Почему мы живем так мало? Почему мы живем так долго?

Таким образом, в диагностике клинических критериев «смерти мозга» существует множество проблем. Зачастую их трактовки недостаточны, чтобы с полной уверенностью установить это состояние.

В течение нескольких секунд у человека происходит потеря сознания при нехватке кислорода. Спустя 3 минуты начинается необратимый процесс поражения мозга. Скорость гибели мозга зависит от возраста человека и температуры окружающей среды.

Но, в мире млекопитающих есть другие примеры. Зверек похожий на мышь – голый землекоп (Heterocephalus glaber), живет на востоке Африки. Мозг этого животного прекрасно себя чувствует без кислорода более 30 минут. Физиологи исследовали работу вех систем организма землекопа при недостатке кислорода. Выяснилось, что угнетенные недостатком кислорода нейроны способны полностью восстановить свою функцию после более чем получасового кислородного голодания. Это в шесть раз превосходит аналогичный период для обычных мышей, имеющих те же размеры. Механизм этот у голого землекопа сейчас активно изучают физиологи многих стран.

У человеческого мозга в начале жизни тоже есть похожая способность адаптироваться к нехватке кислорода. Во время родов мозг младенца способен некоторое время не получать кислород. Потом, у большинства людей эта способность пропадает. Но спортсмены – фридайверы погружаются на глубины до ста метров и задерживают дыхание до восьми минут.

Хорошо известный случай из практики:

9 апреля 1993 года Триша Маршалл (Trisha Marshall), 28-летняя мать четверых детей, ворвалась в один из домов недалеко от Сан-Франциско и, угрожая ножом хозяину, 60-летнему инвалиду, потребовала денег. Пожилой мужчина, уже знакомый с грабителями не понаслышке, выхватил ружье, выстрелил ей в голову и вызвал полицию.

На следующий день врачи констатировали «смерть мозга» Триши Маршалл, а полиция заявила, что погибшая, к тому же, находилась под следствием. А, главное, убитая женщина находилась уже на 17 неделе беременности. Однако, ее родители и бойфренд, который заявил, что он – отец будущего ребенка, потребовали от врачей невозможного – приложить все усилия и спасти плод.

Три с половиной месяца сердце Триши Маршалл продолжало биться, а грудная клетка – вдыхать и выдыхать воздух. Три с половиной месяца медицинский персонал ухаживал за мертвым телом и, наконец, с помощью кесаревого сечения ребенок появился на свет. Он был здоров. После трех с половиной недель в палате интенсивной терапии для новорожденных, Дариус Маршалл отправился домой вместе с бабушкой и дедушкой. А мертвое тело его матери отключили от аппаратов искусственной поддержки.

Случай рождения ребенка спустя четыре месяца после смерти матери назвали чудом современной медицины. Сейчас это уже не признается чудом. Просто работа специалистов.

Мы видим жизнь тела без мозга. Мы также знаем и жизнь мозга без тела. Еще в 1858 г. французский физиолог Ш. Броун-Секар провел опыт по оживлению головы собаки. Он пропускал через кровеносные сосуды головы собаки насыщенную кислородом кровь. Результат эксперимента повергли самого экспериментатора в шок: голова задвигала глазами, у нее задергались мускулы. Признаки оживления сохранялись пятнадцать минут. А в 1887 г. физиологи И. Павлов и Н. Чистович впервые оживили изолированное сердце собаки. В 1954 основоположник мировой трансплантологии Владимир Демихов разработал и осуществил способ пересадки головы вместе с передними конечностями от щенка на шею взрослой собаки. Демихов начал заниматься этой труднейшей проблемой, когда она многим казалась фантастической, а некоторым – дьявольской. Правда, природа, вроде бы, указывала на то, что пересадка возможна. Садоводы, как известно, давно практикуют прививки растениям.

Опыт этот, на первый взгляд странный, ставился с целью проверить: возможно, ли будет для спасения заболевшего человека на время «подключить» его к кровеносной системе здорового человека. Демихов стал приживлять половину одной собаки к целому, неповреждённому туловищу другой. Так появились странные двухголовые собаки. С тех пор прошло много лет и вероятно в ближайшем будущем мы станем свидетелями нового чуда – пересадки головы и туловища у человека.

