С. Лиллихей на медицинском факультете Университета штата Миннесота.

Двое больных прожили почти два года, остальные либо утратили функцию пересаженного органа в результате отторжения, либо умерли вскоре после операции. Однако один человек жив до сих пор (1976 г.), хотя прошло четыре года после операции.

Роговица

В разных центрах США произведено более 4000 пересадок роговицы с целью лечения слепоты, вызванной царапинами или язвами на роговице. Пересадка этого прозрачного наружного слоя глаза успешна в 25 % случаев. Однако чаще всего хирург делает только частичную пересадку, подсаживая в глаз пациента всего несколько слоев роговицы, и в этих случаях доля успешных операций исключительно высока — до 95 %.

Пересадка роговицы происходит без осложнений, которые сопровождают пересадку других органов, ибо роговица не пронизана кровеносными сосудами и в нее не попадают клетки иммунной системы крови. Высокий процент неудач при полной пересадке роговицы — результат трудностей в работе хирурга.

Кости

Первые 15 операций по пересадке костей были проведены в 1974 г., и с тех пор сделано еще восемь. Операции делались под руководством д-ра Генри Дж. Мэнкина, заведующего отделением ортопедической хирургии в Главной больнице штата Массачусетс в Бостоне. 15 раковым больным пересадили кости от недавно умерших, и эта операция предотвратила ампутации рук или ног, которые в противном случае были бы неизбежны. Все больные, кроме троих, относительно свободно владели конечностями уже через несколько месяцев после операции.

В последние годы было установлено, что иммунная система организма не отторгает пересаженные кости, если перед пересадкой их замораживали, а затем оттаивали.

Пупочные канатики

Сосуды из полимеров неплохо зарекомендовали себя в операциях на сердце, но в ногах и стопах в качестве заменителей вен на долгое время они менее пригодны. Братья-близнецы из Нью-Джерси, Ирвинг и Герберт Дардик (оба — специалисты по сосудистой хирургии), разработали серию химических воздействий, с помощью которых им удалось сформировать, подобрать по размеру и сохранять пупочные канатики с их венами и артериями как "биологический пересадочный материал". Братья Дардики пересадили эти сосуды 30 с лишним больным, которым грозила смерть или ампутация стоп или ног.

Легкие

С 1963 г. произведено 38 операций по пересадке легких. В настоящее время оставшихся в живых пациентов нет; только трое прожили дольше месяца. Главная причина неудач заключается в том, что легкие чрезвычайно трудно сохранять вне тела. Тысячи километров тончайших капилляров, пронизывающих легкие, почти невозможно промыть, и в результате многие крохотные пузырьки-альвеолы, где должен происходить газообмен, заполняются сгустками свернувшейся крови.

Другая сложность в том, что легкие должны начать работать сразу же после пересадки. Почка, пересаженная больному, может "отдыхать", пока пациент подключен к искусственной почке. Что же касается пересаженных легких, то они должны приступить к работе немедленно, ибо организм, лишенный кислорода, погибнет в считанные минуты. Имеются и чисто хирургические сложности: дыхательные пути нужно сшить так, чтобы впоследствии швы не разошлись, а просветы не были бы забиты сгустками крови.

И все же д-р Фрэнк Дж. Вейт из госпиталя Монтефьоре в Нью-Йорке, осуществивший ряд пересадок легких, настроен оптимистически. "Несмотря на то, что в настоящее время мы получаем несколько обескураживающие результаты, — говорит он, — и несмотря на большое количество сложных задач, которые предстоит разрешить, несомненно, что перспективы в области пересадки легких людям блестящие".

Нервная система

В 1957 г. советский хирург Владимир Демихов произвел невероятный эксперимент: он пересадил голову одной собаки на туловище другой и тем самым создал двуглавое животное. Подопытная собака жила пять дней, и хотя была ослаблена, все же самостоятельно держалась на ногах. При воздействии световых и звуковых раздражителей обе головы пытались лаять. На кинопленке можно видеть, как Демихов показывает место, где к телу собаки была подсажена вторая голова и где были соединены артерии и вены. Животное-хозяин и пересаженная голова погибли от сильной иммунологической реакции, "Пересадки мозга", подобные описанной, слишком напоминают научную фантастику, и у американских ученых они вызвали сомнения.

Более надежное направление исследований было продемонстрировано много лет спустя, в июне 1976 г., на конференции нейрохирургов во Флориде. Там другой советский ученый, Левон Матинян, показал фильм о крысах, которые вновь достигли значительной свободы движений после того, как их спинной мозг был перерезан. Животные получили инъекции ферментов. По словам Матиняна, у выздоровевших крыс полностью восстановилась подвижность задних ног в течение двух-восьми месяцев. И хотя некоторые американские ученые все еще недоверчиво отнеслись к научной методике советских исследователей, кажется, широко распространенное мнение о том, что нервная система не способна к регенерации, придется пересмотреть. Перед учеными открываются поразительные перспективы. Быть может пройдут годы, прежде чем новые знания найдут практическое применение, но в конечном итоге регенерация нервных элементов придет на помощь людям с параличом нижних конечностей, жертвам инсульта и всем тем, кто страдает от травм головного или спинного мозга.

Чтобы произошла эффективная регенерация, нейроны, прежде связанные между собой, а теперь разорванные, должны сохраняться живыми — воссоздать погибшие клетки невозможно. Нейрон должен вырастить аксон — отросток, проводящий импульсы, — достаточно длинный, чтобы связаться с соседним нейроном. Он не должен расти в другом направлении или натыкаться на шрам.

Советские ученые применяли ферментотерапию и на людях с повреждениями спинного мозга, и, хотя нам неизвестны детали и статистические данные об успешности лечения, они утверждают, что добились "положительного эффекта". Ферменты (применяется комбинация двух из них — трипсина и гиалуронидазы) предотвращают образование шрамовой ткани, которая может помешать росту нервного волокна, а также расщепляют мертвую нервную ткань и таким образом поставляют новый клеточный материал для роста нервных тканей. Как утверждают советские специалисты, ферменты оказываются наиболее эффективными, если ввести их сразу же после несчастного случая; если же повреждения слишком велики, то они вообще не оказывают никакого действия.

Детективный роман: попытка преодолеть отторжение трансплантатов

Как мы уже говорили, главная сложность при пересадке органов заключается в том, что организм реципиента отторгает орган донора.

Обычно отторжение трансплантата происходит в несколько этапов. Самая большая опасность подстерегает больного сразу же после операции, затем наступает временное затишье, но через несколько месяцев иммунная система может перейти в активное наступление на пересаженный орган. Первая атака обычно происходит в первые послеоперационные дни в самое опасное время, когда больной еще не оправился от операционной травмы и от последствий болезни, которая вызвала необходимость пересадки. Если больному удается выжить после первого приступа, он может выписаться из больницы и жить относительно нормальной жизнью до второго приступа. Рано или поздно пересаженный орган вновь подверг гнется массированной атаке со стороны иммунной системы и, возможно, перестанет функционировать. В результате больной, ослабленный потерей жизненно важных функций пересаженного органа, скорее всего погибнет.

Таков естественный ход послеоперационных событий в тех случаях, когда не делается попыток предотвратить отторжение. Но уже с первых экспериментов по пересадке органов ученые и хирурги поняли, что для успешного проведения операции необходимо каким-то образом подавить реакцию иммунной системы. Чтобы понять, как они решили эту проблему, необходимо познакомиться с работой иммунной системы.

Иммунная система — это группа органов и клеток, предназначенных для борьбы с болезнетворными бактериями, вирусами, раковыми опухолями, а также для отторжения чужеродных тканей, в том числе трансплантированных. Главный механизм иммунной системы заключается в способности распознавания чужеродных белков. Белки представляют собой длинные, свернутые цепочки аминокислот (рис. 2), которые служат основным строительным материалом нашего организма; белки управляют большинством химических реакций внутри клетки. Тело человека — кожа, волосы, мышцы, ногти, внутренние органы — в основном состоит из белков. Инструкции, или "матрицы", по которым клетки синтезируют все эти разнородные белки, необходимые для нормального роста и возобновления клеток, хранятся в ядре каждой клетки. Информационные матрицы представляют собой цепи молекул ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты, см. рис. 3). Заложенная в молекуле ДНК и унаследованная нами от родителей информация диктует, какого рода белки будут синтезированы нашими клетками.

Рис. 2. Модель типичного белка. Длинная цепочка аминокислот свернута в хитроумный клубок, что позволяет белку выполнять свои функции в клетке

Большинство белков, закодированных в ДНК, у всех людей одинаковы; особенно это касается белков, участвующих в основных процессах жизнедеятельности. Таков, например, гемоглобин, содержащийся в красных клетках крови (эритроцитах) и переносящий кислород ко всем клеткам нашего тела. Другие белки строго индивидуальны но своей структуре, так что биохимик, подвергая их анализу, может с такой же точностью отличить людей друг от друга, как детектив делает это по отпечаткам пальцев. Только у идентичных (однояйцевых) близнецов все белки полностью совпадают, так как они получили одну и ту же ДНК. Именно поэтому однояйцевые близнецы, похожие друг на друга как две капли воды (о разнояйцевых этого не скажешь), могут без всяких осложнений прибегать к пересадке органов друг от друга, тогда как всем прочим людям приходится преодолевать более или менее серьезные трудности, в зависимости от того, насколько их ткани совместимы с тканями донора.

Рис. 3. Структура ДНК, получившая название 'двойной спирали'. Молекула состоит из двух цепочек, каждая из которых сложена миллиардами точнейшим образом расположенных атомов и содержит закодированную генетическую информацию отдельной клетки человеческого организма. Код определяет, какая образуется клетка: к примеру, печени, щитовидной железы или крови

Как же иммунная система узнаёт белки? Наши уникальные белки находятся на мембранах каждой из миллиардов клеток нашего тела. Мембрана окружает каждую клетку, как кожа, и регулирует усвоение питательных веществ и других химических веществ клеткой, а также выведение продуктов ее жизнедеятельности. Эти белки (получившие название трансплантационных, так как они играют важную роль при трансплантации) действуют наподобие ключей, которые могут подходить к замкам двоякого рода в иммунной системе — клетках типа Т и В. (Т — от названия "тимус", небольшой железы внутренней секреции, находящейся под грудной костью и продуцирующей клетки типа Т; В — от названия "сумка (bursa) Фабрициуса", органа, находящегося в кишечнике у цыплят.) Клетки типа Т и В могут быть "открыты" только индивидуальным ключом для данного человека — его уникальными поверхностными белками.

Когда в тело вторгаются бактерии или вирусы (а также трансплантаты, которые тоже состоят из чужеродных белков), их "ключи" не подходят к замкам типа Т и В. Это несоответствие провоцирует защитную реакцию клеток Т и В. Клетки типа Т становятся истребительными, они нападают на чужие клетки и уничтожают их. Клетки типа В выделяют антитела — белки особого рода, которые "метят" чужаков и привлекают специальные клетки иммунной системы (называемые макрофагами или "пожирателями-великанами"), действительно пожирающие всех чужаков. Сам по себе процесс "мечения" может ослабить мембрану клетки противника, так что она лопается. Иммунная система защищала нас миллионы лет, и отключить ее не так-то просто — даже ради жизненно необходимой операции по пересадке органов.

Случается, что клетки Т и В вдруг, как бы сбившись с толку, начинают нападать на клетки собственного организма, словно они отмечены чужеродным белком. Такая неспособность различать "свое" и "чужое" получила название аутоиммунной болезни: организм нападает на самого себя. Примером могут служить артрит и миастения (дегенерация мышечных нервов). Знаменитый австралийский ученый-медик сэр Фрэнк Макферлан Бёрнет сравнивает аутоиммунную болезнь с "бунтом войск внутренней безопасности в стране". Порой происходит обратное явление: иммунная система отказывается нападать на интервентов. Такая потеря защитной реакции называется толерантностью: иммунная система "терпит" присутствие посторонних организмов.

В норме, по мнению Бёрнета, иммунная система в период внутриутробного развития человека "учится" терпеть только клетки собственного организма и нападать на все прочие. Но до того, как начался этот процесс "обучения", иммунная система человека будет "терпеть" любой белок. Таким образом, аутоиммунная болезнь возникает, когда иммунные клетки "разучиваются" отличать "свое" от "чужого", как бы забывая то, чему научились в период внутриутробного развития. Теория Бёрнета получила экспериментальное подтверждение в опытах сэра Питера Медавара, проведенных в Лондонском университетском колледже в 1953 г. Вскрывая беременных мышей, Медавар аккуратно вводил каждому из зародышей клетки от взрослых мышей. Когда мышата рождались, оказывалось, что они не отторгают кожные трансплантаты, пересаженные рт мышей, чьи клетки им вводились ранее. Мыши, которым делались прививки во внутриутробном периоде, оказались толерантными к чужим клеткам, потому что эти клетки присутствовали в их организме в то время, когда происходило "обучение" иммунной системы, и эта си" стема приняла введенные клетки за клетки собственного тела. Медавар назвал эту экспериментальную толерантность "приобретенной".

Эксперименты Медавара открыли широкие возможности в будущем. По словам Бёрнета, "как только было доказано, что можно добиться приживления лоскута кожи у мыши… всем стало очевидно, что ту же идею можно использовать при пересадке тканей или органов от человека к человеку". Но одновременно с разработкой этой идеи ученые изыскивали различные пути, пытаясь как можно скорее найти способ борьбы с отторжением трансплантатов.

Убийство рентгеновскими лучами

В 50-е годы единственным способом иммунодепрессии — так медики называют предотвращение реакции отторжения — было разрушение клеток типа В и Т путем облучения всего организма рентгеновскими лучами. Этот метод позволял трансплантату сохраняться более длительное время.

Однако так как главная задача иммунной системы — защищать наш организм от заражения вирусами и бактериями, то, к несчастью, разрушение клеток Т и В устраняло всякую устойчивость к заражению болезнями. Поэтому, когда д-р Джон П. Меррилл, коллега Дэвида Хьюма по больнице Брайама в Бостоне, в апреле 1958 г. столкнулся с тяжелым случаем — у женщины не было обеих почек (и не было однояйцевого близнеца), — он был вынужден впервые прибегнуть к подавлению реакции отторжения путем рентгеновского облучения всего тела. Чтобы предотвратить последующую возможность заражения, женщину поместили на месяц в стерильную операционную. Стерилизации подвергалось все, что окружало больную, и все, с чем она должна была так или иначе входить в контакт: постельное белье, одежда всех, кто допускался в операционную, сама операционная, аппаратура и непосредственно трансплантат.

Пересадка сама но себе оказалась удачной, и вскоре после операции почка стала выделять нормальную мочу, но все же облучение оказалось слишком сильным, и через 32 дня больная умерла от общего заражения. (Люди, подвергающиеся такому интенсивному облучению, могут пасть жертвой вирусов, бактерий или грибов, с которыми при обычных условиях легко справляется иммунная система организма.) Другие группы хирургов во всем мире, занимающиеся пересадкой тканей и органов, были вынуждены применять облучение всего тела просто потому, что иных методов не существовало. И хотя некоторые операции проходили удачно, больные обычно жили после таких операций не более года. Постепенно ученые стали искать менее опасные методы иммунодепрессии. Самым перспективным из них оказался противораковый препарат под названием меркаптопурин.

Раковая терапия для трансплантатов

Клетки системы иммунитета, странствующие по всему организму, изнашиваются быстрее других клеток и нуждаются в постоянном возобновлении. Это происходит путем деления клеток, при котором одна клетка делится на две. А так как воспроизводство (деление) иммунных клеток протекает очень быстро, то они особо чувствительны к препаратам, которые разрушают именно делящиеся клетки. Клетки раковой опухоли также делятся очень быстро, и одно из основных направлений терапии рака было посвящено поиску лекарств типа меркаптопурина, которые были бы способны убить быстро делящиеся клетки.

Опыты на животных показали, что рентгеновское облучение не только убивает Т- и В-клетки, но и разрушает ткани, где они воспроизводятся, тогда как противораковые препараты уничтожают только Т- и В-клетки. Дэвид Хьюм, теперь уже в Медицинском колледже штата Виргиния, экспериментально доказал, что меркаптопурин позволяет продлить жизнь пересаженных почек у собак в шесть раз по сравнению с животными, не получавшими это лекарство. Но применение препарата осложнялось побочными явлениями и возможностью инфекции. В 1960 г. ученые научились частично снимать эти осложнения, пользуясь препаратом, по действию близким к меркаптопурину, но менее токсичным — имураном (или азатиоприном).

Оба лекарства очень быстро были введены в практику и экспериментально использовались во время пересадок почек у людей: меркаптопурин в апреле 1960 г., а имуран — в марте 1961 г. в бостонской больнице Брайама. И хотя оба эксперимента оказались неудачными из-за того, что врачи еще не умели правильно применять лекарства, молодой человек, прооперированный в той же больнице д-ром Джозефом Мурреем в апреле 1962 г., прожил с новой почкой 21 месяц. Более того, за это время он справился с воспалением легких и перенес операцию аппендицита, и большую часть времени жил дома и работал. Когда ночка стала отказывать, ему пересадили новую. В трансплантации наступила новая эра.

Подавление стероидами

Хотя имуран остается столпом иммунодепрессивного воздействия, подобный же эффект оказывают и вещества, называемые кортикостероидами (или, сот кращенно, стероидами). Это синтетические аналоги стероидных гормонов, выделяемых корой надпочечников. Кортикостероиды регулируют множество важнейших функций организма, в частности водно-солевой баланс в тканях. Люди, принимающие стероидды, часто приобретают характерный вид: их лица округляются, как полная луна, от избытка воды в тканях.

Обычно стероиды применяются как дополнение к имурану, когда начинается реакция отторжения, Комбинация имурана со стеродами весьма эффекттивно подавляет реакцию отторжения. Некоторые люди, получившие пересаженную почку не от родственников, живут с новой почкой свыше 10 лет — иными словами, по сравнению с началом 50-х годов жизнь трансплантата продлилась на 1200 %.

Однако имуран и стероиды опасны тем, что они снижают иммунитет организма в борьбе с болезнями, в результате реципиенты подвержены большей опасности заболеть раком, чем средний человек. Считается, что раковые клетки время от времени образуются у всех людей, но болезнь у них не развивается, так как иммунная система разрушает злокачественные клетки, едва они появляются. Поэтому разрушение иммунной системы или ее целенаправленное подавление может привести к тому, что раковые клетки начнут безудержно размножаться и возникнет опухоль.

АЛС для всех

Еще один способ подавления реакции отторжения — введение вещества, называемого АЛС (антилимфоцитарная сыворотка). В отличие от рентгеновского облучения АЛС не разрушает ткани, где образуются Т- и В-клетки, а рассчитана на то, чтобы временно вывести эти клетки из строя.

В 1963 г. сэр Майкл Вудрафф, профессор хирургии Эдинбургского университета, сделал следующее открытие: если ввести Т- и В-клетки крыс кроликам, то в теле кроликов в ответ на вторжение чужеродных белков быстро формируются специфические антитела, разрушающие клетки крыс. Вудрафф взял кровь, содержащую убивающие клетки крысы антитела (называемые АЛС), и перелил ее обратно крысам. После этого крысам были пересажены лоскуты чужой кожи. Как оказалось, АЛС значительно подавляет реакцию отторжения у крыс, убивая специфические клетки Т и В, причем пересаженная кожа остается на месте в 12 раз дольше, чем у крыс, не получивших АЛС.

В 1967 г. после экспериментов на животных д-р Томас Старзл из Чикагского университета испытал АЛС при пересадке почек у человека. В результате больные жили дольше и более редкие попытки отторжения трансплантатов у них проходили легче, чем у тех, кто получал обычные иммунодепрессанты. Другие врачи попробовали применить АЛС на больных, которые перенесли пересадку печени или сердца, и получили обнадеживающие результаты, особенно в тех случаях, когда АЛС применялась в сочетании с имураном и стероидами, а не вместо них.

И все же АЛС обладает по меньшей мере двумя серьезными недостатками. Во-первых, производство АЛС постоянной эффективности сопряжено с многими трудностями, а во-вторых, АЛС способствует, большей вероятности заболевания раком. Не удивительно, что ученые продолжают поиски иных способов помешать отторжению трансплантатов. Одно из таких направлений — десенсибилизация.

Десенсибилизация

Десенсибилизация как результат продолжения более ранней работы Медавара по приобретенной толерантности — процесс, частично заимствованный из методики лечения аллергии. Аллергические реакции сходны с реакциями отторжения тканей. Чужеродный белок, содержащийся, например, в волоске кошки или пыльце растений, провоцирует слабую реакцию отторжения в чувствительной слизистой оболочке глаз, носа и горла, вызывая насморк, слезотечение и раздражение оболочки этих органов.

Многие виды аллергии лечат инъекциями ничтожных количеств белка-аллергена. Иногда после нескольких сеансов организм десенсибилизируется: небольшие количества белка уже не вызывают аллергической повышенной реакции, хотя до сих пор никто не знает, в чем секрет такой десенсибилизации.

Со времени ранних работ Медавара было известно, что если ввести чужеродные белки зародышу, то позднее, после рождения, он примет пересаженный лоскут кожи, скажем, от донора введенного белка. Но все считали, что человека, когда он уже родился, невозможно десенсибилизировать к чужеродным белкам, по крайней мере к тем, которые несут клетки пересаженного органа.

А вот у животных можно было добиться десенсибилизации. Чужеродные белки, полученные от коров (очищенная сыворотка), в ничтожных количествах вводили взрослым кроликам. Вначале кролики реагировали на чужеродной белок, но после двенадцатидневных повторных инъекций реакция постепенно угасала; кролики были слегка десенсибилизированы.

Исследователи испытывали различные схемы введения чужеродного белка и различные методы изменения его состава, пытаясь добиться большей эффективности в преодолении реакции иммунной системы, но до сих пор для людей десенсибилизация остается только мечтой. Предстоит решить две задачи. Во-первых, чтобы добиться десенсибилизации у животных, нужно подвергать их воздействию чужеродных белков длительное время. Но при пересадке у человека такой возможности нет, так как орган умершего должен быть использован немедленно. Во-вторых, в экспериментах с животными использовались только очень чистые типы белков. Между тем при пересадке органа хирурги помешают в тело человека сотни типов разнообразных белков, и десенсибилизировать его к такому множеству белков трудно. И все же десенсибилизация позволяет надеяться на возможность подавления реакции отторжения у людей, не разрушая защитную иммунную систему в целом.

Поиски подходящего донора

Два способа дают возможность несколько уменьшить необходимость подавления иммунитета — они позволяют врачам заранее предсказать интенсивность реакции отторжения у данного больного. Один из них, способ смешивания лимфоцитов, заключается в проверке реакции иммунных клеток реципиента на клетки будущего донора. К сожалению, для окончательного ответа требуется около семи дней, а при пересадке органов для спасения жизни больного такие сроки слишком велики.

Второй способ состоит в "типировании" клеток донора и реципиента примерно так же, как это делается для определения групп крови перед переливанием. В этом случае результаты становятся известными очень быстро — в течение часа. Однако применение этого способа тоже ограничено: тестирующие растворы для всех видов "типирования" не всегда находятся под рукой, так что полностью определить тип всех клеток невозможно. К тому же можно упустить какую-нибудь причину несоответствия, которая вызовет реакцию отторжения и в конечном счете приведет к разрушению пересаженного органа.

И все же тесты на совместимость — близкое соответствие трансплантационных белков — позволили хирургам достигнуть больших по сравнению с прежними успехов в трансплантации, так как они позволяют уменьшить объем иммунодепрессивных процедур. Тем самым опасность, что больной после пересадки подхватит какую-нибудь инфекцию или заболеет раком из-за того, что его иммунитет слишком подавлен, также значительно уменьшается.

Хранение трансплантатов и их источники: замороженные органы и неоморты

Помимо иммунологических проблем, неизбежных при трансплантации, возникает весьма серьезная проблема получения органов. И хотя многие люди добровольно соглашаются перед смертью пожертвовать свои органы для других, все же этого слишком мало для всех нуждающихся в пересадке. Случается, что нужный орган доступен, но реципиент в это время болен инфекционной болезнью и ему нельзя делать пересадку. Между тем "лабораторная жизнь" органов ограничена, и бывает так, что орган крайне необходим, а он успевает "испортиться" за время хранения до операции.

Поиски шли в разных направлениях. Одно из них разрабатывало замораживание тканей и органов с тем, чтобы они были готовы к использованию в нужный момент. В 1948 г. д-р Обри Ю. Смит из Национального института медицинских исследований в Лондоне случайно обнаружил, что глицерин — маслянистая жидкость, побочный продукт при производстве мыла, — предотвращает образование кристалликов льда при замораживании спермы животных, иными словами, действует как антифриз. Последовали опыты по применению глицерина для сохранения человеческой спермы. Джером Шермен из Университета штата Арканзас, усовершенствовавший этот метод в начале 60-х годов, утверждает, что от искусственного оплодотворения замороженной спермой родилось более 500 детей, причем в двух случаях сперма в замороженном виде хранилась свыше десяти лет.

Эти успехи натолкнули ученых на идею замораживания крови. С самого начала текущего столетия, когда переливание крови стало спасением жизни людей, врачи не могли избавиться от "трехнедельной тирании": считалось, что кровь, хранящаяся в холодильниках, должна быть использована не позднее, чем через три недели, так как затем клетки крови начинают распадаться. Ежедневно во всем мире в больницах и банках крови выливались сотни литров "старой" крови. Однако в 60-х годах д-р Артур Роу из Нью-Йоркского центра переливания крови разработал метод замораживания крови (с добавлением небольших количеств глицерина для предохранения клеток от повреждения). Метод Роу в комбинации с методом, разработанным д-ром Гарольдом Миррименом из Американского общества Красного Креста (Мерримен добавлял большие дозы глицерина), позволил широко использовать замороженную кровь, и недалеко то время, когда в каждом банке крови будет храниться замороженная кровь. Помимо традиционного применения, замораживание крови позволит обеспечить самопереливание крови (аутодонорство) в тех случаях, когда человеку (особенно с редкой группой крови) понадобится переливание.

Кровь и сперма — не единственные клетки или ткани, которые можно успешно использовать в медицинской практике после замораживания. С 1955 г. применяется для пересадок замороженный костный мозг, хотя в этом нет особой необходимости — свежие клетки получить не так уж сложно. В начале 60-х годов врачи начали использовать замороженную роговицу, но метод не получил широкого распространения из-за сложности технологии и недостатка необходимой аппаратуры. Тем не менее опыты по совершенствованию методики продолжаются.

Сейчас перед учеными стоит первоочередная задача — найти способ сохранения органов для трансплантации в замороженном виде. Англичанин Джеральд Мосс из Манчестерского университета показал, что печень животных, хранившаяся до двух недель при температуре — 45 °C, способна после оттаивания к восстановлению метаболической активности.

