Теперь о биологии в другом аспекте. Для человека, в отличие от дельфина, море, как среда обитания, носит эпизодический характер. Люди на кораблях, судах, шхунах, яхтах, лодках плавают месяцами и даже годами, но в конце концов возвращаются в свою привычную среду — на землю. Непосредственно в морскую стихию попадают водолазы, акванавты, аквалангисты, на ограниченное время и то только с применением специальных кислородных приборов.
Наступят те времена, когда для человека вода станет такой же средой, как воздух? Ученые говорят, что да, наступят. И не только говорят, но и много уже делают для этого в настоящее время. Огромную работу по исследованию морских глубин провел всемирно известный океанолог Французской академии Жак-Ив Кусто. Но все равно через некоторое время акванавты спешат возвратиться к себе домой — на землю и воздух.
Мечту человека — сделать морские глубины постоянной средой обитания — очень увлекательно высказывают писатели-фантасты. И млад и стар с огромным интересом читали и читают российского писателя-фантаста Александра Беляева «Человек-амфибия», а про себя думают, что, может быть, когда-нибудь сказка станет былью. Оказывается, их мечты не напрасны. Ученые давно занимаются этой проблемой и уже достигли определенных результатов.
В медицинском центре Дьюкского университета произведена первая в мире операция по превращению человека в амфибию. Им стал 38-летний американец Френсис Фалейчик. Эксперимент, записанный на кинопленку, прошел удачно. Однако фильм так и не увидел широкого экрана. Дальнейшая судьба человеака-амфибии скрыта за завесой тайны, опущенной военно-морским ведомством США.
Мечты о свободном покорении морских глубин не оставляют человечество на протяжении его цивилизации. Былины, предания народов повествуют о героях, опускающихся на дно морское и переживающих там приключения, из которых неизменно выходили победителями (Садко, Русалка). Правда, былины и предания обходят молчанием главный вопрос: как же человек дышит в морской стихии?
Проще всего ответить, что в сказках все возможно. Но не будем забывать, что древние народы относились к легендам не как к выдумке. Видимо, были у них какие-то основания считать, что человеку не чужд подводный мир. Тем более, что современное прочтение старинных легенд привело исследователей к ошеломляющему выводу: их создатели знали гораздо больше, чем мы могли предполагать. Недаром так распространена гипотеза о посещении Земли в далекие времена некоей инопланетной цивилизации, передающей людям свои знания.
Мировой океан привлекал и привлекает в первую очередь своими несметными богатствами, гораздо большими, чем на поверхности Земли или ее в недрах. Об этом знали еще в средние века. Гениальный Леонардо да Винчи создал проект водолазного колокола, позволяющего людям работать на морском дне. Но это было инженерное решение, а в «Человеке-амфибии» предложено биологическое решение — пересадить человеку вместо легкого жабры акулы. Это позволило бы ему свободно обитать в двух средах — водной и воздушной.
По законам биологии ничего невозможного тут нет. Недаром вымысел Беляева настолько захватил умы, что даже нашлись энтузиасты, захотевшие подвергнуться такой операции. Один из них был деревенский парень из Сибири. Это было перед началом войны. А четверть века спустя с такой же просьбой к врачам обратился известный бельгийский акванавт Робер Стенюи. Известно, что даже на современном уровне медицины подобная операция пока невозможна. Но в науке зачастую к одной цели могут вести как минимум два пути. Этими двумя путями и пошли исследователи, стремясь сделать человека равноправным обитателем морских и океанских глубин.
Первый путь предложил Ж. Кусто. Выступая на Втором международном конгрессе по подводным исследованиям в Лондоне в 1962 году, он выразил твердую уверенность в том, что уже в обозримом будущем человек сможет поселиться на дне океана. Причем он не будет нуждаться в воздухе или искусственных газообразных дыхательных смесях. По проекту Кусто у человека удалят легкие, а в организм вживят миниатюрное устройство, которое на основе химических реакций будет снабжать кровь кислородом и удалять из нее углекислый газ. Кусто даже точно обозначил временные вехи этой работы. Первые эксперименты на животных он планировал осуществить в 70-х годах, на человеке — к 80-му, а к 2000 году должна появиться новая раса «гомоакватикус». Первыми, по мнению Кусто, такой операции должны подвергнуться люди с неизлечимо больными легкими. Это дало бы им возможность сохранить жизнь, а заодно послужить человечеству в качестве освоения морской среды обитания.
Оказалось, что Кусто немного ошибся, переоценив возможности науки. К указанному им сроку «гомо-акватикус» появиться уже никак не может. Но это не значит, что он не появится вообще. Безусловно, речь пока не идет об удалении легких. Но создание компактной автономной системы искусственного газообмена для живого организма, предназначенного природой к обитанию к водной среде, принципиально возможно. Для современной науки и техники это вполне по силам и не исключено, что такая система уже создана.
