Śmierć boi się zimna

Stan organizmu, w którym ustały wszystkie procesy życiowe i chemiczne, jest nieodwracalny i nosi dobrze wszystkim znaną nazwę śmierci. Tak było i jest, ale czy musi być także w przyszłości? Wiele osób wierzy, że nie. Wymyślono nawet sposób oszukania śmierci – zamrożenie.

 

Człowiek jest stworzeniem stałocieplnym. Ciepłota ludzkiego ciała waha się wprawdzie w pewnych granicach, ale wyklucza większe zmiany. Z tego powodu wysoka gorączka może być zabójcza, gdyż może doprowadzić do ścinania się białek w komórkach. Równie niebezpieczne jest wychłodzenie organizmu, ponieważ w niskich temperaturach nie mogą zachodzić reakcje chemiczne niezbędne do przemiany materii. Między obydwoma tymi stanami istnieje jednak zasadnicza różnica. Organizmu, w którym doszło do denaturacji białek, nie da się uratować. Zdarzają się natomiast przypadki, choć bardzo rzadkie, że do życia są przywracani ludzie, którzy zamarzli.

W 1978 r. pewien wspinacz doznał wypadku w Alpach Szwajcarskich i przeleżał trzy godziny w szczelinie lodowca. Kiedy go odnaleziono, był zupełnie sztywny i znajdował się w stanie śmierci klinicznej. Ku zaskoczeniu lekarzy pechowego alpinistę udało się – dzięki powolnemu rozgrzewaniu i zabiegom reanimacyjnym – przywrócić do życia.

W roku 2000 uratowano w Norwegii kobietę, która podczas jazdy na nartach przewróciła się w potoku i straciła przytomność. W płytkiej, lodowatej wodzie zapadła w stan śmierci klinicznej, a temperatura jej ciała obniżyła się do 13,7 st. C. Był to pierwszy przypadek ożywienia tak mocno wychłodzonego człowieka.

Podobne historie zdarzają się od czasu do czasu. Decydującą rolę odgrywa tu tzw. hipotermia. Jest to stan, kiedy wprawdzie ustają procesy fizjologiczne, a więc wszystko wskazuje na to, że człowiek nie żyje, lecz w komórkach wciąż zachodzą reakcje biochemiczne i odbywa się przemiana materii. Komórki więc nadal żyją i rzecz polega „tylko” na zmuszeniu narządów do podjęcia normalnej pracy. Niekiedy to się udaje.

Zamrozić łatwo…

Zatrzymanie wszelkich reakcji biochemicznych w organizmie, czyli anabioza (zawieszenie życia), wymaga obniżenia temperatury ciała do -196 st. C. Innymi słowy, ciało należy zanurzyć w płynnym azocie.

Są tu dwie możliwości. Jedna, istniejąca obecnie tylko na kartach powieści SF – to hibernacja. Miałaby ona polegać na zamrożeniu  ż y w e g o  człowieka, w celu spowolnienia funkcji jego organizmu, a następnie, u kresu podróży kosmicznej, odmrożeniu go i przywróceniu do życia.

Druga możliwość to umieszczenie w płynnym azocie  z w ł o k  zmarłego, w nadziei, że lekarze wynajdą kiedyś sposób na wyleczenie choroby, która spowodowała zgon. Pierwszym człowiekiem, którego po śmierci zamrożono, był profesor psychologii z Phoenix w Arizonie, James Bedford. Stało się to w roku 1967 i do dziś zwłoki profesora spoczywają w płynnym azocie, aczkolwiek w roku 1991 przeniesiono je do nowocześniejszej kapsuły. Bedford zmarł na raka, ale wcześniej poczynił stosowne przygotowania. Zdawał sobie sprawę z nikłości szans, że zostanie kiedykolwiek przywrócony do życia. Stwierdził jednak, że choć szanse są niemal równe zeru, to pochowanie człowieka w ziemi nie daje żadnych szans.