Со «смертью мозга» связан один пока не объяснимый феномен.

В 2009 год в реанимационном отделении снимали энцефалограммы – картины электрической активности мозга – у пациентов, которые умирали от рака или последствий сердечного приступа. Спасти этих людей было уже не реально. Они в итоге скончались. Но после смерти у всех несчастных мозг словно бы взрывался. В нем возникали невероятно мощные всплески электрических импульсов – при жизни таких не было. Медики выявили, что мозг умирающих людей обладает повышенной электрической активностью. Возможно, околосмертный опыт, сопровождаемый, в том числе и «светом в конце тоннеля», о котором рассказывают люди, вернувшиеся с того света, может объясняться подъемом электрической энергии, которая образуется, когда мозгу не хватает кислорода. «Возникнув в одной части мозга, он затем лавинообразно распространяется по всей его области, и это может вызывать необычные ощущения», – говорит руководитель экспериментов доктор Лакхмир Чавла (Lakhmir Chawla. По его словам, он наблюдал рост электрической активности в мозгу не менее пятидесяти раз, когда его пациенты находились при смерти. У человека мозг «вспыхивает» через две-три минуты после остановки сердца и прекращения тока крови к мозгу. Активность продолжается примерно три минуты. Ученые назвали обнаруженные аномалии «волнами смерти».

Природа этого явления пока неизвестна. Появился новый вопрос. Можно ли этот эффект считать критерием смерти? Как все – таки определить, мёртв организм или ещё жив? Определить точное время становится всё труднее. Грань между жизнью и смертью размывается всё тоньше и «виноваты» в этом современные технологии. По мнению Ланса Беккера (Lance Becker) реаниматолога из Пенсильванского Университета (University of Pennsylvania in Philadelphia): «Волна смерти», возможно, сигнализирует о том, что нейроны прекратили работу, но не «сломались окончательно и бесповоротно. Всплеск активности свидетельствует об отчаянной попытке мозга восстановить работу сердца».

Следовательно, воскрешение возможно и за этим «порогом».

Исследователи – неврологи выясняют, какой же отрезок времени мозг на самом деле может жить? Точных данных пока нет, так как исследования идут в полном разгаре, но кое-что уже удалось выяснить. После прохождения в мозгу «волны смерти», и, как следствие, полного прекращения рефлексии, нервные клетки мозга ещё остаются живы достаточно продолжительный срок. Конечно, жизнь отдельных клеток мозга не может являться доказательством жизни всего мозга, но это указывает на то, что всё-таки подобное возможно в принципе. К тому же, из практической медицины мы знаем примеры возвращения к жизни, казалось, безнадежно умерших людей. И одним из примеров является случай Фабриса Муамба. Профессор Лэнс Беккер, после ряда экспериментов над клетками головного мозга при кислородном голодании заявил: «Если раньше мы думали, что есть жизнь, потом некоторая граница, а за ней – смерть, то теперь мы знаем, что между ними есть определенное пространство». Он использовал структурный анализ высокого разрешения клеток сердца и нейронов мозга, временно лишенных притока крови. Оказалось, что нет никаких морфологических признаков того, что клетки мозга и сердца умирают через пять или шесть минут после остановки сердца, популяции клеток выдерживают состояние остановки кровообращения до получаса без негативных структурных последствий. Почему на практике для человека реанимация становится невозможной уже через несколько минут состояния клинической смерти. Оказалось, что клетки не умирают от кислородного голодания, (парадокс!) они быстро гибнут в момент возобновления кровообращения при внезапном поступлении кислорода, при реанимационных манипуляциях. Внутри клеток ответственными за их самоуничтожение оказались митохондрии. Пока мы не знаем, почему резкое прекращение доступа кислорода к клеткам, и последующая его быстрая подача приводит к самоуничтожению клеток головного мозга, убивая человека. Но эта информация ставит под сомнение эффективность современных методов реанимации. А современные методы констатации смерти мозга вызывают много новых вопросов.

