У всех обитателей пустынь, сколь бы они ни были разнообразны, есть общая черта: все они в большей или меньшей степени приспособлены к недостатку воды, пищи, убежищ и резким колебаниям температуры. Механизмы физиологии пустынных животных должны балансировать на очень узкой грани между сохранением воды и терморегуляцией.
И было бы несправедливо, рассказывая о сухом голодании в природе, не упомянуть об удивительном создании природы верблюде. Это уникальное животное, сотворенное природой со столь превосходными физическими особенностями, служит людям. Человеку остается лишь удивляться подобным творениям природы, которыми изобилует окружающий мир. Одногорбый верблюд обычно поедает около 3050 килограммов корма в день, тогда как в трудных условиях он может прожить целый месяц, довольствуясь лишь двумя килограммами сухой травы ежедневно. Строение губ и ротовой полости позволяет ему без труда расправляться даже с шипами, способными пробить обувную кожу. А четырехкамерный желудок и пищеварительная система способны переработать без исключения все, что в них проникает. Это животное может извлечь пользу даже из такого, казалось бы, несъедобного вещества, как каучук. Понятно, насколько важна подобная способность в районах с засушливым климатом. А теперь давайте подумаем над вопросом: сам ли верблюд приспособил свой организм к пустынной среде, согласовал структуру своих клеток и крови с принципом экономии воды, избрал структуру своей шерсти?
Уникальность организма верблюда
Итак, все, чем наделен организм верблюда, представляет собой уникальный комплекс, который обеспечивает возможность обитания и активной жизнедеятельности в суровых условиях безводной пустыни довольно крупного животного с массой до 800 килограммов.
Шерстяной покров. В программе построения организма верблюда предусмотрено изготовление густой шерсти, которая защищает его от перегрева в палящую жару и от переохлаждения при низких температурах, а также предотвращает большие потери влаги.
Этот удивительно толстый покров помогает выдерживать температуру от 29 до +38 °С. Он прекрасно растет, поэтому каждую весну верблюдов стригут, получая по семь килограммов ценной волнистой шерсти. Из нее изготавливают разные ткани и знаменитые мягкие, пушистые верблюжьи одеяла.
Сбалансированная температура тела. Организм этих животных позволяет солнечным лучам днем повышать температуру тела и снижать ее ночью. То есть у верблюда хорошо управляемая температурная балансировка. При этом ночью температура его тела падает до 3435 °С, а днем медленно повышается до 40,5 °С, так что вплоть до полудня верблюду совершенно не жарко. К примеру, температура тела человека почти не меняется, за исключением тех случаев, когда он болен. Поэтому летом ему становится жарко уже с утра.
Кроме того, за счет повышения температуры в организме верблюдов экономится вода, поскольку уменьшается потоотделение. Существующая система терморегуляции предотвращает усиленную влагоотдачу в жаркий период, как у других животных. Так, например, организм верблюда теряет влагу в три раза медленнее, чем осел в тех же условиях.
Возможность долго быть без воды. Самой чудесной способностью верблюда является то, что он может не пить свыше двух недель. При этом животное может потерять почти треть своей массы, что смертельно почти для любого живого существа, а затем быстро ее восполнить.
Максимальное использование корма и воды. Практически все животные погибают, когда скопившаяся в их почках мочевина проникает в кровь. Между тем верблюд извлекает максимальную пользу из воды и пищи, многократно перерабатывая мочевину в своей печени. Структура клеток и крови верблюда также позволяет животному переносить длительную жажду в условиях пустыни.
Клеточные мембраны в организме животного устроены так, что предотвращают излишние потери внутриклеточной жидкости. Состав же крови у верблюда такой, что не вызывает замедления кровообращения даже в случае минимального содержания воды в организме. Кроме того, его кровь отличается от крови прочих живых существ более высоким содержанием альбумина белка, повышающего выносливость организма при обезвоживании.
Верблюд может за 10 минут выпить 100150 л (10 ведер воды). А если ему удается найти какой-нибудь относительно сочный растительный корм, то он обходится без воды несколько недель.
Организму всех пустынных животных, в числе которых верблюды, необходимо заботиться о том, чтобы максимально сохранять влагу. Считается, что жировые отложения в горбах верблюдов это настоящие «водные склады». И чем выше горб, тем внушительней запас жира, доходящий у упитанных особей до 120 килограммов, что может при его расщеплении дать свыше 50 килограммов метаболической воды.
Но есть и другие мнения. Способность верблюдов долго не пить определяется не запасом воды, как думали раньше, и не только тем, что жир в горбах может расщепляться, как предполагали совсем недавно. Особенность верблюдов заключается в том, что они способны терять до 25% массы тела за счет потери воды, при этом удерживая влагу в крови в значительно большем количестве, чем другие животные. При этом не происходит значительного сгущения крови.
Из всех млекопитающих только у верблюдовых красные кровяные клетки (эритроциты) имеют овальную форму. Это обеспечивает их продвижение по кровеносным сосудам в том случае, когда кровь все же становится более густой и вязкой вследствие сильного обезвоживания организма.
