Человек-амфибия?

«Я пересадил ребенку жабры молодой акулы, и ребенок получил возможность жить и на земле, и под водой, — заявил профессор Сальвадор. — Конечно, даже человек, подобный Ихтиандру, не мог бы спуститься на большую глубину — для этого пришлось бы создать человека, который смог бы переносить высокое давление, подобно глубоководным рыбам». Когда А. Беляев написал роман «Человек-амфибия» (1928), фантастику рассматривали весьма серьезно. Так, литературный критик О. Хузе писал о романе следующее: «А. Беляев развивает реакционную идею отказа от борьбы угнетенных за свои права и предлагает им биологические приспособления, для того чтобы обосноваться для жизни в подводном мире» (сб. «Вопросы детской литературы», 1953). Однако с такой оценкой соглашались не все. Очень многие считали, что мечта о человеке-рыбе все время звала людей в океанские глубины, способствуя развитию средств для подводного плавания. Сохранилось немало летописей, в которых утверждается, что люди еще задолго до новой эры опускались в морские глубины, пользуясь различными средствами. Сохранились даже чертежи этих приспособлений. Академик Р. А. Орбели сделал попытку собрать и систематизировать эти разрозненные свидетельства прошлого. Оказывается, Александр Македонский бесстрашно опускался в стеклянном шаре на дно океана, чтобы увидеть мир причудливых рыб и чудовищ. Орбели сумел отыскать в редчайших старинных манускриптах не только соответствующие тексты, но и рисунки разнообразных подводных аппаратов. Много времени развитию подводного дела посвящал Леонардо да Винчи.

Изобретатели акваланга Кусто и Ганьян утверждали, что идея его создания была почерпнута ими из древних рисунков. «Нужно создать «гомо сапиенс акватикус» — человека, живущего в воде, — говорил Ж. И. Кусто. — Он должен естественно существовать не только на суше, но и в подводных городах, созданных людьми на дне морей и океанов... Человек-амфибия должен получить от науки искусственные жабры, и нет сомнения, что ученые и конструкторы смогут решить эту задачу уже в нашем веке». Ученые, словно восприняв этот наказ знаменитого исследователя морских глубин, стараются изо всех сил…

Всем известно, что в воде растворены поистине безграничные запасы кислорода. Но вот проблема — как извлечь этот кислород из воды? Именно за решение этой задачи взялись в 1976 г. американские биохимики, супруги Бонавентура. Для этого они решили использовать способность гемоглобина, входящего в состав эритроцитов, связывать кислород. Именно гемоглобин «перекачивает» кислород от легких и жабр в клетки организма. Поначалу Бонавентура брали кровь из собственных вен, смешивали ее с полиуретановой пеной и погружали в воду, где эти сгустки тотчас начинали поглощать растворенный в ней кислород. Затем исследователи нашли заменитель собственной крови — они пропитывали мелкопористый материал, состав которого и по сей день держится в секрете, активизатором гемоглобина. Это намного повысило эффективность работы. Так появился аппарат, действующий по принципу рыбьих жабр, — усваивая кислород из морской воды, он позволяет водолазу теоретически бесконечно долго пребывать во владениях Нептуна. Как только стало известно об этом открытии, сан-францисская компания «Аквантик корпорейшн» не пожалела миллиона долларов и купила открытие. Новый метод был немедленно запатентован. В общем виде аппарат выглядит как акваланг. Располагается он на спине ныряльщика. Супергубка значительно легче, так как в баллонах нет сжатого воздуха. Вода, поступающая в баллоны, отдает кислород гемоглобиновым «жабрам» и удаляется из аппарата. Слабый электроток от батарей, пропускаемый через губку, ускоряет процесс освобождения кислорода из губки. «Аквантик корпорейшн» намерена оснастить искусственными жабрами субмарины. Помимо прочего, ничто не мешает оборудовать подводные суда двигателями внутреннего сгорания, работающими на чистом кислороде. По мнению корпорации, появилась возможность создать донные научно-исследовательские станции с персоналом в сотни специалистов. Гемогубчатые «жабры» длиной 3 м и шириной 1 м способны обеспечить кислородом 150 человек! Похоже на то, что пророчество Кусто скоро начнет сбываться и на морском дне и впрямь появятся подводные города, лаборатории и заводы. Благо что на океанском дне скрыты бесчисленные кладовые полезных ископаемых: марганца, железа, угля, нефти и проч.