Однако провести успешную пересадку такой оттаявшей печени ему не удалось. Рональд Дицмен из Университета штата Миннесота замораживал почки собаки при температуре сухого льда (-53 °C) на небольшой срок (менее часа), затем оттаивал их и вполне успешно пересаживал. Размороженные почки работали после пересадки целую неделю. Успешно пересаживались после размораживания, хотя и с меньшим успехом, сердце и поджелудочная железа собак. По данным Исаму Суда из медицинского колледжа в Кобэ (Япония), головной мозг кошек и обезьян, замороженный на такой долгий срок, как семь лет, после размораживания проявлял некоторую электрическую активность. Это значит, что нервные клетки мозга, видимо, не погибают и способны функционировать после длительного хранения в замороженном состоянии. Но, прежде чем хранение предназначенных для пересадки органов в замороженном состоянии станет реальностью, предстоит проделать значительную исследовательскую работу.

Совершенно необычную идею запаса органов для трансплантации выдвинул Уиллард Гейлин, психиатр по профессии, президент Института общественных, этических и биологических наук в Гастингсе-на-Гудзоне (штат Нью-Йорк). Гейлин предложил создать популяцию "неомортов", как он их называет, — людей, чей мозг уже не функционирует, но чью жизнь можно было бы поддерживать при помощи различной аппаратуры. По его словам, "благодаря развитию новой медицинской технологии мы теперь в состоянии поддерживать висцеральные функции (функционирование органов)… без каких-либо функций [высшей нервной деятельности], определяющих человека как личность". Это позволило бы хирургам содержать колонии "живых" трупов — источников самых различных типов тканей — для использования в качестве доноров разных органов.

Ежегодно от травм головного мозга погибает 365 000 человек. Многие из них могли бы сохраняться как неоморты, и их тела, живущие искусственной жизнью, могли бы послужить источником органов для хирургов. В подобном состоянии все характеристики, определяющие личность, отсутствуют: нет ни интеллекта, ни памяти, ни сознания. Это тела, но не люди.

Содержание большой популяции неомортов позволило бы хирургам хранить про запас органы, которые невозможно получить в момент острой необходимости. Эти органы можно использовать именно тогда, когда обстоятельства для пересадки наиболее благоприятны. Неоморты могли бы стать также источником регенерирующих тканей, таких, как кровь, кожа и костный мозг, причем все ткани и жидкости были бы всегда свежими и здоровыми.

По мнению Гейлина, "студенты-медики могли бы практиковаться [на неомортах] в обычных хирургических операциях… стандартных и более усложненных процедурах с целью диагностики", не опасаясь за последствия. Они могли бы также следить за развитием болезни в крови и органах при искусственном заражении. Популяция неомортов, снабженная ради удобства картотекой органов, позволила бы врачам максимально использовать все ткани и органы.

Если принять идею Гейлина о неомортах, необходимо пересмотреть само определение смерти. Остановка сердца в таком случае не будет считаться смертью. Как определяет Норман Шамуэй из Станфордского университета, пионер хирургии сердца, "в 70-х годах и в свете современной медицинской техники… критерием для заключения о смерти является мозг". А так как многие типы мозговых травм необратимы, надо полагать, что смерть мозга означает смерть данного человека. В мае 1972 г. этот критерий получил легальное признание как определение смерти во время процесса против д-ра Р. Р. Лоуэра из Медицинского колледжа штата Виргиния. Лоуэру было предъявлено обвинение в убийстве донора, у которого он извлек сердце для пересадки. В свое оправдание врач возразил, что у больного была неисцелимая мозговая травма, и, следовательно, он был уже мертв до того, как у него удалили сердце. Суд решил дело в пользу Лоуэра, заметив в своем определении, что повреждение мозга было достаточным основанием для вынесения заключения о смерти.

Но одного-единственного решения суда в подобных случаях недостаточно. Определение смерти до сих пор горячо дебатируется. В 1975 г. Карен Куинлэн, 21 года, получила сильнейшую мозговую травму в результате отравления большими дозами алкоголя и барбитуратов одновременно. Обследовавшие ее врачи установили, что повреждения мозга необратимыми нет никакой надежды на то, что девушка когда-либо придет в сознание. Однако, когда ее родители подали в суд прошение о том, чтобы им разрешили отключить аппаратуру, поддерживающую жизнь их дочери, суд ответил отказом. Судьи не могли воспринять в качестве определения смерти необратимое разрушение мозга и утрату интеллекта. Впоследствии, однако, суд пересмотрел свое решение и позволил отключить аппаратуру. К моменту написания этой книги [имеется в виду 1976 г. — Ред.] больная так и не пришла в сознание.

Каковы бы ни были потенциальные преимущества, которые эта идея сулит медицине, "неоморты" останутся не более чем пустым звуком, по крайней мере в обозримом будущем. Моральные, юридические и этические основания для их использования просто неприемлемы для общества — цель явно не оправдывает средства. Вместе с тем ход историй убеждает нас в том, что социальные ценности претерпевают изменения, и в будущем нас ждут, быть может, такие реальности, о которых мы сейчас и помыслить не можем.

Регенерация частей тела

Некоторые организмы обладают способностью заново отращивать целые части и органы. Известны, например, деревья, которые вырастают из одной веточки. У саламандр отрастают утерянные конечности. У ящериц восстанавливается хвост, который по весу составляет почти четвертую часть тела. Морские звезды могут потерять половину своего тела и снова восстановить недостающие части.

Но у людей способность регенерировать поврежденные ткани чрезвычайно ограничена. Мы можем заново отрастить небольшую частичку печени, щитовидной железы, кости, селезенки, кожи и восстановить объем крови, но для этого необходимо, чтобы сохранилась большая часть исходной ткани. У болей низко организованных животных, вроде саламандр, конечность может регенерировать даже в тех случаях, когда она потеряна полностью. Если бы человек, подобно саламандрам, ящерицам и другим рептилиям, был способен заново отращивать утраченные части организма, отпала бы всякая надобность в пересадках.

У крыс примерно такая же ограниченная способность к регенерации, как у людей. В своих удивительных экспериментах Роберт Беккер, профессор-ортопед из Медицинского центра штата Нью-Йорк, сумел добиться у крыс восстановления части ампутированных конечностей. Вживляя в культи электроды и постоянно пропуская через ткани электрический ток, ученый добился того, что у подопытных животных восстанавливалась значительная часть конечностей.

Как же он к этому пришел? Давно известно, что вокруг тела человека и животных имеется слабое электрическое поле, возникающее в результате постоянной электрической активности нервов при прохождении импульсов и сокращении мышц. Когда Беккер в начале 60-х годов начал изучать электрическое поле, окружающее саламандр, он заметил, что поле претерпевает определенные изменения при ампутации конечности и при ее регенерации и что можно измерить силу и знак соответствующих зарядов. Но когда он приступил к опытам над крысами, то обнаружил, что изменения в электрическом поле, окружающем крысу после ампутации конечности, отличаются от изменений в электрическом поле саламандры. Беккер решил, что крысы, возможно, не обладают способностью к регенерации просто потому, что у них не возникают необходимые изменения электрического потенциала. Тогда он стал вживлять электроды и воспроизводить в электрическом поле крысы такие же изменения, какие наблюдались у саламандр. Таким путем ему удалось добиться регенерации части конечностей у крыс.

Хотя до сих пор не производились опыты по регенерации конечностей у человека с помощью электродов, некоторые исследования позволяют полагать, что под действием электрической стимуляции заживление может происходить быстрее. Ученые лаборатории ортопедических исследований Колумбийского университета обнаружили, что, помещая электроды на область перелома и подавая на них низкочастотные электрические импульсы, можно ускорить срастание кости. В некоторых случаях кости срастались вдвое быстрее обычного. В настоящее время Беккер проводит серию экспериментов ка сердце, применяя электроды в качестве средства, способствующего восстановлению поврежденного органа.

Еще одно интересное наблюдение принадлежит англичанке Синтии Иллингворт из детской больницы в Шеффилде. Она обнаружила, что у ребенка примерно до одиннадцатилетнего возраста палец, поврежденный не далее первой фаланги, может регенерировать без всякого медицинского вмешательства. У одного пятилетнего мальчугана вырос заново весь кончик пальца: кость, ноготь и кожа — при полном отсутствии специального лечения. Это позволяет, предположить, что если регенерирующим фактором является некое химическое вещество, которое мы теряем с возрастом, то, возможно, биохимикам удастся отыскать нужное сочетание химических веществ, которое вырабатывается у детей и отсутствует у взрослых. Дэн Нейфелд из Университета имени Джорджа Вашингтона, работающий над проблемой химической стимуляции восстановления конечностей, убежден, что такая регенерация возможна. "Обладает ли человек способностью к регенерации? — спрашивает он. — Я уверен, что обладает". И добавляет: "Если бы я в это не верил, я бы бросил свои эксперименты".

С первых попыток, относящихся к концу 40-х годов, трансплантация прошла долгий путь. Сейчас пересадки почек и роговицы стали обычными операциями, и в настоящее время пересадку почек успешно переносит большинство больных. И все же многие виды трансплантации до сих пор находятся в стадии эксперимента. Это один из передовых рубежей медицины. С каждой успешной пересадкой почки ученые все больше узнают о том, как действует иммунная система, как организм учится принимать чужеродные белки и при этом борется с болезнями. Близится время, когда мы получим ценные результаты и при других операциях по пересадке.

Однако проблемы отторжения и трудности хранения органов таковы, что пересадки органов благотворны далеко не для всех. У тех, кто не может рассчитывать на пересадку, остается другая надежда, и эта надежда — новая технология бионики.

Специализированные органы и системы — органы чувств, пищеварительная система и органы размножения — эволюционировали миллионы лет, позволяя выживать и функционировать все более сложным формам жизни. В результате возникли органы удивительной эффективности и чрезвычайно хитроумно устроенные. Так, глаз лягушки способен заметить и взять на прицел любое насекомое в радиусе, доступном для ее языка. У гусей столь высоко развита система координации глаз и мозга, что они могут точно прокладывать свой курс на огромных расстояниях, пользуясь, судя по всему, определением положения звезд и визированием по ориентирам точно так же, как моряки, оснащенные секстантами и хронометрами.

Не одну сотню лет люди пытаются копировать изобретения природы. Дневники Леонардо да Винчи, например, испещрены набросками летательных аппаратов, смоделированных по принципу строения крыла птиц. А в сентябре 1960 г. на базе американских ВВС Райт-Паттерсон в Дейтоне (штат Огайо) состоялась конференция ученых, занимающихся конструированием механизмов и приборов "по проектам природы". Они собрались, чтобы формально отметить создание новой науки, изучающей природные процессы и технологию подражания им. На этой конференции родилось слово "бионика", полученное от слияния греческого слова "биос" (что значит "жизнь") и суффикса — ик (что значит "подобный"). По определению Джека Стила, психиатра, математика и специалиста по электронике ВВС США, бионика — это "наука о системах, которые функционируют по образу живых систем и таким образом напоминают или копируют живые системы".

В те времена ВВС интересовались живыми существами с целью разработки более эффективных систем обороны. Одни из первых экспериментов были направлены на то, чтобы узнать, каким образом улитки определяют направление, ориентируясь по магнитному полю Земли. Ученые изучали также строение кожи дельфина, пытаясь разработать покрытия судовых корпусов, которые уменьшали бы сопротивление воды и позволяли бы повысить скорость при экономии топлива.

Разумеется, изучение бионики не ограничивается интересами министерства обороны. Бионика занимается и такими всеобъемлющими проблемами, как создание искусственного интеллекта — для применения в компьютерах — и создание запасных частей человеческого организма — для применения в медицине и продления жизни.

Бионика — гибридная наука. Занятые ее проблемами ученые являются специалистами не только в биологии и зоологии, но и в медицине, инженерных науках, математике, физике, химии, электронике, психологии и логике. Эта область исследований пользуется достижениями почти всех других областей, начиная от текстильной промышленности (например, создание легчайших парашютов по образцу крыла птиц) и кончая микрогравировкой по металлу, необходимой для конструирования микроминиатюрных блоков памяти, которые требуются для создания искусственного интеллекта и в других новых областях науки. Медицинская бионика позаимствовала в далеких, на первый взгляд, областях идеи и технологию создания "запчастей" человеческого тела.

Материалы, применяющиеся в бионике, в большинстве своем носят новые для нашего слуха названия: это волшебные волокна, такие, как орлон, дакрон, найлон; пластмассы, такие, как полиуретан, метилметакрилат, полиэтилен; редкие металлы, вроде титана, хромокобальтовые сплавы, соединения кремния, различные типы нержавеющей стали и сплавы тикониума.

Основное достоинство перечисленных материалов заключается в том, что иммунная система организма их не отторгает. Поскольку иммунная система распознает только белки, а эти материалы состоят не из белков, они не подвергаются ее атаке. Более того, новые материалы не только совместимы с тканями нашего тела, но многие из них становятся как бы основой, на которой сам организм наращивает новую ткань. Расширенную, поврежденную аорту (некогда это была распространенная и неизбежная причина смерти) теперь можно легко подремонтировать дакроновым протезом: его подшивают к истонченной артерии, а затем природа, слегка изменяя свой привычный курс, покрывает эту основу здоровой живой тканью.

Заменители могут не только занять место поврежденной конечности или органа — зачастую они даже во многом дублируют функции "оригинала". Выполненные из неорганических в своей основе материалов почки работают, сосуды несут кровь, сердца бьются. Электронные водители ритма сердца (кардиостимуляторы), синтетические мышцы, чувствительные (сенсорные) окончания на кончиках пальцев — все это создается теперь искусственным путем, и новинки технологического прогресса обещают нам, что скоро глухие будут слышать, слепые — видеть, безногие — ходить.

Бионические приспособления бывают четырех видов (некоторые из них прикрепляются снаружи, другие вживляются в организм): протезы, по своему назначению наружные — зубные или протезы конечностей; заменители — например, искусственный плечевой сустав; синтетические — сухожилия, созданные из искусственных волокон, и искусственные — т. е. механизмы, заменяющие собой орган.

Протезы: от Длинного Джона Сильвера до "Человека ценой в шесть миллионов долларов"

Возможно, многие из нас знакомы с протезами благодаря одному из героев романа "Остров сокровищ" — пирату, по прозвищу Длинный Джон Сильвер. Потеряв ногу в сражении, он заменил ее деревяшкой, для которой в настиле палубы возле штурвала было сделано специальное углубление, чтобы ему было удобнее стоять у руля. Помним мы и капитана Хука[7] из пьесы "Питер Пэн": ему крокодил откусил руку, и вместо кисти у него был железный крючок — оружие, достойное пирата, но, разумеется, не подходящее для тонких манипуляций. А ведь именно деревянные ноги и крючки сотни лет служили людям протезами — заменителями недостающих конечностей.

Но есть бионическое приспособление с гораздо более давней — хотя на первый взгляд и менее драматической историей — это искусственные зубы. Зубные протезы существовали в Древнем Египте 3000 лет назад: фараоны заменяли выпавшие зубы зубами из слоновой кости или просто из кости, прикрепленными тонкой золотой проволокой. Римские дантисты также умели весьма хитроумно вырезать и прикреплять фальшивые зубы из костей животных или человека. Если зубы были хорошо выпилены, то и служили они хорошо, но пристроить фальшивые зубы к деформирующейся поверхности чьей-то челюсти — дело мудреное. В XV в. зубные протезы представляли собой зубы, вырезанные из слоновой кости и прикрепленные к деревянной пластинке, прикрывающей челюсти: такой протез был столь неудобен, что пользовались им с чисто косметической целью, во время еды его вынимали. Позднее, в XIX столетии, протезисты позаимствовали у ювелиров технологический прием, называемый "штамповкой", и стали изготовлять зубные протезы, которыми можно было пользоваться и для пережевывания пищи. Применяя свинцовые и цинковые формы, полученные со слепков челюстей конкретного человека, дантисты "штамповали" золото по этому слепку, затем приклеивали к нему плотную резину, а к ней крепили фарфоровые зубы. И только в 30-х годах текущего столетия эти материалы уступили место акриловым пластмассам, которые используются и по сей день.

Однако даже самые сложные зубные протезы кажутся пустяком по сравнению с новыми хитроумными изобретениями в области протезирования.

Бионическое зрение

Если не считать очков, изобретенных китайцами в X в., мы не располагали никакими искусственными приспособлениями, которые могли бы вернуть человеку зрение. Но теперь бионика сделала реальностью восстановление зрения во многих случаях, прежде считавшихся совершенно безнадежными.

Помутнение роговицы обычно происходит в результате механического повреждения или не вполне понятных изменений в химическом составе глаза. Но эти изменения приводят к тому, что наружная прозрачная оболочка глаза, так называемая роговица, которая пропускает видимый глазом свет, становится мутной и постепенно человек слепнет. Это заболевание, чаще всего возникающее в пожилом возрасте, ранее умели лечить только одним способом — пересадкой роговицы от трупа.

Обычно достаточно пересадить лишь часть роговицы, но иногда повреждения так сильны, что приходится заменять ее полностью. Однако из четырех полных пересадок роговицы удается только одна: это объясняется тем, что жидкость внутри глаза находится под давлением, и трансплантат очень трудно удержать на месте в течение месяца — срока, необходимого для его приживления. Кроме того, стоит больному чихнуть или закашляться — и пересаженная роговица может сместиться.

Эта проблема вынудила Уильяма Стоуна, хирурга-офтальмолога Массачусетского приюта для глухих и слепых в Бостоне, заняться созданием бионического заменителя поврежденной роговицы из прозрачного акрила — точно такого, какой идет на изготовление зубных протезов и ветровых стекол в кабинах реактивных истребителей. Пластиковая роговица ввинчивается в гнездо, напоминающее крохотную кнопку, и эта кнопка прикрепляется швами на поверхности глаза прямо напротив зрачка. Ввинчивающаяся пластиковая роговица, которую можно вывинтить или заменить другой по рецепту врача, вживлена уже 400 больным.

Медицинская техника снабдила нас и бионическим хрусталиком. Хрусталик глаза, находящийся непосредственно за радужной оболочкой, часто мутнеет вследствие катаракты. От этого он темнеет и рассеивает или не пропускает падающий на глаз свет. Обычно от катаракты избавляются путем хирургического вмешательства. Хирург делает маленькое отверстие в оболочке глаза (так называемом белке), подводит к нему небольшой высасывающий прибор и извлекает хрусталик из глаза. После такой операции накладывается шов, и свет снова свободно проникает в глаз.

К сожалению, лишенный хрусталика глаз не способен фокусировать лучи света самостоятельно — больной нуждается в толстых очках или в контактных линзах. Пользование очками сопряжено с большими неудобствами, приходится менять очки, если нужно перевести взгляд с близкого объекта на отдаленный; при этом вести машину, например, очень трудно. Некоторый выход из положения сулит использование контактных линз, настроенных на средние расстояния, в сочетании с бифокальными очками, но не все могут спокойно носить контактные линзы.

Д-ру Норману Джаффу из Университета в Майами удалось решить эту проблему: он изобрел искусственный вживляемый хрусталик. Из полиметакрилата — вещества, близкого к акрилу, применяемому для создания искусственной роговицы, — вытачивается крохотный бионический хрусталик с точной, фиксированной фокусировкой: хрусталик помещается в мягкое кольцо из дакроновых волокон. Это кольцо, вшиваемое позади радужной оболочки, служит своеобразным якорем, который удерживает хрусталик против зрачка. Пластиковый хрусталик не способен менять фокус, но в сочетании с очками можно достигнуть почти стопроцентного зрения. Теперь такими искусственными хрусталиками заменяют помутневшие от катаракты хрусталики не менее сотни хирургов в США.

Но повреждение хрусталика или роговицы далеко не единственная причина слепоты. Большинство из 110 000 жителей США, полностью лишенных зрения, потеряли его из-за более серьезных повреждений глаз. Одна из форм слепоты, в настоящее время не поддающаяся лечению, — глаукома, при которой жидкость позади хрусталика, называемая aqueous humorx выделяется в избытке; при этом ее давление возрастает настолько, что разрывает нежные светочувствительные слои сетчатки. Также неизлечимы в настоящее время случаи слепоты от болезней, вызывающих дегенерацию глазного нерва, и врожденных болезней, при которых травмированы сетчатка или нервы, связывающие ее с мозгом. Однако и в этих случаях появилась некоторая надежда, которую сулит нам технология телевидения.

Телевизионная камера работает примерно по такому же принципу, что и глаз: в ней свет, пройдя через фокусирующее устройство, преобразуется в электрические импульсы. Природа и форма импульсов, посылаемых телекамерой, сильно отличаются от импульсов, посылаемых глазом к мозгу, но теоретически возможно применять электрические импульсы от телекамеры, для того чтобы вызвать зрительные ощущения в мозгу.

Офтальмолог Уильям Добелл, директор отделения нейропротезирования Института биомедицинской инженерии при Университете штата Юта, изучив импульсы, которые нормальный глаз посылает в мозг при раздражении светом, изобрел специальный компьютер, который мог бы преобразовывать импульсы от телекамеры в импульсы, подобные испускаемым сетчаткой глаза. Затем Добелл сделал квадратики из тефлона и платины и вживил их двум слепым добровольцам внутрь черепной коробки поблизости от тех участков головного мозга, где получаемая с помощью глаза информация преобразуется и превращается в видимый образ. Маленькие электрические датчики в головах добровольцев были подключены к телекамерере, которая была наведена на несколько предметов самой простой формы. Едва электрические раздражения достигли датчиков, как оба испытуемых заявили, что "видят" вспышки света (так называемые фосфены). По свидетельству Добелла, один из больных, потерявший зрение 28 лет назад, утверждал, что улавливает бесцветные, мерцающие фосфены размером примерно с монету, видимую на расстоянии вытянутой руки.

Ученый продолжал работать над своим изобретением и создал систему искусственного зрения, которая позволила 33-летнему мужчине, лишенному зрения на протяжении 10 лет, подключиться к компьютеру, дающему человеку возможность "видеть" электронные сигналы в своем мозгу. В зрительные участки мозга испытуемого было вживлено 64 электрода, и от каждого электрода через отверстие в черепе шла тоненькая проволочка к графитовому штеккеру, вшитому в кожу. При включении штеккера в компьютер, соединенный с телекамерой, слепой человек получает возможность читать буквы по Брайлю в виде точек света и различать вертикальные и горизонтальные линии. По мнению Добелла, его эксперимент делает реальными долгосрочные имплантации. Как он полагает, со временем в глазницу слепого будет помещаться телекамера, связанная через миниатюрный компьютер с вживленными в мозг электродами. И хотя потребуется еще немало экспериментов, чтобы от простых схематических рисунков перейти к более сложным черно-белым изображениям, Виллем Кольфф, пионер бионических исследований, уверен, что в конце концов искусственное зрение подобного типа позволит слепым видеть изображения, напоминающие "картины на световом табло Хьюстонского космодрома".

Добелл напоминает, что развитие любого искусственного органа происходит постепенно: "Вначале возникает предположение, затем появляется надежда и только потом открываются перспективы. Несомненно, что сенсорные протезы уже перешли от стадии задумок к той стадии, когда появляется надежда". Будем надеяться, что перспективы откроются в ближайшем будущем.

Бионический слух

Некогда единственным приспособлением для тугоухих был слуховой рожок. Похожий на воронку рожок приносил некоторую пользу тем, чей слух пострадал от окостенения, или оссификации, трех основных слуховых косточек среднего уха (молоточка, наковальни и стремечка); с увеличением жесткости косточки все хуже передают звуковые колебания через внутреннее ухо в мозг. Такой вид потери слуха носит скорее механический характер, в отличие от повреждений слухового нерва или внутреннего уха, поэтому приспособления, усиливающие звук, попросту увеличивают амплитуду звуковых колебаний и частично компенсируют потерю слуха, обусловленную окостенением косточек среднего уха. Но слуховой рожок усиливает звук очень незначительно, и нужны были другие усилители.

Когда Сэмюэл Морзе в 1837 г. изобрел телеграф и появилась целая сеть коммерческих телеграфных станций, электричество вошло в быт и стало широко применяться. Александер Грейам Белл, оценив колоссальные возможности, заключавшиеся в передаче сигналов посредством электричества, начал поиски способа преобразования звуковых колебаний в электрические и обратно. Он не ставил себе цель — изобрести телефон, а хотел помочь людям, потерявшим слух. В 1876 г. Белл сумел добиться превращения звуковых сигналов в электрические импульсы и обратно, в результате чего появился телефон, а не слуховой аппарат. Но это в высшей степени полезное изобретение Белла не могло усиливать звук. В 1885 г. был изобретен электрический трансформатор и стало возможным эффективное усиление звука. В 1902 г. Миллер Рис Хатчинсон сконструировал первый электрический слуховой аппарат. Со временем транзисторы и микроминиатюрные схемы позволили сделать аппарат настолько компактным, что он помещается в слуховом проходе или за ухом.

Но хотя множество случаев тугоухости может быть облегчено при помощи слуховых аппаратов, по подсчетам, 300 000 американцев страдают более серьезными формами глухоты, которые требуют совершенно иного подхода. Зачастую задача решается простой имплантацией бионического эквивалента поврежденных слуховых косточек. Такая операция разработана в 1952 г. д-ром Сэмюэлем Розеном в Нью-Йорке. Тефлоновый заменитель, напоминающий короткий штифтик с круглой головкой, вводится а среднее ухо через крохотное отверстие в барабанной перепонке, а поврежденные слуховые косточки удаляются. Один конец имплантированного "штифта" касается "окошечка" улитки, находящейся во внутреннем ухе, а другой — барабанной перепонки. Достигая барабанной перепонки, звуковые колебания преобразуются в механические и передаются к отверстию ("окошечку") внутреннего уха через новую искусственную деталь. Жидкость, находящаяся внутри улитки, передает колебания дальше, и они раздражают мельчайшие нервные окончания, которые преобразуют механические звуковые колебания а электрические импульсы, посылаемые в мозг. Во многих случаях имплантат Розена восстанавливает слух почти до нормального. В одних только США ежегодно проводится около 5000 таких операций.

Но во многих случаях глухота появляется из-за неспособности нерва воспринимать звуковые колебания из внутреннего уха и превращать их в электрические импульсы. Тефлоновый имплантат в таких случаях не поможет — нужно искать другие способы восстановления слуха. Группа исследователей под руководством д-ра Уильяма Хауза из Института исследования слуха в Лос-Анджелесе проводит эксперименты с бионическим электронным имплантатом, который преобразует звук в электрические колебания, непосредственно поступающие в слуховые участки коры головного мозга.

Электронное "ухо" состоит из миниатюрного микрофона и усилителя, который превращает звук в очень слабый электрический ток. Это электронное устройство вживляется прямо в ухо, заменяя собой и барабанную перепонку, и косточки среднего уха. Слуховые нервы передают информацию в мозг посредством сложного процесса преобразования химической энергии в электрическую. Бионический имплантат, выполняющий функции искусственной барабанной перепонки, среднего уха и слухового нерва, располагается во внутреннем ухе возле поврежденного слухового нерва и путем электрического раздражения заставляет его нести звуковую информацию в мозг. В предварительных экспериментах изобретение Хауза позволило совершенно глухим людям различать звуки телефонного или квартирного звонка. Пока исследователям не удалось добиться того, чтобы глухие различали звуки обычной речи, но надо надеяться, что по мере совершенствования аппаратов результаты будут улучшаться.