Агентство передовых оборонных исследовательских проектов (DARPA), выделило Техасскому институту доклинических исследований (TIPS) грант на разработку методики, которая бы позволила продлить период, в течение которого раненого и потерявшего много крови бойца можно спасти. В качестве одного из вариантов решения задачи рассматривается возможность временного прекращения жизненных функций и погружение солдат в состояние анабиоза. Еще в 2005 году удалось ввести в состояние холодового анабиоза и затем оживить переохлажденных обезьян, когда они уже не дышали и сердце не билось. Ученые из калифорнийской исследовательской компании «Биотайм» оживили предварительно замороженных в эксперименте бабуинов. Они изобрели плазму криопротектор под названием «хекстент». При введении внутривенно препарат смешивался с кровью приматов, в процессе постепенного их охлаждения до -2 °С. У обезьян прекратилось дыхание и сердцебиение, в этом состоянии бабуины находились 55 минут. После отогрева и реанимации бабуины смогли вернуться к жизни без всяких негативных последствий.

Хирурги Сэмюэль Тишерман (Samuel A. Tisherman) и Питер Ри (Peter Rhee) из Университета штата Аризона уже разработали метод, позволяющий спасти пациентов с травмами несовместимыми с жизнью путем временного погружения их в состояние анабиоза. Ставится цель затормозить процесс умирания, чтобы можно было применить новейшие биомедицинские технологии для спасения человека.

Американская Комиссия по контролю лекарств и продуктов (FDA) одобрила первые в истории клинические эксперименты по введению человека в состояние анабиоза.

«После наших экспериментов для меня, понятие „смерть“ изменилось, – сказал Питер Ри (Peter Rhee). – Каждый раз, когда у человека отсутствуют признаки жизни, нет сердцебиения, нет мозговой активности, я официально признаю людей умершими. Я подписываю соответствующие бумаги, зная в душе, что на самом деле они не мертвы. Теоретически я могу, прямо здесь и сейчас, ввести их в анабиоз и спасти их жизнь. Но мне приходится застегивать молнию мешка для трупов. Это очень тяжело – знать, что существует метод спасения, но не мочь его применить».

Благодаря использованию замороженного биоматериала рождаются тысячи людей, этим уже никого не удивишь. Но, насколько эффективно использовать метод холодового анабиоза для людей пока точно никто не знает.

Итак, в современной науке смерть представляет собой процесс с достаточно размытыми параметрами. По большому счету определяет границу жизни и смерти медицина условно, руководствуясь сиюминутным критерием смерти. Благодаря достижениям науки человеческий организм расширяет прежние биологические рамки, а, значит, сам по себе факт смерти не более чем непонятная нам пока условность.

Возможно, медицина будущего в определение критерия смерти введет новые понятия из теории информации.

Южно-африканский антрополог Лайелл Уотсон писал: «Становится ясно: смерть не окончательный факт, а скорее функция отношения „врач-пациент“. Или вообще любого отношения. Создается впечатление, что наше мнение о жизни и смерти зависит не столько от реальных фактов, сколько от того, как кто-то воспринимает кого-то».

Современный врач все более напоминает слепого механика в автомастерской.

Глава 4. Продолжительная непродолжительность жизни

При рассмотрении средней продолжительности жизни мы имеем дело со статистикой. Но определяется ли возможная фактическая продолжительность жизни каждого индивидуума видовым ограничением продолжительности жизни?

Биологически целесообразная продолжительность жизни человека 35—45 лет. Этого достаточно для воспроизведения численности вида и его эволюционного развития. Кратковременность жизни животного способствует быстрой смене поколений, и работает на эволюционное развитие биологического мира. Такая продолжительность жизни сегодня типична для некоторых племен центральной Африки и новой Гвинеи. Для эволюции вида наиболее важным является репродуктивный период индивидуального развития особи. Пострепродуктивный период для биологической эволюции не имеет значения. У некоторых видов животных и растений пострепродуктивного периода совсем нет. Смерть у них наступает сразу же после выполнения ими своей репродуктивной функции, то есть без наступления старости как конечного этапа онтогенеза. У тихоокеанских лососей, осьминога после размножения запускается программа биохимического самоубийства. Овес, пшеница, умирают сразу после того, как зерно созрело, хотя при теплой погоде и обилии питательных веществ в почве ничто не препятствует дальнейшей жизни растения. Бабочки-подёнки живут несколько часов: выводят личинки и умирают. Исследования показали, что после единственного в их жизни акта размножения, из клеточных ядер перестает поступать информация о синтезе некоторых ферментов, без которых клетки быстро погибают.