В другой американской корпорации, «Дженерал электрик», ещё в 60-е гг. XX века был запатентован оригинальный способ нахождения в толще воды. Инженер У. Робб изобрел особую прозрачную пленку, которая способна извлекать из воды воздух и при этом практически не пропускает воду. Демонстрируя свое изобретение, Робб опустил в воду клетку с хомяком, обтянутую этой пленкой. Хомячок прекрасно себя чувствовал на дне аквариума рядом с рыбками. Углекислый газ, выдыхаемый зверьком, свободно проходил сквозь пленочную мембрану в воду. То есть мембрана выполняла те же функции, что и жабры у рыб. Помимо прочего, сквозь пленку поступало небольшое количество воды, но она не испортила хомячку настроения, так как мембрана задерживала соль и внутрь клетки поступала только пресная вода, которую можно использовать для питья. Живи — не хочу! Считается, что открытие Робба сможет обеспечить воздухом и водой подводные лодки. Из пленки можно также делать дешевые и надежные кислородные палатки для больных. Человек в прозрачном доме сможет находиться в воде неопределенно долго!

Не дожидаясь того момента, пока инженеры и изобретатели пригласят людей обживать океанские глубины, построив для них специальные аппараты и подводные города, исследователи возможностей человека уже предпринимают попытки заселять морские просторы своими силами. Речь идет об известном ученом И. Б. Чарковском. В начале 60-х гг. им во Всесоюзном научно-исследовательском институте физической культуры была разработана методика «запуска плавательных рефлексов у новорожденных (животных и человека)». Речь идет о том, чтобы осуществить переход от взвешенного, внутриутробного состояния в наш сухопутный мир через водную среду. Все началось с того, что в 1962 г. у Чарковского родилась семимесячная недоношенная дочь. Жизнь ребенка висела на волоске. Что же делать? «Надо вернуть ребенка в водную среду, аналогичную той, в которой он находился в утробе матери», — стал рассуждать учёный. Дыхательный центр любого новорожденного очень устойчив к кислородному голоданию. При прекращении доступа воздуха организм младенца продолжает свою деятельность, пользуясь для обмена веществ бескислородным способом — анаэробным процессом. Дочка Игоря Марковского проводила в воде многие часы, ныряла за брошенной игрушкой, смотрела, сидя на дне аквариума, проецируемые на его стенку диафильмы… В результате девочка была спасена. Её организм «дозрел» в воде, сэкономив энергию, необходимую для борьбы с гравитацией.

Акт вдоха и выдоха у новорожденных детей происходит несколько иначе, и младенцы практически не могут захлебнуться. По статистике, абсолютное большинство случаев гибели людей в воде происходит не потому, что в их легкие попала вода, а потому что срабатывает могучая защитная реакция — так называемый замок. Достаточно одной капельки влаги, достигшей чувствительных тканей легких или бронхов, как кольцевая мышца сдавливает горло, возникают спазмы, а затем и удушье. Не вода губит людей, а враждебный настрой к ней нашего организма. У новорожденных, как показывает практика, такого рефлекса на воду еще нет. По мнению Марковского, снять страх перед водной стихией помогает рождение детей в воду. Профессор М. Ф. Иваницкий считал, что рождение ребенка в воде благотворно влияет на организм, избавляет его от гравитационной травмы и облегчает родовую деятельность. Марковский и его единомышленники проводили исследования на группе спортсменок-пловчих. Вопреки устоявшемуся представлению, что приобретенные качества не наследуются, по утверждению ученых, спортсменки рожали детей с ярко выраженными плавательными рефлексами. Ученые подкрепляли свои сенсационные выводы опытами на животных. Так, утверждалось, что рожденные самками-купальщицами детеныши отличались большой силой и выносливостью, имели более высокую продолжительность жизни. Оказывается, новорожденные птицы — воробьи, синицы, галки, попугаи, куры — хорошо приучаются к воде. Только что вылупившихся цыплят можно привлечь в воду движущимися в ней червячками. Сначала цыплята только пьют воду. Затем начинают клевать червячков. Уровень воды постепенно повышается, приходится окунать голову все глубже и глубже. А потом и подныривать за червячками. Курица, добывающая себе таким образом корм, с момента рождения, едва обзаведется собственным потомством, как тут же ведет его в воду. В других экспериментах новорожденного передавали от «сухопутной» мамы водоплавающей. Котят и кроликов воспитывала нутрия. Цыплят — утка. «Подкидыш» вел водный образ жизни и, вырастая, не испытывал никаких затруднений и неврозов. Самка, выращенная в водном семействе, проводила период беременности в воде, подготавливая будущее потомство к водному существованию и заодно тренируя эмбрион на устойчивость к кислородному голоданию. Многочисленные эксперименты на животных проводились в институте спорта и, как утверждал директор этого института И. П. Ратов: «Они должны были служить великой цели подготовки будущих поколений людей к неизбежному и основательному освоению океана. Человечество загодя должно адаптироваться к водной среде и предусмотреть трудности, которые будут на его пути». Мысль, как видим, далеко не новая. Выходит, и люди, по примеру своих братьев меньших — китов, тюленей, моржей, сирен, нутрий — должны загодя осваивать океанские просторы, чтобы успеть приспособиться к жизни в воде.