Все недостатки обычных слуховых аппаратов — невысокая точность воспроизведения звука, плохая обратная связь, необходимость точной пригонки по форме уха и видимый снаружи прибор — будут устранены при создании полностью вживляемого устройства. Уже сейчас такой слуховой аппарат вполне осуществим, не хватает только миниатюрного перезаряжающегося аккумулятора в качестве источника питания этого "внутреннего уха". Современные батарейки требуемого размера недостаточно долговечны и "садятся" через несколько недель, а заменять батарейку хирургическим путем каждые две недели нецелесообразно.

Но совсем недавно была создана батарейка для искусственного кардиостимулятора, которую можно заряжать, не извлекая из тела больного. И хотя она слишком громоздка для вживления в ухо, д-р Ричард Гуд из Станфордского медицинского центра, изобретатель слухового имплантируемого аппарата, надеется, что скоро удастся сконструировать батарейки размером с небольшую монету или даже меньше. В 1976 г. Гуд заявил, что появления в продаже готовой к употреблению модели вживляемого слухового аппарата следует ожидать в ближайшие пять лет.

Бионические конечности

За последнюю четверть века деревянная нога Длинного Джона Сильвера превратилась в нечто более близкое к бионическим конечностям Стива Остина, героя "Человека стоимостью в шесть миллионов долларов". Большинство усовершенствований бионических рук обязано своим появлением исследованиям Комиссии по атомной энергии (КАЭ), начатым в 50-х годах.

С развитием ядерной техники приходилось изобретать способы, которые позволяли бы технику на расстоянии достаточно точно и эффективно манипулировать с радиоактивными веществами. Например, для формирования капсул с плутонием заданного веса требуется высокая точность, а для того, чтобы поднимать свинцовый контейнер, нужна огромная сила. Первое бионическое приспособление для этой цели представляло собой металлическую "перчатку", точно пригнанную по руке техника, который находился в экранированном помещении и следил за результатами своих действий через толстенные стекла. Перчатка была связана сложными электронными устройствами с мощными гидравлическими манипуляторами во внутреннем помещении. Чувствительные датчики в перчатке измеряли каждое движение техника и посылали электрические импульсы к гидравлическим насосам, двигавшим манипуляторы.

Манипуляторы могли вращаться, захватывать, наливать жидкость и повторять почти любое движение человеческой руки. Необходимо было, чтобы они очень точно чувствовали давление, иначе легкое движение руки техника могло раздавить какой-нибудь ценный ядерный компонент. Для таких тонких работ были созданы чувствительные к давлению сенсоры из пьезоэлектрических кристаллов — тех самых, которые давно используются в звукоснимателях проигрывателей для преобразования вибраций иглы в электрические сигналы.

Примерно в то же время в Англии производились исследования в области миоэлектричества ("миос" по-гречески "мышца"), т. е. электрических токов, возникающих на поверхности мышцы, когда она получает через нерв импульс, вызывающий сокращение. Это привело к созданию электрических сенсоров, которые точно измеряли электрический заряд, возникающий на поверхности мышцы во время сокращения, и усиливали его до величины, достаточной, чтобы двигать искусственную бионическую конечность.

Появление пьезоэлектрических сенсоров для измерения давления и миоэлектрических сенсоров, способных ощущать сокращения мышц, в сочетании с электронными схемами, позволяющими превратить движения руки в движения манипуляторов, дало возможность сконструировать бионическую руку, способную чувствовать давление на "пальцах" и точно реагировать на электрические импульсы, возникающие в культе человека. Такую руку вполне можно было бы сконструировать, если бы электронное оборудование манипуляторов в 50-х годах не занимало несколько комнат, а движения не производились бы за счет мощных гидравлических насосов весом в несколько тонн.

В 1952 г. восьмилетняя Карен Мак-Киббен заболела очень тяжелой формой полиомиелита, после чего у нее были парализованы руки и ноги. Ее отец, Джозеф Мак-Киббен, физик-ядерщик, работавший на государственной службе в Лос-Анджелесе, решил попробовать некоторые методы, разработанные КАЭ, пытаясь вернуть дочери способность двигать руками. В сотрудничестве с д-ром Верноном Никкелем, хирургом-ортопедом из Протезного института Ранчо де Лос Амигос в Лос-Анджелесе, где велась большая работа по созданию искусственных конечностей, Мак-Киббен сконструировал пневматическую мышцу. Она представляла собой трубку, сплетенную из лески наподобие китайской объемной головоломки, что позволяло ей сжиматься и растягиваться, как настоящей мышце. В трубку Мак-Киббен поместил узкий, не пропускающий воздуха баллон. Когда баллон наполнялся углекислым газом, трубка становилась толще и короче, совсем как сократившаяся мышца.

Это чрезвычайно простое и легко изготовляемое приспособление легло в основу двигателя бионических конечностей в 50-х годах. Баллоны, заключенные в сетку из тонкой проволоки, наполнялись углекислым газом, хранившимся в небольшом цилиндре. Когда требовалось сократить мышцу, газ быстро заполнял баллон; для ее расслабления открывался специальный клапан, и газ выходил наружу. К сожалению, это был слишком шумный и громоздкий протез, к тому же годился он только для тех, кто не мог двигать руками, а не для тех, у кого руки были ампутированы.

Но с тех пор появились новые достижения. Исследования космоса потребовали такой миниатюризации электронных приборов, что все электронное оборудование, во время первых опытов КАЭ занимавшее несколько комнат, теперь легко размещалось внутри легкой пластиковой бионической руки. Появились и крохотные электромоторы, развивающие значительную мощность при потреблении очень малых количеств электроэнергии. Все эти приборы в сочетании с электрическими и пьезоэлектрическими сенсорами позволили ученым сконструировать настоящую бионическую руку.

Рейд Хилтон, 24-летний мастер каратэ из Санта-Ана (Калифорния), потерял правую руку ниже локтя в автомобильной катастрофе. На его счастье, группа ученых в госпитале Ранчо де Лос Амигос, возглавляемая Вертом Муни, только что закончила конструировать образец бионической руки весом в 3,2 кг, которая приводилась в движение перезаряжаемым электрическим аккумулятором и крохотными моторами, помещенными внутри руки. Рука, которую Хилтону прикрепили в 1975 г., показывала на динамометре силу захвата 16 кг при средней цифре для мужчин 10 кг. Связанная электрическими контактами с мышцами предплечья, эта рука действует почти как настоящая, выполняя практически все движения, вплоть до таких тонких, как собирание мелких предметов с пола или завязывание шнурков на ботинках, — не говоря уже о более широких движениях, принятых в каратэ. В кончиках пальцев имеются пульсирующие сенсоры, которые посылают сигналы обратной связи, предотвращая слишком сильное давление на предметы. В 1976 г. Муни сказал, что в ближайшие пять лет может быть налажено промышленное производство таких рук для всех, кто в них нуждается.

Запасные и синтетические части: лучше природных

Нововведения в области бионических протезов поразительны, но в чисто количественном отношении они не идут ни в какое сравнение с тем каталогом искусственных "запчастей", которые могут быть использованы при ремонте поврежденных "деталей" человеческого организма. От сустава большого пальца на ноге до черепной крышки — таков список деталей, которыми можно заменить кости, суставы, мышцы и т. п. Причем в некоторых случаях они функционируют лучше природных.

Бионические суставы и кости

В артропластике — пластической хирургии суставов — бионические заменители нашли широкое применение. Повреждения суставов и костей очень часто возникают в результате переломов, артрита, бурсита и целого ряда других деформирующих заболеваний.

Первые эксперименты с бионическими суставами в начале 50-х годов сводились к следующему: на верхнем конце бедренной кости, обработанном в форме шара, крепилась искусственная головка из нержавеющей стали, которая должна была входить в углубление тазобедренного сустава. Но добиться точного соответствия стального шара и углубления очень трудно, поэтому такие операции не всегда удавались. В тех же случаях, когда в тазовых костях также имелись изменения, этот метод помочь не мог. Зачастую стальная головка отламывалась от бедренной кости в результате износа.

Но в 1954 г. англичанину Джону Чарнли из Райтингтонского госпиталя в Уигане пришла в голову мысль изготовить цельный сустав из тефлона и стали, который позволил бы хирургу заменить всю систему сустава. Чарнли надеялся, что такой сустав придет на помощь не только тем больным, у кого сломана головка бедра, но и тем, у кого разрушена вертлюжная впадина. При полной замене тазобедренного сустава искусственным отпадает проблема точной подгонки: бионический сустав предназначен для замены обеих частей тазобедренного сустава, и его можно будет отлично подогнать перед вживлением в отсутствие больного.

Тазобедренный сустав Чарнли очень точно копировал природную модель, разве что головка, сделанная из нержавеющей стали, и впадина, изготовленная из тефлона, делались меньших размеров во избежание трения. Сустав приклеивался к костям акриловым клеем. Чарнли надеялся, что его детище прослужит не меньше десяти лет — эта цифра объяснялась тем, что больным, нуждающимся в искусственном суставе, обычно около 60 лет, они нуждаются в протезах, которые выдержали бы до конца их жизни, не требуя дополнительной операции. Однако стендовые испытания на прочность показали, что тефлон сможет выдержать от силы два-три года.

В 1962 г. один из техников Чарнли случайно обнаружил, что полиэтилен, из которого делают все на свете — от детских игрушек до корпусов автомобилей, — за три недели изнашивается меньше, чем тефлон за один день. В том же году Чарнли начал заменять тазобедренные суставы искусственными, сделанными из головок нержавеющей стали и полиэтиленовых вертлюжных впадин. С тех пор он осуществил свыше 5000 операций и настолько отшлифовал свою технику, что теперь может сделать в день шесть операций по замене сустава, причем каждая операция занимает около часа.

Бионические запасные части были разработаны и для других суставов. Для суставов рук, пальцев, большого пальца на ноге используется в основном силастик — силиконовый пластик. Для искусственных запястий, коленных чашечек, локтевых суставов, плеч и лодыжек применяются разные материалы: силастик, нержавеющая сталь, кобальт, хром, полиэтилен и другие сплавы и пластики.

Суставы часто трудно воспроизвести, потому что они несут разнообразные нагрузки. Голеностопный сустав, например, состоит из шести косточек, рассчитанных на то, чтобы сустав сгибался и растягивался одновременно в нескольких направлениях, давая нам возможность не только ходить и бегать по ровному месту, но и карабкаться в гору. Кроме того, голеностопный сустав призван уравновешивать положение ступни. Когда вы поднимаетесь по лестнице, он испытывает иные нагрузки, чем во время танцев или ходьбы по песку.

Приступая к изготовлению искусственного голеностопного сустава, Теодор Во, хирург-ортопед из Калифорнийского университета в Ирвайне, решил точно скопировать природную модель. Из сплава хрома и кобальта он сделал Т-образный штырь, который можно вмонтировать в главную из двух костей голени (tibia). Затем прикрепил поверх талуса (самой крупной кости голеностопного сустава) куполообразную пластину из этого же сплава таким образом, чтобы головка "Т" опиралась в перевернутом положении на купол и могла свободно сгибаться и двигаться в точном соответствии с движениями настоящего голеностопного сустава. Жидкость в теле служила естественной смазкой искусственного сустава.

Этот сустав весит всего 140 г, но он крепче природной лодыжки. Из 15 прооперированных Во больных большинство в первые же пять дней уже ходило на костылях, а примерно через месяц — без всякой опоры. Как говорит сам изобретатель, достоинство этой операции в том, что с ней может справиться любой опытный ортопед, и, таким образом, она может принести облегчение тысячам искалеченных людей.

Ученые не только разработали заменители почти всех суставов человека, но работают и над изготовлением искусственных костей. Первые имплантаты, сделанные из прочного и легкого металла титана, по-видимому, скоро уступят место стеклу и другим заменителям костной ткани. Ларри Хенч, директор Отделения биомедицинской инженерии Университета штата Флорида, назвал изготовленные им стеклянные кости "биостеклом" ("биоглас"). В основе этого материала лежит стекло, очень похожее на обычное оконное стекло, но приготовленное из чистого кварцевого песка. К стеклу добавляют окись натрия, кальций и фосфор, которые "обманывают" организм, как будто в него пересадили настоящую кость. А так как эти химические вещества постепенно выводятся из организма, естественная кость постепенно сливается с биостеклом. Как полагают, новый материал будет гораздо лучше титана, ибо он образует "каркас", на котором может расти нормальная кость. Этот каркас, как скелет внутри скелета, окажется заключенным в заново выросшую кость, и таким образом появятся новые тазобедренные суставы, руки, бедра и даже зубы, которые по силе и прочности будут намного превосходить природные.

Бионические сухожилия, связки и мышцы

Связки соединяют кости друг с другом, а сухожилия — длинные тяжи из прочных белковых волокон — соединяют мышцы и кости. И те и другие обладают слабой регенерационной способностью и не всегда заживают после разрыва или сильного растяжения. Когда рвется сухожилие, мышцы, соединенные с ним, могут сократиться и "втянуть" конец сухожилия, так что он теряется среди мышц ноги или руки и его приходится выуживать хирургическим путем.

В прошлом порванные сухожилия сшивали, но никогда нельзя было предвидеть, насколько удачно пройдет такая операция. Позднее была разработана методика, которая заключалась в том, что с сустава снималась связка, затем с ее помощью соединяли мышцы и кость, так что она занимала место сухожилия. Обычно операции по замене сухожилия связкой давали хорошие результаты, но их недостатком оказывалось ослабление сустава, с которого брали связку.

Уильям Харрисон младший, из госпиталя Маймонидеса в Нью-Йорке, сделал своего рода "опору" из дакрона, инертного синтетического материала, который в виде трубки надевается на разорванные концы связки или сухожилия и затем пришивается. При иммобилизации конечности дакроновая опора позволяет нарастать новому сегменту сухожилия или связки. По словам Харрисона, его метод в нескольких случаях дал отличные результаты. В самом деле, бионически укрепленное сухожилие или связка оказываются даже прочнее природных, так как в их ткань вживлен дакроновый каркас.

Проводились также эксперименты с искусственными скелетными мышцами, которые помогают нам удерживать вертикальное положение. Дж. Д. Хелмер, биоинженер из Лаборатории Бэттел Колумбус в штате Огайо, изобрел синтетическую мышцу из силиконовой резины (инертной, очень прочной резины) и дакрона. Эта конструкция напоминает "мышцу" в более ранней пневматически действующей бионической руке. Дакроновая оболочка, сплетенная как китайская головоломка, надевается на резиновую трубку и крепится к сухожилию. Когда сухожилие натягивается и действует на оболочку, последняя сдавливает резиновую трубку; когда оболочка натянута, резина за счет упругости отвечает давлением. Это действие сходно с действием мышцы: противодействие давлению, равное по силе и противоположное по направлению. Хелмер с сотрудниками вживлял такие мышцы овцам, и через четыре недели после операции животные уже ходили почти нормальным шагом.

Бионическое кровообращение: искусственные сердечные клапаны и кровезаменители

Нарушения системы кровообращения, включающей в себя сердце и многие километры артерий, вен и капилляров, по численности до сих пор занимают первое место среди причин смерти в США. Инфаркты, склероз артерий, инсульты, тромбы, закупоривающие сосуды, гипертония — наряду с другими болезнями системы кровообращения, причиной которых являются механические повреждения, стресс или болезни, — сокращают наш потенциальный срок жизни примерно на 20 лет. В этой области проводятся особенно интенсивные исследования, и некоторые достигнутые результаты обнадеживают.

В то время, когда большинство американцев носило орлон на себе — например, в виде свитеров, — один человек начал носить орлон в себе — в виде восстановленных артерий. Это произошло в 1953 г., когда д-р Чарльз Хафнагель из Джорджтаунского университета заменил порванную пулей бедренную артерию американского солдата — главную артерию, снабжающую кровью ногу, — орлоновым каркасом, вставив его в кровеносный сосуд. Позднее он вставил орлоновую трубочку и в изношенную аорту больного. Оба этих кровеносных сосуда подвергаются постоянному сжатию, давлению, скручиванию, и до появления орлона в распоряжении медиков не было материалов, которые делали бы эту операцию возможной.

Но использованный Хафнагелем орлон обладал существенным недостатком — он очень легко терял форму. Имплантат из мягкой орлоновой ткани в сосуде, несущем кровь к легким, может давать изломы, как садовый шланг, что приводит к быстрой и болезненной смерти. В 1955 г. Стерлингу Эдвардсу из Алабамского медицинского колледжа удалось придумать гофрированные синтетические артерии наподобие противогазных трубок. Эти гофрированные артерии, сейчас изготовляемые из дакрона и тефлона, одновременно сохраняют гибкость и не образуют изломов. Кроме того, артерии, выполненные из синтетических материалов, полностью инертны, так что отпадает угроза иммунной реакции.

Вживление синтетических гофрированных артерий из дакрона и тефлона теперь стало признанным методом лечения аневризмы аорты — неравномерного расширения этого крупнейшего кровеносного сосуда в результате ослабления мускулатуры его стенок. Аневризму можно исправить путем замены бионической артерией, причем с очень высокой вероятностью успеха. По свидетельству знаменитого кардиолога Майкла Ди Бейки из Бэйлорского медицинского колледжа в Хьюстоне, лично выполнившего свыше 2000 подобных операций, примерно 80 % его больных, перенесших операцию по поводу аневризмы аорты, по меньшей мере пять лет не знают осложнений.

Другие артерии, поврежденные в результате аневризмы или суженные в результате склеротических процессов, также могут быть заменены искусственными артериями из дакрона или тефлона. Ди Бейки, например, уже вставил более 5200 искусственных артерий. И процент удачных операций при замене бедренной артерии даже выше, чем при замене аорты. В наше время в распоряжении хирургов имеются бионические заменители почти для любой артерии или вены человека.

С появлением новых материалов стала реальностью и замена сердечных клапанов. Эти клапаны открываются и закрываются 100 000 раз в сутки и приходится только удивляться, как долго они выдерживают эту непрерывную пульсацию. Однако из-за ревматических поражений или вследствие возрастных изменений клапаны перестают достаточно плотно смыкаться, и сердце перекачивает кровь, все меньше насыщенную кислородом, что нарушает все остальные функции организма.

Рис. 4. Шариковый сердечный клапан Старра-Эдвардса. Стрелками показано направление тока крови. Кровь, устремляющаяся в противоположном направлении, закрывает клапан

Еще два десятилетия назад корректирующая хирургия сердца казалась фантастикой. В 1883 г. знаменитый американский хирург Биллрот якобы говорил: "Пусть ни один из вас, если он надеется сохранить уважение своих коллег-врачей, не дерзнет оперировать на сердце человека". С тех пор проведены сотни тысяч операций на сердечных клапанах. Достаточно сказать, что только два хьюстонских врача, Дентон Кули и Майкл Ди Бейки, вживили в общей сложности 7500 бионических клапанов.

Первый искусственный сердечный клапан, разработанный Альбертом Старром, хирургом-кардиологом из Медицинской школы Университета штата Орегон в Портленде, и Лоуэллом Эдвардсом, конструктором космических ракет, состоял из трех частей: основания, чашки и шарика (рис. 4). Основание представляло собой небольшую сетку в виде корзинки, выполненную из титана. Эта корзиночка, закругленная с одной стороны и открытая с другой, напоминала по форме шляпу-котелок и была сплетена из трехжильной титановой проволоки. Внутри этого похожего на шляпу основания находился маленький шарик из тефлона. Отверстие корзинки делалось с таким расчетом, чтобы шарик мог свободно двигаться, но не проходил в него полностью. Соприкасаясь с покрытым дакроном краем титановой сеточки, шарик плотно прилегал к нему и функционировал точна так же, как природный клапан.

10 марта 1960 г. группа хирургов из Медицинской школы Гарвардского университета впервые произвела замену сердечного клапана клапаном Старра — Эдвардса. Удалив поврежденный клапан больного, они заменили его новым и закрепили на сердце дакроновыми швами. Работа бионического клапана не отличалась от работы настоящего. Когда сердце наполнялось кровью, клапан закрывал отверстие в основании сеточки. Когда же сердце сокращалось, давление в обратном направлении отбрасывало шарик к закругленному краю, и кровь свободно вытекала.

В наши дни эта операция стала более или менее привычной. Хафнагель разработал клапан другого типа, где вместо шарика используется пластиковый диск.

Одно из самых поразительных и далеко идущих открытий, относящихся к системе кровообращения и всему организму в целом, — это создание синтетической крови, в которой остро нуждается медицина, так как сегодня природную кровь не всегда удается получить по первому требованию. Между тем в тяжелых случаях требуется переливание очень больших количеств крови. Возникают трудности с кровью редких групп, которую невозможно раздобыть в нужных количествах, и, кроме того, всегда имеется вероятность, что какая-нибудь необнаруженная болезнь донора перейдет к больному вместе с кровью. Консервированная кровь хранится не более трех недель, и в больницах нередко приходится выливать кровь, которая потеряла годность.

В 1966 г. д-р Лиленд Кларк младший из Медицинского колледжа Университета штата Цинциннати сообщил о получении им искусственной крови на основе фторуглеродных эмульсий, тех самых которые используются при изготовлении аэрозолей. Фторуглероды химически инертны; в нормальных условиях они не вступают в реакцию с другими химическими веществами, а так как они не содержат белка, то не вызывают иммунной реакции в организме. К тому же они могут служить растворителем для любых веществ, никак не влияя на их свойства. В серии опытов на собаках, кошках и мышах Кларк произвел замену крови животных фторуглеродами и отметил, что искусственная кровь лучше удерживает молекулы кислорода, чем природная. Для того чтобы бионическая кровь более походила на настоящую, в нее можно ввести взятые из настоящей крови или синтезированные частицы (клетки), факторы свертывания крови и специфические белки.

Для больных, страдающих такими болезнями, как апластическая анемия или лейкоз, и нуждающихся в частых и обильных переливаниях крови, фторуглеродная кровь может оказаться незаменимой. По словам Кларка, "можно не опасаться гепатита или других инфекций, так как фторуглеродная кровь стерильна и к тому же не вызывает аллергических реакций". Кроме того, "хранить ее можно бесконечно долго, по крайней мере по сравнению с настоящей кровью, которая со временем теряет способность связывать кислород".

Бионическая эрекция

Инженеры-биомедики применили свою изобретательность и в тех областях, которые не относятся к продолжительности жизни в прямом смысле. Импотенция, например, будучи в большинстве случаев связанной с психосоматическими причинами, может проистекать и из органических дисфункций или повреждений.

Нормальная эрекция происходит, когда пещеристые тела (corpus cavernosum) — полости внутри полового члена — заполняются кровью. Сложная система клапанов в этих пещеристых телах позволяет крови проникнуть в полости, но препятствует ее оттоку. В результате член увеличивается в объеме за счет возрастающего давления крови внутри цилиндрических полостей. После того как эрекция достигнута, клапаны регулируют кровообращение таким образом, что она сохраняется на определенное время. Повреждение клапанов, полостей или уменьшение кровоснабжения этой области приводит к тому, что эрекция не возникает.

Уролог Брентли Скотт из Бэйлорского медицинского колледжа в Хьюстоне в сотрудничестве с неврологом Уильямом Брэдли и инженером-биомедиком Джеральдом Тиммом из клиники Университета штата Миннесота попытались разрешить эту проблему, сконструировав полностью вживляемое бионическое устройство, осуществляющее эрекцию. Это устройство, вживленное уже 46 мужчинам, работает вполне успешно. Как объясняет Брэдли, "это не просто подобие настоящей эрекции — это настоящая эрекцияз увеличение в объеме, расширение… Изумительный результат".

Устройство, сделанное из силиконовой резины(представляет собой два надувных цилиндрика, которые хирургическим путем помещаются внутрь пещеристых тел вдоль полового члена. К цилиндрикам подведен тоненький шланг, соединяющий их с не" большим шарообразным насосом, помещаемым в мошонку. Рядом с насосом находится резервуар со стерильной жидкостью. Эрекция достигается при сжатии насоса, который гонит жидкость из резервуара в цилиндрики внутри полового члена. Бионическая эрекция поддерживается давлением жидкости внутри цилиндров. Внутреннее давление сохраняется при помощи клапана до тех пор, пока не снимается легким повторным сжатием насоса. Устройство позволяет удерживать эрекцию неограниченное время, но при этом сохраняется полная чувствительность и нормальное извержение семени.

Возможно также, что с помощью бионики врачи смогут восстанавливать нормальные функции после вазэктомии. Эрих Брюшке и другие ученые из Института технологических исследований штата Иллинойс в Чикаго сумели использовать силиконовую резину для соединения разъединенных концов семявыводящих протоков и восстановили половую функцию у собак после вазэктомии. Через 26 месяцев после операции у собак происходило нормальное семяизвержение.

Можно было бы назвать еще несколько видов бионических заменителей и синтетических устройств, и этот список растет с каждым годом. Нескольким больным вставлена искусственная трахея из силастика. Шимпанзе произведено вживление межпозвоночных дисков из дакрона и силикона. Проведена успешная пересадка искусственной кожи у морских свинок. Существуют заменители черепных костей, искусственные челюсти и евстахиевы трубы, изготовленные из пластика и латексной резины гортани и даже сфинктер мочеиспускательного канала из силиконовой резины. Но, пожалуй, самым удивительным достижением бионики являются бионические устройства, заменяющие органы человека.

Искусственные органы: человек, собранный из механизмов

В наши дни машины больше не воют и не лязгают — они негромко гудят или работают бесшумно. К таким машинам относятся и бионические устройства, заменяющие почки, поджелудочную железу, печень и сердце.

Бионические почки

Кровь в организме нуждается в постоянной фильтрации, иначе она не сможет поддерживать жизненные процессы. Токсины и шлаки, образующиеся в процессе обмена веществ и постоянного превращения пищевых продуктов в энергию, отравили бы нас в считанные дни, если бы не почечные фильтры. Вот почему нарушение работы почек стоит на одном из первых мест среди болезней-убийц. Почки устроены таким образом, что токсические вещества и шлаки удаляются из организма прежде всего путем фильтрации крови в многокилометровых разветвлениях капилляров, где она проходит через мембраны, отделяющие низкомолекулярные продукты распада от белков крови и других жизненно важных молекул.

Виллем Кольфф, молодой голландский врач, во время второй мировой войны начал исследования с целью создания искусственной почки, которая могла бы заменить больные почки. Работая по ночам, чтобы не попасть в руки фашистских оккупантов (ибо он приступил к исследованиям в надежде помочь раненым голландским партизанам), Кольфф начал экспериментировать с разнообразными конструкциями искусственных почек. Пользуясь только тем оборудованием, которое нацисты считали необходимым для практикующего врача, он сконструировал аппарат, напоминающий барабан, где кровь могла циркулировать над искусственной мембраной большой площади. У Кольффа не было под рукой современных высококачественных пластических и фильтрующих материалов для такой мембраны, и он пользовался в качестве фильтров целлофановой оберткой для колбас. И хотя его аппарат (напоминающий маленькую стиральную машину, где барабаны вращались в растворе глюкозы, чтобы токсины "вымывались" из крови) был очень примитивен, он действовал.

Громоздкая конструкция Кольффа для диализа (по-гречески "диализ" значит "растворение") в наши дни превратилась в аппаратик не больше обычного телефона. "Сахарный раствор", извлекающий токсины из крови, усовершенствован — это жидкость, по своему составу близкая к крови. Современные портативные искусственные почки можно использовать в домашних условиях. Подсчитано, что не менее 100 000 человек во всем мире пользовались заменяющим почки аппаратом.