Почему же нам позволено жить после окончания репродуктивного периода? С точки зрения эволюции это бессмысленно; если ты не размножаешься, ты потерян, передача генома не происходит.

Видовая продолжительность жизни является одним из важнейших количественных показателей вида. Еще во времена И. Мечникова шли споры о том, есть ли у человека так называемая видовая продолжительность жизни как некий универсальный закон для всех биологических видов. Для этого сравнивали видовую продолжительность жизни различных животных и искали возможные закономерности, которые могли объяснить конкретную продолжительность жизни животных и человека.

Сама проблема определения видовой продолжительности жизни является непростой задачей. Как ее определить, если всегда существует некоторое распределение по срокам жизни, зависящее от внешних условий и генетической структуры популяций особей данного вида? Какую цифру выбрать и как обосновать этот выбор?

– Сосущие инфузории рода Tokophrya при обильном питании живут несколько дней, в роде Paramaecium одни клоны живут не более 2 месяцев, другие – до 10 лет

– максимальная продолжительность жизни одноклеточного – порядка 1 года

– по данным опытов с мечеными атомами, физиологическая продолжительность жизни эритроцитов составляет около 120 суток

– нейроны в мозге могут функционировать 100 лет и более

– из многоклеточных животных губки живут до 10—15 лет

– актинии в ряде случаев до 70—80 лет

– представители различных групп червей от 1—3 до нескольких десятков лет

– пауки 4—5, но, иногда до 20 лет (самки тарантулов),

– ракообразные от нескольких недель (дафнии) до 50 лет (омары)

– насекомые живут обычно недолго, но некоторые равнокрылые до 40—60 лет

– продолжительность жизни пластинчатожаберных моллюсков до 100 лет, однако, многие виды моллюсков живут всего по нескольку месяцев или даже недель

– осётр, щука живут свыше 80 лет

– мелкие рыбы – анчоусы, бычки и т. п. живут обычно не долее 1,5—2 лет

– мыши живут в среднем – 1—2 года, хотя некоторые особи достигают 5—6 лет

– Крысы живут 2—3 года, встречаются крысы-долгожители, чей возраст достигает 6 и более лет

– хомячки живут 1,5—3 года

– морские свинки живут 6—8 лет

– шиншиллы живут 15 лет

– бурундуки живут 10 лет и более

– кролики живут в среднем 5—7 лет

– средняя продолжительность жизни лошадей составляет 20—25 лет. Максимальная достоверно известная продолжительность жизни лошади составила 62 года. У пони этот показатель меньше. Самому старому пони было 54 года

– продолжительность жизни коров составляет около 20 лет, некоторые доживают до 35, быки живут чуть меньше: 15—20 лет

– продолжительность жизни слонов 60—70 лет

– продолжительность жизни медведей 30—45 лет

– продолжительность жизни лисиц в среднем 6—8 лет, но в неволе они могут жить до 20 лет и дольше

– продолжительность жизни бобров обычно 10—12 лет, хотя в благоприятных условиях зоопарков они доживают и до 20 лет

– продолжительность жизни у макак составляет от 15 до 20 лет, в неволе они могут дожить до 30 лет

– продолжительность жизни орангутангов в природе около 35—40 лет, а в неволе редкие особи доживают до 60-летнего возраста

– шимпанзе – около 45 лет

– из позвоночных дольше всех живут черепахи. Возраст каролинской коробчатой черепахи (Terrapene carolina), найденной на Род-Айленде, достигал 130 лет.

Продолжительность жизни животных со временем, вероятно, меняется, особенно у домашних животных. По некоторым данным, продолжительность жизни копытных и хищников увеличилась в 1,5—2 раза за последние 60 млн. лет.