Но что легко сказать, не всегда легко исполнить. Чтобы хорошо приспособиться к жизни в водной среде, нужны многие и многие поколения водоплавающих людей. Только тогда есть надежда получить у далеких водоплавающих потомков необходимую адаптацию человеческого организма к водной стихии. А поплавать и ознакомиться с населением морских глубин хочется уже сегодня. Не все же имеют возможность погружаться в океанские глубины на подводных аппаратах.

Главная опасность глубоководного погружения связана с давлением воды на грудную клетку и легкие. В результате в легких повышается давление газов, и часть газов попадает в кровь. Большинство этих газов при высоком давлении токсичны для организма. Так, азот, попадая в кровь водолаза, вызывает интоксикацию уже на глубине 30 м и практически выводит его из строя, а на глубине 90 м приводит к азотному наркозу. Вдобавок сама кровь человека, насыщенная газами, становится «шипучей» жидкостью. И, выскочив на поверхность быстрее, чем велит инструкция, человек рискует быть разорванным собственной кровью, которая, как пена шампанского, норовит выскочить наружу. Это и есть хорошо известная кессонная болезнь. В конце концов, водолаза можно заключить в толстый панцирь скафандра. Но как в таком снаряжении, например, спасать людей? Этих опасностей и трудностей можно избежать, если человек будет дышать не воздухом, а... водой, обогащенной кислородом. Жидкость в легких выдержит значительное внешнее давление, и объем ее при этом практически не изменится. В таких условиях водолаз, совершенно свободно опускаясь на глубину в несколько сотен метров, сможет быстро, без всяких последствий для своего организма вернуться на поверхность. Но возможно ли в самом деле дышать водой?

При обычном атмосферном давлении в воде растворено слишком мало кислорода, необходимого для дыхания. Кроме того, обыкновенная вода, попав в нежные альвеолы легких, вызывает губительный отек. Вот если бы с помощью большого давления воду насытить кислородом до такой же концентрации, как и в воздухе. Вместо воды использовать специальный солевой раствор, где состав солей такой же, как и в плазме крови. Этот раствор можно будет сделать в 2 раза плотнее воды, и он не будет всасываться легкими, а значит, не будет вызывать отек. Тогда такой «водой» можно было бы и подышать. Как всегда, эксперименты начали с животных. Эксперименты проводились в Нидерландах и США. В Лейденском университете через шлюз, подобный спасательному шлюзу подводной лодки, мышей вводили в камеру, заполненную специальным раствором. Через прозрачные стенки камеры исследователи могли свободно наблюдать за поведением мышей, оказавшихся в необычной для себя ситуации. После первых волнений мыши успокаивались и, казалось, не очень страдали, что очутились в таком подводном положении. Они совершали медленные ритмичные дыхательные движения, вдыхая и выдыхая жидкость. Многие из них жили в таком положении несколько суток. После ряда опытов стало ясно, что фактором, определяющим продолжительность жизни мышей, является не недостаток кислорода, а трудность выделения из организма углекислого газа. Помимо прочего, вязкость воды в 36 раз превышала вязкость воздуха. Стало очевидно, что для дыхания водой необходимо в 60 раз больше энергии, чем для дыхания воздухом. Поэтому не было ничего удивительного в том, что подопытные животные постепенно ослабевали, а потом, вследствие истощения и накопления в организме углекислого газа, дыхание прекращалось. С учетом полученных результатов условия экспериментов были изменены и опыты были продолжены в Нью-Йоркском государственном университете учеными Г. Рааном, Д. Килстра, Э. X. Ланфиром, Ч. В. Паганелли. На этот раз исследователи взялись за собак. Во время погружения собаки совершали бурные дыхательные движения, затем, как и мыши, успокаивались, продолжая ритмично прокачивать раствор через легкие. После экспериментов, показавших, что сухопутные животные могут дышать жидкостью, ученые предположили, что человек не станет исключением.