Кольфф, работающий ныне в Институте биомедицинской инженерии при Университете штата Юта, полагает, что путем микроминиатюризации в организм человека может быть имплантировано устройство для электродиализа. Собственно говоря, он уже создал искусственную почку весом чуть больше 1 кг, которую можно носить как рюкзачок. Этот прибор способен отфильтровать все ядовитые вещества и шлаки из крови при пользовании им всего в течение двух часов в сутки.

Бионическая поджелудочная железа

Инсулин регулирует энергетические процессы внутри клеток. Поджелудочная железа среди прочего снабжает организм инсулином, и это позволяет накапливать сахар в виде жира для того, чтобы впоследствии он мог быть переработан с выделением энергии. Если этот механизм нарушается, весь процесс обмена веществ разлаживается. Клетки выделяют сахар в кровь, расщепляют собственные белки в ядовитые продукты распада и отравляют организм избытком токсичных веществ. При нехватке в организме инсулина накопление токсинов в крови приводит к разрушению клеток глаза, мозга, кровеносных сосудов. Недостаток инсулина вызывает нарушение водно-солевого баланса в организме, что может стать причиной угрожающе низкого кровяного давления, препятствующего кровоснабжению органов и повреждающего мозг.

Диабет, развивающийся вследствие недостатка инсулина в крови, входит в число десяти главных причин смертности населения США. Без специального лечения больной диабетом может прожить не более 20 лет. Ежедневно получая инсулин — перорально или в виде инъекций, — он может прожить 50 лет. Но инсулинотерапия не в состоянии изменять количество инсулина в соответствии с сиюминутными потребностями организма: зачастую его оказывается либо слишком много, либо слишком мало. Из-за этого у больного диабетом, даже получающего инсулин, всегда нарушен обмен веществ, и его организм постоянно подвергается опасности.

В настоящее время несколько групп исследователей работают над созданием бионической поджелудочной железы, которая могла бы выделять инсулин только в нужное время и в требуемых количествах. Уильям Чик из Джослинского диабетического фонда в Бостоне работает над экспериментальной моделью вживляемой поджелудочной железы, в которой используются ткани здоровой поджелудочной железы человека или животного. Помещая ткань в сеть искусственных капилляров, исследователь заставляет кровь циркулировать через них. Капилляры сконструированы таким образом, что через их стенки могут проникать только инсулин и другие небольшие молекулы, но для молекул белков и клеток крови они непроницаемы. А так как это надежно изолирует ткань поджелудочной железы от кровотока в организме, то исключается и опасность реакции отторжения, поэтому в качестве источника инсулина могут быть использованы ткани поджелудочной железы крыс или других животных. Инсулин, вырабатываемый в организме человека и многих животных, в том числе коров, чей инсулин используется при лечении диабета, сходен по составу и действует одинаково как у людей, так и у животных. Однако, прежде чем испытать изобретение Чика на людях, необходимо найти материал для капилляров, который не разрушал бы кровь больного.

Поджелудочная железа Чика не совсем искусственная, т. е. она не является механизмом в строгом смысле, поскольку в ней используются ткани настоящей поджелудочной железы, а непосредственно механизм используется лишь для определения потребности организма в инсулине и выделения соответствующего его количества из резервуара. Первый же искусственный механизм был сконструирован в 1962 г. Арнольдом Кадишем из Фонда динамики метаболизма в Лос-Анджелесе. Кадиш преобразовал аппарат, которым определяют уровень сахара в пробах крови, в прибор, способный производить эти измерения и выделять в кровь инсулин или сахар в зависимости от потребностей организма. Этот аппарат, несмотря на свою громоздкость и замедленную реакцию, доказал возможность создания полностью искусственной поджелудочной железы.

Одна из наиболее современных и усовершенствованных моделей бионической поджелудочной железы была сконструирована Дж. Стюартом Селднером из Джослина, Ку Вейчаном и Солом Айзенбергом из Уиттекеровского корпоративного центра космических исследований. Она состоит из чувствительного к глюкозе диска, вживленного в тело, и датчика, показывающего больному содержание сахара в крови, т. е. соответственно необходимое количество инсулина. (Между уровнем сахара и уровнем инсулина в крови существует обратная зависимость.) Измеритель глюкозы величиной с небольшую монету многократно испытывался на кроликах и обезьянах в течение длительных сроков — до 117 дней; его способность точно измерять динамику концентрации сахара в крови уже доказана.

Другой измеритель размером с мелкую монетку, сконструированный Сэмюэлем Бессменом из Медицинской школы Университета Южной Калифорнии, прошел испытания на людях. Когда его удастся скомбинировать с микронасосом, регулирующим количество инсулина, который также спроектирован Бессменом, мы получим полностью искусственную поджелудочную железу. Как полагает сам Бессмен, сейчас нет никаких технических трудностей, которые помешали бы созданию искусственной поджелудочной железы, необходимы лишь испытания на животных, прежде чем использовать ее для людей.

Бионическая печень

Более 25 больных в Англии, страдавших острой недостаточностью печени, испробовали на себе прибор, напоминающий прибор для гемодиализа, который сконструировал д-р Ричард Уиллсон из Медицинской школы Вашингтонского университета. По мнению Уиллсона, прибор может быть изготовлен в портативном варианте. Другие ученые разрабатывают имплантируемую искусственную печень.

Бионические легкие

Большая часть легких состоит из мембран, так что возникает максимальная поверхность, на которой происходит газообмен. Омывая мембраны, кровь теряет углекислый газ и другие газообразные продукты обмена, одновременно насыщаясь кислородом. В 1963 г. Джон Гиббон из Джефферсонского медицинского колледжа штата Виргиния изобрел машину сердце — легкие, которая одновременно прогоняет кровь через сосуды тела и обогащает ее кислородом; это позволяет хирургам на время операций на сердце освободить от крови кровеносные сосуды, соединяющие сердце и легкие. С появлением этого аппарата началась новая эра операций на открытом сердце. До этого единственный способ, позволяющий оперировать на сердце, заключался в том, что врачи охлаждали тело больного, пропуская кровь через змеевик, до 24 °C — прерывание тока крови на короткое время не приносило особого вреда больному. Но в этом случае на саму операцию оставалось не более получаса, так как возникала опасность повреждения мозга от переохлаждения или недостатка кислорода.

Вместе с тем разрабатывались бионические легкие как таковые. В ходе экспериментов выяснилось, что "переносной мембранный оксигенатор", изобретенный Конверсом Пирсом (госпиталь для ветеранов в Бронксе, Нью-Йорк) и успешно испытанный на собаках, можно облегчить до 4–5 кг, и его можно будет носить как рюкзак. Льюис Хэд и его коллеги из Северо-Западного мемориального госпиталя в Чикаго создали искусственное легкое из силастиковых трубочек, помещенных в мягкий пластиковый контейнер; его имплантировали собакам и овцам.

Широкое испытание искусственных легких, начатое в апреле 1975 г., финансируется Национальным институтом сердца и легких. Опыты осуществляются в девяти госпиталях и университетских исследовательских центрах США. До сих пор лечению подверглось свыше 150 человек с острой респираторной недостаточностью. Некоторые из них были подключены к искусственному легкому на срок до трех недель. В апреле 1975 г. журнал "Сайнтифик америкэн" писал: "Искусственное легкое скоро может пополнить список надежных искусственных… заменителей для тех органов человека, которые плохо работают".

Бионическое сердце

Когда с возрастом или в результате болезни сокращения сердца делаются аритмичными или замедленными по сравнению с нормой (около 70 ударов в минуту), происходит недостаточное снабжение кровью всего организма. В прошлом это состояние пытались корректировать введением гормональных стимуляторов непосредственно в сердце, но лечение часто запаздывало, и больной, страдавший сердечной аритмией, умирал, не дождавшись помощи.

Замысел прибора, который посылал бы электрические импульсы в область предсердия и таким образом регулировал ритм сокращений, впервые зародился у д-ра А. С. Химена, директора Уиткинского фонда по профилактике сердечных болезней, еще в 1928 г. Однако прошел 31 год, прежде чем было произведено первое вживление водителя сердечного ритма (кардиостимулятора). Такой разрыв во времени объяснялся несовершенством технологии. Многие материалы, использованные в кардиостимуляторе — эпоксидные смолы, силастик, нержавеющая сталь, титан, — стали доступными только в 50-х годах, когда начались работы по программе космических исследований. Сказанное относится и к созданию ртутной батарейки, которая способна давать ток по крайней мере в течение трех лет. Электронный таймер, необходимый для посылки электрических импульсов к сердцу, появился только в начале 50-х годов, после того как изобретенный в 1948 г. транзистор позволил его миниатюризовать. Первый кардиостимулятор, весивший всего 140 г, был имплантирован больному в 1959 г. д-ром Сэмюэлем Хантером из Медицинской школы Миннесотского университета.

Регуляторы ритма сердечных сокращений имеют свои недостатки. Их работе, например, мешают микроволновые печи. Случалось, что некоторые новейшие модели, активирующие сердце посредством направленных в имплантированный приемник радиоволн, даже заставляли срабатывать электронную защиту от воров, которой оборудованы склады. Известны случаи, когда батарейки садились, — к счастью, почти всегда без трагического исхода.

Недавно был изобретен аккумулятор, который можно подзаряжать непосредственно в теле больного. Это избавляет его от необходимости операции для замены использованной батарейки. Новейшие достижения в области атомной энергии позволили хирургам вживлять в грудную полость больного стимулятор, работающий на радиоактивном плутонии. Плутоний, заключенный в покрытую инертным пластиком свинцовую оболочку, может давать энергию в течение десяти и более лет.

Рис. 5. Искусственное сердце Кольффа. На рисунке показаны основные принципы конструкции большинства моделей искусственного сердца, предназначенных для обеспечения кровообращения в организме. Предложенный Кольффом вариант работает на сжатом воздухе, который проходит по трубкам, выходящим из полости тела, к компрессорам или воздушным насосам. Другие разновидности искусственного сердца приводятся в действие электрическим током или маленьким ядерным реактором

Но, несмотря на огромные успехи хирургии и бионики, от инфарктов все еще погибает свыше 500 000 американцев в год. Совершенно ясно, что необходимо создать бионическое сердце, которое полностью взяло бы на себя функции больного органа. Не удивительно, что в разных медицинских центрах США ученые наперебой стараются изобрести такой аппарат. Группы ученых, такие, как возглавляемая Ди Бейки в Бэйлорском медицинском колледже, Кольффом в Университете штата Юта, Кули в Техасском институте сердца в Хьюстоне и Тецузо Акуцу в Университете штата Миссисипи, ежегодно публикуют тома новых разработок.

К настоящему времени ученые во всем мире с тем или иным успехом испытали более полусотни разных прототипов бионического сердца. Создатели аппарата сталкиваются с двумя основными трудностями.

Во-первых, нужен насос, который при вживлении обеспечил бы бесперебойное кровообращение во всем теле без ущерба для крови. Во-вторых, необходим миниатюрный источник энергии. Конечно, с тех пор как в 1957 г. Акуцу и Кольфф пересадили первое искусственное сердце собаке, достигнуты значительные успехи. Одним из показателей прогресса является время выживания животных с вживленным искусственным сердцем: если первая собака прожила всего полтора часа, то уже в 1974 г. теленок жил 28 дней.

Теленку вживили сконструированное Кольффом и его сотрудниками искусственное сердце, которое получало энергию от радиоактивного плутония-238. В этой модели, весившей около 1,5 кг, плутоний вырабатывал электроэнергию, которая снабжала поршневой двигатель Стирлинга. Двигатель работал по замкнутому циклу, поэтому отходов в виде шлака не было. К нему были подсоединены гибкие передачи; последние в свою очередь приводили в движение насос. Все устройство было покрыто силиконовой резиной, а радиоактивный источник заэкранирован свинцом. После гибели теленка через 28 дней с момента операции выяснилось, что причиной смерти послужил блокировавший насос тромб, который, по-видимому, образовался из-за повреждения форменных элементов крови.

Несмотря на сложность конструкции сердца на основе ядерного реактора, д-р Ли Смит из группы Кольффа в 1975 г. заявил, что, по его прогнозам, такой аппарат будет через два-три года вживляться людям, причем операция будет настолько простой, что больной сможет встать через день-другой, а энергии для обеспечения нормальной работы сердца хватит на десять лет.

Другая группа исследователей, возглавляемая Ди Бейки, разработала конструкцию, состоящую из двух дакроновых мешков, помещенных один в другой. Внутренний мешок снабжен клапанами Старра — Эдвардса, после его заполнения кровью наружный мешок заполняется воздухом. Давление воздуха на внутренний мешок выжимает кровь из "сердца" в кровеносные сосуды. Теоретически такой тип насоса-груши не должен разрушительно влиять на кровь, вот почему этот принцип конструкции в высшей степени желателен. Однако группа Ди Бейки до сих пор не нашла вживляемого источника энергии для бионического сердца: все предварительные опыты на животных проходили с применением сложной системы наружных воздушных насосов, соединенных с сердцем посредством трубок. Помимо прочих неудобств, такая конструкция значительно увеличивает опасность проникновения инфекций по трубкам, соединяющим насос с телом.

Третий аппарат, сулящий успех, — так называемое "небьющееся" сердце, разрабатываемое группой исследователей фирмы "Био-Медик" в Миннетонке (штат Миннесота). Этот аппарат не проталкивает кровь толчками, а гонит ее непрерывным потоком и тем самым причиняет меньший вред крови, чем другие типы искусственных сердец. Но пройдет много времени, прежде чем его начнут испытывать на людях — до сих пор его не испытывали даже на экспериментальных животных.

Никто не сможет с уверенностью сказать, сколько времени понадобится на создание имплантируемого сердца, неизвестно даже, будет ли это когда-либо возможно. Кардиостимулятор появился на свет через 31 год после того, как возникла сама идея его создания, а машина сердце — легкие — через 20 лет. Бионическое сердце намного сложнее обоих этих аппаратов, но все же менее чем за два десятилетия после появления первой модели достигнуты значительные успехи. Как говорил Дж. С. Нормен из Техасского кардиологического института в 1974 г., "с каждым годом мы медленно, но верно продвигаемся вперед, и я хочу подчеркнуть, что область мы избрали самую трудную, решив создать полностью имплантируемое сердце. Однако, невзирая на трудности, нас ожидает светлое будущее".

Создание искусственных заменителей поврежденных органов — одна из самых быстрорастущих областей современной медицины. Ученые всего мира усиленно изыскивают способы миниатюризации отдельных компонентов, позволяющие сконструировать полностью вживляемые органы. Кроме тех, о которых мы уже рассказали, есть еще "искусственные кишки", позволяющие вводить питательные вещества людям, из-за болезни или операции потерявшим способность к кишечному пищеварению; вживляемые насосы и капсулы для тех, кто нуждается в непрерывном введении лекарства, и множество разновидностей кардиологических вспомогательных приборов, которых мы не касались. Мы не хотим вводить читателя в заблуждение, утверждая, что уже созданы запасные части для любого органа или части тела; во многих областях предстоит еще немало исследований. Но работа двигается вперед, и можно представить себе, что когда-нибудь удастся создать организм, почти полностью состоящий из бионических органов. Но уж, конечно, скажете вы, это не относится к мозгу.

Бионический мозг

Неприятные, трудные и опасные виды работ будут сопровождать человека всегда: работа с радиоактивными веществами, в подводных шахтах, в космическом пространстве и т. п. А что, если для этих целей мы сумеем управлять целым бионическим организмом — собственно говоря, роботом — на расстоянии, посылая ему "мысленные приказы", родившиеся в нашем мозгу?

Эта, казалось бы, фантастическая идея не так уж и фантастична. С 1973 г. агентство новейших исследований, работающее по заданию военных, ассигновало 1 млн. долларов на программу, изучающую возможность подключения компьютера к электроэнцефалографическим сигналам человека, иными словами, к его мозгу. Задачей этих читающих мысли машин является улавливание усталости, рассеянности, неуверенности. Разумеется, при этом военные преследовали прежде всего свои цели: предупредить пилота, что он отвлекается, дать возможность стрелку целиться и стрелять рефлекторно, не пользуясь моторной системой организма, позволить расшифровщикам аэрофотографий, сделанных с целью разведки, установить, когда их "фотографическая память" (которой теоретически обладает каждый из нас) находится в состоянии наиболее полной мобилизации.

Программа осуществляется целым рядом ученых. Главной базой является Университет штата Иллинойс, но исследования проводят также Массачусетский технологический институт, Южнокалифорнийский университет в Лос-Анджелесе, Рочестерский университет, Станфордский университет и Станфордский научно-исследовательский институт. Так, нейрофизиолог и электроинженер Лоуренс Пиннео из Станфордского научно-исследовательского института сконструировал "шлем для чтения мыслей", который улавливает электроэнцефалографические сигналы, соответствующие определенной мысли, и через компьютер анализирует возникающие при этом токи, в том числе и то, как человек воспринимает цвет и форму и насколько он внимателен. На головах людей, участвовавших в опытах Пиннео, крепились электроды, и люди могли двигать из стороны в сторону точки на телевизионном экране, подключенном к компьютеру; им даже удавалось мысленно провести точку через лабиринт. Впрочем, электроды нужны не всегда. Ученые Массачусетского технологического института исследуют магнитные излучения мозга, которые могут быть зафиксированы так же, как электро-энцефалографические сигналы. Возможно, что такие магнитные волны будет улавливать прибор, помещенный около головы.

Сейчас производятся обширные исследования мозга. Ученые, в частности, изучают его с целью создания более совершенных компьютеров, копирующих функции мозга. Трудно предсказать, к чему приведут все эти пути науки. Как утверждает один ученый, "каждое технологическое пророчество оказывалось ложным. Кто знает, что принесет новый век?" Добавим, что то же можно сказать о ближайших десяти годах.

Что, если перед лицом неминуемой смерти мы могли бы передать все наши мысли, чувства и знания компьютеру — перенести всю нашу личность на бионический мозг, который сохранит ее до тех пор, пока ее не смогут передать другому человеческому телу? Как мы увидим из следующей главы, может оказаться, что это будет наше собственное тело.

Широкая публика впервые познакомилась с концепцией крионического сохранения — быстрого замораживания только что умерших людей для последующего оживления в будущем, когда болезнь, от которой они умерли, станет излечимой, — после публикации в 1965 г. книги Роберта Эттингера "Надежда на бессмертие". И хотя ученые подвергли критике многие идеи продления жизни посредством замедления жизненных процессов, возможность продления жизни при помощи низких температур получила подтверждение в научных наблюдениях и экспериментах.

Одним апрельским днем 1975 г. Уоррен Черчилл, бородатый 60-летний биолог из Висконсинского университета, отправился с двумя коллегами проводить учет рыбы на покрытое плавающим льдом озеро Уингра среди холодных темных полей Висконсина. На озере их лодка перевернулась, и все трое оказались в холодной воде при температуре 5 °C. Спасли их только через полтора часа, и к появлению врачей Черчилл уже не дышал. Более того, он весь посинел, сердце едва прослушивалось, артериальное давление упало до нуля, а температура тела снизилась до 18,3 °C, т. е. вдвое ниже нормы.

Дышать Черчилл начал по дороге в больницу, однако температура тела у него упала еще ниже — до 16 °C. В больнице его поместили между двумя резиновыми одеялами, в которых проходили трубки с циркулирующей теплой жидкостью, как между двумя большими грелками. Тем не менее озноб, с помощью которого тело генерирует тепло, усилился настолько, что возникла опасность повреждения мускулатуры. Желая блокировать нервные импульсы от мозга, которые передавали мышцам команду сокращаться, врач Марвин Бирнбаум решил сделать больному инъекцию кураре — того самого яда, которым индейцы Амазонки смазывают кончики стрел для воздушных ружей, охотясь на мелкую дичь. Кураре помог, и Черчилл остался в живых. У него не было никаких осложнений, если не считать боли в мышцах от сильнейшего озноба, длившейся несколько месяцев. И хотя он долгое время не дышал, а давление крови практически отсутствовало, его мозг совершенно не пострадал.

Чем это объясняется? Ведь при нормальных условиях люди могут оставаться бездыханными без ущерба для здоровья не более пяти минут. И даже в этих случаях недостаток кислорода обычно вызывает необратимые нарушения мозга, поражая память и мыслительные способности. У Черчилла же благодаря его пребыванию в ледяной воде химические реакции организма настолько замедлились, а потребность в кислороде настолько снизилась, что его мозг не пострадал.

Пример Черчилла убедительно показал, что холод помогает предотвратить в организме нарушения, сходные с возрастными изменениями, когда кровоснабжение мозга ухудшается, а кровь несет к нему меньше кислорода.

Обмен веществ — это химические реакции в живом организме, которые поставляют энергию клеткам. Одним из факторов, значительно влияющих на обмен веществ, является температура. С повышением температуры химические реакции ускоряются, с понижением — замедляются. Мясо, сохраняемое при комнатной температуре (21 °C), начнет портиться на следующий день, а в пустыне (при температуре около 32 °C) — в первые же часы. Но мясо в холодильнике при температуре 4 °C останется свежим две педели, а в морозилке при нуле — около полугода.

Мелкие животные, например мыши, обладают очень интенсивным обменом веществ, в их телах химические реакции протекают очень быстро. У больших животных — таких, как слон, — обмен веществ протекает гораздо медленнее. Причиной такого различия является соотношение размеров тела с поверхностью кожи. У мелкого зверька с внешним миром контактирует относительно большая поверхность тела, чем у крупного животного. Эти причуды геометрии приводят к тому, что они теряют тепло гораздо быстрее, чем крупные животные, ибо тепло излучается с гораздо большей по отношению к их весу поверхности, чем у больших животных. Так как животные поддерживают температуру тела за счет обмена веществ, т. е. химических реакций метаболизма, то не удивительно, что у небольших животных происходит более интенсивный обмен веществ, компенсирующий потери тепла с поверхности тела. Эта потребность в ускоренном метаболизме влияет на все особенности существования мелких животных. Если некоторые крупные животные могут питаться листьями, которые дают относительно мало энергии, мелким животным приходится кормиться продуктами, дающими сразу большие количества энергии, например орехами с высоким содержанием белка или сладкими ягодами.

Ускоренный метаболизм мелких животных сокращает срок их жизни: в то время как слоны живут до 77 лет, мыши — не больше трех лет. Мелкие животные, обладающие интенсивным обменом веществ, проходят свой жизненный путь быстрее, чем крупные. И те химические реакции, которые связаны с распадом клеток и старением, у них тоже протекают быстрее.

Человек нарушил эту закономерность: мы живем значительно дольше, чем можно было бы ожидать, исходя из наших размеров, — в частности дольше гориллы, которая живет всего около 45 лет. Возможно, это связано с развитием нашего мозга, который гораздо лучше управляет обменом веществ и эффективнее влияет на химические реакции, приводящие к старению. А из-за того, что химические реакции в нашем организме более эффективны и лучше управляемы, чем у других животных, реакции, связанные со старением, протекают не столь интенсивно. Но можно было бы и улучшить положение. Если бы нам удалось изменить скорость обмена веществ в нашем теле, мы сумели бы отодвинуть процессы старения.

Когда-нибудь, как полагает Артур Гэлстон, биолог из Йельского университета, в распоряжении человека вполне может появиться "омолаживающий коктейль", который замедлит или обратит вспять процесс старения. Но, добавляет он, так как старение вызывает разнообразные изменения в клетках, едва ли "один какой-нибудь эликсир сможет подавить все дегенеративные изменения". По мнению Гэлстона, "омолаживающий коктейль", этот "источник вечной юности", будет сложным, многокомпонентным напитком, содержащим комбинации лекарств, гормонов и ферментов. Чтобы понять, почему понадобится именно такая сложная смесь, нам придется пройти по крайней мере по пяти разным дорогам теории старения. А чтобы в них не заплутаться, нужно понять, как клетки живут, стареют и гибнут, ибо наша старость начинается именно в клетках нашего организма.

Жизнь клеток

Клетка, мельчайшая составная единица организма, обладающая всеми свойствами живого, воспроизводится путем деления, в результате которого из одной клетки возникают две. Все клетки происходят от уже существующих. Так, одна клетка зародыша цыпленка делится на две, в свою очередь эти две делятся, давая четыре, и так далее, пока не возникнут те миллиарды клеток, из которых состоит только что вылупившийся цыпленок. Та же картина наблюдается у человека: триллионы клеток взрослого человека происходят из одной — оплодотворенной яйцеклетки. Каждая клетка делится посередине на две равные части; таким образом, две новые клетки, поначалу меньшие "материнской", в равных долях получают все многообразные химические компоненты, необходимые для процесса обмена веществ (т. е. химических реакций, снабжающих клетку энергией). Обе клетки окружены прочной оболочкой, регулирующей поступление питательных веществ и выведение продуктов распада.

В состав клеток входят несколько основных типов химических веществ, называемых органическими молекулами ("органические" — относящиеся к жизни): углеводы, жиры, белки и нуклеиновые кислоты. Все эти крупные, сложные молекулы играют особую роль в жизни клетки. Углеводы дают энергию, необходимую для функционирования клеток. Жиры служат источником, из которого черпается энергия в клетках, — своего рода резервный запас на тот случай, если возникнет дефицит сахара. Жиры также входят в состав клеточных мембран. Белки, которые также входят в состав клеточной мембраны (и которые вместе с жирами регулируют проникновение химических веществ в клетку и из нее), находятся и внутри клетки, в так называемой цитоплазме, содержащей растворенные в воде химические вещества. Некоторые из этих внутриклеточных белков, называемых ферментами, ускоряют ход многих химических реакций обмена веществ, которые в противном случае проходили бы недостаточно быстро для поддержания жизни клетки. Нуклеиновые кислоты в основном находятся внутри особой клеточной структуры, называемой ядром. Ядро представляет собой сферическую структуру, расположенную примерно в центре каждой клетки. Нуклеиновые кислоты бывают двух основных типов: дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК, и рибонуклеиновая кислота, или РНК. Обе представляют собой длинные, сложные цепочки атомов.

Рис. 6. Типичная животная клетка

В 1940 г. группа бактериологов Рокфеллеровского института в Нью-Йорке, возглавляемая Освальдом Эвери, установила, что ДНК-молекула, несущая информацию, которая кодирует протекание всех химических реакций и структуру клетки. Исследователям удалось доказать, что ДНК в известной мере определяет жизнь, рост и размножение клетки.

Открытие ключевой роли ДНК в метаболизме клеток дало толчок к своеобразным международным состязаниям ученых по расшифровке структуры ДНК и способов, которые позволяют этой структуре управлять всеми химическими процессами в клетке. Эти состязания выиграли в 1953 г. два молодых специалиста по молекулярной биологии в Кембриджском университете — Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон. Они показали, что ДНК управляет обменом веществ, строением и делением клетки посредством РНК, которая действует в качестве матричной молекулы, направляющей синтез белков. В свою очередь, белки управляют обменом веществ в клетке, формируют ее основные структурные элементы и участвуют в регуляции деления клетки. При делении клетки две "дочерние" клетки, как их называют генетики, не только получают полный набор белков, жиров и углеводов, но и жизненно важный компонент — ДНК, которая будет управлять их метаболизмом и ростом.