Известные долгожители, т.е. виды, живущие дольше 100 лет: белуга – 118 лет, североамериканский белый осетр – 100 лет, палтус – 120 лет, коралловый лосось – 100 лет, морской каменный окунь – 205 лет. Гренландский кит живет свыше 210 лет. Из беспозвоночных животных своей долгой насыщенной жизнью выделяются несколько видов морских двустворчатых моллюсков – 220 лет, мидия грэя – 150 лет, гигантская тридакна – 200 лет. Недавно биологи из Университета Bangor, (Уэльс) обнаружили экземпляр моллюска Arctica islandica, возрастом 405—410 лет. Среди пресноводных двухстворчатых замечательна пресноводная жемчужница Margaritifera margaritifera, обитающая в Европе и Северной Америке, имеющая самую длинную жизнь среди пресноводных беспозвоночных животных – 210 – 250 лет, хотя моллюски, обитающие на юге Европы, живут всего до 35 лет. Морские ежи – свыше 200 лет.

Но, существуют животные, которые, разрывают этот порядок вещей, или, условно говоря, не умирают; т.е. не умирают в нашем человеческом понимании. Животные – nonaging.

Медуза Turritopsis nutricula – до 5 мм в диаметре, живёт в тёплых тропических водах в Карибском бассейне; есть подозрение, что этот вид распространен и в других регионах.

Достигнув зрелости, Turritopsis Nutricula снова превращается в молодую особь, и так она способна повторять этот цикл бесконечно. Эти существа, представляющие класс гидрозоев, умирают, только если их съедят или убьют. Ее секрет кроется в явлении, которое ученые называют «трансдифференциацией», состоящем в трансформации одного типа клеток в другой. Таким образом, это существо может прожить бесконечное количество жизней и не может умереть естественной смертью. Учитывая, это обстоятельство, эти медузы при определенных условиях способны, слишком сильно размножившись, нарушить равновесие мирового океана. Но у Turritopsis Nutricula много врагов, которые не дают ей распространяться бесконечно.

Гидра – мелкое беспозвоночное кишечнополостное животное с телом цилиндрической формы и со щупальцами вокруг рта, обитающее в пресных водоёмах, в болотах, в речках с медленно текущей водой.

В конце XIX века была выдвинута гипотеза о теоретическом бессмертии гидры, которую пытались научно доказать или опровергнуть на протяжении всего XX века. В 1997-ом году гипотеза была доказана экспериментальным путём Даниэлем Мартинесом. Эксперимент продолжался порядка четырёх лет и показал отсутствие смертности среди трёх групп гидр вследствие старения. По критерию выживаемости гидры похожи на Turritopsis nutricula. Считается, что бессмертность гидр напрямую связана с их высокой регенерационной способностью. Так, например, если рассечь гидру надвое, то обе части регенерируют до полноценной особи. Специальные камеры организма гидры способны легко отмирать, а после заменятся новыми камерами.

Вероятно, за эту способность жить неограниченно долго древние греки ввели это животное в пантеон мифологических животных. Лернейская гидра – порождение Ехидны и Тифона имела огромное змееподобное тело и девять голов, одна из которых была бессмертной. Геракл убил смертельную для людей гидру в рискованном бою. Нелегко ему было, пока он не добрался до бессмертной головы. Это был второй подвиг Геракла.

Рыба ланг обитает на озере Виктория.

Это существо способно переживать длительные периоды засухи, которые могут длиться до одного года. Рыба зарывается в сухую грязь, впадает в спячку и переживает засуху без поступления в организм питательных веществ. Живет, пока ее не съедят крокодилы.

Тихоходки (Tardigrada) – тип микроскопических беспозвоночных.

Тело у тихоходок имеет размер 0,1—1,5 мм, полупрозрачное, из четырёх сегментов и головы. Феноменальная способность к выживанию в любых условиях. Тихоходки могут выжить при температуре 273 градуса по Цельсию ниже нуля и до 151 градуса выше нуля. Дозы радиации животное выдерживает – до 1000 раз превышающие максимально допустимый уровень для любых других живых существ на планете. Способна тихоходка находиться без воды до десяти лет. В 2007 был проведен эксперимент, тихоходки, будучи помещенными в полный вакуум, находились на орбите Земли. Все вернулись на Землю живыми. Однажды, случайно, мох, взятый из пустыни спустя приблизительно 120 лет после его иссушения, поместили в воду, и одна из находившихся в нём тихоходок обнаружила признаки жизни.