Кроме того, верблюды теряют гораздо меньше воды с мочой и экскрементами, чем животные других природных зон. И еще одна особенность: верблюды могут пить воду, содержащую значительное количество соли. Это очень важно, так как в пустыне многие водоемы солоноватые.
Неприхотливость в еде. Пища верблюда состоит исключительно из растений, причем животное может довольствоваться самым плохим кормом. Его пищеварительная система устроена настолько целесообразно, что этот пустынный житель способен поедать местные колючие растения, несъедобные для других животных, например верблюжью колючку и даже ветви мимозы, иглы которой могут свободно проткнуть подошву сапога. И при случае верблюд с удовольствием съест старую корзину или подстилку из финиковых листьев. Он, как и другие жвачные животные, вынужден повторно тщательно пережевывать сухую растительную массу.
Конечно, от сочного зеленого корма (бобов, зерна) верблюд тоже не отказывается, и тогда ему не нужна вода. Интересно, что при сравнительно долгом питании на хороших лугах верблюды чувствуют себя плохо.
«Корабли пустыни». Тысячи лет верблюд перевозит грузы и людей через безводные засушливые местности. Обычно он несет груз, составляющий половину его веса, а самые сильные около 700 килограммов почти столько же, сколько весят сами. Под седлом да по жарким пескам и чаще без воды верблюд проходит до 80 километров в сутки. В таких суровых условиях ни одному коню этого не выдержать.
Интересно, что продолжительность жизни удивительно выносливых обитателей пустыни выше, чем у лошадей, и составляет 3540 лет, но встречаются особи даже 70-летнего возраста.
Ученые из Объединенных Арабских Эмиратов предложили активнее изучать защитные механизмы одного из самых выносливых животных верблюда, чтобы бороться с человеческими болезнями. Руководитель проекта доктор Сабах Яссим заявил, что, поскольку верблюды имеют иммунитет к большинству опаснейших вирусных заболеваний, их ткани можно использовать для создания новых эффективных лекарств. Верблюды имеют уникальные физиологические характеристики, которые позволяют им существовать в тяжелейших условиях пустыни.
Они справляются с обезвоживанием, поскольку их кровеносная система умеет хранить запасы воды, недостаток пищи восполняется залежами жировой ткани в горбах, а верблюжье молоко хранится в свежем виде намного дольше коровьего. Но это еще не все. Верблюды имеют иммунитет к большинству опаснейших вирусных заболеваний. Их иммунная система настолько совершенна, что они не подвержены большинству вирусных заболеваний, от которых умирают другие млекопитающие. Они, например, совершенно невосприимчивы к ящуру и чуме крупного рогатого скота. Антитела верблюжьего организма намного проще человеческих, поэтому, как утверждает доктор Сабах Яссим, искусственно воссоздать их значительно проще. Причем антитела, вырабатываемые верблюдами, по размерам очень малы. Их легко ввести в человеческую ткань или даже клетку, пишет доктор Яссим в британском научном журнале «Проблемы биологии». Однако до сих пор на верблюдов не обращали внимания как на источник выработки возможных веществ для борьбы с вирусными заболеваниями человека.
В медицине завтрашнего дня, считают арабские ученые, иммунные механизмы верблюда будут не только предметом пристального изучения, но и средством борьбы против многих человеческих болезней.
Современные научные исследования показали, что в период анабиоза экспериментальные животные без вреда для собственного здоровья переносят повышенные дозы ядов, радиоактивного облучения, а также не погибают и не болеют от искусственного заражения их микробами, вирусами и т. д.
Это подчеркивает более высокий уровень защитно-приспособительных возможностей организма млекопитающих при таком варианте существования живой материи. В состоянии анабиоза живые существа (некоторые микробы, грибки) могут выживать даже в условиях вечной мерзлоты. Устойчивость множества видов микроорганизмов и растений к воздействию неблагоприятных внешних факторов (высокие и низкие температуры, засухи и др.), при наступлении которых они впадают в состояние покоя или анабиоза, следует рассматривать как защитное приспособление, выработанное в течение длительного эволюционного процесса.
Из всего многообразия опробованных и выявленных средств продления жизни самыми эффективными способами по иронии судьбы оказались самые простые из них это понижение температуры тела (гипотермия) холоднокровных (пойкилотермных) организмов и снижение калорийности питания теплокровных (гомеотермных) животных. Эти простые воздействия могут приводить к двух-, трехкратному увеличению продолжительности жизни
Все эти данные свидетельствуют о том, что при заболевании и старении прежде всего необходимо содержать «в чистоте» наиболее важные, в частности, регуляторные системы организма, чтобы они нормально функционировали.
Повышение продолжительности жизни человека, реализуемое в результате периодического сухого голодания или пребывания на ограниченных диетах, подобно продлению жизни, достигаемому при зимней спячке животных, которая протекает в условиях питания организмом собственными запасами при пониженной температуре тела. Установлено, что чем выше суммарная (за всю жизнь) продолжительность зимней спячки животных, тем больше их продолжительность жизни, как суммарная, так и та ее часть, которую они проводят в состоянии бодрствования. Эти данные напоминают и подтверждают необходимость следования известному правилу: есть последний раз за несколько часов до сна.
