Какво е Крионика и дали е възможно да се намери безсмъртие в течен азот
Формиране Живот / / December 19, 2019
Отне повече от петдесет години от деня, когато първият Калифорния криоконсервиран човешкото тяло чрез охлаждането до температура под -70 градуса по Целзий. Този човек беше Джеймс Бедфорд, Професор по психология в Университета на Калифорния. Bedford, неизлечимо болен рак отговори на офертата Крионика общество на Калифорния, който обеща безплатно замразено тяло на първия доброволец след смъртта му. Оттогава тялото Bedford е в състояние на охладено в течен азот в очакването, че науката ще се развива, така че той може да му даде още един шанс в живота.
През миналото, тъй като '51 Крионика се разви значително и дори се превърна в бизнес, и за сметка на замразени хора, чакащи за възкресението, е бил тук в продължение на много десетки.
Представете си, че имате любима баба, която наскоро се чувства много добре. тежък баба наследствено заболяване, причинено от добре известен медицински единична мутация. Въпреки, че механизмът на възникване и развитие на заболяването е известно, че почти цялото си несъвършен лечение лекарството си, докато не разберете как. Така че, редовно блъскане на новини
геномна редактиранеНа ДНК ваксини и успеха на тестването на първата CRISPR / Cas9 система, ти осъзнаваш, че дори само някои 20-30 години, а баба ти е можела да получи кратък курс на лечение с ДНК, за да се възстанови. Въпреки това, тъй като ние първоначално се съгласи, баба се чувства зле днес и не е в 20-30 години вие нямате резерв.Очевидно е, че най-логичният изход би бил по някакъв начин да спечелят време, "замразяване" на болестта. Например, замразяване баба буквално - тялото й може да съхранява до по-добри времена в течността азот с очакването, че в бъдеще всяка болест, без значение колко трудно може да бъде, лекарите ще могат да лек. Уверете се блокира, когато животът е невъзможен по право (и баба против), но ние вече могат да поръчат, че след установяване факта на смъртта, тялото е запазен за в бъдеще възможно най-скоро.
Фирмите, които предлагат тези услуги вече съществува. И не само някъде в САЩ, но също така, например, тук имаме под ръка, в покрайнините на града. трезора на компанията "KrioRus", който се намира в Сергиев Посад, е правил това в продължение на много години, и за около 36 хиляди долара е готов да предостави постоянно съхранение на тялото. Ако тя ще изглежда скъпо, за смешни 15 хиляди долара могат да бъдат спасени отделно на главата или мозъка. В допълнение, компанията е готова да предостави на своите клиенти дори вноски или годишен абонамент. Съгласете се, че би било странно да не се възползват от тази услуга, достъпна, особено след като единствената алтернатива в този случай - е смъртта, погребението и окончателно прекратяване.
В примера на хипотетичната баба това решение изглежда най-логичен и прост. И много хора са изправени пред тази дилема не е хипотетичен, но съвсем реална, се осмеляват да предприемат тази стъпка. Днес те вече продължава разказът стотици хора.
Проблемът е, че не всяко решение, което изглежда логично и лесно, всъщност, е вярно.
Няма гаранции, и обратно - че опитите за спасяването на човешки живот при ниски температури, са обречени на провал, и са ангажирани в тази, казват те, само мошеници. Животът е много по-сложно, тази схема, но за да се разбере къде тази история е на границата между науката и шарлатанство, че ще отнеме доста дълга история.
Физик Мичио Каку сбито, но убедително обясни Крионика проблеми в сегашния си вид.
Има Starman чака в небето
През лятото на 1931 Роб Етингер е 12 години. Това беше по време на пика на Голямата депресия, и особено остър икономически спад се усеща в Детройт, където Роб, докато той е живял със семейството си (между другото, идва от Русия). Подобно на много от своите връстници, момчето е любител на научната фантастика, а основният му източник в момента са илюстровани списания като "невероятна история» (невероятни истории), която публикува такива класики като Жул Верн и Хърбърт Уелс. И тук, в издаването на "Невероятни истории" за юли 1931 Роб попаднах на историята на "Спутник Jameson ", чийто автор е важно за историята на жанра, макар и не добре познат днес, автор на научна фантастика Нийл Джоунс.
