Главный герой анимационного сериала «Футурама» попадает в далекое будущее, оказавшись внутри криокамеры. Хотя, на первый взгляд, замораживание тела является отличной идеей, чтобы преодолеть время и пространство, на самом деле с точки зрения современной науки эта идея бесперспективна.
Замораживание людей в «Футураме» и не только
29 июля появился новый сезон культового фантастического сериала «Футурама». Уже четверть века люди смеются над причудливым образом будущего, по которому путешествует Филипп Фрай. По сюжету, простой разносчик пиццы случайно оказался в центре крионирования людей и по не менее смешным причинам попал в камеру для замораживания, в которой и пролежал тысячу лет.
Вообще идея сна в течение нескольких веков очень распространена в фантастической литературе. Она является удобным способом попасть не только в будущее, но и на другие звезды.
Современная физика не признает возможности путешествовать быстрее света. А значит, путешествие даже к ближайшим к нам звездам займет годы, десятилетия, а то и столетия. И все это время астронавтам на борту космического корабля надо есть, пить и медленно стареть.
Но теоретически они могут избежать этого, если с помощью холода замедлят все процессы в своем организме до едва заметных. Большую часть путешествия корабль преодолеет под управлением автоматики, а когда прибудет на место, то компьютер разбудит экипаж и он начнет исследовать новый мир.
Крионирование и анабиоз
Чаще всего, когда в фантастике упоминается замедление жизнедеятельности с помощью холода, то это называется «анабиоз». Этот термин пришел из биологии, где он означает сложную совокупность процессов, которые позволяют живым существам — от насекомых до медведей — замедлять свои биологические процессы. Именно наблюдения за природой в свое время вдохновили ученых и писателей на идею, что человек тоже так может.
В большинстве известных случаев анабиоз действительно связан с наступлением холодов. Да и при охлаждении процессы замедляются. Однако способность впадать в спячку, а затем — просыпаться от нее — это чисто биологический процесс, который обусловлен эволюционным приспособлением к нему определенных видов живых существ. При этом механизмы они используют совершенно разные.
С человеком этот фокус не удастся. При переохлаждении действительно возникают симптомы, похожие на засыпание. И даже сердце может перестать биться при сохранении минимальной активности мозга. Только вот для нас это билет в один конец. Если такого человека не реанимировать в течение нескольких минут, то клетки мозга начинают погибать.
Этот процесс хорошо изучен на многочисленных случаях проваливания под лед. Во многих из них сердце человека удается запустить, а вот его сознание так окончательно и не приходит в норму. Поэтому классический анабиоз человеку будет доступен только если его специально для этого генетически модифицировать.
Но несмотря на это ученые уже много лет экспериментируют с замораживанием и размораживанием клеток и тканей. Эта практика называется крионикой. Таким образом можно достаточно долго хранить органы для пересадки или половые клетки, которые затем можно использовать для искусственного оплодотворения. Теоретически там можно хранить даже целый организм человека, и именно этим методом в «Футураме» воспользовался для путешествия в будущее Филипп Фрай.
Проблемы крионики
Эксперименты по замораживанию живых существ ученые начали еще в середине XX века. Это не очень сложно при наличии мощных морозильных камер. Проблема заключается в другом: внутри биологических клеток находится вода, которая превращается в лед и, как всегда, расширяется. При этом стенки внешней мембраны рвутся. Внешне все выглядит относительно хорошо, но при размораживании клетки органы и весь организм безвозвратно погибает. По крайней мере так происходит со всеми млекопитающими. Небольшим рептилиям и амфибиям иногда удается вмерзнуть в лед, а затем оттаять без летального исхода. Причиной этого является их биология и небольшой размер.
Однако способ уберечь клетки от гибели при замораживании есть. Для этого надо насытить их специальным веществом — криопротектором. Если это сделать, то по достижении определенной температуры все биологические процессы останавливаются без образования кристаллов льда.
Именно таким образом сейчас замораживают ткани и отдельные органы, а затем используют их для трансплантации. Одними из лучших криопротекторов являются высокомолекулярные спирты глицерин и этиленгликоль. Это установили еще в конце 1970-х, но тогда же крионика фактически уперлась в стену.
Человеческое тело — большое и к тому же покрыто кожей, которая эффективно предупреждает проникновение внутрь него различных нежелательных веществ. Поэтому насытить его быстро криопротектором не получится. А глицерин и этиленгликоль являются умеренно токсичными. Если погружение в них измеряется минутами — ничего страшного. Но если клетки плавают в нем часами, то погибают не хуже, чем от замораживания.