Procedura zamrożenia Bedforda była tyleż skomplikowana, co niesamowita. W pierwszej kolejności podłączono go do płucoserca, wymuszając obieg krwi w zwłokach. Nasycono w ten sposób mózg tlenem, co miało zapobiec jego uszkodzeniom. Następnie umieszczono ciało w suchym lodzie i wypompowano krew, a na jej miejsce wpompowano glicerynę. Kolejnym etapem było stopniowe obniżanie temperatury. Po osiągnięciu -75 st. C zwłoki owinięto folią aluminiową i umieszczono w pojemniku kriogenicznym wypełnionym płynnym azotem o temperaturze -196 st. C. Co ciekawe, zarówno ciało Bedforda, jak i ciała jego naśladowców wiszą w pojemnikach do góry nogami. Wydaje się to dziwne, ale w ten sposób chroni się najważniejszy ludzki organ – mózg. Gdyby bowiem doszło do wycieku azotu, głowa, jako znajdująca się najniżej, byłaby dłużej chroniona przed niekontrolowanym ogrzaniem.

Z ciekawym pomysłem wystąpiła przed kilkoma laty rosyjska firma KrioRus. Zamierza ona zamrożone ciała ekspediować na orbitę, gdzie będą czekać w specjalnych pojemnikach na ewentualne ożywienie. Pojemniki również będą chłodzone ciekłym azotem, ale w stosunku do „tradycyjnego” przechowywania ich na Ziemi wariant ten niesie dwie korzyści. Po pierwsze, w chłodzie kosmicznej próżni łatwiej i taniej będzie utrzymać odpowiednią temperaturę. Po drugie, minimalizuje się ryzyko niekontrolowanego rozmrożenia ciał w razie jakiejś awarii czy kataklizmu. Rosjanie już teraz mają na przechowaniu kilkadziesiąt zwłok ludzi i zwierząt. Na razie w Moskwie. Nie ustalono jeszcze harmonogramu transportu ich na orbitę. Szacuje się tylko, że ma to kosztować 250 tys. dol. za jedno ciało.

Kolejka oczekujących na wskrzeszenie wydłuża się z każdym rokiem, ale pozostają pytania, które sformułował genetyk Herman Mueller: czy ludzie przyszłości zechcą nas odmrozić? Czy pchanie się między przyszłe pokolenia – kiedy ludzi będzie znacznie więcej niż teraz – nie jest zwykłym egoizmem?

…trudniej odmrozić

O ile zamrażanie martwych wydaje się dość kontrowersyjne, o tyle nad hibernacją naukowcy zastanawiają się zupełnie poważnie. Obie te możliwości łączy jednak wspólny problem. Nie jest nim sposób zamrożenia ciała, ale to, jak je odmrozić. Czytelnicy, pamiętający „Seksmisję”, przypomną sobie, być może, słowa profesora Kuppelweisera, który był odpowiedzialny za hibernację bohaterów filmu. Powiedział on mianowicie, iż sukces polegał nie na udanym zamrożeniu ciał, ale ich udanym odmrożeniu. W czym rzecz?

Ciało człowieka w prawie 70 proc. składa się z wody. Zawiera ją każda komórka organizmu. Podczas zamarzania powstaje więc lód, który ma większą objętość niż woda. Niszczy on ścianki komórek, podobnie jak lód w rurach wodociągowych powoduje ich pękanie. Zamarznięte płyny w tkankach czynią takie spustoszenie, że odmrożenie ciała nic nie da – narządy wewnętrzne będą bezpowrotnie uszkodzone.