Сюжетът на историята е следната: един професор Jameson (нещо като Елон Мъск 1930) изпраща тялото си в околоземна орбита с очакването, че в космоса, при температура, близка до абсолютната нула, той става независим спътник на нашата планета, и ще остане непокътнат за неопределено време (ние наскоро Видяхме катоСамо със сляпо вместо на тялото).
В историята на това, което се случва: след милиони години хората-състезателни механични киборги Jameson намира тялото в орбита, мозъкът му реанимират, свързан с роботизирана "скелет" и бивш професор става пълноправен член на чужденец общество бъдеще.
Историята направи трайно впечатление на Йотингер, и мисълта за възможността за неопределен съхранение на тялото на по-ниска температура го последва до края на живота си. Няколко години по-късно тези преживявания припокриват новини за работата на френски биолог и философ Жан Ростан, който един от първите научили да запази биоматериали жизнеспособни температури под нулата - французин работил с сперма жаби.
През 1947 г., впечатлен от постиженията му Етингер публикува статия, наречена предпоследния Тръмп, в който идеята за Крионика беше първата, разработена по най-ярък детайл. По мнение на Роб, тази технология трябва да се превърне в нещо като еднопосочен машина на времето, с което ще бъде възможно достави неизлечимо болни пациенти в светлото бъдеще на хай-тек медицина и по този начин се гарантира, неограничен дълголетие човек.
Историята е публикувана в списание фантастика науката потресаващи истории, и след едно десетилетие и половина приблизително едни и същи идеи, но в не-fikshen формат Йотингер е посочено в опус магнум му, книгата "перспектива безсмъртие. "
Следван от публикуването на борбата за признаване, първият поддръжници образование Крионика общество и най-накрая, първата истинска замразяване. Йотингер е живяла доста дълъг живот, е видял възходи и падения на движението основан от него и умира през 2011 г., на възраст от 92 години. Както можете да си представите, тялото му беше замразена в течен азот: баща Крионика стана 106-та "пациент» Крионика институт.
основател фирма Алкор Мак Мур извършва една обиколка на неговите cryostorages - най-големият в света днес.
Песен без пламък лед
идеи Йотингер станаха ядрото на движението, което сега се нарича трансхуманизъм. Крионика в него рамо до рамо с cyborgization, пропаганда на радикален удължаване на живота, сега е на мода biohakingom и други киберпънк. В зависимост от личния темперамент и образователен произход на тези трансхуманизъм идеи могат да мутира в повече или по-малко радикални форми, вариращи от доста реалистичен (като растефермерите органи изкуствени органи), за да напълно zaviralnye (като например преместването на съзнанието до Интернет).
Разкажете историята на всичко това движение в една текст би било невъзможно, а дори и на много практичен аспект на Крионика, невероятни истории създаване на фирми и Алкор " 'истории KrioRus и опит на своите клиенти и критици, скандалите с фалита и загубата на Алкор органи" Крионика "- всички антуража която се е натрупала около Крионика за няколко десетилетия, е описана в такива подробности, които развалят истории на другите ще бъдат преразказ безсмислена.
Така че нека за момент настрана отпуск скандали и интриги, да вземе замразяване услуги съществуване като реалност и Ние се опитваме да се справим с това как по принцип благородните цели на Крионика са постижими, и да се използват нейните методи са адекватни задачи. За това ние трябва да се рови в нея, поведението на вода, клетки и жива тъкан при ниски температури.
Основната предпоставка за съществуването на Крионика е фактът, че при температури, близки до абсолютната нула, химически процеси се забавят драстично, и Това означава, че докато, за да спрете за жива тъкан, която дава възможност да се определи състоянието на системата до момента, когато решим, че е необходимо направя.