Естественный и искусственный гипобиоз у человека
Еще со времен Аристотеля людей удивляла необыкновенная способность зимоспящих животных переносить самое трудное время в своей жизни, прежде всего бескормицу и холод, в своеобразном многомесячном сне, не нуждаясь в ни в воде, ни в пище, вместе с тем сохраняя способность проснуться с наступлением тепла и в полной мере продолжить обычную жизнь.
Зимняя спячка изучалась и изучается достаточно глубоко и разносторонне, однако ученые, по-видимому, не располагают, согласно Сент-Дьердьи, фундаментальными данными, если не могут воспроизвести это состояние в экспериментальных условиях, тем более в клинике.
В то же время не найдено каких-либо функциональных, тем более морфологических, особенностей у зимоспящих видов, отличавших бы их от незимоспящих. Даже электроэнцефалограммы, снятые при одной и той же температуре во время обычного сна у зимоспящих и у незимоспящих в период спячки, ничем принципиально не отличаются друг от друга. Некоторые исследователи считают, что зимняя спячка обеспечивается механизмами, которые функционируют и у незимоспящих животных. И кроме того, у людей встречаются, и не так уж редко, состояния, которые никак иначе, как спячкой, не назовешь. О возможной спячке у человека говорят, что это «состояние, абсолютно необъяснимое никаким принципом». Тем не менее существует определенное число людей, которые проявляют в зимний период состояние, близкое к спячке.
Это верно для эскимосов Северной Канады и некоторых племен Северной России. Накапливая жир и зимуя, подобно медведю, только в гораздо меньшей степени, эскимосы служат доказательством, что у человека есть способность к спячке с согреванием себя прижавшись друг к другу. Мало двигаясь, они долгое зимнее время обходятся половиной обычного пищевого рациона. С наступлением зимы эскимосы укутываются в свою меховую одежду парку, оставляя в ней лишь отверстие для определенных физиологических нужд, и остаются в своих жилищах, питаясь сухой лососиной, морскими сухарями, мучными лепешками и водой. Проявляя малую физическую активность, они снижают затраты своей энергии, тем самым поддерживая запасы питательных веществ в организме на уровне, при котором нет опасности навредить себе. Состояние глубокой инсулиновой комы некоторые исследователи так и называют спячкой, или непробудностью. Американские патологи Фей и Смит назвали искусственной спячкой состояние, которое они вызывали у онкологических больных с помощью снотворных и дозированного охлаждения. Много случаев подобных обратимых состояний у людей описано как в нашей печати, так и зарубежной, однако наука до сих пор не может объяснить, почему такое возможно у человека. В подтверждение этих фактов можно привести пример, описанный В. Фляйгом в книге «Внимание, лавины!», изданной в СССР в 1960 году:
После лихорадочного разгребания снега до обеда 2 февраля удалось извлечь из-под него 26-летнего Фрайзенера, погребенного снежной лавиной 21 января в 2 часа ночи! Силы окончательно покинули его в тот момент, когда он издал последний крик о помощи, находясь уже под снегом. Но что это? Фрайзенер начал приходить в себя и даже открыл глаза! Тихим голосом, но вполне отчетливо он рассказал о своих муках и охватившем его счастье, когда он понял, что спасен, ведь он остался жив после 13 дней, проведенных под лавиной.
В России тоже зарегистрированы случаи оживления людей, умерших в результате глубокого охлаждения зимой. Нередко находили людей, замерзших до такой степени, что у них отсутствовали малейшие проявления жизни, но как только их согревали, они оживали.
Так, например, в марте 1960 года в морг больницы одного из совхозов Казахстана доставили труп мужчины. В акте осмотра была сделана запись: «Окоченевшее тело полностью обледенело, без признаков жизни. Постукивание по телу вызывает глухой звук, как от ударов по дереву. Температура на поверхности тела ниже 0 °С. Глаза широко раскрыты и на них образовалась ледяная корочка. Пульс и дыхание не прослушиваются. Диагноз: общее замерзание, клиническая смерть». Вопреки такому заключению доктор П. С. Абрамян принял энергичные меры для оживления пострадавшего: согревание теплой водой, стимулирование сердечной деятельности, искусственное дыхание, массаж сердца. Через полтора часа упорной работы врачу удалось вернуть человека к жизни, хотя пришлось ампутировать у него пальцы рук. Пострадавшим оказался 29-летний тракторист В. И. Харин. Он возвращался на тракторе в деревню, но внезапно мотор заглох. После двухчасовых безрезультатных попыток завести мотор тракторист решил добираться домой пешком, но потерял ориентировку, силы покидали его. Тогда он решил немного отдохнуть, его одолел сон, а затем его почти полностью занесло снегом. Пока его отыскали, прошло три-четыре часа. Тракториста нашли без шапки, он потерял ее по дороге.