Биологам конца минувшего столетия клетки казались структурами чудесными и таинственными. Исследуя одноклеточные организмы, такие, как амеба, они обнаружили, что клетки практически бессмертны до тех пор, пока они растут, делятся и избегают нападения микроскопических хищников. В 20-30-х годах текущего века эксперименты таких биологов, как Алексис Каррель, как бы подтверждали, что отдельные клетки и в самом деле бессмертны и что старение и смерть — это свойства лишь крупных комбинаций клеток, как, например, в организме человека. Каррель сумел выделить клетки из сложного организма цыплят, и эти клетки, казалось бы, продолжали поддерживать обмен веществ и делиться годы спустя после смерти того цыпленка, у которого они были взяты. Но, как выяснилось, Каррель ошибался.

Эксперименты Хейфлика: генетические пределы жизни

В 1961 г. д-р Леонард Хейфлик, в ту пору работавший в Станфордском университете, в ходе экспериментов по изучению рака обнаружил, что клетки человека, растущие в культуре (химической питательной среде, обеспечивающей их энергией и веществами, необходимыми для жизни), делятся только ограниченное число раз за тот период, пока их потомство стареет и умирает. Число делений, которое могли претерпеть выделенные из человеческого эмбриона клетки, оказалось равным примерно 50. Клетки, полученные от более старых людей, претерпевали еще меньше делений, а затем гибли. Например, клетки, взятые у взрослого человека, способны делиться примерно раз двадцать.

Хейфлик и другие исследователи культивировали также клетки животных и доказали, что число делений зависит от того, сколько в норме живет это животное. Так, для клеток норки, продолжительность жизни которой составляет около 10 лет, число делений меньше, чем для клеток человека, а для клеток мыши, живущей примерно три года, делений еще меньше, чем для клеток норки. Хейфлик пришел к выводу, что смерть всех клеток, принадлежащих животным или человеку, отражает процесс старения на уровне отдельной клетки, а стареют клетки оттого, что существует генетический предел продолжительности их жизни.

По мнению Хейфлика, этот генетический предел программируется информацией, заключенной в длинных, сложных цепях атомов ДНК в ядре каждой клетки. Следовательно, старение оказывается структурно обоснованной, "встроенной" особенностью клеточной структуры; все нормальные клетки заранее обречены на необратимое увядание.

Ученые в массе своей приняли в штыки эти выводы, и большинство из них осталось неколебимо верным общепринятому мнению, согласно которому клетки в культуре практически бессмертны. Еще в 1974 г. Хейфлик утверждал, что "даже сейчас, тринадцать лет спустя после того, как первоначальное открытие получило подтверждение буквально в сотнях лабораторий всего мира, многие упорно отказываются ему верить".

Теория предопределенного генетического предела старения Хейфлика находит подтверждение при изучении идентичных близнецов, в частности в опытах д-ра Лисси Джарвика из Колумбийского университета. В отличие от всех других людей идентичные (однояйцевые) близнецы имеют во всех клетках одну и ту же ДНК. Это объясняется тем, что в таких случаях (но не в случае обыкновенных двойняшек) оплодотворенное яйцо при первом делении в матке матери дает не две клетки, которые станут частью одного эмбриона, а образует два одноклеточных эмбриона, идентичных во всех отношениях, в том числе и по структуре ДНК. Такие близнецы не только абсолютно идентичны по внешним признакам, определяемым структурой ДНК, — цвету волос и глаз, росту, чертам лица и т. д., - но и по химическим процессам (также управляемым ДНК), протекающим в каждой отдельной клетке. И если ДНК клеток идентичных близнецов несет информацию, которая определяет продолжительность жизни человека, то у близнецов эта продолжительность должна быть одинаковой. Работы Джарвика подтвердили, что продолжительность жизни близнецов в общем одинакова.

Исходя из 50 делений эмбриональных человеческих клеток в изолированных культурах, Хейфлик рассчитал, что продолжительность жизни человека должна составлять 110–120 лет — именно этот срок понадобится, чтобы такое количество делений произошло в организме человека. Однако лишь 0,1 % человечества когда-либо доживала до 110-летнего возраста. Это обстоятельство несколько обескуражило Хейфлика: ведь если клетки человеческого организма способны жить в культуре срок, эквивалентный 110–120 годам, то теоретически и сами организмы, из которых взяты клетки, могут жить до такого же возраста.

После более внимательного изучения культур клеток Хейфлик заметил, что задолго до того, как клетки перестают делиться, специфически изменяются их структура и функции: снижается способность вырабатывать энергию, недостаточно быстро синтезируются ферменты и в каждой клетке накапливается все больше отходов. Значит, сделал вывод Хейфлик, возрастные изменения в клетках "играют главную роль в проявлении старения тела и приводят к смерти индивидуума… намного раньше, чем его клетки прекращают деление". Когда в комплексном наборе взаимозависимых клеток, который представляет собой человеческий организм, накапливается достаточное количество возрастных изменений в жизненно важных органах — например, в клетках сердца или мозга, — тело умирает, хотя в нем могут оставаться еще немало жизнеспособных клеток. А это значит, что если бы нам удалось замедлить структурные и функциональные изменения, возникающие в наших клетках, то нам удалось бы дожить до "генетического предела старения" Хейфлика.

Делались попытки объяснить, каким образом этот генетический предел проявляется в клетках нашего тела. Все они исходят из того, что старение есть не что иное, как потеря контроля над различными процессами в организме; многие ученые признают, что эти потери происходят на клеточном уровне, в ДНК самих клеток. Перечислим пять основных современных теорий старения:

1) гипотеза ошибок;

2) теория свободных радикалов;

3) теория поперечных сшивок;

4) гипотеза мозговой регуляции;

5) аутоиммунная теория.

Хотя большинство геронтологов сходятся на том, что старение обусловлено одновременно несколькими причинами, поборники каждой из перечисленных выше теорий располагают доказательствами своих идей, и, что гораздо важнее, получили экспериментальные подтверждения, которые, по словам Алекса Комфорта, "сейчас кажутся весьма многообещающими с точки зрения понимания и направленного изменения процессов старения".

О мышах и людях

Как вы увидите, большинство экспериментов было произведено на крысах и мышах; они подтвердили, что у этих животных можно изменить ход старения. Однако можно ли опираться на эти результаты, чтобы предотвратить старение человека?

На этот вопрос есть несколько ответов, и самый, быть может, убедительный из них — то, что геронтологи не стали бы заниматься опытами на животных, не надейся они извлечь из них пользу для людей. Ведь эти ученые не ставят своей целью продление жизни мышей и крыс, их цель — продлить здоровую жизнь человека.

С биологической точки зрения имеются убедительные основания полагать, что данные, полученные в опытах на грызунах, окажутся применимыми и к человеку. Крысы и мыши — животные, покрытые шерстью и вскармливающие свое потомство молоком, т. е. млекопитающие, как и мы с вами. Все млекопитающие, в том числе и человек, страдают в основном теми же заболеваниями, нуждаются для сохранения здоровья примерно в сходном питании, имеют те же органы, вырабатывают те же гормоны, и картина их старения в общих чертах сходна, хотя стадии, которые человек проходит за много лет, у мышей и крыс могут занять всего лишь месяцы. Собственно говоря, потому-то эти мелкие животные и являются удобным материалом для экспериментов: так как живут они всего около трех лет, каждый эксперимент по продлению жизни может быть осуществлен за короткое время.

Кроме того, на клеточном уровне, где и может в основном происходить старение, люди и грызуны очень похожи друг на друга. Клетки человека, как и клетки грызунов, управляются ДНК, которая считывается в виде РНК; последняя, в свою очередь, транслируется с образованием белков. И если правы те многочисленные геронтологи, по мнению которых причина старения находится в клетках, то любой фактор, воздействующий на старение путем влияния на ДНК, РНК или белки грызунов, весьма вероятно, действует таким же образом на старение человеческих клеток.

Многие достижения современной медицины, продлившие нашу жизнь по сравнению с началом века примерно на три десятка лет, стали возможными благодаря опытам на грызунах и низших организмах. Такие спасительные лекарства как пенициллин сначала были испытаны на грызунах. Эта традиция проверки на животных, прежде чем применять различные препараты на человеке, стала настолько общепринятой, что федеральное законодательство теперь требует испытания всех лекарств на животных, а затем уже на людях.

Разумеется, между грызунами и людьми существуют различия, поэтому некоторые средства, продлевающие жизнь грызунам, могут оказаться неэффективными для человека. Но, как утверждает Алекс Комфорт, "в высшей степени вероятно, что уже известные методы изменения продолжительности жизни грызунов могли бы дать положительные результаты и для изменения процесса старения у человека при условии их быстрой и этически безупречной проверки".

Теория 1: старение по ошибке

Химические реакции обмена веществ, происходящие в клетке, не стопроцентно точны. Из-за этой неточности клетки могут совершать "ошибки" при образовании новых молекул ДНК, РНК или белков. Загрязняющие химические вещества (выхлопные газы, фабричный дым, дым сигарет и т. д.) в воздухе, пище или воде, которые мы усваиваем, также могут поражать молекулы ДНК, РНК и белков. В нашем организме существуют тонкие механизмы восстановления (репарации), состоящие из набора ферментов, которые способны распознавать эти поврежденные и неполноценные молекулы и либо разрушать их, либо "ремонтировать". Но даже эти "ремонтные системы" несовершенны и относительно небольшие ошибки могут ускользнуть из-под их контроля.

Многие геронтологи считают, что старение — результат накопления таких неисправленных ошибок. По словам Хейфлика, "потеря точной или надежной [[контролирующей] информации происходит из-за накопления случайных воздействий, повреждающих жизненно важные молекулы ДНК, РНК и белков. Когда достигается пороговая величина такого рода "поражений", "повреждений", "погрешностей" или "ошибок", нормальные биологические процессы прекращаются и возрастные изменения становятся очевидными. Истинная природа ущерба, наносимого жизненно важным молекулам, пока неизвестна, но известен сам факт его проявления".

Некоторые геронтологи, и среди них Ф. Маррот Сайнекс из Медицинской школы Бостонского университета, полагают, что ключевым моментом в старении являются ошибки в ДНК. Необратимые изменения в химической структуре длинных, образующих ДНК цепочек атомов получили название мутаций. По Сайнексу, мутации — это изменения в информации, зашифрованной в структуре ДНК, которая контролирует функционирование клетки. Мутации могут возникать в результате неисправленных ошибок при образовании новой ДНК, в результате ошибок в процессе восстановления или из-за повреждения ДНК загрязняющими химическими веществами. Мутации в ДНК клетки могут привести к тому, что клетка начнет синтезировать измененную РНК, а это в свою очередь приведет к синтезу измененных белков — ферментов. Видоизмененный фермент может работать хуже нормального, а то и вовсе не работать. В итоге реакции обмена веществ, в которых участвует такой дефектный фермент, могут прекратиться, и клетка перестанет выполнять свои функции или даже погибнет.

Теория старения в результате накопления мутаций впервые была выдвинута в 1954 г. физиком Лео Сцилардом[9], который пришел к этому выводу, наблюдая за действием радиации на людей и животных, сокращавшим их жизнь. Радиация вызывает множественные мутации ДНК, а также ускоряет появление таких признаков старения, как седина или раковые опухоли. Из этого Сцилард сделал вывод, что именно мутации являются причиной старения людей и животных. И хотя он не сумел объяснить, каким образом мутации возникают у людей и животных, не подвергавшихся облучению, по его мнению, они, возможно, есть не что иное, как результат естественных повреждений клеток.

Некоторые современные геронтологи, в частности д-р Говард Кёртис из Брукхейвенской национальной лаборатории в Нью-Йорке, разделяют точку зрения Сциларда и также считают, что старение вызывается накоплением в течение жизни неисправленных мутаций, разрушающих функциональные потенции клетки. Кёртис полагает, что старение, вызванное мутациями, можно предотвратить или по крайней мере замедлить, исправляя посредством генной инженерии те процессы в клетках тела, которые обусловливают репарацию (ремонт) ДНК.

По мысли некоторых ученых, обусловленное мутациями ДНК старение не так серьезно, как старение, вызванное неисправленными повреждениями РНК, белков и ферментов. Д-р Лесли Оргел из Института Солка в Ла-Хойе (Калифорния) предположил, что ошибки в синтезе РНК и белков приводят к старению клеток в результате, как он это назвал, "катастрофы ошибок". Каждая молекула РНК, считанная с ДНК, ответственна за синтез множества копий определенного фермента; РНК служит "матрицей", с которой делается множество идентичных копий молекулы белка. Следовательно, при дефектной РНК каждая белковая молекула, сходящая с "конвейера", будет так же дефектна и не сможет эффективно участвовать в реакциях обмена веществ. Кроме того, некоторые ферменты участвуют в производстве белков на базе "матричной" РНК, а другие осуществляют синтез РНК на матрице ДНК. Значит, если ошибка вкралась в структуру РНК или белка, она будет производить все более ущербные "матрицы", что и приведет к кумулятивному эффекту — лавинообразному накоплению ошибок и к последней катастрофе — смерти.

Ученые обнаружили, что действие ферментов из культуры старых человеческих клеток ненормально: 25 % таких ферментов дефектны, что служит подтверждением теории "катастрофы ошибок" Оргела. И хотя это еще не окончательное доказательство, можно надеяться, что попытки предотвратить старение, вызванное накоплением ошибок, окажутся успешными. Возможно, понадобится устранять не первичную ошибку на молекулярном уровне, а лишь ее последствия. Один из способов замедления аккумуляции ошибок, который предлагает Алекс Комфорт, заключается в некотором замедлении скорости процессов обмена веществ в клетках, что уменьшает вероятность возникновения ошибки. Этого можно добиться путем понижения температуры тела; как подтвердили опыты, жизнь низших животных — рыб и черепах — действительно от этого удлиняется. Пользуясь разрабатываемыми сейчас методами, в частности теми, что были рассмотрены в предыдущей главе, мы сможем понизить и температуру собственного тела.

Теория 2: истребление свободных радикалов

Изображения или модели ДНК, РНК и белковых молекул часто представляются в виде жестких, статичных конструкций наподобие мостов; на самом же деле это нестабильные, длинные, похожие на цепи структуры, состоящие из тысяч молекул, которые довольно легко распадаются на звенья. Внутри клетки они постоянно подвергаются атакам со стороны других молекул — одни из них представляют обычные продукты клеточного метаболизма, другие — вещества, загрязняющие окружающую среду, в частности свинец. Таким образом, в клетке постоянно образуются новые молекулы, заменяющие поврежденные.

В процессе обмена веществ образуются молекулы особого рода, которые называются свободными радикалами; они имеют сильную тенденцию соединяться с другими молекулами. Иногда клетки производят свободные радикалы для облегчения процесса обмена веществ, и появляются они чаще всего в ходе тех реакций, которые потребляют кислород для "сжигания" углеводов и протекают с выделением энергии. Порой свободные радикалы возникают случайно, когда кислород, всегда присутствующий в клетке и обладающий высокой активностью, соединяется с молекулами клетки.

По определению Алекса Комфорта, свободный радикал — это "высокоактивный химический агент, готовый соединиться с чем угодно". В результате бесконтрольные свободные радикалы могут причинить серьезный вред клеточным мембранам, а также молекулам ДНК и РНК. Это обстоятельство делает их главным определяющим фактором биологического старения.

Один из способов борьбы со старением, в котором повинны свободные радикалы, — применение так называемых антиоксидантов. Любопытно, что одна из наиболее активных программ по изучению антиоксидантов проводилась промышленностью пищевых упаковок, где пытались найти средства против вредного воздействия свободных радикалов на долго сохраняющиеся продукты, которые подвергаются влиянию кислорода воздуха. Самый распространенный в США антиоксидант называется ВНТ; он ежегодно производится пищевой промышленностью в огромных количествах. На всех этикетках круп, жевательной резинки, маргарина, соды, картофельных хлопьев и других пищевых продуктов можно найти надпись: "Для сохранности добавлен ВНТ". Работы д-ра Денхэма Хармена из Медицинского колледжа Университета штата Небраска (ранее Хармен работал химиком в компании "Шелл", но его так заворожили "бессмертные" клетки цыпленка, описанные Алексисом Каррелем, что он уволился и поступил в медицинский институт, чтобы посвятить себя изучению процесса старения) показали, что крысы, которым скармливался ВНТ, живут на 20 % дольше, чем крысы, не получавшие этого препарата. Вслед за Харменом Комфорт показал, что антиоксидант этоксихин увеличивает продолжительность жизни мышей примерно на 25 %. Судя по всему, другие антиоксиданты продлевают жизнь крыс и мышей на 15–20 %.

В настоящее время ВНТ и другие антиоксиданты нельзя рекомендовать людям для употребления в таких количествах, в каких они используются в экспериментах на животных. Но все же их можно рассматривать как один из способов продления жизни — при условии, что будут найдены более безопасные антиоксиданты.

Другая атака на старение, вызванное свободными радикалами, была продемонстрирована в 1973 г. д-ром Ричардом Хохшилдом, президентом компании микроволновой аппаратуры в Корона дель Мар (Калифорния). Вводя мышам препарат, называемый центрофеноксином, Хохшилд обнаружил, что их жизнь удлиняется на 40 %. Он также вводил лекарство старым мышам и показал, что оно увеличивает продолжительность остатка жизни подопытных животных на 11 %.

Центрофеноксин применяется в ряде стран Европы и во всем мире (кроме США) для устранения симптомов ряда нарушений, причина которых кроется в мозге: затрудненного чтения, косноязычия и скованности движений. По утверждению Хохшилда, препарат не повредил экспериментальным животным и определенно способствовал большей продолжительности их жизни. Кроме того, его уже некоторое время используют для лечения больных, страдающих мозговыми расстройствами; следовательно, он также безопасен для людей, как и для крыс. Время покажет, сможет ли центрофеноксин продлить нашу жизнь; добавим только, что лекарство является производным диметиламиноэтанола, близкого к другому химическому веществу — диэтиламиноэтанолу, образующемуся при инъекциях людям геровитала, препарата против старения.

Еще один путь предотвращения старения, вызванного свободными радикалами, — разнообразные диеты. Как полагает Хармен, липиды, особенно ненасыщенные, которыми богаты масла и растительные продукты, участвуют в свободнорадикальных реакциях и таким образом могут способствовать ускоренному старению. Скармливая мышам повышенные дозы ненасыщенных липидов или увеличивая процентное содержание таких жиров в их пище, Хармен добивался сокращения сроков жизни животных.

Защитой от свободных радикалов является и витамин Е. "Старение обусловлено процессом окисления, — говорит д-р А. Тэппел из Калифорнийского университета в Дэвисе, — а так как витамин Е принадлежит к числу природных антиоксидантов, его можно использовать для противодействия этому процессу в организме". Хотя самому ученому до сих пор не удалось доказать, что дополнительные дозы витамина Е способствуют продлению жизни мышей или крыс, он продемонстрировал, что недостаточное содержание этого витамина в их корме определенно сокращает срок жизни этих животных. Он также изучал состав пищи многих американцев и пришел к выводу, что она неполноценна во многих отношениях, в том числе в ней недостаточно витамина Е. Тэппелу принадлежат такие слова: "Поскольку биохимически недостаток витамина Е и процесс старения… идут параллельно, очевидно, что следует обратить внимание на недостаточное содержание витамина Е у человека… Оптимизация потребления витамина Е может замедлить процесс старения".

Тэппел указывает также, что в пище должно содержаться достаточное количество витамина С — он действует синэргически, способствуя более эффективному удалению свободных радикалов витамином Е. Тот же Хармен уверяет, что за счет различных поправок в нашей пище, а именно за счет снижения ненасыщенных жиров в общей сумме калорий с 20 до 1 % и потребления достаточных количеств витаминов Е и С, можно добиться, придерживаясь правильной диеты, продления жизни. Он убежден, что такой подход к диете людей пожилого возраста может дать значительный положительный эффект. Диеты "с учетом свободных радикалов", заключает Хармен, открывают перед нами "перспективы продления срока жизни свыше 85 лет, а также возможность для значительного числа людей жить гораздо дольше 100 лет".

Теория 3: старение от "поперечных сшивок"

Юхан Бьёркстен возглавляет некоммерческий Исследовательский центр в Мэдисоне (штат Висконсин), который он основал в 1952 г. для проведения геронтологических исследований. Бьёркстен начал свою деятельность в геронтологии весьма необычно. В начале 40-х годов он работал биохимиком в фирме "Дитто" (которая в те времена была самым крупным производителем пленки для процесса, предшествующего ксерокопированию) и занимался исследованиями, целью которых было предотвратить порчу ("старение") пленки. Основным ингредиентом пленки, помимо специальных химических добавок, без которых копирование невозможно, является желатин — студнеобразная взвесь белков в воде. Бьёркстен обратил внимание на сходство процессов старения желатина пленки и подобных ему белков в организме — хрящей и связок. Оба процесса связаны с реакциями в белках, приводящими к потере эластичности.

Бьёркстена заинтересовало следующее обстоятельство: скованность в мышцах и суставах пожилых людей очень напомнила ему процесс дубления, при котором белки в коже или желатине затвердевают под воздействием определенных химикатов. Бьёркстен знал, что при дублении между молекулами белков образуются своеобразные химические "мостики", которые носят название поперечных сшивок, и ему пришла в голову мысль о том, что старение человека может объясняться возникновением таких же "мостиков". В 1942 г. он выразил эту мысль следующим образом: "Мне кажется, что старение живых организмов обусловлено случайным образованием (путем "сшивания") мостиков между молекулами белков, которые репарирующие ферменты клетки уже не в состоянии разорвать".

Продолжая работать над теорией сшивок, Бьёркстен открыл, что имеется еще один тип сшивок — в молекулах ДНК. Как видно из рис. 7, ДНК состоит из двух длинных, закрученных цепочек атомов, связанных непрочными связями. По мысли Бьёркстена, возникающие между двумя цепочками поперечные сшивки не могут быть разрушены нормальными репарационными системами клетки. Этот неустранимый "мостик" мешает синтезу РНК на ДНК, что в свою очередь нарушает процесс образования жизненно необходимых белков, которые должна производить РНК Кроме того, сшивки препятствуют участию ДНК в процессе деления клетки и таким образом препятствуют возобновлению клеток.

Рис. 7. Поперечная сшивка. Слева: нормальная ДНК; справа: ДНК с поперечной сшивкой

Образование сшивок в белках и ДНК может быть вызвано многими химическими веществами, которые обычно находятся в клетках в виде продуктов процесса обмена, или загрязнителями вроде свинца или компонентов табачного дыма. Разнообразие и количество веществ, вызывающих "сшивки" в нашем организме, так велико, утверждает Бьёркстен, что тут уже не спрашиваешь, достаточно ли этого, чтобы вызвать старение, а только удивляешься, почему старение протекает так медленно.

Доказательствами теории Бьёркстена занимался финский ученый Э. Хейккинен из Университета в Турку, который продемонстрировал прогрессирующее с возрастом накопление "сшивок" в коже крыс. Другие исследователи обнаружили подобные же возрастные накопления сшивок в артериях, хрящевой ткани и мышцах не только у крыс, но и у людей.

Но Бьёркстен не остановился на теоретических изысканиях. Много лет он занимался исследованиями, которые, по его замыслу, должны были найти практическое применение в борьбе со старением, вызванным "сшивками". Ряд экспериментов проводился на почвенных бактериях, которые обладают способностыо расщеплять "сшитые" молекулы, так как обитают в среде, где основным источником их питания служат именно "сшитые" молекулы мертвых тканей, например опавших листьев. По мнению Бьёркстена, некоторые из этих бактерий синтезируют ферменты, которые позволяют им расщеплять такие "сшитые" молекулы на усваиваемые фрагменты. Пока ученому удалось выделить около 140 таких культур бактерий. Ему удалось также выделить ферменты из этих бактерий, и он обнаружил, что один из этих ферментов оказался особенно эффективным при разрушении "сшивок" в мертвой ткани тела человека. В опытах на живых мышах он показал, что фермент не токсичен; более того, мыши старели медленнее и жили несколько дольше, чем мыши, не получавшие фермента. Однако пока невозможно сделать какие-либо конкретные выводы на основании немногочисленных опытов на животных, целью которых была только проверка на токсичность.

Вместе с тем не исключено, что потенциальные возможности ферментов, открытых Бьёркстеном, могут заключаться не только в замедлении процесса старения или в омолаживающем эффекте. Их особенности позволяют надеяться, что они окажутся эффективными "растворителями" веществ, вызывающих атеросклероз. Атеросклероз — "затвердение артерий" — главный убийца мужчин в США, ибо он является причиной инфарктов и инсультов. И хотя мы до сих пор многого не знаем об атеросклерозе, известно, что "затвердение" вызывается отложением на стенках артерий определенного сочетания жиров и белков, соединенных огромным количеством "сшивок". Если ферменты Бьёркстена и в самом деле смогут устранить атеросклероз, вполне возможно, что они добавят лет двадцать к средней продолжительности жизни человека, так как помогут предотвратить инфаркты и инсульты.

Теория 4: нарушение регуляторной функции мозга

Человеческий организм хорошо функционирует только в том случае, если все его части взаимодействуют четко и в должной последовательности. На эту необходимость слаженного физиологического функционирования различных систем организма впервые обратил внимание еще в прошлом веке блестящий французский философ и физиолог Клод Бернар. Исследования Бернара помогли нам понять, как протекает процесс пищеварения, каким образом углеводы запасаются в печени, чтобы использоваться затем в случае необходимости, и как работают мозг, сердце и плацента.

Бернар обратил внимание на то, что клетки тела омываются внеклеточной жидкостью, похожей на кровь, и что она доставляет питательные вещества и кислород из крови в клетки, а также уносит шлаки, в том числе двуокись углерода, из клеток в кровь. Бернар придавал большое значение сохранению этой жидкости в теле для нормального функционирования клеток; он назвал ее milieu interieur — внутренней средой организма. Он писал: "Неизменность внутренней среды организма есть непременное условие свободной и независимой жизни… Все жизненные механизмы тела, сколь бы разнообразны они ни были, служат одной-единственной цели: сохранению постоянства условий жизни во внутренней среде организма".

Вслед за Бернаром другие физиологи также начали сознавать, что для нормального функциоиирования организма необходима согласованная работа всех его частей. В самом начале нашего века Уолтер Кэннон, профессор физиологии Гарвардского университета, назвал способность организма регулировать функции и взаимодействие всех его частей гомеостазом (от греческих слов homoios — "подобный" и stasis — "неподвижность"). Кэннон подчеркнул, что гомеостаз так же необходим для организма в целом, как и, по мнению Бернара, для внеклеточной жидкости.

Согласно высказываниям советского ученого В. М. Дильмана (Научно-исследовательский онкологический институт им. Н. В. Петрова в Ленинграде), основным условием поддержания гомеостаза является "скоординированная деятельность двух главных регулирующих систем — эндокринной и нервной". Эндокринные железы — это органы, выделяющие в кровь гормоны: щитовидная железа, околощитовидные железы, яичники и яички, надпочечники, поджелудочная железа, тимус (вилочковая железа) и гипофиз. Гормонами называют химические вещества, регулирующие различные особенности обмена веществ на клеточном уровне и в организме в целом, а в некоторых случаях и выделение других гормонов. Эндокринные железы постоянно "надзирают" за внутренней средой организма, отмечая любое отклонение от нормы; при обнаружении таких отклонений они выделяют в кровь гормоны, которые нормализуют состояние. Например, поджелудочная железа выделяет инсулин в кровь после еды, когда сахар из перевариваемой пищи поступает в кровоток и его содержание в крови превышает норму. Инсулин позволяет клеткам тела использовать сахар для производства энергии и в то же время запасать избыточный сахар в виде жира.