Разумната този подход е забелязал, дори и в (добрата стара) Van't Hoff правило, според което "при температурата се понижава за всеки 10 градуса постоянна скорост хомогенна елементарен реакция намалява 2-4 пъти. " За биологична тъкан, която, например, се охлажда до 37 ° С до точката на кипене на течен азот за това означава забавяне на преработва най-малко 13 порядъци (223), както и на ензимната реакция, която в продължение на биологични системи са много по-важно е, че скоростта на падането ще бъде по- повече.
Ако говорим само за текущото забавяне на реакциите, особено в момент на съхранение, няма никакъв проблем в Крионика не. Това се признава дори я върлите критици. Проблемите възникват във всички други места.
За да се достигне температурата на течен азот, тялото трябва първо да се охлажда. По този начин има множество сложни ефекти. Например, клетъчните мембрани губят своята еластичност, като протеини, предназначени за работа при температура на околната среда, може да започне да се денатурира. И тогава, и по - важни неща, които могат да неутрализират усилията за запазване на жизнеспособността на клетките, но и ефекта от тях бледнее пред проблема с ледени кристали.
Подробно механизъм на водата на кристализация не е толкова лесно, колкото изглежда: тя е добре изследван за случая на чиста вода (въпреки че има само една фаза в леда известен 17 броя), обаче, в допълнение към Н2За, в тъканите има соли и протеини и захари, и полу-пропускливи мембрани, както и много други неща.
Причината за лед е термодинамично предпочитан при температурата на процеса падне под определен праг. Наличието на соли в вода, захар и други вещества може да намали този праг, но тази зависимост е твърде трудно: например, сол на NaCl може да поддържа водата в течно състояние точно до -21.4 градуса по Целзий, при което по-нататъшно увеличаване на концентрацията му, от друга страна, води до рязко увеличаване на прага в стаята температура.
По-важно е да се помни, че само по себе си "на рентабилността на процеса" не предполага неговото незабавно прилагане на термодинамиката се контролира само по посока на реакцията, но не и неговата скорост. И този процент е, разбира се, самата зависи от температурата.
Графиката може да се види на замръзване на натриев хлорид във воден разтвор при различни концентрации на соли. В най-ниската точка, при температура -21.4 градуса по Целзий NaCl фракция е 24 процента от теглото. Концентрацията е даден в моларни единици.
Да вземем конкретен пример. Какво обикновено се случва с малини, които искате да замрази през зимата във фризера? Обикновено получава външно красиви, твърди плодове, че след размразяване завой в каша с различна степен на хомогенност. Това се случва, защото клетките под формата на ледени кристали, които нарушават целостта на мембраната, и следва съдържанието в извънклетъчното пространство. Ако замразени в лед клетки се появи, след това донесе ситуация гърба и спасяване на клетките нямат шанс.
Някои особено радикалните привърженици на Крионика Смята се, че може да дойде на помощ на по-далечно бъдеще нанороботи, които ще бъдат в състояние за ремонт atomwise повредени клетки. Такава фантазия е по-добре да се чете оригинала (например тукТехническата осъществимост на Крионика), Постоянно сравняване показанията на авторите с възможностите на реалния живот нанороботи (катоCellular Cargo за доставка: Към Assisted Торенето от сперма, превозващи Микромотори), Както и да се направят изводи за себе си.
Ако появата на вътреклетъчни ледени кристали - този момент решение, може да бъде, този процес може да бъде предотвратено чрез процедурата за замразяване гладко? Всъщност, интра- и извънклетъчното пространство е силно характеризира с техния обем и структура, Следователно, поява на лед ядрено отбелязва значително по-вероятно е в междуклетъчните пространство. При започване на охлаждане на системата (т.е., до температурата на топене) на скоростта на образуване на лед се ограничава брой зародиши точки, така че достатъчно бавно охлаждане с лед за предпочитане се случва навън, а не вътре клетки.