Экспериментаторами руководило страстное желание облегчить человеку путь в океанские глубины, а заодно и к звездам, ведь будущим космонавтам придется совершать длительные перелеты к далеким планетам. Как известно, мысль о том, что космонавтов в период воздействия на них больших перегрузок целесообразно погружать в жидкость, была впервые высказана К. Э. Циолковским. В повести «На Луне», описывая полет космонавтов, Циолковский поместил их в специальные резервуары с жидкостью. Ученый понимал, что наполненные воздухом легкие, а также тяжелые кости из-за разности плотности во время ускорений будут смещаться. Это может привести к повреждениям тканей. При возвращении с далеких планет, например с Юпитера, возникнет потребность в огромных ускорениях, позволяющих выйти из зоны притяжения планеты. Эти ускорения значительно больше того, что может вынести организм человека в нормальных условиях. Особенно должны при этом пострадать легкие. Чтобы найти способ преодолеть негативное воздействие больших ускорений, итальянские физиологи Р. Маргариа, Т. Гволтеротти и Д. Спинелли ещё в 1958 г. ставили такой опыт. Они бросали стальной цилиндр, в котором находились беременные крысы, с различной высоты на свинцовую опору. Целью опыта было проверить, выживет ли плод в условиях резкого торможения и толчка при приземлении. Сами самки немедленно погибали. Вскрытие показывало значительное повреждение легких. Однако освобожденные хирургическим путем эмбрионы были живыми и развивались нормально. Оказывается, плод, защищенный утробной жидкостью, которая находится и в его легких, способен перенести громадные ускорения. Аналогичные эксперименты по резкому торможению тележки с беременными обезьянами при столкновении с преградой проводили американцы на одной из своих секретных баз в ходе подготовки первых космических полетов. Результаты все те же — выживают эмбрионы, самки — нет. Мысль предельно ясна: чтобы выжить в условиях отрицательных ускорений космических полетов, человеку надо вернуться в состояние, аналогичное тому, в котором он уже был, будучи эмбрионом. Иначе говоря, наполнить его легкие живительной влагой. Это даст человеку два преимущества: не погибнуть при критическом торможении и продолжить дыхание в воде.

По логике вещей, эксперименты с «живительной влагой» достигли такой фазы, чтобы начать проводить их на добровольцах, что и было осуществлено в одном из оборонных НИИ России. Нашелся тренированный человек и опытный ныряльщик, у которого в результате операции была удалена гортань. Следовательно, во время заливания специального раствора сначала в одно легкое, а потом в другое у него не было опасности того, что возникнет замок — та самая врожденная реакция на воду, когда кольцевая мышца сдавливает горло и человек может погибнуть от удушья. Эксперимент прошел нормально. Человек поработал мышцами живота, перемешав жидкость, и в специальной маске погрузился в воду. После эксперимента жидкость из легких безболезненно удалили. Планируется оснастить «ихтиандра» переговорным устройством наподобие аппарата, которым пользуются безголосые инвалиды, и осуществить глубоководные погружения. Ведь у сегодняшних водолазов гортань занята дыханием, и оттого переговорные устройства крайне несовершенны. Тогда водолазы смогут беспрепятственно общаться друг с другом и с теми, кто на поверхности. Специалисты утверждают, что в будущем «дышать водой» смогут и обычные люди с нормальным горлом. Преодоление рефлекторной реакции организма на воду — дело техники. Предполагают даже, что, пока не найдено иное решение, многие профессиональные водолазы для пользы дела дадут себя прооперировать — сделать в горле искусственное отверстие с клапаном.

Скорее всего уже в ближайшее время человечество прорвётся в глубины морей и океанов, преодолев все трудности на этом пути. Гомо сапиенс акватикус наконец сможет удовлетворить свой познавательный и коммерческий интерес, исследовав морское дно и океанские глубины наравне с глубоководными рыбами и придонными обитателями.