Uporanie się w tym problemem w chwili obecnej nie jest możliwe. Rozpatrywane są natomiast rozmaite hipotetyczne scenariusze. Trzeba by, na przykład, zastosować jakiś system rekonstrukcji zniszczonych tkanek. Jaki? Nie wiadomo. Za bardziej realistyczne można uznać rozwiązanie polegające na zamrażaniu natychmiastowym całego ciała, w ułamku sekundy. Zapobiegłoby to powstawaniu kryształków lodu. Takie rzeczy już się robi, lecz tylko w przypadku organizmów mikroskopijnych. Niektórzy proponują zamrażanie samej głowy bądź tylko mózgu, jako łatwiejsze; i takie zabiegi już się dzisiaj wykonuje (to tzw. neuroprezerwacja). Inną możliwością byłoby wypompowanie z tkanek wody i wpompowanie na jej miejsce niezamarzającego płynu; podobnego do stosowanych w chłodnicach samochodowych. To już jednak brzmi zupełnie jak fantastyka. Bo niby jak wykonać taki zabieg w każdej komórce ludzkiego ciała, których są miliardy? W dodatku, trzeba byłoby to zrobić dwukrotnie, bo przecież po odmrożeniu należałoby przywrócić ciału pierwotne płyny.

Tym niemniej, pierwsze kroki na podobnym polu już się czyni. Lekarze z Maryland School of Medicine opracowali sposób wprowadzania szczególnie ciężko poszkodowanych pacjentów w rodzaj letargu, poprzez zastąpienie krwi w ich ciele specjalnym płynem. Jest to silnie schłodzony roztwór soli fizjologicznej powodujący szybkie oziębienie organizmu do 10-15 st. C. Spada wówczas znacznie aktywność mózgu, nie pracują płuca, a serce nie bije. Pacjenta nie podłącza się do sztucznego płucoserca, ponieważ chodzi właśnie o zawieszenie funkcji życiowych, co jest niezbędne do uporania się np. z rozległym krwotokiem wewnętrznym. Zapewnia to lekarzom do dwóch godzin czasu na przeprowadzenie operacji. Niestety, pozostaje jeszcze wiele niewiadomych, toteż stosowanie tej metody jest na razie ograniczone do przypadków beznadziejnych, to znaczy takich, w których pacjent nie ma szans przeżyć tradycyjnej terapii. W szczególności, pojawia się pytanie, czy takie „zawieszenie” funkcji organizmu nie uszkadza tkanek. Twórcy metody gaszą zresztą ewentualne nadzieje na jej wykorzystanie do przeprowadzania „prawdziwej” hibernacji. Jak mówią, nie zamierzają przy jej użyciu wysyłać ludzi na Saturna.

Zamrożenie i bezpieczne odmrożenie w pełni ukształtowanego ludzkiego organizmu wydaje się dziś nierealne, jednak pewną nadzieję daje fakt, że udaje się to z embrionami. Zamrażanie, przechowywanie w bardzo niskiej temperaturze, a następnie odmrażanie i wszczepianie zastępczym matkom kilkudniowych embrionów zwierząt nie jest już niczym nadzwyczajnym. Za niezwykle kontrowersyjne uznano jednak pierwsze takie doświadczenie na zarodku ludzkim. Zarodek ten powstał w wyniku zapłodnienia in vitro, a trzydniowy embrion zamrożono i przechowywano przez kilka miesięcy w płynnym azocie. Po zakończonym sukcesem odmrożeniu wszczepiono go matce. W 1984 r. przyszła na świat zdrowa dziewczynka.

Na rozwiązanie problemu odmrażania z niecierpliwością oczekują też paleontolodzy. Na Syberii co pewien czas znajdowane są zwłoki mamutów, uwięzione w wiecznej zmarzlinie. Niekiedy są tak dobrze zachowane, że w ich żołądkach pozostał nie strawiony pokarm. Gdyby udało się tak rozmrozić tkankę, aby pobrać z komórek wystarczającą ilość DNA, można by pokusić się o sklonowanie tych wymarłych zwierząt. Embrion mamuta mogłaby donosić samica współczesnego słonia.

Życie nie do zdarcia

Naukowcy nie ustają w wysiłkach. Mobilizują ich znane ze świata roślin i zwierząt przykłady niesłychanej wręcz niekiedy tolerancji na niskie temperatury.

O tym, że w sen zimowy zapadają niedźwiedzie czy susły powszechnie wiadomo. To nic innego, jak rodzaj hibernacji. U susłów temperatura ciała podczas kilkumiesięcznego snu może spaść nawet do 1 st. C.

