Беседы о бионике

Большой интерес для решения проблемы глубоководного погружения представляет устройство энергетического хозяйства китообразных. Находясь на поверхности воды, кит запасает кислород не только в легких, но и непосредственно в тканях тела, главным образом (³/₄ всего запаса) в мышцах, где он связывается дыхательным пигментом — миоглобином (поэтому мышцы кашалота имеют почти черный цвет). Перед нырянием кит как бы выключает кровообращение. Таким образом, многие работающие органы животного оказываются на "голодном пайке". Во время погружения и перерыва в дыхании происходит резкое уменьшение числа сердечных сокращений (брадикардия), замедление циркуляции крови в организме (к мышцам уже не требуется доставлять новые порции кислорода). Драгоценным газом, запасенным в легких, непрерывно снабжаются лишь мозг да сердце кашалота. Почки, печень, мышцы переходят на новый режим работы. Все это позволяет киту экономить под водой чуть ли не ¹/₂ общего количества кислорода легких, растекающегося вместе с кровью (при нормальном дыхании кита на одну лишь работу его мышц расходуется 41% потребляемого кислорода), дает возможность животному подолгу охотиться за донными рыбами и кальмарами без возобновления запасов воздуха и позволяет стремительно выныривать с тысячеметровых глубин. После выныривания, когда в мышцах кита возобновляется нормальная циркуляция крови, немедленно происходит насыщение ее молочной кислотой — продуктом работы мышц.

Теперь, когда мы знаем хитроумно устроенное природой энергетическое хозяйство кита, имеющиеся в его организме "приспособления" для глубоководного ныряния и длительного пребывания под водой, рассмотрим, насколько реальна для человека возможность уподобиться киту.

Выше было отмечено, что и кит и человек принадлежат к млекопитающим и все системы органов у них построены в принципе сходно. Но это еще не все, если говорить об аналогии "кит — человек". Американскому кардиологу Полю Уайту, например, удалось снять кардиограмму ныряющего кита. В кита выстрелили двумя гарпунами-электродами. Почувствовав боль, животное ушло на глубину. В момент ныряния электрокардиограф, соединенный с гарпунами-электродами длинными тросами, зафиксировал замедление вдвое ритма сердцебиения. Та же картина наблюдается и у опытных, натренированных ныряльщиков. Другой американский ученый Сколэндер обследовал несколько австралийских ловцов жемчуга, умеющих нырять на глубину до 40 м и находиться под водой до 4 мин. Оказывается, пульс охотника за жемчугом под водой составляет не 70, а лишь 35 ударов в минуту. После всплытия ныряльщика количество молочной кислоты в его крови резко возрастает; то же происходит и у китов.

Можно не сомневаться в том, что дальнейшие тщательные биохимические и физиологические исследования покажут еще и другие, более тонкие черты сходства в процессах, протекающих в организме человека и кита. Однако и без этого опыт профессиональных ныряльщиков убедительно показывает, что человеку, намеревающемуся приспособиться к длительной подводной жизни, не заказан путь, которым шел кит в процессе своей эволюции.

Какие же механизмы нужно человеку позаимствовать у кита, чтобы он мог, подобно кашалоту, приспособиться к водному образу жизни? Прежде всего, необходимо изыскать способ накопления кислорода в мышцах. Возможно ли это? Ученые считают, что при современном высоком уровне развития биохимии и биофизики можно создать такие препараты, которые, после введения их в организм человека, будут депонировать кислород в мышцах (запасать большое количество кислорода в связанном виде), а потом, по мере расходования энергетических запасов, отдавать этот кислород работающим органам. Параллельно должна быть решена и другая не менее важная задача. Нужно найти средство, которое позволило бы уменьшить пороговую чувствительность дыхательного центра мозга к скопляющейся в крови углекислоте, или изыскать эффективный метод удаления ее из организма.

Ну, хорошо, может сказать читатель, предположим, что в недалеком будущем ученым удастся снабдить человека аналогом дыхательного механизма кита. Но ведь это не позволит до конца решить проблему длительного пребывания человека под водой, не даст возможность ему обжить глубины голубого континента. В лучшем случае человек сможет рассчитывать лишь на кратковременные экскурсии под водой (без акваланга и без скафандра), продолжительностью не более 1-2 час. А ведь человек мечтает о том, чтобы он мог находиться под водой не часы, а дни, недели, месяцы и годы.

Как же быть? А нет ли иного варианта, помимо подражания китообразным? Может, поучиться у... рыб?