Но несмотря на этот факт, который на самом деле никогда широко не афишировался, именно в 1970–80-х сначала в США, а затем и в других странах начали появляться центры, которые предлагали своим клиентам, преимущественно старым и очень больным людям, заморозить себя и проснуться в будущем, когда от их недугов будут найдены лекарства.
Постепенно мода на такие центры прошла, хотя они продолжают свою деятельность до сих пор и любой может воспользоваться их услугами. По сюжету «Футурамы», именно один из них помог Филиппу Фраю попасть в будущее. Хотя на самом деле с ним, как и с любым клиентом центров крионирования это не произошло бы. Его тело погибло бы или во время подготовки к замораживанию, или во время нее.
Замораживание мозга
Вот уже почти 50 лет крионика находится в тупике. Новых криопротекторов, которые были бы одновременно эффективными и нетоксичными, так и не нашли, и шанс, что они найдутся в будущем, довольно невелик. Однако развитие клонирования подсказало энтузиастам этого направления новое решение.
Если мы можем вырастить из стволовых клеток любой орган, то почему бы не крионировать вместо всего тела лишь мозг и образцы тканей. В будущем технологии точно позволят вырастить для клиента новое здоровое тело. Однако эксперименты опять же оказались неудачными. Человеческий мозг — один из самых больших органов нашего тела, он весит более 1 кг. К тому же его клетки покрыты дополнительной защитной пленкой — гемоэнцефалитным барьером, который криопротекторы проходят крайне медленно. А значит, многочасового плавания в глицерине снова не избежать.
Все это своим клиентам криоцентры не очень спешат рассказывать, тем более, что часто это люди, которые хватаются за последнюю надежду. Тем более, что сама структура нейронов даже при такой очень несовершенной заморозке сохраняется и это дает многим специалистам надежду на решение ситуации другими методами.
Нейросети и нанотехнологии
Когда в 1970-е развитие крионики остановилось, люди очень мало знали о том, как работает наш мозг. С тех пор выяснилось, что он является нейросетью — системой обработки информации, которая работает как сито благодаря способности отдельных нейронов приобретать определенные состояния при пропускании через них потоков информации.
Существует определенная вероятность того, что если мы просто запомним положение каждого из миллионов нейронов в нашем мозге, а затем отстроим его копию из живых клонированных клеток, то этого уже будет достаточно, чтобы воссоздать личность.
Сейчас технологий, которые бы позволили это сделать, нет. 3D-печать органов — уже реальность, но ее точность и близко не такая, какая нужна для воспроизведения человеческого мозга из электронного или замороженного образца.
Теоретически проблему должны были бы решить нанороботы. Они просто собрали бы копию мозга из отдельных клеток. Однако идее микроскопических машин, которые могут свободно превращать материю, столько же лет, сколько криоцентрам, а серьезных практических результатов по ее реализации пока не видно.
Да и с самой концепцией копирования нейросети не все в порядке. Это с электронными нейросетями все просто: каждый нейрон там имеет «вес» — определенное числовое значение или их набор, и этим описание его внутреннего состояния исчерпывается.
Биологический нейрон — это живая клетка, по сути, крошечная биологическая фабрика, внутри которой ДНК, РНК, рибосомы, гормоны и другие органические вещества все время вступают в связи друг с другом. Не намного проще устроен и синапс — связь между отдельными клетками мозга.
Как эта машина работает, мы до сих пор знаем очень приблизительно. Но то, что замораживание, пусть и с криопротектором все это сильно повредит сомнений нет. Возможно, она не так уж и важна для формирования нашего сознания, в конце концов, оно чрезвычайно пластично. А возможно, при недостаточно точном воспроизведении ученые получат совсем не ту личность, которая жила в замороженном теле до того.
С большой долей вероятности путешествие Филиппа Фрая в будущее в криокамере так никогда и не станет реальностью. В конце концов, даже для тех живых существ, которые регулярно впадают в спячку, это — самый большой стресс в жизни. И для многих он оказывается летальным.
А может быть, что путешествие главного героя «Футурамы» таки можно повторить. Только завершит его уже не тот человек, который ложился в криокамеру, а кто-то, кого из остатков собрали ученые в будущем. Однако возможно, что это — вполне нормально. Ведь каждое путешествие так или иначе является преобразованием личности. Поэтому, вполне возможно, что в новый мир будущего должен входить какой-то новый человек.