В России водится не менее уникальный медленно стареющий зверек – летучая мышь ночница Брандта. Этот мелкий зверек (в среднем весит 7 г) способен в условиях дикой природы дожить до 41 года.

Видим довольно пеструю картину – от нескольких часов до нескольких сот лет и более. Кажется, нет, никакой зависимости между продолжительностью жизни животных и степенью эволюционного развития. Более того, среди особей одного и того же вида встречаются животные с различной продолжительностью жизни. Так, например, некоторые коловратки, живут 50—60 часов, а эхинококк 50—60 лет. Некоторые насекомые, например поденки, живут несколько часов, а термиты более 25 лет.

Максимальная продолжительность, которую удалось обнаружить на планете Земля, принадлежит представителям растительного мира.

У травянистых многолетников продолжительность жизни варьирует: у некоторых папоротников она составляет более 100 лет, у горицвета весеннего – 150 лет, у высокогорных кустарников (терескен, подушковидная азорелла) – до 300—800 лет, у можжевельника – свыше 500 лет.

Возраст секвойя дендрона составляет 4 000 лет, тис, кипарис вечнозеленый, каштан, платан, грецкий орех, дуб могут жить свыше 2 000 лет. Липа, сосна – живут 500 лет, береза, осина – 80—100 лет. Неопределенно долго могут сохранять жизнеспособность многие споры и семена. Так, удалось прорастить семена лотоса, пролежавшие в торфе 2 000 лет, и семена арктического люпина, находившиеся в вечной мерзлоте около 10 000 лет.

В 1954 – 1955 доктор Э. Шульман (Edmund Schulman) со своим ассистентом К. В. Фергасоном (C.W.Ferguson) провел масштабную исследовательскую работу, охватив участок от Калифорнии до Колорадо. Они изучали деревья сосны остистой на высоте 3048 – 3354 м в, казалось бы, невозможных местах.

Эти деревья, растущие в самых экстремальных условиях, на скудной почве и при минимальной влажности, оказались самыми старыми деревьями на всем земном шаре! Было найдено несколько деревьев возрастом от 3 000 до 4 000 лет и старше. Первое дерево, возраст которого оказался более четырех тысяч лет, назвали «Сосна Альфа». Позднее в 1957 г. Был найден «Мафусаил», тогда ему было 4 723 лет. От несчастного случая погибла сосна «Прометей», которая была примерно на 300 лет старше «Мафусаила» и росла в соседнем штате Невада. Подсчет колец показал, что возраст дерева составлял 4862 года.

В 1990 году, был введен специальный термин пренебрежимое старение (negligible senescence) то есть старение в крайней степени незначительное, старение, которым можно пренебречь. Существует как минимум два признака нестарения организма:

– возможность в том же темпе, как в молодости, производить потомство,

– расти в том же темпе, как в молодости.

Например, гренландский кит не болеет и не стареет. Он растет до тех пор, пока его собственный вес позволяет питаться и двигаться. У гигантской черепахи всю жизнь растет панцирь. Когда панцирь становится слишком тяжёлым, нестареющая черепаха не в состоянии передвигаться и умирает от голода.

Обычная бегония, которая размножается вегетативно, практически не стареет.

Совсем недавно уникальное долголетие было обнаружено у небольшого роющего грызуна семейства землекоповых – голый землекоп (Heterocephalus glaber). Процесс старения у них либо полностью отсутствует, либо протекает настолько медленно, что его скорость практически невозможно отследить в лабораторных условиях. Уникальный зверек обитает в сухих саваннах и полупустынях Кении, Эфиопии и Сомали. У землекопов четырех возрастных групп были исследованы многие признаки, которые у других животных изменяются с возрастом. Масса тела, базальный уровень метаболизма, химический состав тела, минерализация костей, активность антиоксидантных систем организма – все эти показатели не подлежали возрастным изменениям! Сердечнососудистая система у 20-летних животных была почти в таком же хорошем состоянии, как у 2-х летних. А ведь именно болезни сердечнососудистой системы организма, такие как инфаркт, чаще всего приводят к смерти. Голые землекопы не болеют раком и атеросклерозом. Самка – королева голого землекопа не теряет способности к рождению детенышей почти до окончания жизни. Иными словами необычные грызуны сохраняют молодость до самой смерти!