В 1976 году американские биохимики супруги Бонвентура получили патент на устройство, способное извлекать из воды газообразный кислород и подавать его в легкие человека. Главный реагент в этом устройстве — гемоглобин, являющийся дыхательным пигментом в крови многих животных, в том числе и человека. Он выполняет функцию переноса кислорода от органов дыхания к тканям и углекислый газ от тканей к дыхательным органам. В аппарате гемоглобином пропитана губчатая полиуретановая мембрана, сквозь которую пропускается вода. Гемоглобин поглощает растворенный в воде кислород, который затем «высасывается» из него вакуумом или «вытаскивается» под воздействием слабого электротока и поступает в легкие. Аппарат очень компактен, помещается в специальный кожух-ранец и может обеспечивать ныряльщика кислородом неограниченно долго. Известно также, что для подводной лодки с экипажем 150 человек это устройство в виде цилиндра имеет метр в поперечнике и три метра в высоту. Больше об аппарате Бонвентура не известно ничего. Кроме одной детали: сан-францисская компания «Атлантик корпорейшен» заплатила миллион долларов за право ее использования. Но использовала ли? Можно строить лишь предположения. Возможно, аппарат попал в руки военно-морских специалистов США, которые придают покорению морских глубин очень большое значение и отнюдь не познавательное. На такую догадку наталкивается высказывание начальника лаборатории медицинских исследований американских ВМС Джорджа Бонда.
Специалисты считают, что человек с искусственными жабрами приобретает фантастические возможности — сможет нырять как кашалот на глубину 3500 метров. Сравнение с кашалотом здесь не случайно. Все дело оказалось в анатомических особенностях кашалота, позволяющих ему избежать декомпрессионной болезни. Но оказалось и другое: не требуется сколько-нибудь серьезно менять строение человеческого организма для жизни под водой. Итак, первый путь для обживания подводного мира — это создание аппарата, позволяющего человеку дышать кислородом, извлеченным из воды.
Иначе пытается решить эту проблему доктор Иоганес Килстра из Лейденского университета в Нидерландах. Он рассуждает так. Жизнь началась в водной среде. И первые обитатели Земли дышали жабрами, извлекающими кислород из воды. Затем они вышли на сушу и сначала могли жить и здесь и там, получая кислород и из воздуха, и из воды. И жабры постепенно трансформировались в легкие, работающие только в воздухе. Но и в жабрах и в легких происходят одни и те же процессы — извлечения кислорода из окружающей среды и насыщения им крови. Так нельзя ли вернуть легким утраченную способность извлекать живительный газ из жидкости?
Казалось бы, идея бредовая. Печальный опыт человечества при кораблекрушениях и неосторожных купаниях, кажется, полностью опровергает возможность дышать водой. Но вот сенсация! В 1959 году Килстра демонстрирует эксперимент, взбудораживший средства массовой информации. На столе в банке с жидкостью сидит мышь. Проходит несколько часов, а мышь все живет и, естественно, дышит. Она глотает жидкость, как воздух, но жабр у нее нет — дышит легкими. Секрет прост. В банке была не вода, а физиологический раствор солей, насыщенных кислородом под давлением три атмосферы.
Эксперимент показал, что легкие могут дышать жидкостью. Остальное, как говорится, дело техники, и не столь уж сложной. Во всяком случае, чтобы обеспечить человеку жизнь в водной среде, особых перестроек в организме не требуется. Оказывается, что главная проблема здесь не недостаток кислорода в воде, а неполное удаление из организма углекислого газа. Чтобы вывести весь выделяющийся углекислый газ, необходимо «вдыхать» жидкости вдвое больше, чем воздуха. А поскольку вязкость воды в 30 раз больше, чем воздуха, то затраты энергии на дыхание возрастают в 60 раз. Вот почему в ходе эксперимента мыши погибли не от удушья, а от истощения. Одна мышь в банке прожила четыре часа, а другая — 18 часов.
После мышей Килстра взялся за собак. В жидкость он их не погружал, а помещал в барокамеру с повышенным давлением и заставлял дышать через специальное приспособление физиологическим раствором, насыщенным кислородом. Фактически эксперимент остался тем же — в легкие поступала жидкость. В организмах собак не было обнаружено никаких патологических изменений. Более того, спустя 44 дня одна собака родила девять здоровых щенят.
Проведенный эксперимент дал важные научные результаты. Он выявил все трудности перевода легких на дыхание жидкостью. Было установлено, что кислород дифундирует в жидкости в шесть раз медленнее, чем в воздухе. А значит, далеко не весь он поступает из альвеол в кровь. Соответственно и углекислый газ, скапливаясь на периферии альвеол, требует больших усилий для выведения из организма. Но Килстра, считая, что все эти трудности устранимы, решился провести эксперимент на человеке. Благо, желающие шагнуть в неизвестность нашлись. Им оказался Френсис Фалейчик.