Гипофиз — "главная железа организма" — выделяет множество гормонов, которые в свою очередь управляют выделением гормонов другими железами внутренней секреции. Но на самом деле "главная железа"- лишь "рабыня" гипоталамуса, который является подлинным центром регулирования гомеостаза тела. Гипоталамус, как и гипофиз, находится в головном мозгу и управляет многими нашими жизненно важными отправлениями, среди которых назовем сон, жажду, голод, половое влечение, менструальный цикл у женщин, водно-солевой баланс, температуру тела, кровяное давление и выделение гормонов.

Некоторые геронтологи, в том числе и Дильман, полагают, что многие изменения, появляющиеся в организме по мере старения человека, обусловлены постепенной утратой организмом способности сохранять гомеостаз посредством гормонального контроля и мозговой регуляции. Многие симптомы старения, судя по всему, объясняются потерей контроля за образованием гормонов, в результате чего их вырабатывается либо слишком много, либо слишком мало и регулирование жизненных процессов разбалансировывается. Климакс, например, обусловлен потерей гормона эстрогена, производимого яичниками. Это приводит к снижению способности к деторождению и уменьшению влагалищных выделений (что может нарушать половое общение), снижению тонуса мышц, истончению и сухости кожи. В климактерический период возрастает количество холестерина в крови, а это значит, что после прекращения менструаций женщины подвергаются наравне с мужчинами опасности заболеваний сердца, которые связаны с тем, что отложения холестерина блокируют кровоснабжение сердца.

Д-р Калеб Финч из Геронтологического центра Андруса при Калифорнийском университете в Лос- Анджелесе относится к числу выдающихся исследователей роли нарушения гомеостаза при старении. Нарушение гомеостаза Финч объясняет не просто неправильным функционированием самих эндокринных желез, а нарушением контроля гипоталамуса над гипофизом, что в свою очередь приводит к потере контроля над деятельностью эндокринных желез. В подтверждение своей гипотезы он ссылается на эксперименты двух ученых Тайваньского университета, Мин Цунпена и Хай Хохуана. Последние показали, что яичники, пересаженные от старых крыс молодым, "омолаживались" до такой степени, что снова начинали выделять яйцеклетки. Более того, как продемонстрировали английские ученые, молодые самки крыс оказывались оплодотворенными даже в том случае, если им пересаживали яичники от старых, стерильных самок, причем потомство было нормальным во всех отношениях. А это значит, по мнению Финча, что яичники и другие эндокринные железы управляются гипоталамусом и нарушение эндокринного гомеостаза происходит не в эндокринных железах, а в гипоталамусе.

Другое доказательство того, что за нарушение гомеостаза, которое, возможно, приводит к старению, ответствен гипоталамус, представлено д-ром Джозефом Мейтесом из Мичиганского университета. Мейтесу удалось вызывать овуляцию у старых самок крыс препаратом L-ДОФА (диоксифенилаланин). Это лекарство увеличивает в мозгу количество молекул химических веществ, называемых катехоламинами, которые концентрируются в гипоталамусе и других отделах мозга. Возможно, что катехоламины являются регулирующими веществами, которые производятся некоторыми клетками гипоталамуса для контроля над гипофизом, а тот в свою очередь выделяет гормоны, контролирующие деятельность других эндокринных желез, и тем самым оказывает влияние почти на все жизненные процессы организма. Таким образом, утверждает Финч, "изменения в небольшой популяции клеток в мозгу (т. е. в гипоталамусе) могут быть причиной многих изменений в организме… Эти клетки могут оказаться регуляторами вызываемого гормонами процесса старения". Как показали эксперименты, проведенные Мейтесом, L-ДОФА увеличивает количество катехоламинов. Это позволяет сделать вывод, что сравнительно несложные приспособительные изменения химизма тела могут компенсировать нарушения в гипоталамусе. Препарат L-ДОФА уже много лет используется для лечения болезни Паркинсона почти без каких-либо побочных явлений. Возможно, он окажется вполне безопасным средством в борьбе со старением.

И в самом деле, уже появились данные о том, что препарат L-ДОФА способен продлевать жизнь. В 1974 г. Джордж Котциас, ученый Брукхейвенской национальной лаборатории, сообщил, что при скармливании мышам L-ДОФА "продолжительность их жизни и период расцвета сил значительно увеличиваются". По сравнению с контрольной группой вдвое больше экспериментальных животных дожило до полуторагодичного возраста. Котциас также давал значительные дозы L-ДОФА людям без видимого вреда (правда, эти дозы были меньше, чем в опытах на мышах). Согласно Котциасу, крупному рогатому скоту постоянно скармливают бархатные бобы, растение, которое иногда содержит огромные количества L-ДОФА — втрое больше, чем получали мыши в его опытах, — и тем не менее никакого побочного эффекта не наблюдалось. Лекарства, которые называют ингибиторами моноаминоксидазы и которые психиатры используют в качестве антидепрессантов, могут также, по мнению некоторых врачей, применяться для увеличения количества катехоламинов в мозгу человека.

Теория 5: аутоиммунное старение

Иммунная система организма защищает его от различных болезней, в том числе от рака. Как мы уже отмечали, главными компонентами иммунной системы являются белые клетки крови двух типов: В и Т. В-клетки специализированы для борьбы с бактериями, вирусами и раковыми клетками: они выделяют белки, называемые антителами, которые прикрепляются к болезнетворным организмам и способствуют их разрушению. Т-клетки в первую очередь атакуют и разрушают чужеродные тела, например раковые клетки и трансплантаты.

Д-р Рой Уолфорд из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе предполагает, что клетки обоих типов с возрастом начинают функционировать все хуже. Заболеваемость раком потому и учащается в старости, что В- и Т-клетки более не способны активно атаковать раковые клетки. Другая причина заключается в том, что по мере старения организма В- и Т-клетки начинают вести себя ненормально, нападая не только на раковые, но и на нормальные, здоровые клетки. Такое разрушение тела его собственной защитной системой получило название аутоиммунитета. "Старение — это… аутоиммунный процесс", — утверждает Уолфорд и приводит в пример целый ряд атоиммунных болезней, которые сопровождаются симптомами старения: ревматизм, повреждающий сердечные клапаны; гломерулонефрит, разрушающий почки; ревматический полиартрит, приводящий к постепенному разрушению суставов. По словам д-ра Патриции Мередит, коллеги Уолфорда, "нормальный процесс старения у человека может быть аналогичен некоему аутоиммунитету, затрагивающему все ткани тела".

Д-р Уильям Адлер из Национального института гериатрии штата Мэриленд, касаясь "интригующей гипотезы о возможной связи между функциями иммунной системы и явлениями старения", говорит, что имеются данные о снижении с возрастом производства антител и функции Т-клеток в человеческом организме.

Ученые пытаются найти способы "омолаживания" иммунной системы, чтобы предотвратить аутоиммунное старение. В 1969 г. Такаши Макинодиан, коллега Адлера по институту гериатрии, продемонстрировал, что удаление селезенки у старых мышей почти удвоило продолжительность их жизни. Алекс Комфорт назвал это самым значительным из всех известных сроков продления жизни.

Селезенка (орган, который в случае повреждения легко удаляется без видимых вредных для организма последствий) расположена под левым легким рядом с желудком. Она служит хранилищем красных клеток крови: в экстренных случаях, когда происходит большая потеря крови, селезенка высвобождает для кровообращения свои запасы. В селезенке также хранятся Т-клетки; вот почему по мере того, как тимус теряет способность производить новые Т-клетки, в организме все же остается достаточное их количество.

Это обстоятельство позволило Макинодиану предположить, что, будучи депо Т-клеток, селезенка у со-старившихся животных (и людей) содержит избыточное количество дефектных Т-клеток и это приводит к аутоиммунному старению, поэтому удаление селезенки у старых животных способно продлить им жизнь. Вводя клетки селезенки от старых мышей более молодым, ученый показал, что экспериментальные мыши меньше живут. Из этого он сделал вывод: селезенка хотя бы отчасти "виновна" в старении и смерти и ее удаление "значительно повышает вероятную продолжительность жизни".

Однако, предупреждает ученый, удаление селезенки само по себе не будет полностью эффективным средством продления жизни, ибо в этом органе находится множество функционирующих Т-клеток, необходимых организму для борьбы с болезнями и раковыми клетками. Согласно Макинодиану, после удаления селезенки больному следует ввести Т-клетки из его собственного организма (взятые в молодости и замороженные) или от более молодого донора, клетки которого совместимы с клетками реципиента. Получение Т-клеток от молодого организма вполне возможно, так как тимус и селезенка быстро восполняют их недостачу. Макинодиан проводил предварительные исследования такого "омолаживания Т-клетками", вводя клетки от молодых крыс старым. Последние оказались более устойчивыми к болезням, чем контрольные старые крысы. Из этого ученый сделал следующий вывод: если сначала удалить селезенку, а затем вводить в старый организм молодые функционирующие Т-клетки, то "введение молодых Т-клеток может открыть возможность значительного продления жизни".

Аутоиммунное старение может также быть замедлено или обращено вспять тимозином — гормоном, выделяемым вилочковой железой (тимусом). Этот гормон обнаружил в 1965 г. Аллан Голдстейн из Медицинской школы Техасского университета в Галвестоне. По предположению ученого, тимозин поддерживает функционирование Т-клеток. Голдстейн также знал, что существует особый тип Т-клеток, клетки-помощники, которые каким-то образом помогают В-клеткам синтезировать антитела. Следовательно поддерживая активность клеток-помощников, тимозин будет так же способствовать сохранению функции В-клеток, как и Т-клеток. Тимозин обнаруживается в тимусе многих животных, в. том числе мышей, кроликов и коров, а также человека, но Голдстейн предпочитает пользоваться тимозином коров, так как он активен и в организме человека. Коровий инсулин, применяемый для лечения диабета у людей, уже спас тысячи жизней со времени его открытия в 1921 г.; кто знает, быть может, коровий тимозин поможет нам справиться с аутоиммунным старением.

Голдстейн показал, что с возрастом количество тимозина у человека уменьшается. Это позволило ему утверждать, что именно недостатком тимозина объясняются более частые случаи заболевания раком среди пожилых людей, а также увеличение числа аутоиммунных заболеваний, которые Уолфорд считает причиной старения. Таким образом, мы получили убедительные доказательства того, что недостаток тимозина, по крайней мере отчасти, является причиной аутоиммунных заболеваний и даже дегенеративных изменений в преклонном возрасте. Голдстейн уже показал, что тимозин эффективен в борьбе с определенными видами рака. Дальнейшие исследования покажут, насколько он сможет замедлить или предотвратить процесс старения.

Аутоиммунное старение может быть замедлено также диетой, а именно строгими ограничениями в еде. Более 40 лет назад, в 1935 г., Клив Мак-Кей из Корнеллского университета продемонстрировал, что если крысы получают ровно столько пищи, сколько требуется для сохранения веса тела, продолжительность их жизни возрастает на 25 %. Другие исследователи показали, что ограничение в пище, особенно для более старых животных, продлевает им жизнь. Так, в 1968 г. Д. С. Миллер и П. Р. Пейн из Колледжа королевы Елизаветы в Лондоне обнаружили, что при уменьшении количества белков в рационе стареющих мышей их жизнь продлевалась на 28 %.

Во всех этих опытах крысы получали меньше калорий, чем обычно, вместе с тем пища была полноценной в отношении питательных веществ: в нее входили достаточные для сохранения здоровья количества белков, углеводов, жиров и витаминов. В итоге удалось выявить, что старые животные, которых держали на ограниченном рационе, реже болели раком, болезнями почек и сердца, чем животные, получавшие стандартный рацион. Как утверждает Алекс Комфорт, эксперименты со строгими ограничениями в еде оказались настолько успешными, что этот способ "остается наиболее эффективным из всех известных в настоящее время методов изменения скорости… одряхления".

Ограничение в пище, дающее эффективное продление жизни, по мнению уже известного нам Уолфорда, также действует путем замедления процесса аутоиммунного старения. "Существенное продление жизни за счет ограничения в еде, — говорит Уолфорд, — можно объяснить тем, что иммунная система… более всех других систем организма восприимчива к голоданию". Ограничение в пище не вредит иммунной системе, напротив, оно замедляет ее деградацию, снижая активность, поэтому, по крайней мере у животных, Т- и В-клетки дольше остаются "молодыми". На самом деле Уолфорд показал, что ограничение в пище снижает активность иммунной системы у молодых мышей, но повышает активность Т- и В-клеток у старых мышей, что делает их более устойчивыми к болезням; более того, у них обнаруживается меньше признаков аутоиммунного старения, чем у старых мышей, получающих стандартный рацион.

Следовательно, если мы будем есть меньше, сохраняя при этом необходимое для жизни количество питательных веществ, то сможем замедлить темпы аутоиммунного старения. Комфорт считает, что этой возможности ученые до сих пор не уделяли должного внимания. Он говорит: "Если учитывать важность ограничения в еде для замедления старения, то эта проблема еще не получала достаточного освещения и слабо проверяется экспериментальным путем".

Когда перед нами наконец развернется полная картина биологических причин старения, в ней, несомненно, окажется и генетический компонент. Сочетание достижений генетики, представляющей величайшие перспективы для научных открытий, и знаний, полученных при изучении биологии старения, даст человечеству огромные возможности для продления жизни. О наиболее интенсивных генетических исследованиях мы поговорим в следующей главе.

Асиломарский конференц-центр, расположенный на живописном побережье Калифорнии севернее Кармела и Биг-Сара, окружен секвойями и соснами. Здания построены из грубого камня по образцу ранних американских церквей. В этих стенах проходили многочисленные академические конференции по самым разным проблемам — от гражданских прав до свободы печати.

Холодным ясным днем 24 февраля 1975 г. здесь собрались 140 известнейших специалистов по молекулярной биологии и генетике, чтобы обсудить, вправе ли наука заниматься экспериментами, которые могут привести к появлению на Земле новых форм жизни. Конференция была созвана по инициативе Поля Берга — генетика из Станфордского университета, спортсмена и крупного ученого, лауреата премии Ласкера[10]. На ней присутствовали и три лауреата Нобелевской премии: Джеймс Д. Уотсон, рассеянный, вечно лохматый директор биологической лаборатории в Колд-Спринг Харборе (Нью-Йорк), который вместе с Фрэнсисом Криком расшифровал в 1953 г. строение молекулы ДНК; Джошуа Ледерберг, крепко скроенный, лысеющий генетик из Станфордского университета, труды которого пролили свет на природу генетических мутаций, и Дэвид Балтимор, молодой, бородатый микробиолог из Массачусетского технологического института, занимающийся исследованием репродукции отдельных генов. Балтимор был вице-председателем конференции.

Помимо Нобелевских лауреатов здесь присутствовали и такие знаменитые ученые, как Сидней Бреннер, член Совета по медицинским исследованиям Великобритании; Дэвид Ботстейн из биологической ла-боратории в Колд-Спринг Харборе; Эндрю Лыоис из Национального института здравоохранения в Бетесде (штат Мэриленд); советский ученый академик В. А. Энгельгардт, а также юристы: Дэниел Сингер из Института общественных, этических и биологических наук в Гастингсе-на-Гудзоне (Нью-Йорк) и Роджер Дворкин из Университета штата Индиана. За работой конференции наблюдали представители Национального института здравоохранения — крупнейшего государственного исследовательского центра и представители прессы.

Берг созвал конференцию, чтобы обсудить открытие, сделанное им совместно с коллегами два года назад: они научились брать цепочки генов от одного организма, скажем мыши, и комбинировать их с генами другого организма, например лягушки. Опыты открывали перед наукой захватывающие дух перспективы: ученые получали возможность творить организмы, каких на Земле не бывало, и радикально изменять свойства существующих организмов. Это открытие, получившее название генной инженерии, можно было использовать двояко: с благими намерениями, например, изменять те или иные свойства человека ради продления его жизни, и во зло — например, для создания особо вирулентных штаммов микроорганизмов в качестве биологического оружия. Кроме того, не исключено, что новые штаммы, казалось бы, безвредных, используемых в экспериментах культур могут по чистой случайности вырваться за стены лабораторий и привести к биологической катастрофе в глобальном масштабе и к неисчислимым жертвам.

От гороха к ДНК

Фантастические результаты, к которым привели открытия Берга и его коллег, увенчали более чем столетний путь исследований генетических механизмов, определяющих способность живых организмов наследовать жизненно важные химические процессы,

контролирующие их строение и функции. Современная генетика как наука родилась в середине прошлого столетия в саду монастыря св. Фомы в Брюнне (Австрия) (ныне словацкий город Брно). Именно там Грегор Мендель, ставший монахом-августинцем, чтобы избавиться от жестокой нищеты своей юности, занимался выращиванием тысяч растений гороха.

Мендель всегда проявлял живой интерес к науке и с 1851 по 1853 г. с разрешения монастырских властей посещал занятия в Венском университете, где изучал физику, математику и физиологию растений. Вдохновленный сведениями, которые он получил от великих селекционеров-растениеводов, в частности от Карла Фридриха Гартнера, Мендель вернулся в монастырь и приступил к тщательному изучению природы наследуемых признаков живых организмов. Выращивая различные сорта гороха (которые он называл своими "детками"), он опылял (скрещивал) их вручную, учитывая высоту и цвет, затем сводил данные в таблицу и обрабатывал результаты, пользуясь своими свежими познаниями в математике, для анализа закономерностей наследования специфических, хорошо заметных признаков.

В 1865 г. Мендель выступил перед Обществом естествоиспытателей Брюнна с двумя лекциями, в которых подвел итог своих восьмилетних трудов. Но хотя в аудитории присутствовали местные ученые знаменитости, никто из них не понял математических объяснений, которыми Мендель иллюстрировал принципы распределения по высоте, цвету и другим характерным признакам растения у полученных им гибридов. Не поняли они и его оригинального учения о наследственности. После окончания лекций не было ни вопросов, ни обсуждения результатов. Но справедливость требует отметить, что не только местные светила не сумели постичь громадное значение его открытия. Мендель опубликовал результаты своих опытов в "Известиях Брюннского общества естествоиспытателей" за 1866 г., и в течение трех с половиной десятилетий к ним было проявлено полное пренебрежение со стороны других исследователей, которые бились над разгадкой тайны наследственности, уже успешно разрешенной Менделем. А Мендель с помощью своих гороховых гибридов открыл, что такие характерные признаки организмов, как окраска цветов гороха или цвет глаз человека, проявляются благодаря действию определенных элементарных структур внутри клеток. Эти структуры впоследствии получили название генов (от греческого слова, означающего "воспроизведение").

Мендель утверждал, что живые организмы наследуют гены от своих родителей, и в зависимости от того, какие гены получены, некие "формирующие элементы" внутри клеток потомства обусловливают внешнее проявление этих генов в виде характерных признаков, например цвета горошин или цвета волос. Унаследованные от родителей гены, доказывал Мендель, несут всю информацию, необходимую для развития характерных признаков этих живых организмов.

После смерти Менделя в 1884 г. осталось всего несколько писем и одна публикация в журнале заштатного провинциального общества любителей природы.

И только в 1900 г. три исследователя — Карл Корренс из Тюбингенского университета (Германия), Эрих фон Чермак-Сейсенэгг из Колледжа агрономии и лесоводства в Вене и Гуго де Фриз из Амстердамского университета — одновременно и независимо друг от друга открыли тот самый закон наследования, который Мендель описал 35 годами ранее. Все трое пришли к выводу, как выразился Корренс, "что аббат Грегор Мендель… уже в 60-х годах не только получил те же результаты, но и дал им точно такое же объяснение". Наконец-то Менделю воздали по заслугам за его открытия и родилась новая наука — генетика.

После вторичного открытия трудов Менделя события стали развиваться быстрее. Ученые уже знали, что гены находятся в клеточном ядре, в структурах, называемых хромосомами ("окрашенные тельца"), ибо хромосомы распределялись в потомстве точно таким же образом, как, согласно математическим выкладкам Менделя, распределялись гены. Однако самому Менделю еще ничего не было известно о хромосомах — их описали только в конце 80-х годов, незадолго до его смерти. Хромосомная теория наследственности была опубликована в 1903 г. У. С. Саттоном, выпускником Колумбийского университета. К этому времени ученые всего мира полагали, что гены состоят из белков. Их представляли себе в виде белковых шариков, соединенных в длинные нити и свернутые внутри клеточного ядра. К концу первого десятилетия текущего века ученые-генетики полагали, что загадка химической природы наследственности решена и остается выяснить только некоторые недостающие подробности.

Однако в 1944 г. Освальд Эвери и его коллеги по Рокфеллеровскому институту в Нью-Йорке обнаружили, что гены состоят не из белка, а из ДНК. Сама ДНК была обнаружена в 1869 г. немецким химиком Фридрихом Мишером, но считалось, что по сравнению с белками ее роль незначительна. Эксперименты Эвери с бактериями пневмонии показали, что новые признаки могут быть переданы от бактерий пневмонии одного типа бактериям другого типа в процессе, называемом трансформацией. Если бы гены состояли из белка, то признаки, контролируемые данными генами, могли бы быть переданы при обмене белками между бактериями. Но Эвери доказал, что признаки не передаются с белком; это обеспечивает только передача ДНК. По свидетельству Эрнеста Борека, химика из Нью-Йоркского университета, "Эвери не утверждал этого, но фактически он выделил генетический материал клетки. Так сошлись два независимых пути исследований: один из них начался с открытия Мишером ДНК, другой — с дедукции законов наследственности, выведенных Менделем".

Эвери был застенчивым и вместе с тем увлеченным человеком; он был настолько поглощен своими исследованиями в Рокфеллеровском институте, что поселился напротив, чтобы жить поближе к месту работы. Его преданность науке оправдала себя, и ученые, пытавшиеся разгадать, каким образом гены обусловливают появление унаследованных признаков, получили важный ключ к решению. Как только выяснилась химическая природа ДНК, она стала доступна обсуждению, и это могло пролить свет на все, чем управляет ДНК, — речь идет не только о цвете глаз, но о самой жизни, старении и смерти.

Открытие Эвери, заключавшееся в том, что гены представляют собой ДНК, вызвало огромный интерес во всем мире, и ученые наперебой принялись изучать ДНК, пытаясь открыть секрет ее действия. Возглавили эту гонку две группы: Лайнуса Полинга с коллегами в США и Джеймса Уотсона и Фрэнсиса Крика в Англии.

Американец Уотсон, получивший степень доктора биохимии в Университете штата Индиана, и англичанин Крик, выпускник английского высшего учебного заведения, комбинируя данные опытов, проведенных другими учеными, сформулировали гипотезу о структуре ДНК. Их статья, опубликованная в 1953 г. в английском журнале Nature, начиналась таким скромным введением: "Мы хотели бы предложить структуру… ДНК. Эта структура имеет некоторые новые свойства, которые представляют значительный интерес для биологов". Структурная модель Уотсона и Крика показывала, каким образом состоящие из ДНК. гены влияют на возникновение характерных признаков в клетке посредством производимой ими РНК. Действуя в качестве "гонца" от ДНК, РНК переносит в клетку "приказы" по производству разнородных белков, входящих в структуру клетки и определяющих ее метаболизм. Это описание функции клетки получило название "центральной догмы", так как современные ученые превратили ее почти в символ веры: ДНК создает РНК, которая создает белки — основу существования клетки.

Но если ДНК — ключ к жизни клетки, она может быть и ключом к ее смерти. Могут существовать "гены смерти", управляющие синтезом белков, которые понемногу вызывают старение и убивают клетки. А возможно, по мере старения клеток функция ДНК становится менее выраженной, и это постепенно приводит к прекращению функционирования клетки, вызывая симптомы, которые мы называем старением. Не удивительно, что многие ученые после Уотсона и Крика изучали ДНК, стремясь научиться управлять характерными свойствами клеток, в том числе влиять на процесс их старения.

Наиболее успешные методы изучения ДНК разработаны на бактериях и вирусах, так как они довольно просто устроены и вместе с тем несут те же характерные признаки, что и остальные живые организмы: у них есть ДНК, и они синтезируют РНК и белки.

Вирусы проникают в другие живые организмы — в бактерии, растения или животные, — вторгаясь в их клетки, "грабя" их и заставляя производить новые вирусы; таков их образ жизни. Поэтому изучение вирусов может дать нам информацию о том, как ДНК управляет синтезом РНК и белков, в том числе и тех белков, которые могут стать причиной старения.

Экспериментальная генная инженерия

Поль Берг, как и многие другие ученые, занимался изучением ДНК на бактериях. В состав многих бактерий входят кольцеобразные молекулы ДНК, называемые плазмидами, и в 1973 г. Берг начал эксперименты с особой плазмидой, имеющей шифр pSC101. Плазмиды обеспечивают устойчивость бактерий к антибиотикам, а эта плазмида (из бактерии Escherichia coli, сокращенно — E. coli) повышала устойчивость бактерии к антибиотику тетрациклину.

Вначале Берг выделил из бактерий некоторые рестрикционные ферменты (рестриктазы), играющие роль внутренней полиции, которая постоянно "рыщет" в поисках чужеродной ДНК, например входящей в состав многих вирусов. Когда в бактериальную клетку внедряется чужеродная ДНК, эти ферменты мгновенно обнаруживают агрессора и разрушают его, при этом чужая ДНК становится пищей для клетки, в которую она вторглась. Таким образом клетки защищаются от вирусов.

Выделив нужные ферменты в чистом виде, Берг поместил их в пробирку вместе с плазмидами. Рестрикционные ферменты незамедлительно напали на кольцевые плазмиды. Результатом этой атаки на ДНК явилась пробирка, полная длинных, нитевидных фрагментов плазмидной ДНК с "липкими" концами. Вообще-то говоря, "липнут" эти концы избирательно: они слипаются только с другими кусками ДНК, которые появились в результате действия того же рестрикционного фермента.

Берг решил использовать эту избирательную "липучесть", чтобы включать в плазмиды дополнительные гены. В своих опытах он использовал гены канцерогенного вируса, который вызывает опухоли у обезьян. Берг изолировал ДНК вируса рака и обработал ее тем же рестрикционным ферментом, которым он пользовался для получения плазмид с липкими концами. Таким образом, он получил некоторое количество фрагментов вируса рака, каждый из которых содержал часть генов вируса, и все они обладали "липкими" концами. После этого исследователь добавил эти фрагменты к плазмидам — "липкие" концы тут же соединились с плазмидами. Теперь каждая кольцевая плазмида включала в себя фрагмент вируса рака, то есть часть его генов.