Това е потенциално много по-благоприятна ситуация, но има едно "но": леда не стои в нейната структура почти не примеси и следователно междуклетъчната среда всички соли Сахара по време на кристализацията се избута в течността фаза. Поради това, на осмотичното налягане в тъканта се увеличава десетократно и клетките се подлагат на действително бавно изсъхване в солев разтвор (това е показано ясно в експерименти, в които вместо от излагане на студено клетки са просто поставя в разтвор на сол, чиято концентрация съответства на определена температура, - резултат в двата случая перфектно съвпадат).
Графиката по-долу - съотношението на убити еритроцити (нива хемолиза) в двата експеримента. В първия замразяване провежда във втората - само инкубирането във физиологичен разтвор. В последния случай, концентрацията на разтвора съответства на осмотичното налягане в течна фаза замразена кръв, получена на базата на изчисления.
Така че, при бавно охлаждане клетки не са скъсани и в бързо, но напротив, пресъхват. Но това е малко вероятно да се угоди на привържениците на Крионика: Оказва се, че чрез регулиране на скоростта на охлаждане, е възможно да се контролира само причина за смърт на клетките, а не да го отстранят само себе си.
Под графики на оцеляване на различни видове клетки при различни скорости на охлаждане: се вижда, че дори в случай на примитивни едноклетъчни дрожди е оптималното охлаждане води процент на факта, че половината от клетката е необратимо загива. Това не е проблем за маята, в които една клетка е достатъчна, за да се възстанови напрежението. Но какво би станало, ако (поставяне огромни усилия) някой ще бъде в състояние да постигне подобно ниво на оцеляване на клетките по време на криоконсервация на човека? Като максимум, имате под ръка, ще бъде не трупа, но само полу-труповете.
Следната графика - съотношението оцеляване след замразяване / размразяване клетките в пробата, в зависимост от скоростта на охлаждане. За всички проби - както дрожди и животински клетъчни линии - има само една точка на оптимални скорости на охлаждане, и оцеляване в него е далеч от 100 процента.
Час и стъкло
Оказва се, че за да се поддържа клетките жив, когато замразени е съвсем невъзможно, както и работата на всички тези Крионика фирми - това е чиста измама?
Що се отнася до втората част на това твърдение, по-голямата част от учените вярват, нещо подобно на това. Но ето първата част е всъщност неправилно, в противен случай няма да има смисъл във всичко това говори.
Опитите с опазването на живите клетки и тъкани, при ниски температури се поддържат, както и доста успешно, но им действителните резултати са все още много далеч от тези амбициозни цели, които Крионика компания като преди много време Решихме.
Трябва да се направи една терминологична разлика. Ако Крионика - тя се връща към Етингер идеята за запазване на човешките органи за бъдещо съживяване и лечение, разработването на методи запазване на клетки и тъкани при ниска температура се нарича криоконсервация (криоконсервация) и всички свързани науката - Криобиология. Значителна част от специалисти в тази област - това ембриолози, които непрекъснато се подобряват методите за замразяване и размразяване на сперма, яйцеклетки и ембриони и дори генитални тъкани.
Учените са постоянно се опитват да се адаптират съществуващите техники за криоконсервация за все по-големи и сложни органи. Вече усвоили кръвоносните съдове, хрущял и роговицата, животински експерименти се извършват с бъбреците и яйчниците. Но прехвърлянето на човешкото тяло е изцяло произведена в момента - това е като да продаде земята, върху екзопланети трапист системаСедем умерен наземна планети около близкия ultracool джудже траписти-1: Можете, разбира се, но не се изненадвайте, ако ще се смята за измамник.
Как мога да се запази жизнеспособността на клетките по време на замразяване, ако, както вече са установили, нито високо, нито ниско, скоростта на охлаждане не е в състояние да се предотврати образуването на лед?
Надеждата е, че все пак е възможно, стои зад понятието "витрификация" (от латински корен Vitrum - "стъкло").
Витрификация или остъкляване, включва получаване на летлива субстанция в аморфно състояние, при което образуването на ледени кристали при ниска температура е все още термодинамично благоприятно, но не се появява в кинетични причини.