Arktyczne susłogony – krewni wiewiórek – spędzają zimę w kryjówkach, gdzie temperatura może wynosić -20 st. Ich ciała schładzają się do -3 st., a mimo to krew i inne płyny ustrojowe pozostają w stanie płynnym. Stają się tym samym tzw. płynami przechłodzonymi.

Maleńkie kolibry muszą pobierać trzy razy więcej pokarmu, niż same ważą, aby dostarczyć organizmowi dość energii. Problem pojawia się nocą, kiedy spada temperatura, a główne źródła pożywienia – nektar kwiatów i owady – stają się niedostępne. Kolibry zapadają wówczas w rodzaj letargu, zwanego torporem. Temperatura ich ciał spada do 9 st. C, a serce – bijące normalnie z prędkością aż 1260 uderzeń na minutę – zaczyna bić w tempie 50-180 uderzeń. Ptak spowolnia też oddech i przestaje się poruszać. Te zabiegi sprawiają, że nocą koliber zużywa pięćdziesiąt razy mniej energii niż w ciągu dnia.

Zdolność do przeżycia w jeszcze niższych temperaturach posiadają owady. Już Benjamin Franklin zamrażał w XVIII w. muchy i przywracał je skutecznie do życia. Bułgarski uczony, prof. Porfirij Bachmetjew, na przełomie XIX i XX w. przeprowadził serię doświadczeń z udziałem nocnego motyla, zawisaka tawulca. Schładzał owady w pojemniku zanurzonym w wannie wypełnionej lodem z solą, do temperatury kilku stopni poniżej zera. Motyle – wydawałoby się całkowicie zamrożone – powracały do życia po ogrzaniu.

Kolejne eksperymenty Bachmetjewa, na nietoperzach, wykazały, że i one bez uszczerbku znoszą pobyt w chłodni, o temperaturze aż -22 st. C. Ciało nietoperza osiągało temperaturę -4 st. i ssak był całkowicie zamarznięty, przestał też oddychać. Jednakże po kilkudziesięciu minutach od wyjęcia z chłodni nietoperz odzyskiwał pełną sprawność.

Ale to wszystko fraszka. W 1983 r., w stacji „Wostok” na Antarktydzie, pobrano próbki lodu z głębokości 400 m, co oznacza, że lód ten liczył sobie 12 tys. lat. Kiedy umieszczono go – po odpowiednim spreparowaniu – na pożywce, spowodowało to ożywienie tkwiących w nim zarodków prastarej pleśni.

Lecz to nic w porównaniu z rekordzistami wytrzymałości wśród zwierząt – niesporczakami. Te niewielkie organizmy (ich wielkość waha się od 0,01 do 1,2 mm) mogą wejść w stan tzw. kryptobiozy i stają się wówczas prawie niezniszczalne. Naukowcy najpierw wysuszyli je, następnie umieścili na dobę w ciekłym powietrzu (o temperaturze -190 st. C), potem na kolejną dobę w ciekłym wodorze (-254 st. C), aż wreszcie na 3 godz. w ciekłym helu (-272 st. C). I co? Po powolnym rozmrażaniu niemal wszystkie osobniki powróciły do życia.

Także inne niesamowite cechy niesporczaków pozwoliłyby im – jako jedynym organizmom na Ziemi – przetrwać globalny kataklizm. Są one w stanie wytrzymać ekspozycję na promieniowanie kosmiczne (eksperyment przeprowadzono na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej), mogą przeżyć dziesiątki lat w temperaturach od zera bezwzględnego do 150 st. C. Nie straszna im próżnia, a także ciśnienie do 6 tys. atm.; tolerują brak tlenu i wody. Co więcej, niektórzy badacze sądzą, że niesporczaki przetrwają na naszej planecie aż do jej końca w płomieniach ginącego Słońca. O ludziach raczej nie da się tego powiedzieć, chyba że będą to zamrożeńcy krążący na orbicie w kapsułach umieszczonych tam przez firmę KrioRus i zapomnianych.