Рис. 8. Монтаж (сплайсинг) генов. Вверху (1, 2): как монтируются (сращиваются) гены; внизу (3, 4): как можно представить себе введение сращенных 'омолаживающих' генов в организме человека

Затем этим видоизмененным плазмидам с их "нагрузкой" в виде вируса рака дали возможность проникнуть в нетронутые клетки бактерии E. coli. Бергу удалось показать, что после внедрения плазмид в клетку гены вируса рака могут начать синтезировать белки вируса при условии, что они попали в бактению неповрежденными и способными функционировать. Иными словами, монтируя гены, ученый сотворил гибрид вируса рака и бактерии. Методика, по словам Берга, "очень простая и вполне осуществимая даже в школьных опытах".

Вслед за Бергом другие ученые использовали плазмиды для введения ДНК мыши или лягушки в клетки бактерий. При дальнейшем совершенствовании этой методики, быть может, удастся непосредственно комбинировать растения с животными в существа, которых нет в природе, — как позже пошутил один из участников Асиломарской конференции, "скрестить апельсин с уткой мандаринкой".

Но все это грозит серьезными опасностями. Прежде всего, излюбленные экспериментаторами бактерии, в которые вводили новые гены, — это E. coli, естественный и постоянный обитатель кишечника человека. Поэтому, если бы организмы, полученные в лаборатории Берга путем комбинации E. coli с вирусами рака, случайно оказались на свободе, то гибридные бактерии отправились бы прямехонько в кишечный тракт людей. А это могло бы привести к эпидемии рака кишечника среди населения.

Как только Берг опубликовал в 1974 г. результаты своих опытов по генной инженерии, со всех концов Земли к нему посыпались просьбы прислать рестрикционные ферменты, причем ученые делились своими планами их применения. Для генетиков возможность разрезать ДНК на кусочки и вводить их в структуру чужих клеток открывала невиданные ранее возможности изучения самых сокровенных процессов, протекающих в клетке. Им казалось, что с генной инженерией они вступают в эру точного изучения функций отдельных генов.

Но далеко не все эксперименты с рестрикционными ферментами были глубоко продуманы. Некоторые описания, полученные Бергом, касались опытов, авторы которых собирались просто "нашинковать" как попало всю ДНК клетки, например клетки из раковой опухоли, а затем наудачу вводить эти обломки в E. coli Это таило в себе опасные возможности. Берг боялся, что некоторые гены, использованные такими исследователями, непременно окажутся опасными для человека и в случае распространения бактерий за пределы лаборатории могут нанести непредсказуемый вред. Кроме того, по мнению Берга, некоторые эксперименты были просто недостаточно продуманы. "Я спрашивал у экспериментаторов, что они собираются делать с ними (рестрикционными ферментами), — говорил он. — Некоторые из них планировали чудовищные эксперименты, совершенно не задумываясь о последствиях".

Берга беспокоило также, что эксперименты могут проводиться в ненадежных лабораториях. Даже при наличии самого современного оборудования, в стерилизованных, герметичных лабораториях со специальной системой вентиляции, двойными дверями и боксами, сконструированными так, чтобы ни один микроб не улизнул на свободу, за последние три десятка лет насчитывалось свыше 5000 "чрезвычайных происшествий" с опасными организмами или ядовитыми веществами. Некоторые из них не принесли вреда, но в некоторых случаях наблюдалась утечка нервно-паралитического газа, в результате чего в штате Юта, например, погибли сотни овец. Известны случаи, когда сами исследователи заболевали раком, а в 1974 г. двое ученых, работавших в лаборатории Лондонского университета под защитой стерилизованного оборудования стоимостью более чем 40 000 долларов, заразились оспой при работе с вирусом и погибли.

Один из экспериментов, который описывали корреспонденты Берга, состоял в том, чтобы попытаться ввести в структуру стафилококковых бактерий (тех самых, которые вызывают у людей множество заболеваний, в частности острые пищевые отравления, фурункулез, инфекционный остеомиелит и заражение крови) ген бактерии, устойчивой к антибиотикам. Проверить успешность эксперимента, по мнению его приверженцев, было бы не очень сложно: после введения новых генов в структуру стафилококков на колонию гибридных бактерий достаточно подействовать антибиотиком. Если он окажется неэффективным, опыт удался. Если же антибиотик убьет стафилококки, значит, никакой гибридизации не произошло. Но ведь в результате "удачного" эксперимента появится новый штамм сверхвирулентных, опаснейших стафилококков, способных заражать человека и в то же время устойчивых к лечению антибиотиками. Случись им выйти из-под контроля и заразить кого-нибудь из работников лаборатории, приостановить распространение инфекции можно будет только одним способом — полной и немедленной изоляцией больного. Можно себе вообразить эпидемию пострашнее бубонной чумы, которая пронеслась по Европе в XV в. и унесла половину населения. Именно такая кошмарная перспектива и заставила Берга созвать конференцию в Асиломаре.

Прения под секвойями

Конференция отнюдь не ставила своей целью прекратить исследования по трансплантации генов. Скорее, она была созвана для того, чтобы ученые в узком кругу, без постороннего вмешательства, смогли разработать собственные критерии безопасности. Но, как это бывает в тех случаях, когда для многих группировок требуется единое руководство к действию, прийти к общему мнению оказалось нелегко.

Почти с самого начала участники разделились на две фракции. Одна из них, возглавляемая лауреатом Нобелевской премии Джеймсом Уотсоном, придерживалась мнения, что невозможно наметить способы, которые позволили бы заранее определить, какие эксперименты окажутся опасными, а какие — нет. Уотсон страстно настаивал на том, что факторы риска не поддаются определению и что подобные попытки — посягательства на свободу научного поиска. "Меня хотят лишить возможности работать из-за чего-то, что невозможно даже измерить", — бушевал он. На что Дэвид Ботстейн возразил: "Мне бы хотелось привести один очень простой аргумент в пользу общепринятых правил: я не всезнайка. Мои эксперименты чаще всего не удаются, тогда я учусь на ошибках и стараюсь их исправить".

Ботстейн принадлежал ко второй группировке, возглавляемой Полем Бергом, которая требовала точных стандартов для проводимых экспериментов, чтобы обезопасить себя от всяких случайностей. Сознавая, что степень риска трудно заранее предугадать, — в самом деле, кто может предсказать, в каком из тысячи экспериментов окажется смертоносная ошибка? — Берг ратовал за то, чтобы классифицировать эксперименты по степени возможной опасности, а затем добиться от генетиков добровольного согласия не проводить эксперименты, которые будут признаны особо опасными.

В течение четырех дней кряду, почти по двенадцать часов в день, кипели прения, в которых одна группа ученых требовала введения ограничений, а другая защищала независимость научных исследований. Д-р Ханс Молё, генетик из Копенгагенского университета, утверждал, что случайности предвидеть невозможно и что "надеяться, будто мы в состоянии выработать хотя бы самые простые общие правила, не что иное, как самообман". Д-р Сэмбрук из Колд-Спринг Харбора пошел еще далее: по его словам, "абсолютной изоляции инфекций не существует, любая изоляция ненадежна".

Д-р Сидней Бреннер, один из организаторов конференции, провел дискуссию на тему о возможных способах создания для лабораторных целей бактерий, не способных существовать вне лабораторных условии.

Намечались и отвергались проекты, и стало казаться, что дебаты ни к чему не приведут. Ученые так и не сошлись во мнениях. И тогда Берг обратился ко всем участникам конференции: "Если кто-либо думает, что наши рекомендации служат нашим собственным интересам, придется пойти на риск и ввести принудительные стандарты. Мы должны начать с самых жестоких требований, а уже затем смягчить их. Нельзя допустить, чтобы 150 ученых провели четыре дня в Асиломаре, все были согласны с тем, что существует опасность, и до сих пор не выдвинули ни единого конструктивного предложения. Это может означать только одно: что мы передаем свои полномочия правительству".

Согласие было достигнуто только после того, как в дело вмешались юристы. Дэниел Сингер из Института общественных, этических и биологических наук разъяснил ученым, что проблема выработки правил относится к области этики и что "нет никаких оснований для того, чтобы уклоняться от решения этой проблемы или считать ее недостойной внимания". Другие юристы, в частности Александр Кэпрон из Пенсильванского университета и Р. Дворкин из Индианского университета, указали на то, что каждая ошибка ученых может обойтись в миллионы долларов, "если будут предъявлены судебные иски по возмещению ущерба". Юристы убеждали аудиторию, что ученые обязаны выработать правила невзирая на то, что степень риска оценить очень трудно: ведь за все несчастные случаи, которые могут произойти, ответственность несут исследователи. Дворкин подытожил: "Группы экспертов, не пользующиеся своим правом на саморегуляцию, открывают путь лавине несчастий". Поняв, что каждому исследователю грозит личная и административная ответственность за любой ущерб, нанесенный в результате несчастного случая, ученые наконец-то всерьез занялись выработкой правил.

В конце концов, под угрозой миллионных исков по возмещению ущерба, сотрясавшей воздух Асиломара, они решили подразделить эксперименты на четыре категории в зависимости от степени риска: минимальный, малый, умеренный и высокий риск. Генетики изложили основные правила проведения экспериментов каждой категории и наложили ограничения на эксперименты с высокой степенью риска, которые могут породить опасные гибриды. Они также потребовали, вслед за Бреннером, создания в экспериментальных целях новых штаммов бактерий, которые не могли бы существовать вне пределов лаборатории. В опубликованном воззвании они также призывали к величайшей осторожности в любых экспериментах, связанных с генной инженерией.

После Асиломара были созваны еще несколько конференций под эгидой Национального института здравоохранения, главного организатора генетических исследований. На встрече в декабре 1975 г. в Ла-Хойе (Калифорния) Институт разрешил эксперименты по генной инженерии только при соблюдении некоторых специфических условий. Одним из них было использование в экспериментах с высокой степенью риска особых штаммов E. coli (обозначенных ЕК2 и ЕКЗ), у которых в миллионы раз меньше шансов выжить вне лаборатории, чем у обычных E. coli (ЕК1). Как выразился Рой Кёртис III, микробиолог из Университета штата Алабама (один из тех, кто создал ЕК2): "В нынешних условиях быть осторожным — значит быть аккуратным". С тех пор наука быстро прогрессировала, и теперь существует уже несколько надежных штаммов ЕК2, которые, судя по всему, удовлетворяют критериям безопасности в экспериментах по генной инженерии, связанных с высокой степенью риска.

23 июня 1976 г. Национальный институт здравоохранения выпустил свод правил по регулированию всех генетических исследований подобного рода. В настоящее время его сотрудники занимаются изучением возможного влияния таких исследований на окружающую среду, исходя из закона об охране среды. В правилах перечислены шесть категорий опытов с ДНК, которые признаны слишком опасными даже при условии соблюдения высочайшей осторожности. Однако единственным наказанием за нарушение этих правил является лишение субсидий, выдаваемых Институтом; в правилах ничего не говорится о мерах борьбы в случае стихийных бедствий или о предосторожностях, связанных с охраной гибридных бактерий от похищения преступниками или сумасшедшими. Вообще же правила обратили на себя такое внимание, что, например, городские власти Кенмбриджа (штат Массачусетс) потребовали от руководства Гарвардского университета отложить все эксперименты в этой области во избежание какой-нибудь напасти, грозящей населению города. Иными словами, джинн, выпущенный из бутылки, все еще гуляет на свободе.

Картирование генов

Биофизик Роберт Синсхеймер, один из первых исследователей генетики вирусов в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене, нарисовал оптимистическую картину нашей все возрастающей власти над тайнами генетики:

"Как вы намерены изменить ту схему, по которой природа создала человека? Желаете ли вы повлиять на пол ваших детей? Ваше желание исполнится. Хотите, чтобы ваш сын был ростом 190 см? А может, 210 см? 250 см? Что вам мешает жить: аллергия, тучность, боли в суставах? Справиться с этим пара пустяков. Генная терапия победит рак, диабет, фенилкетонурию (нарушение обмена веществ). Достаточно ввести соответствующую ДНК в соответствующих дозах. Вирусные и бактериальные инфекции будут не страшны. Даже вековечные законы роста, созревания и старения подчинятся нашей воле. Продолжительность жизни безгранична. Сколько вы хотели бы прожить?.. Эти проекты кажутся вам бредом, вызванным ЛСД, или отражением в кривом зеркале? Но ничто не может сравниться с тем, что мы теперь умеем".

Если старение есть не что иное, как результат регуляторного действия специфических генов (так полагает Леонард Хейфлик), то можно будет добиться подавления этих генов. Если же старение является результатом разрушения генов, то можно будет пересаживать людям новые гены, которые исправят повреждения и вернут стареющим мужчинам и женщинам ту жизненную силу, которой они обладали в молодости. Генетические болезни, такие, как, например, гемофилия или серповидноклеточная анемия, тоже с Течением времени будут поддаваться лечению — достаточно ввести младенцам сразу же после рождения специфические гены. Возможности изменения жизни людей будут мало чем отличаться от безудержной фантазии генетиков.

Но, прежде чем приступить к лечению болезней и продлению жизни с помощью генной терапии, мы должны выяснить местоположение и функции каждого из 30 000 генов, расположенных вдоль двойной спирали ДНК, которая находится в каждой клетке человека. Для этого нам понадобится разметить, как на карте, точную локализацию каждого гена на всем протяжении хромосомы. Такая законченная карта снабдит генетиков каталогом генов, которые могут использоваться в генной инженерии, т. е. для устранения наследственных болезней и продления жизни.

Только в 1970 г. генетики научились точно различать отдельные хромосомы внутри клеток человека. До этого хромосомы различали только по величине, а это очень ненадежный способ, ибо размеры хромосом часто непостоянны и в каждой пробе сильно варьируют. В 1970 г. Турбьёрн Касперссон из Стокгольмского университета во время экспериментов по окрашиванию хромосом зафиксировал явление "полосатости" (бэндинга): в ультрафиолетовых лучах хромосомы было легко отличить друг от друга по этим характерным "полосам". В 1971 г. на Парижской конференции по идентификации хромосом были стандартизованы методы их окраски и каталогизации. Новый метод определения хромосом, будь то у растения, животного или человека, приблизил ученых к успешному картированию отдельных генов в хромосомном наборе.

Методика Касперссона в сочетании с методикой французского исследователя Г. Барски (Парижский институт Гюстава Русси) обеспечила ученым точность картирования генов. В начале 60-х годов Барски обнаружил, что две клетки можно слить в одну гибридную — например, человеческую клетку можно соединить с клеткой мыши и таким образом получить мышино-человеческий гибрид, способный жить и размножаться. Разумеется, гибридные клетки не в состоянии сложиться в целый организм, но их можно заставить жить в искусственной питательной среде в лабораторных условиях.

До 1971 г. явление гибридизации клеток не привлекало к себе внимания в утилитарных целях. К этому времени Мэри Вейсс и Говард Грин, работавшие в Центре молекулярной генетики в Жифсюр-Иветт (Франция), получили гибриды клеток человека и мыши и дали им возможность размножаться в течение нескольких поколений, пока они почти полностью не утратили человеческие хромосомы (в мышино-человеческих гибридах обычно теряются именно хромосомы человека). Затем, выращивая гибридные клетки в питательной среде, в которой чисто мышиные клетки неспособны свободно развиваться, они обнаружили, что некоторые гибриды производят новый белок (в результате деятельности генов), так как они оказались способными расти в этой питательной среде. Из этого ученые сделали вывод, что новый продукт (белок) есть результат деятельности хромосом человека в гибридных клетках. Используя только что открытую методику Касперссона, они окрасили гибридные хромосомы красителем, вызывающим бэндинг. В ультрафиолетовом. свете полоски ярко проступили, и одна-единственная оставшаяся в клетках хромосома человека была определена как источник того белка, который создавали гибридные клетки.

Локализация первого одиночного гена в хромосоме человека, осуществленная Мэри Вейсс и Говардом Грином с помощью техники окрашивания хромосом в 1971 г., положила начало установлению места других генов: к 1973 г. стали известны местоположения и функции еще 28 генов. К середине 1976 г. было картировано уже 200 генов. По свидетельству д-ра Фрэнка Рэддла из Йельского университета, одного из лидеров картирования, на карте появляются по три новых гена в месяц. Приведем высказывание Поля Муди из Университета штата Вермонт относительно перспектив картирования генов: "Бесспорно, постепенно мы узнаем, какая из хромосом содержит ген, управляющий специфическим ферментом, — это только вопрос времени. Одновременно будет увеличиваться и число известных генов, размещающихся в отдельных хромосомах".

Пересадка генов

Для того чтобы воспользоваться результатами картирования генов применительно к генной инженерии, необходимо найти способ включения новых генов в структуру клетки с нарушенными функциями. Удачные "пересадки генов" уже были осуществлены в первых экспериментах по гибридизации в начале 60-х годов, когда соединялись две разнородные клетки, и в более тонких экспериментах Поля Берга по генной инженерии с использованием рестрикционных ферментов и плазмид. Описан даже один случай пересадки генов у людей.

В 1970 г. внимание Стэнфилда Роджерса, врача-генетика из Ок-Риджской национальной лаборатории (штат Теннесси), привлек отчет о редком случае болезни, называемой аргининемия, у двух девочек, семи и двух лет. Аргининемия — наследуемая неспособность синтезировать фермент аргиназу из-за дефекта в ДНК. Без аргиназы организм не в состоянии расщеплять аминокислоты, накапливающиеся в процессе нормального обмена веществ. Болезнь прогрессирует медленно, по мере накопления продуктов обмена. Ома проявляется в виде нарастающих повреждений почек, мозга и других тканей.

Роджерс, много лет работавший с вирусами, знал, что если бы удалось найти подходящий вирус, который, будучи безопасным для человека, мог бы заставить клетки производить аргиназу, то инъекция такого вируса могла бы в свою очередь заставить клетки организма обеих девочек вырабатывать собственную аргиназу. Более того, Роджерсу был известен такой вирус. Вирус, носящий название вируса папилломы Шоупа (по имени Ричарда Шоупа из Рокфеллеровского института в Нью-Йорке, который открыл этот вирус в 30-х годах), представляет собой набор генов в плотной защитной оболочке из белка, по величине в тысячу раз меньше клетки человека. В начале 60-х годов Роджерс обнаружил, что примерно у половины исследователей, работавших с вирусом Шоупа, отмечался повышенный уровень аргиназы — видимо, из-за случайного попадания вируса в клетки.

Благодаря стараниям Рождерса больным девочкам был привит вирус Шоупа, и у них постоянно брали кровь на анализ, чтобы отыскать следы аргиназы. На протяжении нескольких месяцев картина не менялась. Однако медленное накопление ядовитых аминокислот продолжалось, вследствие чего клетки продолжали погибать. Но вот после месяцев ожидания у обеих девочек стала вырабатываться аргиназа. К сожалению, лечение вирусом Шоупа оказалось недолговечным. И все-таки, хотя вред, нанесенный организму больных девочек накоплением шлаков, оказался слишком велик, чтобы его можно было нейтрализовать введением чужеродных генов, возможность такого лечения подтвердилась.

С тех пор люди больше не подвергались лечению с помощью "пересадки генов", однако многие ученые, помимо Роджерса, добились существенных успехов в отработке методики, которая со временем позволит производить подобные операции. Трое исследователей из Национального института здравоохранения в Бетесде (штат Мэриленд) — Карл Мерилл, Марк Грир и Джон Петриччоне — проводили опыты с вирусами, намереваясь переносить ДНК в клетки, содержащиеся в искусственной среде и взятые у лиц, страдающих галактоземией. Это заболевание представляет собой наследственную неспособность синтезировать галактозу — фермент, необходимый для расщепления сахара, находящегося в молоке и маточных продуктах. В прошлом больные галактоземией вынуждены были ограничивать себя в потреблении молока и молочных продуктов, однако это не спасало их от заболевания печени и катаракты в результате накопления галактозы в тканях.

Вирусы выполняли роль миниатюрных шприцев, с помощью которых гены, взятые у способных использовать галактозу бактерий, вводились в культуру клеток больных галактоземией. Как оказалось, при добавлении галактозы в питательную среду клетки не только не погибали от накопления галактозы, но и процветали и даже сумели передать своему потомству способность синтезировать галактозу. Это был, по словам исследователей, "первый шаг к излечению болезней, вызванных генетическими ошибками". Подобные опыты проводятся и другими учеными, и может статься, что пересадка генов со временем окажется эффективным средством борьбы более чем с 2000 наследственных болезней, от которых страдает человечество.

Как только методика пересадки генов будет полностью отработана, ее можно будет использовать для борьбы со многими возрастными изменениями в функционировании отдельных клеток. И если существуют "гены смерти", которые управляют процессами дегенерации клеток, можно будет вводить в организм новые гены — синтетические или взятые у молодых организмов (людей, животных, бактерий), которые "выключат" гены смерти. Если же старение — результат нарушения работы отдельных генов (а не активная деятельность "генов смерти"), то с помощью пересадки генов можно будет заменить или исправить эти плохо работающие гены. Возможно, пользуясь пересадкой генов, ученые смогут даже ввести развивающемуся в утробе матери плоду новую генетическую информацию, которая истребит "гены смерти" еще до рождения ребенка или предотвратит разрушение генов с возрастом.

Что и говорить, перспективы захватывающие, но следует помнить предостережение Р. Родни Хауэлла, генетика из Техасского университета: "Прогресс в лечении наследственных заболеваний будет продолжаться, но только постепенно. Каждая болезнь, безусловно, потребует отдельного решения задачи. Мне кажется маловероятной возможность одновременного революционного "прорыва" на всех направлениях".

Корана, Ниренберг и синтетические гены

Если можно будет пересаживать гены человеку, то не исключена возможность введения и искусственных генов для лечения наследственных болезней и предупреждения старения. Искусственные, синтетические гены, некогда существовавшие только в воображении писателей-фантастов, уже созданы. Первый такой ген создал Хар Гобинд Корана, американский генетик родом из Индии, работавший в Университете штата Висконсин и в Массачусетском технологическом институте. За свое открытие 46-летний Корана в 1968 г. разделил Нобелевскую премию с Маршаллом У. Ниренбергом (Национальный институт кардиологии в Бетесде, штат Мэриленд). Открытие, которое дало ясную картину процесса синтеза белка в клетке и привело Корану к синтезу гена, принадлежит Ниренбергу и было сделано им в 1961 г.

Ниренберг пытался расшифровать код в молекуле РНК, который заставляет каждую аминокислоту занять предназначенное ей место в молекуле белка. Начал он с простой РНК, оставив напоследок сложные природные РНК, и разгадывал код примерно так же, как это делает специалист по криптографии: сначала находит знак, заменяющий букву "е" (чаще всего встречающуюся в английских текстах), а уже затем приступает к расшифровке кода в целом. Такой подход оправдал себя, и простая РНК дала Ниренбергу ключ к одной части кода: он узнал, каким именно образом РНК определяет нужные аминокислоты при синтезе белка. Это открытие принесло Ниренбергу, которому в ту пору было всего 37 лет, всемирную славу. Его пригласили выступить перед представительным собранием ученых в Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова[11], где, по словам одного из участников, это открытие заслужило признание "поистине сенсационного: была расшифрована первая буква генетического алфавита и тем самым было положено начало расшифровке кода".

В 1964 г. Корана, опираясь на открытие Ниренберга, задался целью создать искусственную РНК. Он собирал ее из имеющихся в продаже химических веществ и долгие месяцы кропотливо сплетал цепи синтетической молекулы РНК, звено за звеном, пока не добился успеха.

Создание Кораной синтетической РНК в сочетании с расшифровкой генетического кода, начатой Ниренбергом, позволило генетике шагнуть далеко вперед. Знание принципа, по которому РНК управляет аминокислотами при синтезе белков, помогло ученым понять, как протекает процесс обмена веществ в норме и как он нарушается. Зная функции РНК, они глубже постигли, каким образом генетическая информация, заключенная в клетке, проявляет себя в жизненно важных химических процессах.

Получив в 1968 г. Нобелевскую премию по физиологии и медицине, Корана и Ниренберг восприняли эту честь по-разному. Ниренберг, о котором говорили, что он настоящий гений, поглощенный своей идеей настолько, что ничего не видит вокруг и может споткнуться о собственные ноги, был недоволен шумной известностью. Примерно ко времени получения Нобелевской премии он стал задумываться над тем, допустимо ли с этической точки зрения вторгаться в область генетики. Дело кончилось тем, что Ниренберг прекратил исследования по генетике и занялся изучением поведения. Корану весть о присуждении Нобелевской премии застала на обрывистом берегу Атлантического океана, где он любовался закатом. Репортеров он встретил отрешенно, а на их вопрос, как он относится к награде, ответил: "Мне сейчас трудно ответить. Я все время работаю — впрочем, наверное, как и все мы".

Корана продолжал усиленно работать, и тем же точным, кропотливым способом, каким собирал молекулу РНК, стал собирать молекулу ДНК, стремясь создать настоящий ген.

Но ДНК — химически гораздо более сложная молекула, чем РНК, хотя состоит она в основном из тех

же компонентов. Молекула ДНК больше молекулы РНК, так как ее составляют две закрученные длинные цепочки атомов, а РНК — длинная однотяжевая цепочка. Корана потратил пять лет, прежде чем ему удалось собрать вещества, из которых складывается ДНК, в работающий ген. В 1970 г. он объявил о первом в истории успешном синтезе гена. Этот ген состоял из 154 отдельных компонентов, каждый из которых был не крупнее миллиардной доли дюйма.

Над созданием синтетических генов успешно работали и другие группы исследователей, в частности Фотис Кафатос с сотрудниками в Гарвардском университете. Новые, более простые методы, разработанные Нобелевскими лауреатами Дэвидом Балтимором и Говардом Темином, позволили упростить создание искусственных генов. Методика Балтимора-Темина напоминает использование фотографического отпечатка (РНК) для получения негатива (ДНК). Эти методы, уже широко применяемые многими лабораториями для массового синтеза ДНК, заключаются в превращении легко получаемой РНК в своеобразный конвейер для сборки генов. Такая технология производства генов, по словам обозревателя газеты "Нью-Йорк таймс", может оказаться нужной, "когда наука будет готова к производству генов с заранее заданными функциями, например для синтеза недостающего белка или для нейтрализации нежелательного белка". Творцы генов приблизили время, когда мы смажем с легкостью создавать гены, необходимые для борьбы со старением.

В августе 1976 г. Корана и его коллеги по Массачусетскому технологическому институту продвинули генетику еще на шаг вперед, ухитрившись не только синтезировать ген E. coli, но и пересадить его в живую клетку, где он продолжал работать, как и его "собрат" — природный ген. По признанию одного генетика, "синтез гена означал мощный прорыв вперед. Теперь этот ген работает, как настоящий, — от этого просто дух захватывает". Со временем наследственные болезни будут излечиваться путем замены дефектных генов здоровыми, созданными человеком.

"Включение" и "выключение" генов

Многое из того, что происходит с человеком в процессе роста и развития на протяжении его жизни, — результат "включения" одних генов и "выключения" других. Половая зрелость наступает с вступлением в действие многих генов, которые были в организме с самого рождения ребенка, но находились в состоянии покоя. Менопауза (прекращение менструаций) наступает, когда гены, вступившие у женщины в действие примерно в возрасте 11 лет, понемногу перестают действовать. Одряхление, которым сопровождается старение, также может быть результатом выключения генов. Одним из способов вмешаться в эту ситуацию включение — выключение может оказаться введение в стареющий организм специфических искусственных включающих элементов, которые заставят гены поддерживать тело в том состоянии, в каком оно было, когда человек был моложе.