Витрификация е възможно да се постигне в случая на растеж кристал не се поддържа в крак с увеличаването на вискозитета срещащи се при по-ниски температури. Фактът, че е необходимо за движение на водни молекули в предната част на кристалния растеж и скоростта на този процес растеж на кристал зависи от вискозитета. Ако се добави разтвор на веществото, което увеличава вискозитета, молекулно движение ще бъде почти спрян, а с него, и да се спре растежа на кристали. Системата като тя замръзва, и постигане на по-голяма енергия благоприятно състояние.
Витрификация - не е вълшебна пръчица, която позволява на магически начин да заобиколят забраните физиката. От гледна точка на криоконсервация практика има своя "тъмна" страна. На първо място, тя изисква много големи, по същия начин, огромни концентрации на криозащитни - вещества, целяща да увеличи вискозитета на средата. Става дума за такива концентрации, когато тъканта всъщност е половината от това "антифриз", а само другата половина - от водата. И тъй като почти всички вещества в тези концентрации са токсични, учените отново изправени пред дилемата на смърт или смърт на лед от контрол лед.
Графиката по-долу показва поведението на разтвор на глицерол (криопротектор исторически първи) с бавно охлаждане. Във фаза диаграма вода Тт показва температурата на кристализация при дадена концентрация на глицерол, Tg - температура на встъкляване разтвор. Стрелката показва концентрацията на глицерол и температурата на системата в течна фаза.
Може да се види, че първоначалните охлаждане води до нестабилно състояние, когато не са се образували ледени кристали и концентрацията на глицерол в останалият разтвор е постоянна. Тогава концентрацията започва да се покачва, точно след Тт, докато определен момент, скоростта на охлаждане не е така предварително темпът на растеж на кристала и системата не се преодолее прага витрификация Тг. В по-голяма скорост на охлаждане се случва това инфлексия преди.
На второ място, малко успешно постигане на температура витрификация - мястото, където тъканта всъщност се превръща в стъкло.
Повече необходимо и да разбера как да се върне от това състояние обратно до стайна температура.
Проблемът е, че по време на охлаждането, тече надолу през остъкляване праг, общото количество на лед ограничена от скоростта на растеж на съществуващите кристали, но лавина новата форма зародиши центрове. При движение в посока обратна, т.е. отопление, вече съществуват тези центрове, и скоростта на кристалния растеж се ускорява докато всяка степен до температурата на топене.
Всичко това води до факта, че критичната скорост на загряване глазирана тъкан винаги е с няколко порядъка (понякога в стотици хиляди пъти) по-висока от критичната скорост на охлаждане. Поради това, през последните години много внимание в тази област е на иновативни методи за отопление, охлаждане, не. Сред опциитеПодобрена тъкан криоконсервация използване на индуктивно нагряване на магнитни наночастици - използването на индукционно нагряване или радио влезе рано в тъканта на феромагнитни частици.
Истинският състояние на нещата е най-добрият в тази област описва като пример за работата на Грег Fahy - един от най-известните специалисти в Криобиология (което, доколкото може да се съди, като цяло доста симпатизират на идеите на трансхуманизъм че за биолози рядкост). Fahy Група от няколко години се опитва да се научите как да се замразява и се размрази бъбреците на зайци, така че те да запазят своята физиологична функция.
Целта на тази дейност е ясна: според статистиката, до 60 на сто от органите, които могат да бъдат използвани в трансплантация, сложи край на живота си в кошчето - и това въпреки факта, че властите са опашки за мнозина хиляди хора. Смята се, че ако половината от тези органи са били използвани по предназначение, опашката за трансплантация за няколко години ще изчезне като явление.
Проблемът е, че дори и в охладено състояние, максималното време за оцеляване на органи от донори се измерва в часове: 36 часа за по-дълго бъбречна и 4 часа за сърцето и белите дробове. През това време, че е много трудно да се намери правилният получателя и да ги организирате бързо трансплантация. Създаване на банка от замразени тела може да реши този проблем, но техническата сложност на тази задача все още не е преодоляна. Така например, според Фейхи, дори и малка промяна в охлаждането протокол може да имат значителен ефект върху резултатите, което прави избора на параметри за всеки орган, е много сложно.