Генетикам давно известно, что в ядро каждой клетки заключен полный набор генетической информации, необходимой всему организму. Клетка человеческой печени, например, содержит генетическую инструкцию для создания не только здоровой клетки печени, но и клеток сердца, нервных, зрительных и других специализированных клеток. В ДНК каждой специализированной клетки заложены тысячи покоящихся генетических инструкций, вплетенных в специфический узор многих миллионов компонентов, из которых сложены гены.

Но для того, чтобы нормально функционировать, клетка печени (или любая другая клетка) может вводить в действие (включать) только определенную часть своей полной генетической информации. Более того, в различное время — в зависимости от потребностей организма — включаются (или выключаются) другие гены. Например, после того как вы съели очень сладкую конфету, организм должен увеличить производство гормонов поджелудочной железы, которые вызовут превращение части сахара в энергию, а часть запасут в виде жира. Гены, управляющие этой функцией поджелудочной железы, должны дать клеткам железы "инструкцию", по которой они производят гормон только при возникновении потребности в нем. В других случаях эти гены не работают.

Следует добавить, что некоторые ухудшения — например, снижение с возрастом способности организма расщеплять и выводить из клеток продукты обмена — не всегда возникают "по вине" отдельных генов. Скорее, прекращает работать или неправильно работает механизм включения — выключения определенных генов и специфических процессов, которые связаны с расщеплением отходов.

Первым проложил путь к пониманию механизма включения и выключения генов Жак Моно в 1946 г. И затем на протяжении двух десятилетий он вместе с Франсуа Жакобом продолжал эти исследования. Оба ученых работали в Пастеровском институте в Париже — центре некоторых наиболее оригинальных и захватывающих открытий в генетике.

Жакоб начал свою карьеру как хирург, но в 1944 г. получил в Нормандии очень тяжелое ранение, после которого карьера хирурга была для него закрыта. Тогда он защитил докторскую диссертацию в Сорбонне, и вместе с Моно принялся изучать механизм включения — выключения генов в клетке. Успех к ним пришел после многих лет работы.

Работая с мутантными штаммами E. coli, исследователи обнаружили, что почти все гены бактерий имеют механизм включения — выключения на одном конце. Они назвали его "оператором". Как выяснилось, другие гены создают белок, который соединяется с оператором и закрывает его, что приводит к выключению гена. Этот ген они назвали "регулятором". Белки, которые синтезировались регуляторами и "выключали" структурные гены, получили название "репрессоров". Покрытие гена оператора репрессорами можно сравнить с помещением телеграфного ключа в запертый ящик — механизм в полном порядке, но телеграмму послать нельзя. За открытие системы оператор — регулятор — репрессор Жакоб и Моно были удостоены в 1965 г. Нобелевской премии.

Корана, а по его примеру и другие ученые вслед за Жакобом и Моно старались изучить и создать механизм включения — выключения. В Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже англичанин Джон Гёрдон сосредоточил свое внимание на тех веществах в клетке, которые можно назвать "главными выключателями" (рубильниками). Как утверждает ученый, именно они вводят в действие и выключают гены в процессе развития и могут быть причастными к управлению генами взрослого организма. Энн Дженис Бразерс из Университета штата Индиана уже удалось сделать первый шаг — она выделила один из таких "главных выключателей" клетки.

Изучение этих механизмов чрезвычайно важно. Если врачи-генетики будут досконально знать механизмы, ведающие включением и выключением генов, они смогут ввести человеку сыворотку, содержащую эти выключатели, и восстановить управляемые генами жизненно важные функции. Они сумеют также использовать вещества, называемые "рубильниками", чтобы включить инактивированные и выключить другие гены. Это позволит им предотвращать или обратить вспять те генетические изменения, которые, по мнению некоторых геронтологов, приводят к старению.

Клонирование: создание идентичных близнецов

Как мы уже видели в гл. 4, пересадка оказывается удачной только отчасти. Трудно найти органы, ткани которых были бы совместимы с тканями реципиента, что позволило бы избежать реакции отторжения трансплантата. Но представим себе, что органы можно будет "выращивать" отдельно, по заказу, причем вне организма и к тому же из собственных клеток реципиента. Такой орган был бы генетически идентичным организму реципиента и тем самым иммунная реакция против него исключалась бы. Такой путь открывает перед нами один из процессов генной инженерии, называемый клонированием (от греческого слова "clon", что означает "ветвь", "отпрыск" и подразумевает размножение путем черенков).

По образному сравнению одного из научных обозревателей газеты "Лос-Анджелес тайме", "клонирование в биологии можно уподобить процессу фотокопирования в производстве: это средство изготовления множества копий одного оригинала". Клонирование представляет собой форму генной инженерии, когда берется одна клетка, заключающая в себе полный набор генов организма, ее заставляют делиться до тех пор, пока не воспроизводится весь организм, из которого была взята клетка. Если, например, получить клон из одной-единственной клетки взрослого мужчины, то этот клон будет идентичным близнецом данного мужчины, полностью повторяющим его отпечатки пальцев, родимые пятна, белки и ДНК. А в результате орган, пересаженный от клонированного организма "оригиналу", не будет отторгнут.

Как мы уже отмечали, в каждой клетке содержится полный набор генов для воссоздания всего организма, только большинство из них попросту отключено. В 1969 г., исходя из предположения, что каждая клетка несет полную генетическую информацию, д-р Джон Гёрдон, в то время работавший в Оксфордском университете, приступил к экспериментам по переносу генетического материала из клеток взрослой лягушки в лягушачью яйцеклетку (икринку). Исследователь рассуждал так: если ядро взрослой клетки содержит все нужные гены, яйцеклетка обеспечит весь необходимый химический аппарат для дальнейшего развития.

Гёрдон поместил клетку, взятую из кишечника южноафриканской шпорцевой лягушки, под микроскоп и с помощью микропипетки (стеклянной трубочки тоньше человеческого волоса, присоединенной к отсасывающему устройству) проколол оболочку взрослой клетки и вынул ядро. Затем удалил ядро из яйцеклетки лягушки и заменил его ядром взрослой клетки. Ставя этот опыт, ученый хотел получить ответ на вопрос: "Сопровождается ли прогрессивная специализация клеток в процессе развития утратой тех генов, которые более не нужны клетке данного типа?" Иными словами, сохраняет ли, например, клетка кишечника гены, необходимые для создания клеток другого типа — скажем, клеток кожи, печени, крови? Гёрдон предполагал, что если гены не утрачиваются, можно получить клон лягушки путем пересадки ядра.

Почти сразу же после пересадки ядра из клетки взрослой лягушки икринка начала делиться; через несколько дней она превратилась в головастика, а еще через несколько недель — в лягушонка. Гёрдон создал несколько клонов лягушек, и все они жили, процветали и даже размножались. Исследователь показал, по собственному признанию, "что по крайней мере некоторые ядра из клеток кишечника несли в себе все гены, необходимые для дифференциации клеток всех типов". Тем самым он доказал, что клонирование осуществимо.

В первой серии экспериментов Гёрдона только 1,5 % всех попыток клонирования дали взрослых лягушек. Столь низкий процент объясняется чисто техническими причинами. Если большинство лягушек и не достигло полного развития, пояснял ученый, то вовсе не потому, что у них отсутствовали какие-то гены. В некоторых случаях икринки-реципиенты не выдержали повреждений, нанесенных при введении ядра микропипеткой. И действительно, хотя сама процедура клонирования относительно проста, травмирование яйцеклеток при пересадке ядра оказалось настолько серьезным, что большинство их от этого погибло.

Но для людей сложностей возникает куда больше. В отличие от лягушек люди не развиваются в яйцеклетках, находящихся вне организма матери: яйцеклетки человека проходят цикл развития в матке женщины, и они еще более хрупки и чувствительны к вмешательству извне, чем икринки лягушек. К тому же недостаточно просто внести генетический компонент клетки человека в яйцеклетку, из которой удален ее собственный набор генов; нужно еще поместить ее в утробу женщины или в искусственную матку. Обратная пересадка яйцеклетки человека чрезвычайно сложна. Известны только несколько случаев, когда такая яйцеклетка достигла полного развития. Дуглас Бевис из Лидского университета (Англия); успешно реимплантировал в матку нескольким женщинам яйцеклетки, оплодотворенные в пробирке, и женщины родили нормальных младенцев. Процесс реимплантации для клонирования не отличается от искусственного оплодотворения, и в настоящее время шансы на удачную реимплантацию невелики. Как подчеркивает научный обозреватель газеты "Нью-Йорк таймс", "из тридцати подобных попыток [только] три увенчались успехом".

Дополнительные сложности реимплантации заключаются в том, что матку необходимо подготовить точно к сроку при помощи определенных гормонов. Все эти гормоны уже имеются, но очень трудно ввести будущей матери точную дозу. Нелегко искусственным путем добиться того химического равновесия, которое позволяет зародышу человека через несколько дней после оплодотворения прикрепиться к стенке матки.

Не исключено, что настанет день, когда женщина обратится к врачу, у нее из яичника извлекут яйцеклетку, введут туда генетический материал из другой клетки и снова поместят яйцеклетку в матку женщины. Так женщина сможет родить свою или еще чью-нибудь точную генетическую копию.

Один из возможных будущих источников органов для пересадки — лимитированное (ограниченное) клонирование. Когда искусственное создание "выключателей", управляющих функциями клеток, станет реальностью, появится возможность клонировать отдельные органы. Сценарий (хотя пока только научно-фантастический) будет выглядеть примерно так.

Когда у человека по старости или в результате болезни какой-либо орган, например легкие, приходит в полную негодность, некоторое количество его генетического материала вводят в яйцеклетку. Больного погружают в "холодовый сон", а тем временем яйцеклетку помещают в искусственную матку из силастика. При помощи компьютера в матку вводится точное сочетание гормонов в нужной концентрации, что позволяет зародышу прикрепиться к пластиковой стенке. По мере развития плода в заменитель крови, питающий растущий организм, вводятся генетические репрессоры, которые выключают все программы развития, кроме, скажем, сердца, печени, почки или любого другого нужного для пересадки органа. Компьютер будет по-прежнему управлять концентрацией репрессоров в искусственной крови, и в сравнительно короткий срок в распоряжении медиков появится здоровое человеческое сердце, которое можно пересадить в грудную полость реципиента.

Поначалу новое клонированное сердце размером не более сердца ребенка будет использоваться в качестве "помощника", пока больной оправляется от пребывания в охлажденном состоянии и набирается сил. Через несколько месяцев больное сердце можно удалить, и новое сердце возьмет всю работу на себя. А так как новое сердце-клон из клетки самого, реципиента, оно не подвергнется отторжению, как сердце, взятое от трупа.

Другой сценарий для ограниченного клонирования еще проще.

Представим себе, что больной, страдающий сердечным заболеванием, подключен к аппарату сердце- легкие на длительный срок (сейчас это невозможно из-за разрушения форменных элементов крови). Участок сердца, пораженный болезнью, врачи удаляют, сохранив основу из здоровых клеток. В эти клетки введут "включатель" генов клеток сердца, который побудит их регенерировать новое сердце.

Уже появилась надежда, что со временем такое ограниченное клонирование станет реальным. В Уистарском институте в Филадельфии (частном исследовательском учреждении) Винсенту Кристофало удалось добиться размножения клеток человека в питательной среде значительно дольше, чем это предусмотрено "генетическим пределом" Хейфлика. Он добился этого, добавляя в питательную среду синтетический гормон гидрокортизон. Кристофало предположил, что при нормальном процессе некоторые дочерние клетки, возможно, теряют способность к делению из-за того, что не способны синтезировать необходимый для деления белок. В этом случае гидрокортизон может "подстегнуть" синтез белка и направить процесс в нужное русло. Если бы Кристофало мог заставить старые клетки, например клетки сердца, снова делиться под действием определенных химических веществ, включающих их гены, вполне вероятно, что его метод привел бы к ограниченному клонированию органов. А если бы это осуществилось, стало бы реальностью и выращивание новых органов вместо поврежденных.

Айзек Азимов, известный популяризатор науки и фантаст, биохимик по специальности, убежден, что, коль скоро клонирование удалось на лягушках, "оно непременно будет осуществлено и на людях". Как показали опыты с крысами и кроликами, клонирование безусловно осуществимо на млекопитающих.

Вместе с тем сама идея клонирования — как полного, так и ограниченного — наталкивается на серьезные социальные и моральные преграды. Лучше всех подвел итог проблемам клонирования человека Азимов. Он сказал: "Поверьте мне, для общества в целом эта игра не будет стоить свеч". И хотя усовершенствованная техника клонирования может дать экономический эффект при разведении животных, в частности для получения целого стада племенных быков, клонирование людей сопряжено со слишком большими сложностями.

С чисто практической точки зрения человеку, нуждающемуся в органе для пересадки, придется дать клетку для клонирования, а затем ждать самое малое девять месяцев, пока клон будет развиваться, да еще несколько лет, пока он достигнет достаточных размеров и зрелости, чтобы его можно было пересадить. Но моральные проблемы, связанные с клонированием, намного важнее, чем практические затруднения. Главный вопрос заключается в том, можно ли не считать клон полноценной личностью только на том основании, что его выращивали как донора органов? Даже при ограниченном клонировании, когда клонируется только какой-нибудь участок сердца и не возникает проблемы убийства целого клонированного организма, чтобы изъять у него органы, все же процесс непременно начинается с вмешательства в человеческую яйцеклетку. Это ставит перед нами проблему аборта и "права на жизнь" в новом, еще более усложненном варианте.

Молодая наука

Современная генетика, которая насчитывает неполных 25 лет от роду, выросла в развитую область науки, добилась сенсационных успехов и открыла перед человечеством фантастические перспективы излечения врожденных дефектов, замедления процесса старения и продления жизни. Но именно эта область науки как никакая другая владеет нашей жизнью — ведь она изучает объекты и процессы, которые являются причиной процветания жизни или ее прекращения. Генная инженерия возлагает на нас огромную ответственность. Имеем ли мы право манипулировать генами? Готовы ли мы к тому, чтобы владеть этим могущественным орудием? Безопасны ли попытки бороться со старостью средствами генной инженерии или это смахивает на ловлю бабочек с помощью атомных бомб? И достаточно ли мы подготовлены к тому, чтобы позволить ученым манипулировать человеческим организмом?

Сейчас никто не сможет предвидеть, какой ответ даст жизнь на наши вопросы. Генетик Роллин Д. Хочкисс из Рокфеллеровского института в Нью-Йорке признается: "Многие из нас инстинктивно пугаются тех сложностей, с которыми связано вмешательство в работу тонко отрегулированных и всеобъемлющих систем, делающих человека тем, что он собой представляет. Все же, по-моему, такие попытки непременно будут делаться. И дорога будет вымощена мозаикой из альтруизма, жажды наживы и невежества". А знаменитый физик Бруно Понтекорво следующим образом подытожил трудности выбора, ожидающего нас в будущем:

"Мы заблуждаемся, полагая, что генная инженерия человека все еще относится к области научной фантастики и нам незачем о ней размышлять. Меня глубоко волнует тот факт, что она будет развиваться очень медленно и поначалу едва заметно. По моим подсчетам, скажем, в первые четыре-пять лет окажется возможным вылечивать с помощью генной инженерии в очень малой, ограниченной степени определенные врожденные дефекты. Против этого никто не станет возражать, и мы сделаем следующий шаг, а потом еще один и т. д. И если не приступить к обсуждению этих проблем уже сейчас, мы окажемся в таком же положении, как с атомной бомбой, — когда никто не представляет себе, что происходит… Возможности безграничны, и мы обязаны знать о них заранее".

В наш век, когда рождается ребенок, он занимает место своего прадеда или прабабки, а к тому времени, когда он исчерпывает свои "70 лет жизни", его биография охватывает три поколения: дети, родители, деды. Но в будущем это перекрывание других поколений может невероятно расшириться: будущий младенец будет резвиться на коленях своей прапрапрапрапрабабушки.

Как мы уже имели возможность убедиться, перспектива жизни до 150 лет отнюдь не фантастика. "Мы непременно справимся со старением, — утверждает Алекс Комфорт. — И если нам не помешает собственная нерасторопность или какое-нибудь всемирное бедствие, это вполне может осуществиться еще при нашей жизни". С ним соглашается и Бернард Стрелер, исследователь из Геронтологического центра Андруса при Калифорнийском университете. "Никакие веские причины, — говорит он, — кроме недостатка финансовой, научной и административной поддержки решающих исследований в этой области… не могут помешать человечеству разрешить главные проблемы процесса старения в ближайшее десятилетие".

Вполне возможно, что это можно сделать, и это будет сделано — история научных открытий тому порукой. Но возникает вопрос, на который следует искать ответ уже сегодня: а нужно ли это делать? Принесет ли в самом деле пользу планете и роду человеческому это потрясающее все основы вмешательство в структуру и экологию человеческой жизни, создававшуюся в процессе эволюции за миллионы лет? И вправду ли мы мудрее природы? Какая мечта об осуществлении человеческих возможностей исполнится, если жизнь людей станет столь долгой? Многое ли из того, что мы знаем о поведении современного человека, заставляет нас стремиться к продлению жизни до 150 лет — для каждого отдельного человека или для человечества в целом?

Это вмешательство обладает потрясающей взрывной силой — не менее разрушительной, чем самая жуткая из фантастических киноинсценировок термоядерной войны. В таком жизненно важном вопросе человечество обязано взглянуть в лицо самым мрачным перспективам, взвесить все, что грозит планете Земля, человеческому обществу на Земле — нам самим, нашим детям и внукам, всем тем, из кого состоит это общество. Пока мы не в состоянии дать ответ ни на один из этих вопросов. Даже сами "факты" подвергаются серьезному сомнению, и вчерашний футуролог-пессимист завтра вполне может сойти за оптимиста. Мы знаем только то, что мы ничего не знаем, — да и то частенько забываем об этом. Приводимый ниже краткий обзор предназначен только для того, чтобы напомнить: мы стоим на краю пропасти, и независимо от того, удержимся ли мы или бросимся вниз очертя голову, мы так и не узнаем, что там, на другой стороне или внизу, и куда человечество направится в ближайшем будущем.

Антифриз — любое химическое вещество, например глицерин, которое понижает температуру замерзания внутриклеточной жидкости или клеток тела и предотвращает образование кристалликов льда.

Белки — длинные скрученные цепи атомов, находящиеся в цитоплазме и в оболочках клеток. Синтезируются при помощи РНК и по функциям делятся по крайней мере на две группы: ферменты и структурные компоненты клеток и живых организмов.

В-клетки — клетки иммунной системы. Производят антитела — белковые молекулы, которые атакуют и уничтожают живые организмы, вторгшиеся в тело, например бактерии, а также нейтрализуют ядовитые вещества, выделяемые этими организмами.

Ген — участок ДНК, в котором содержится информация, необходимая для синтеза определенного белка или группы белков, близких по составу.

Генная инженерия — любой из многочисленных биологических методов, с помощью которых можно изменять или заменять дефектную, поврежденную или переставшую функционировать ДНК. В более широком смысле относится к любому вмешательству человека в структуру ДНК, РНК и белков.

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — двутяжевая полимерная молекула, содержащаяся в ядре каждой клетки. Определяет все признаки живых организмов, включая обмен веществ в клетках и структуру тела.

Иммунная система — группа органов и клеток, защищающая организм от вторгающихся в него чужеродных микроорганизмов (бактерий, грибов), вирусов, а также от аномальных клеток собственного тела (раковых клеток, изношенных или поврежденных клеток).

Иммунодепрессия — применяемые в медицине методы подавления иммунной системы организма для предотвращения отторжения пересаженных органов и тканей. К таким методам относятся рентгеновское облучение, лекарственная терапия (например, имуран и стероиды), а также применение антилимфоцитарной сыворотки (АЛС).

Катехоламины — молекулы, вырабатываемые клетками гипоталамуса. Считается, что они управляют клетками гипофиза, который в свою очередь управляет железами внутренней секреции.

Клетка — основная структурная единица, лежащая в основе строения живых организмов.

Клеточная оболочка (мембрана) — окружающая клетку защитная оболочка, состоящая из белков и липидов. Регулирует проникновение веществ в клетку и выведение их наружу.

Метаболизм (обмен веществ) — химические реакции, проходящие внутри клетки, в том числе реакции, снабжающие клетку необходимой энергией, и реакции синтеза белков.

Органические вещества — вещества, молекулы которых содержат наряду с другими атомами атомы углерода. Присутствуют во всех живых организмах или в продуктах их жизнедеятельности. Главные типы таких веществ в организме — белки, РНК, ДНК, липиды и углеводы.

Поперечные сшивки — перемычки, возникающие чаще всего в молекулах ДНК и обычно нарушающие ее функциональные способности.

Продолжительность жизни — усредненная продолжительность жизни особей данного вида. Средняя продолжительность жизни человека составляет у женщин 75 лет, у мужчин — 68. Максимальная продолжительность жизни — самый преклонный возраст (в годах), до которого когда-либо доживал человек (или животное).

РНК (рибонуклеиновая кислота) — длинная скрученная цепочка атомов, содержащаяся в цитоплазме клеток. Синтезируется на ДНК и управляет синтезом белков.

Свободные радикалы — химические агенты, которые благодаря своей высокой активности могут повреждать ДНК, РНК или белки.

Т-клетки — клетки иммунной системы. В первую очередь атакуют и уничтожают раковые клетки, а также участвуют в производстве антител В-клетками.

Ферменты — белки, с помощью которых осуществляется большинство реакций метаболизма (обмена веществ) в клетке.

Ферменты рестрикции (рестриктазы) — ферменты, выделенные из бактерий. Способны расщеплять любую ДНК на фрагменты, которые используются в генной инженерии.

Цитоплазма — водный раствор молекул белка, липидов и других органических молекул и минеральных веществ в каждой клетке.

Эндокринные железы (железы внутренней секреции) — органы, управляющие разнообразными функциями организма посредством регулирующих веществ, называемых гормонами. Гормоны влияют на клеточный метаболизм. Пример эндокринных желез — гипофиз и надпочечники.

Ядро — важнейшая внутриклеточная структура. Содержит ДНК, на которой происходит синтез РНК.

* * *

Asimov I. The Human Body. New York, Signet, 1963.

Benet S. How To Live To Be 100. The Life-Style of the People of the Caucasus. New York, Delacorte, 1976.

Billingham R., Silvers W. Immunobiology of Transplantation. Englewood Cliffs, N. J., Prentice-Hall, 1971.

Butler R. Why Survive? Being Old in America. New York, Harper and Row, 1975.

Caine R. A. Gift of Life. New York, Basic Books, 1970.

Chambers R. W., Durkin J. T., eds. Alexis Carrel Centennial Conference. Washington, D. C., Georgetown University Press, 1973.

De Bouvoire S. The Coming of Age. New York, Warner, 1973.

"Delphi Survey", Rand Corporation, Santa Monica, Calif., 1964.

Edwards P. D., Edwards W. S. Alexis Carrel, Visionary Surgeon. Springfield, 111., Thomas, 1974.

Ettinger R. C. Man into Superman. New York, Avon, 1974.

Fuller R. B. Earth Inc. New York, Anchor, 1973.

Fuller R. B. Synergetics. New York, Anchor, 1975.

Galton L. How Long Will I Live? New York, Macmillan, 1976.

Halacy D. S. Bionics. New York, Holiday House, 1965.

Halacy D. S. Genetic Revolutoin. New Yoik, Harper and Row, 1974.

Hardy J. Human Organ Support and Replacement. Springfield, 111., Thomas, 1971.

Harrington A. The Immortalist. New York, Avon, 1970.

Jacob F. The Logic of Life. New York, Random House, 1973.

Kahn H. In the Year 2000 New York, Morrow, 1976.

Karow A., Abouna G., Humphries A. Organ Preservation for Trans-plantation. Boston, Little, Brown, 1974.

Kugler H. Slowing Down the Aging Process. New York, Pyramid, 1973.

Лозина-Лозинский Л. К. Очерки по криобиологии. — Л.: Наука, 1972.

McGrady P. The Youth Doctors. New York, Macmillan, 1973.

Mertens T. R. Human Genetics. Readings on the Implications of Genetic Engineering. New York, Wiley, 1975.

Miller G. W. Moral and Ethnical Implications of Human Organ Transplants. Springfield, 111., Thomas, 1971.

Moore F. D. Transplant. New York, Simon and Schuster, 1972. [Имеется перевод: Мур Ф. История пересадок органов. — М.: Мир, 1973.]

Moss G., Moss W., eds. Growing Old New York, Pocket Books, 1975.

Mrosovsky N. Hibernation and the Hypothalamus. New York, Appleton- Century — Crofts, 1971.

Nolen W. Spare Parts for the Human Body. New York, Random House, 1971.

Pauling L. Vitamin С and Common Cold. San Francisco, Freeman, 1970.

Prehoda R. W. Extended Youth. New York, Putnam's, 1968.

Prehoda R. W. Suspended Animation. Radnor, Pa., Chilton, 1969.

Rockstein М., ed. Theoretical Aspects of Aging. New York, Academic Press, 1974.

Rosenfeld A. The Second Genesis. The Coming Control of Life. New York, Pyramid, 1972.

Selye H. The Stress of Life. New York, MvGmw-Hill, 1956.

Shifferes J. How to Live Longer. New York, Collier, 1965.

Smith A., ed. Current Trends in Cryobiology. New York, Plenum, 1970.

"Third Survey of Technological Breakthroughs and Widespread Application of Significant Technical Developments", Economics Department, McGrow-Hill Publication Company, New York, October, 1972.

Young J. Cybernetics. New York, American Elsevier, 1969.

В мае 1980 г. население США составляло 222,3 млн. человек. — Прим. ред.

По переписи 1977 г. население Дагестанской АССР составляет 1588 тыс человек. — Прим. ред.

См. сноску на стр. 9.

Память человека разделяют на долговременную и кратковременную т. е. относящуюся к недавним событиям. — Прим. пер.

За активную деятельность в борьбе за мир Лайнус Полинг был также удостоен Международной Ленинской премии в 1970 г. — Прим. ред.

В этой главе авторы ограничиваются рассмотрением работ по созданию бионических органов, проводимых преимущественно в США; практически они совсем не знакомы с аналогичными исследованиями, успешно осуществляемыми в Советском Союзе: В СССР давно созданы и эффективно используются в медицинской практике аппараты — искусственное сердце и легкое, искусственная почка, эффективная система очистки крови при отравлениях человека; широкое признание и спрос за рубежом полумили созданные у нас протезы, в том числе протезы тазобедренного сустава и другие. Международным авторитетом пользуются разработанные в СССР новые методы пересадки тканей и органов, консервация крови и т. д. — Прим. ред.

Хук (hook) — по-английски "крючок". — Прим. ред.

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. — Прим. ред.

Правильнее Силардом. — Прим. ред.

За работы в области генной (генетической) инженерии Берг в 1980 г. был удостоен Нобелевской премии. — Прим. ред.

Это происходило на Международном биохимическом конгрессе в Москве в 1961 г. — Прим. ред.

Имеется в виду 1976 г. — Прим. ред.