Преди няколко години, групата е в състояние да намали образуването на лед, когато глазирана заек бъбрек на 6% от телесното тегло и да докажат своята жизнеспособност. Но дори и такива на пръв поглед малко количество лед разрушава кръвоносната система на организма и намалява практическа полза за трансплантация в нито един. Заслужава само двойно по-малко време да се увеличение органното кръвоснабдяване, и образуването на кристали спира - но бъбречни клетки, докато драматично престават да издържат на токсичните ефекти на криозащитна и загинат.
Оказва се, че дори и в случай на един конкретен орган, между живота и смъртта са някои допълнителни 15 минути перфузия, някои тънкости на процедурата. Можете да си представите колко деликатен, сложен и дългосрочен план за оптимизация ще трябва ако трябва да се опитаме да направим същото и с човешкото тяло в своята цялост. Не е изненадващо, търговските дружества, участващи в Крионика, предпочитат да говорят за вида на работата нанороботи и неизбежен технологичен сингулярност.
заключение
Разбира се, ако се вгледате в проблема с Крионика по-широк, нищо не е невъзможно по принцип в него. Бавноходки, бръмбари cucujidae, сибирски саламандър и много жаби, които са наясно с историята на този въпрос, просто смях на човешките проблеми: те отдавна се научих да издържат на дълбоко замразяване без значително последици. Някои от тях имат да си направите се синтезира в тялото си криозащитна като глицерол или глюкоза, а други са решили да лед проблема драстично - почти напълно се отървах от водата в неговата тяло.
Но какво да се прави - лицето не Tardigrada. За щастие, ние имаме мозък и следователно, в някакъв момент, чрез разработване на технологии и напредъка по криобиология все още можем да малко по-близо до нея брилянтен съвършенство.
Ако се съди по темповете на реални постижения, които сега живеят хора от това светло бъдеще не е ще хване.
И докато ние просто се движат в тази посока, най-добре е да се ръководя от думите на науката популяризатор, основател на списание "скептика" СВЕТА, каза почти Крионика: "Проблемът в възможностите за граници проучване на науката се свежда до намиране на баланс между, от една страна, отваряне на нова, до приемането на радикални идеи, но, от друга страна, ограниченията на тази откритост, така че мозъкът ви не отпаднали или изгубен най-накрая. "
литература
Популярни доклади за практиката на Крионика
- Вътре в странен свят на Крионика - доклад Financial Times върху практиката на Крионика в Съединените щати и Русия (12.18.2015).
- «лед безсмъртие"- доклад на RBC КОМПАНИЯ" KrioRus "(02.19.2014).
- «Салто в immortale"- Светлана Ройтерс доклад за движението на руския трансхуманизъм (Lenta.ru, 14.01.2014).
научната работа
- Криоконсервация и сушене чрез замразяване протоколи. Методи в молекулярната биология / Ед. от Волкерс Вилем Ф., Олденхоф, Хариет. - Хановер: Humana Press, 2015. В настоящото ръководство на криоконсервация техники, витрификация и сублимация. Обширна уводна част на книгата описва физични и биологични основи на поведението на тъканите по време на замразяване. Третото издание може да се види тук.
- Обещанието на органи и запазване на тъканите да трансформира медицина / Giva, S. И сътр. - Nature Biotechnology, 2017. Преглед на проблеми запазване жизнеспособността на органи за трансплантация и съществуващи технологии за решаването им. Член ни позволи да разберем контекста, в който развитието на медицината може да доведе до създаването на основани на доказателства Крионика.
- Термичния анализ на бъбрек на човека и на бъбреците заек През криоконсервация от Витрификация. Пример текущото състояние методи криоконсервация в случай на един специфичен орган - бъбреците. Работна група Fahy прави на заек бъбреци, с екстраполация от моделиране на човешки бъбрек.